engineered with tia portal simatic s7-1500 t-cpu · ressources 4) 800 800 800 800 2400 2400 5)10240...
TRANSCRIPT
siemens.com/t-cpu
Engineered with TIA Portal
Unrestricted © Siemens AG 2016
SIMATIC S7-1500 T-CPU TIA na dosah
© Siemens AG 2016
Advanced Controller – SIMATIC S7-1500 T-CPU
Portfólio řízení motion control
Vlastnost / funkce Výhody
Pokročilé funkce Motion Control:
• Gearing (synchronizace)
• Camming (vačky)
Sofistikované funkce
Motion Control
… v běžném prostředí SIMATIC
… pro vysokou flexibilitu stroje
Cam editor
• Integrovaný do TIA Portálu
• Jednoduchá definice nelineárních
závislostí mezi vodící a vedenou
osou
Vysoká efektivita engineeringu
prostřednictvím
… grafického a tabulkového
konfigurátoru
… optimalizaci vaček přímo v
TIA Portalu
Konzistentní funkčnost &
programování od S7-1500 až po
S7-1500 T-CPU
Bezproblémové rozšíření Motion
Control funkcí oproti standardnímu
PLC
Fail-safe PLC
S pokročilými MC funkcemi
Funkce Motion Control a safety v
jednom PLC
Page 2 August 2016
SIMATIC S7-1500 T-CPU
S7-1511T S7-1515T S7-1517T
S7-1511TF S7-1515TF S7-1517TF
New New
© Siemens AG 2016
Advanced Controller – SIMATIC S7-1500
portfólio CPU se rozšířilo o T-CPU
Seite 4
Compact
CPU
Standard
CPU
Technology
CPU
ODK-
CPU
CPU-types 1511C-1
PN
1512C-1
PN
1511F-1
PN
1513F-1
PN
1515F-2
PN
1516F-3
PN/DP
1517F-3
PN/DP
1518F-4
PN/DP
1511TF-1
PN
1515TF-2
PN
1517TF-3
PN
1518F-4
PN/DP
ODK
Interfaces
Program/
Data memory
175 KB
1 MB
250 KB
1 MB
150/225 KB
1 MB
300/450 KB
1.5 MB
500/750 KB
3 MB
1/1.5 MB
5 MB
2/3 MB 8 MB
4/6 MB
20 MB
225KB
1 MB
750 KB
3 MB
3/3 MB 8 MB
4/6 MB
20 MB1)
Bit-Performance 60 ns 48 ns 60 ns 40 ns 30 ns 10 ns 2 ns 1 ns 60 ns 30 ns 2 ns 1 ns
Width 85mm 110mm 35mm 35mm 70mm 70mm 175mm 175mm 35mm 70mm 175mm 175mm
Positioning axis
typical 2)
maximum 3)
3
10
3
10
3
10
3
10
5
30
5
30
64
128
100
128
3
10
5
30
64
128
100
128
Motion Control
Ressources 4) 800 800 800 800 2400 2400 10240 10240 800 5) 2400 5) 10240 5) 10240
2) at 4ms Servo/IPO cycle time and 40% CPU load due to Motion Control
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2 1
1
2 1
1
2 1
1
2
3
1
1
2
3
1
1
1
1
2 1
1
2
1) 20 MB additional memory for ODK application
4) Ressources for Motion Control technology objects (examples): Speed setpoint: 40; Positioning: 80; Gearing: 160; Output cam: 20; Output cams: 160; Measuring input: 40
3) no further TO´s applicable
August 2016 PRELIMINARY! SUBJECT TO CHANGE WITHOUT NOTICE!
PROFINET IO with IRT 2 PROFINET IO with RT 3 PROFINET basic services 1 5) Additional Number of Cam´s: 1511T: 20; 1515T: 60; 1517T: 128 PROFIBUS
© Siemens AG 2016
SIM
OT
ION
S7
-1500
Overview
Motion control funkce a typické aplikace
koordinace
(synchronní operace, vačky)
Polohování • Paletizátory, ...
• Výtahy + vertikální dopravníky
• Podavače + dveřní systémy
• Synchronizované osy
• Příčné řezačky
• Letmé nůžky, ...
• Cartezské portály
• Delta pickery
• Scara roboty, ...
• Pumpy, ventilátory, míchadla
• Dopravníkové pásy
• Pomocné pohony, ...
Dráhová interpolace
Manipulace
Řízení otáček
S7
-12
00
S7-1
500 T
-CP
U
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 5
SIMATIC S7-1500 T-CPU Integrace pohonů
siemens.com/t-cpu
© Siemens AG 2016
Motion control se SIMATIC S7-1500 T-CPU
Integrace pohonů s použitím TO
Analogový
signál
Pulsní
interface
U/I
Použití pohonu SINAMICS drives
Standardní měnič,
servo měnič SINAMICS G / S / V90 PN
Standardní měnič,
servo měnič Všechny SINAMICS pohony
Krokový motor,
servo měnič SINAMICS V60, V90
Pulsní interface
Analogový signál U/I
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 7
© Siemens AG 2016
Motion control se SIMATIC S7-1500 T-CPU
Integrace pohonů s použitím TO
HMI Factory network Engineering
SIMATIC S7-1500
SINAMICS S120
CU320-2
(booksize)
SINAMICS S120
CU310-2
(blocksize)
SINAMICS
V90 PN
Řízení krokových
motorků
TO
Drive
controller
PROFIdrive Control words status words
Speed setpoints speed actual value
encoder actual value
: : : : : : :
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 8
ET 200MP
TM PTO4
(v přípravě)
© Siemens AG 2016
Motion control se SIMATIC S7-1500 T-CPU
Integrace enkoderů použitím TO
Flexibilní připojení enkoderů
Enkodér
na měniči
Enkodér přes
PN nebo PB
Enkodér na
technologickém
modulu Enkodér na
technologickém modulu
U/I
Přímo na měnič (standardní pro servopohony)
Na CPU přes technologický modul
Až 4 enkodéry pro jeden TO
Na CPU přes PROFINET IO / PROFIBUS DP
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 9
© Siemens AG 2016
Motion control se SIMATIC S7-1500 T-CPU ‒ technologické objekty
rozdíly v synchronních funkcích, S7-1500 – S7-1500 T-CPU
Polohovací osa
Synchronizovaná
osa
Pouze
vazba
setpointu
Synchronizovaná
osa
Hlavní
osa
vlečená
osa
S7-1500 S7-1500T
Polohovací osa
Synchronizovaná
osa
vazba
setpointu
Synchronizovaná
osa
Hlavní
osa
vlečená
osa
Externí enkodér
Vazba
aktuální
hodnoty
Synchronizace
bez
určení
synchronizační
pozice
Synchronizace
bez/s
určení
synchronizační
pozice
Relativní synchronizace Absolutní synchronizace
Page 10
SIMATIC S7-1500 T-CPU SIMATIC S7-1500 T-CPU se SINAMICS
V90 PN (TIA Portal integrated engineering)
siemens.com/t-cpu
© Siemens AG 2016
SIMATIC
S7-1500
SIMATIC
S7-1500 T-CPU
TIA Portal V14
Advanced Controller & SINAMICS V90 with PROFINET
Snadná integrace do TIA Portal
or
SINAMICS
V90 s PN
• V90 s PN: TIA Portal Integration (HSP185)
• Drive engineering na několik „kliknutí“
• Předkonfigurované nastavení
• Auto-Tuning
• + další.
=> Perfektní souhra
systému
August 2016 Page 13
© Siemens AG 2016
Technology
Standard
Přehled
S7-1500 T-CPU: Motion control rozšíření ve srovnání se standardním řízením
abs
.
rel.
S7-1511 S7-1513 S7-1515 S7-1516 S7-1517 S7-1518
Mo
tio
n c
on
tro
l fu
ncti
on
ality
Performance (TIA Portal V14 SP1)
5
10
7
30
70 128
128 128
SIMATIC S7-1500 controller Software
controller
…
Open-loop speed control
Positioning
Output cam /
measuring input
Gearing 2) (relative)
Camming
Gearing 1) (absolute)
Počet
Polohovacích os
Ve 4ms pro 35% CPU load
Maximum
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 14
1) Synchronization with specification of the synchronous position 2) Synchronization without specification of the synchronous position
3)
3)
3)
3) No PROFINET IRT
FW V2.1 FW V2.1
New New
© Siemens AG 2016
Motion Control se SIMATIC S7-1500 T-CPU ‒ SINAMICS V90 PN
typická konfigurace systému se SIMATIC S7-1500 a V90 PN
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 15
Sollas Horizontální
balicí stroj
SIMATIC
HMI KTP700
Basic PN
Sinamics 1FL6 LI
Simatic
S7-1515 T-CPU
Sinamics V90 PN
ET200SP HF
PROFINET
Simotics GP
Feeder
Sinamics V20
Sensors Film feeder Longitudinal
sealer
Lower film
folder
Pusher Product
transport 1
Product
transport 2
Tucker
SIMATIC S7-1500 T-CPU Technologické objekty pro motion control:
Rychlostní / Polohovací / Synchronní osy
siemens.com/t-cpu
© Siemens AG 2016
Motion control se SIMATIC S7-1500 T-CPU ‒ technologické objekty
omezení momentu a nájezd na pevný doraz
Omezení momentu
Je vyžadován telegram 10x
Může se vztahovat jen k motoru nebo k zátěži
Jednotky jsou přizpůsobeny podle typu motoru
Nájezd na pevý doraz
Podobné omezení momentu
Rozpoznání pevného doraz prostřednictvím vlečné chyby
"Upínání" s pevnou žádanou hodnotou
Moment/sílu upnutí lze měnit
Systém monitoruje, jestli se změnila pozice pevného dorazu
nebo pevný doraz chybí
Příklad:
Zavírání formy pro
vstřikolisy
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 17
© Siemens AG 2016
• Aktivace simulačního módu konfigurací osy a nahrátím do CPU
nebo restartem TO
• Reálné osy lze z počátku konfigurovat bez pohonu
• Individuální nastavení pro každou osu
• Realné (existující) a simulované osy lze kombinovat
• Plná funkcionalita PLC (trace, alarmy, control panel, …)
• Výhody:
• Aplikaci lze otestovat již v kanceláři
• Aplikaci lze otestovat aniž máte k dispozici pohony
• Umožnuje zjištění úrovně vytížení
• Reálnálný operační test pro velké možství os
• Modulární stroje
Motion control se SIMATIC S7-1500 T-CPU ‒ technologické objekty
Simulované osy
Simulating an axis without drive
Pohon není nutné
konfigurovat!
Simulating a real axis
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 18
Simulované osy – test os bez připojeného pohonu
© Siemens AG 2016
• Virtuální osa je osa bez přiřazení k pohonu a bez
aktivované simulace
• Použití virtuálních os, např. jako virtuální master osa
(královská hřídel) pro některé slave osy
(“generátor hodinového cyklu” pro celý stroj)
• Virtuální osy disponují všemi funkcemi
• Pro virtuální osy jsou k dispozici také výstupní vačky a a
měřicí vstupy
Virtuální osy
Motion control se SIMATIC S7-1500 T-CPU ‒ technologické objekty
Virtuální osy
Simulating an axis without a drive virtual axis
Virtual
leading axis
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 19
© Siemens AG 2016
Motion control se SIMATIC S7-1500 T-CPU ‒ technologické objekty
Synchronizované osy
• TO synchronizovaná osa
• Hlavní (řídicí, moster) hodnota je
• Setpoint master osy nebo
• Setpoint/actuální poloha master osy (jen T-CPU) nebo
• Aktuální poloha externího enkodéru (jen T-CPU),
• Řídicí hodnotu lze přepínat
• Synchronizace na proměnnou nebo statickou hodnotu
• Synchronizace bez určené synchronizační pozice
• Synchronizace s určenou synchronizační pozicí
(jen T-CPU)
• Synchronizace tion dle zadaných příkazů
• Převodový poměr lze měnit vyvoláním nového příkazu pro
synchronizaci
Vazba pohonů s úhlovou synchronizací Polohová osa Synchronizovaná osa
Vedená
osa
Řídicí
hodnota převod Synchronizace
řídicí osa vedená osa
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 21
© Siemens AG 2016
Motion control se SIMATIC S7-1500 T-CPU ‒ technologické objekty
Příklad použití synchronizačních funkcí pro balicí (plnicí) stroj
Měřicí
kolečko
Detekce tiskové značky
Posuv fólie
Měřicí kolečko
Kompenzace prokluzu
Tisková značka
Synchronizace
na značku na fólii
Elektronická vačka
synchronizace
mezi posuvem fólie
a řezačkou
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 24
© Siemens AG 2016
Lis s podavačem
Axis 2
Axis 1
0°
lis
podavač
V90
PN
CPU 1515T
V90
PN
Axis 2 Axis 1
V90
PN
CPU 1515T
V90
PN
Page 25
© Siemens AG 2016
Lis s podavačem
Axis 2
Axis 1
0°
lis
podavač
V90
PN
CPU 1515T
V90
PN
V90
PN
CPU 1515T
V90
PN
Page 26
Funkční diagram (Cam - vačka)
SIMATIC S7-1500 T-CPU Technologické objekty pro motion control:
Vačky
siemens.com/t-cpu
© Siemens AG 2016
Motion control se SIMATIC S7-1500 T-CPU ‒ technologické objekty
mechanická vačka
März 2016 PRELIMINARY! SUBJECT TO CHANGE WITHOUT NOTICE! | DF FA PMA SP1 Seite 30
Master in °
Slave in mm
© Siemens AG 2016
Vlastnosti Výhody
• Grafické a tabulkové
zadání vačky1)
• Flexibilní a efektivní
způsoby zadání
• Identická interpolace
vaček za běhu nebo
při přípravě
• Okamžitá analýza
chování vačky při
návrhu
• Optimalizace
segmentů vačky podle
okrajových podmínek2) • Vyšší kvalita pohybu
• Kalkulace a
modifikace vačky za
běhu • Vyšší flexibilita stroje
• Nástroj pro vačky je
také k dispozici jako
samostatný nástroj
(zdarma)
• Editace vačky nezávisle
na SW TIA Portal
Motion control se SIMATIC S7-1500 T-CPU ‒ technologické objekty
editor vaček
1) Via polynomial segments, interpolation points / lines 2) With constant speed or acceleration (jerk-free) and in accordance with the motion laws for cam disks
according to VDI 2143
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 31
© Siemens AG 2016
Pracovní segment
Přechodový segment (interpolován systémem)
Přiřazení reálné osy
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 32
Zadání graficky nebo tabulkou
© Siemens AG 2016
Systémové interpolace využívající
kubické nebo Bezierovy spliny
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 33
Pracovní segmenty:
1000 interpolačních
bodů a 50 segmentů
© Siemens AG 2016
Interpolation podle VDI 2143
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 34
© Siemens AG 2016
Zobrazení rychlosti, zrychlení a odtrhu
Výběr a nastavení zobrazení
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 35
© Siemens AG 2016
Koordinované osy
zpracování vaček
PLCOpen commands
Před prvním použitím vačky musí být provedena
interpolace (přepočet) pomocí příkazu
"MC_InterpolateCam"
Nastavení vačky vůči master-ose a spuštění pomocí
příkazu "MC_CamIn"
TO-DB
Modifikace vačky editací TO-DB
-> data vačky (vytvoření) jsou v TO-DB
März 2016 Seite 36
© Siemens AG 2016
Vytvoření vačky v reálném čase
Knihovna LCamHdl ..
Nabízí funkce pro vytvoření vačky bez nutnosti předchozího přepočtu
polynomických koeficientů
•Zjednodušená tvorba komplexních vaček
•Konfigurace v reálném čase, např. na základě produktových dat
•Různé matematické funkce a přechodové profily
•Dvě verze – základní a pro pokročilé uživatele
•Download k dispozici na SIOS
März 2016 Seite 37
https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/105644659
© Siemens AG 2016
Vytvoření vačky v reálném čase
März 2016 Seite 38
© Siemens AG 2016
Vytvoření vačky v reálném čase
März 2016 Seite 39
© Siemens AG 2016
Vačky
Synchronizace na definované pozici
März 2016 Seite 40
Pomocí parametru
„MasterSyncPosition“ lze specifikovat
pozici na vačce relativně k začátku
vačky
© Siemens AG 2016
Vačky
Synchronizace na definované pozici v klidu
März 2016 Seite 41
© Siemens AG 2016
Vačky
modifikace vačky zoomováním
März 2016 Seite 42
Zoomování vačky pomocí parametrů
"MasterScaling" a "SlaveScaling“
Zoomovací faktor může být použít pro vodící
osu (MasterScaling) a synchronizovanou osu
(SlaveScaling)
SIMATIC S7-1500 T-CPU Motion control – Execution system
siemens.com/t-cpu
© Siemens AG 2016
Execution system
Cyklus cyklického programu a řízení pohybu
Cykl. program (OB 1) t
Jak je vykonáváno řízení pohybu v S7-1500/S7-1500 T-CPU?
Motion control příkazy
v uživatelském programu
(MC_Power, MC_MoveAbsolute, …)
Funkce Motion control systému
OB přerušení systému motion control (isochronous) (motion control, position control, drive control)
OB1
OB Servo
OB IPO
tmotion control application cycle
t
OB Servo
OB IPO
OB Servo
OB IPO
MC_
Prog OB1
MC_
Prog
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 44
© Siemens AG 2016
Execution system
Aplikační cyklus řízení pohybu a systém řízení pohybu OB
MC Servo [OB91] kalkulace polohového regulátoru
komunikace do pohonu
monitorovací funkce
MC Interpolator [OB92] vyhodnocení MC-instrukcí
Motion control s generovánín
setpointu (profil pohybu)
1
2
Přerušení s nastavitelným tmotion control application cycle
Co dělají ty dvě MC-OB?
Buď jako Cyklické přerušení OBs
Isochronní OBs na sběrnici
(drives via PROFIdrive)
tmotion control- = position control clock cycle = interpolation clock cycle
application cycle [MC Servo] [MC-IPO]
Typ volání
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 45
© Siemens AG 2016
Execution system
Rozšíření execution systému v TIA V14
Dvě nové úrovně pro vykonávání
uživatelského programu
• PreServo (actual value processing)
• PostServo (setpoint processing)
• Procesní image je čten před PreServo
a zapisován po PostServo
Aplikace:
• Integrace uživatelsky specifických
pohonů a enkoderů
(např. pro analogové enkodery)
• uživatelsky specifické zpracování
signálů rozhraní TO (např.
characteristika válce pro hydraulické
osy)
• Řízení žádané hodnoty z
uživatelského programu
OB1
Error OB
Timer interrupt
Hardware interrupt
Isochronous OB
MC Servo
MC Interpolator
Fixed cycle
Priority
Time
Pre-/PostServo
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 46
© Siemens AG 2016
S7-1200/1500(T)
Aplikační řešení
MC-PostServo [OB95]
telegram n Speed setpoint
fieldbus
Drive
MC-Servo MC-PostServo
n
Aplikace:
kompenzace
nelineárních
hydraulických os
Modifikace telegramu např.
připojení cizích pohonů nebo
řízení brzdy
DB
n
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 48
Modifikace
žádané hodnoty nebo telegramu
© Siemens AG 2016
S7-1200/1500(T)
Aplikační řešení
MC-PreServo [OB67]
telegram enc. Encoder data
fieldbus
Drive
MC-Servo MC-PreServo
enc.
Aplikace:
Připojení analogového
enkodéru
Modifikace telegramu např.
připojení cizích pohonů
DB
enc.
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 49
Modifikace
enkodéru nebo telegramu
© Siemens AG 2016
Execution system
Rozšíření execution systému v TIA V14
März 2016 Seite 50
SIOS ID:
109741575
© Siemens AG 2016
Počet os a výkon
Number of technology objects / motion control resources
Technologické
objekty
potřebné
motion ressources
Speed axis 40
Positioning axis 80
Synchronous axis 160
External encoder 80
Measuring input 40
Cam output 20
Cam track 160
10240
1517(T)
10240
1517(TF)
2400
1515(T)
800
1511(T)
Dostupné motion-zdroje (resources)
SIZER a TIA Selection Tool
pro výběr správného CPU
Počet vačkových disků: 60
1515T
20
1511T
TIA Portal:
128
1517T(F)
Page 51
© Siemens AG 2016
S7-1517T
S7-1517TF
S7-1515T
S7-1515TF
S7-1511T
S7-1511TF
Počet os a výkon
Orientační hodnoty vytížení a doby cyklu
Maximálí počet os: 10 polohovacích os
Motion control cyklus: ≥ 2 ms
Typický počet os: 5 polohovacích os v cyklu 4 ms *)
Maximálí počet os: 128 polohovacích os
Motion control cyklus: ≥ 500 µs
Typický počet os: 70 polohovacích os v cyklu 4 ms *)
Maximálí počet os: 30 polohovacích os
Motion control cyklus: ≥ 1 ms
Typický počet os: 7 polohovacích os v cyklu 4 ms *)
*) pro přibližné vytížení CPU na 35%
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 52
© Siemens AG 2016
Vzorový příklad S7-1500T:
Kruhový pohyb na základě vaček a FB "MoveCircle2D”
März 2016 Seite 53
https://support.industry.siemens.com/cs/document/109742306
• Pohyb os X aY je vytvořen pomocí vaček a synchronizace.
• Potřebné vačky jsou generované prostřednictvím funkčního
bloku "MoveCircle2D”
© Siemens AG 2016
Objednací čísla
SIMATIC S7-1500 T-CPU controller
March 2017 DF FA PMA SP1 . Page 54
CPU 1511T-1 PN
• 6ES7511-1TK01-0AB0 932€
CPU 1515T-2 PN
• 6ES7515-2TM01-0AB0 2601€
CPU 1517T-3 PN/DP
• 6ES7517-3TP00-0AB0 5600€
CPU 1511TF-1 PN
• 6ES7511-1UK01-0AB0
CPU 1515TF-2 PN
• 6ES7515-2UM01-0AB0
CPU 1517TF-3 PN/DP
• 6ES7517-3UP00-0AB0 6157€
S7-1511T S7-1515T S7-1517T
S7-1511TF S7-1515TF S7-1517TF
© Siemens AG 2016
Děkuji za pozornost !
Radek Novotný
Siemens s.r.o.
RC-CZ DF FA PMA
Tel : +420 544 508 467
Fax: +420 233 035 742
Mobil: +420 720 537 708
Email: [email protected]
siemens.com