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SIMATIC Technologie ControllerInfotag S7-Motion, September 2014
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• System Overview 4
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Mechatronik und Motion ControlWandel im Maschinenbau
Nocken-steuerwerk
GetriebeKupplungHauptantrieb KurvenscheibeMechanischeLösung
Mechatronische Lösung
VirtuelleLeitachse
Mechanische Komponenten werden durch Servo-Antriebe und intelligente Bewegungsführung (Motion Control) ersetzt
Wegfall der Mechanik bedeutet höhere Dynamik und Flexibilität, weniger Verschleiß
Motion Control wird zum entscheidenden Faktor
Motion ControlFunktionen
Servo-Antriebe
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SIMATIC Technologie-CPUDie ausgezeichnete Lösung
Motion Control Funktionen
= Technologische Konfiguration
System-konfiguration
Programmierung
Antriebs-auslegung
STEP 7TIA
Antriebs-parametrierung
Visualisierung
Test und Inbetriebnahme
Kurvenscheiben-editor
+
TechnologischesEngineering
Kostenreduzierung, Produktivität, Flexibilität
CPU315/317/317F
+
CPU31XT / 317TF
+
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SIMATIC Technologie CPU 317TFDas Beste aus allen Controllern
Standard CPUs Fehlersichere CPUs
Engineering (Distributed Safety)
Firmware Failsafe Funktionalität
Engineering (STEP 7) Firmware Hohe Leistung Know-How Schutz Web Server
SIMOTION
Engineering (SCOUT) Echtzeit Trace Motion Funktionalität Drive Engineering
(STARTER)
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Systemaufbau (2 Prozessoren)Hohe SPS und Technologie Performance
schneller Technologiezyklus
SPS-Steuerung integrierte Technologie
Datenaustausch via Dual-Port-RAM Schnittstelle
SPS Zyklus
CPU 31XT-2DP
Berechnung der Technologie Funktionen in der integrierten Technologie
Aufruf der PLCopen Funktionen als FB´s aus dem Anwenderprogramm
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Technologie CPU‘sCPU315T / CPU317T / CPU317TF
PG, HMI, Peripherie,Routing, Download, Teleservice MPI PROFIBUS DP
PROFINET
PROFIBUS DP(DRIVE) für Antriebe Speed Control Positioning Control Local I/O’s 4 BERO Eingänge 8 Cam Ausgänge
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Technologie CPU‘sCPU315T / CPU317T / CPU317TF
Systemübersicht
Neue Funktionen PROFINET – OnBoard Schnittstelle
zusätzlich zur PROFIBUS - Schnittstelle Deutliche SPS-Performancesteigerung Höhere Down/Upload Geschwindigkeiten über
Profinet F-Funktionen nun auch über Profinet möglich Verbesserte Know-How Protection Webserver Verringerte Baubreite (160 mm 120 mm) Kompatibler Nachfolger für die heutigen T-CPUs
Projektierbar mit S7-Technology V4.2 SP3
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Innovierte Technologie CPU‘s mit PN-Schnittstelle Höhere Performance
V3.xV2.x
3,60
0,760,110,110,110,06
5,90
1,86
1,000,840,720,54
0
1
2
3
4
5
6
313312
Faktor
+664%
+64%
+145%
+809%+555%+800%
319317315
(IM154-8)
314
(IM151-7/8)
Referenz CPU 315 V3.x
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MASTERDRIVESSIMODRIVE SINAMICS
DP/MPI
MICRO-MASTER
DP(DRIVE)
SIMODRIVESensorIsochrone
CPU 317TF- 3PN/DP
CPU 317T- 3PN/DPCPU 315T- 3PN/DP
isochrones
Der Peripherie und AntriebsbusEinfache Antriebsanbindung über Profibus (DPDrive)
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Anbindung an Analogantrieben oder Schrittmotorenvia IM174
Encoder-Feedback
IM174
analoger Antrieb
± 10 V
hydraulischer Antrieb
Encoder-Feedback(optional)
IM174 + FM Stepdrive
Schrittmotor Antrieb
Encoder-Feedback
IM174
DP/MPI
isochrones
CPU 317TF- 3PN/DP
CPU 317T- 3PN/DPCPU 315T- 3PN/DP
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Anbindung an Hydraulikachsenvia ET200S/ET200M or IM174
IM174
Encoder-Feedback
isochronous PB-Encoder
ET200S/ET200MET200S/ET200M
setpoint +/-10 V set point +/-10 V
With limitations(no modulo axis)!Only after consultation with a Simatic-Expert!*
DP/MPI
isochrones
CPU 317TF- 3PN/DP
CPU 317T- 3PN/DPCPU 315T- 3PN/DP
setpoint +/-10 V
*
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SIMATIC Technologie CPU‘sMotion Control Mengengerüst
3232 (16)
32161664
CPU 317T
16 328 32
16 328 16
CPU 315T
8 166432
PROFIBUS DP(DRIVE)
Achsen, (Safety Achsen)KurvenscheibenNockenMesstaster
MengengerüstTechnologie Objekte
Externe GeberMax. Anzahl TO
CPU 317TF
SPS-PerformanceSPS-Performance
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Engineering Software S7 TConfig
HW Konfiguration
SIMATIC Languages Test and Diagnostic
Commissioning
S7 TConfig
Cam Edit
Cam Tool
Configuration
SIMATIC MANAGER
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S7T Config - KonfigurationGraphische Bedienmasken
Eine Reihe von grafischen Masken unterstützt bei der detaillierten Konfiguration der Eigenschaften einer Achse
Mechanik
Überwachungs-funktionen
Referenzier-vorgang
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S7T Config - ToolsCam Editior, VDI Wizard
VDI wizard for a creation of
transitions and cam sections
Flexibel und einfach Kurvenscheiben erstellen über:• VDI Assistenten• Stützpunkttabelle• Polynomsegmente
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S7T Config - Online DiagnoseÜbersichtliche Funktionspläne
Einfache und detaillierte Analyse des Achsstatus
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S7T Config - Online DiagnoseEchtzeittrace
aufgezeichnete Signale
Signal Tabelle
Weitere Funktionen(z.B. FFT Analyse,
Funktionsgenerator)
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Aufrufbeispiel für Motion Control FBs im Anwenderprogramm
Referenz auf DB zur konfigurierten Achse und Positionierfunktion
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Die integrierten Technologiefunktionen Bibliothek „S7-Tech“
Technologiefunktionenvon Nockenfunktionen und Meßtaster über Positionieren und Achssynchronisationen bis zur Bahninterpolation
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Leistungsfähige Technologiefunktionen 1/4Mechatronische Funktionen
CamGearClutchMain Drive Cam DiskMechanical
Solution
Mechatronical
Solution
Virtual
Master Motion ControlFunctions
Servo-Drives
Mechanische Komponenten werden durch Servo-Antriebe und intelligente Bewegungsführung (Motion Control) ersetzt
Wegfall der Mechanik bedeutet höhere Dynamik und Flexibilität, weniger Verschleiß
Motion Control wird zum entscheidenden Faktor
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Leistungsfähige Technologiefunktionen 2/4Handling und Bahninterpolation
P1
P2 P3
P4
Radius
M_Fkt + stop point
Handling
Path Interpolation
Interpolation
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Leistungsfähige Technologiefunktionen 3/4Hydraulische Regelung
hydraulic controlled system
Characteristic
Hydraulic
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Leistungsfähige Technologiefunktionen 4/4Druck/Kraft Regelung und Begrenzung
Position-Feedback
IM174
FPressure/Force Feedback
Setpoint
ET200S HS
CPU317TF
Force
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Technologiefunktionenumgesetzt in Motion Control Funktionsbausteine
Enable functionMC_Power Enable/disable axis
Basic functions:MC_Reset Acknowledge errors/alarmsMC_Home Axis homing/settingMC_ReadSysParameter Read configuration data, system parametersMC_WriteParameter Write parameterMC_ReadPeriphery Read technology I/OMC_WritePeriphery Write technology I/OMC_ReadRecord Read data recordMC_WriteRecord Write data recordMC_ReadDriveParameter Read drive parameterMC_WriteDriveParameter Write drive parameterMC_SetTorqueLimit Enable/disable torque reductionMC_ChangeDataset Changeover of the data record
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Technologiefunktionenumgesetzt in Motion Control Funktionsbausteine
Single axis functions:MC_Stop Stop axis and prevent new motion commandsMC_Halt Normal stopMC_MoveAbsolute Absolute positioningMC_MoveRelative Relative positioningMC_MoveAdditive Relative positioning to current target positionMC_MoveSuperImposed Superimposing positioningMC_MoveVelocity Motion with velocity presetMC_MoveToEndPos Move to fixed end stop/clamping
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Technologiefunktionenumgesetzt in Motion Control Funktionsbausteine
Synchronous operation functions:MC_GearIn Start gearingMC_GearOut End gearingMC_CamIn Start cammingMC_CamOut End cammingMC_Phasing Change phase shift between leading and
following axisMC_CamInSuperimposed Start superimposed cammingMC_CamOutSuperimposed End superimposed cammingMC_GearInSuperimposed Start superimposed gearingMC_GearOutSuperimposed End superimposed gearingMC_PhasingSuperimposed Change superimposed phase shift
Cam function:MC_CamClear Delete camMC_CamSectorAdd Add cam segmentMC_CamInterpolate Interpolate camMC_GetCamPoint Read position from cam disc
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Technologiefunktionenumgesetzt in Motion Control Funktionsbausteine
Path Interpolation functions:MC_MoveLinearAbsoluteMC_MoveLinearRelativeMC_MoveCircularAbsoluteMC_MoveCircularRelativeMC_MovePolynomialAbsoluteMC_MovePolynomialRelativeMC_MovePath……… more functions see slides Path Interpolation
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Technologiefunktionenumgesetzt in Motion Control Funktionsbausteine
Hydraulic functions:MC_SetCharacteristic
PressureForce Functions:MC_ForceControlMC_ForceLimiting
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Technologiefunktionenumgesetzt in Motion Control Funktionsbausteine
Advanced functions:MC_CamSwitchMC_CamSwitchTimeMC_CamTrackMC_ReadCamTrackDataMC_WriteCamTrackDataMC_ExternalEncoderMC_MeasuringInput
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Leistungsfähige TechnologiefunktionenBasierend auf dem Standard: „PLCopen for MotionControl“
...
...
Function Calls fromSTEP7-Program
Motion Control and Technology-Functions
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Einfache Programmierung mit PLCopen BausteinenBeispiel: Getriebegleichlauf (Power, GearIn, MoveAbsolute)
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Die Technologie DatenbausteineDie wichtigsten Systemvariablen werden automatisch bereit gestellt
Axis DB Ext. encoder DB
Meas. sensor DB
Cam disc DB
Cam DB
Device DB
Trace DB
TO type
Error code
Error word
Status word
Target speed
Actual speed
Actual acceleration
Max. speed
Max. acceleration
Max. jerk
Actual position value
Target position value
Following distance error
Modulo value
TO type
Trace value, integer (4)
Trace value, real (4)
TO type
Error code
Max. command loop duration
Average command loop duration
Station lifelist of the DP-MC stations
Done Flag (32) of the „Task completed“ display
Status of local digital inputs
Status of local cam outputs
TO type
Error code
Error word
Status word
Actual position value
Actual speed
TO type
Error code
Operating status
Measuring value 1
Measuring value 2
Start of measuring range
End of measuring range
TO type
Error code
Status word
Number of assignments
TO type
Error code
Status word
Cam type
Operating mode
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Technologie - CPU‘sflexibel einsetzbar in den unterschiedlichsten Branchen
Verpackungsmaschinen(Kernfunktionalitäten wie: Kurvenscheiben, Getriebegleichlauf, Druckmarkenkorrektur, Nocken...)
Verpackungsmaschine für Backwaren
Race Track Funktion, SingelbeltKinematic
Verpackungsmaschine für Molkereiprodukte
Flexible Kurvenscheibenfunktionen
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Technologie - CPU‘sflexibel einsetzbar in den unterschiedlichsten Branchen
Produktionslinien(Applikationen wie: Querschneider, fliegende Scheren...)
Querschneider
Fliegende Schere
Produktionslinie mit Querschneider
Produktionslinie für Papierbeutel
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Technologie - CPU‘sflexibel einsetzbar in den unterschiedlichsten Branchen
Handling(Funktionen wie: 3D-Bahninterpolation, spezielle Kinematiken...)
Glas Handling Maschine3D Interpolation
Pick and Place Maschine
Rollen Picker Kinematik, 3D Bahninterpolation
Dichtungsmittel aufbringenKontur mit konstander Bahngeschwindigkeit
Bahn Interpolation
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Technologie - CPU‘sflexibel einsetzbar in den unterschiedlichsten Branchen
Pipe Handling Stahl Industrie
Hydraulische Regelung
Rohrformanlagen
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Technologie - CPU‘sflexibel einsetzbar in den unterschiedlichsten Branchen
Hydraulische Regelung (Hydraulische Pressen)(typische Funktionen: Lageregelung, Kraftregelung…)
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Technologie - CPU‘sSonderanwendungen und vieles mehr…
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Weitere Themen
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SIMATIC TechnologieApplikationsbeispiel: Zangenvorschub
Funktionsbeschreibung
Axis2
Axis1
0°
Power Ein
Press Home Positioning
Feeder Home Positioning
Press Start
Feeder Start
ResetPress
Feeder
40
0
5 135 225 270 360 Press
Feeder Function Diagram
Operator Panel
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SIMATIC TechnologieApplikationsbeispiel: Zangenvorschub
Slave
Master
Encoder
Enco
der
Technology CPU
Feeder
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Vorgehensweise bei der Applikationserstellung
Projekterstellung- Projekt und HW-Config anlegen- Antriebskonfiguration einlesen
Parametrierung der Achsen- Achse1 anlegen (Presse Modulo Rundachse)- Achse2 anlegen (Zange Linerachse)- Kurvenscheibe anlegen (Definition der Master-Slave Beziehung)
Programmierung der Maschinenfunktion
40
0
5 135 225 270 360 Presse
Zange
0
Achsen freischalten - (MC_Power, E0.0)
Presse Grundst. positionieren - (MC_MoveAbsolute, E0.4)
Zange Grundst. positionieren - (MC_MoveAbsolute, E0.5).
Presse Start - (MC_MoveVelocity, E0.6)
Zange Start - (MC_CamIn, E0.7)
Achsen Reset - (MC_Reset, E0.1)
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SIMATIC Technologie im Internet
www.siemens.de/simatic-technology
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SIMATIC Technologie im Internet Applikationen & Tools - kostenfrei zum Download
Folien Video
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