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SIMATIC Technologie ControllerInfotag S7-Motion, September 2014

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• System Overview 4


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


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

+


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)


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


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


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


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


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)


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



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


setpoint +/-10 V

*


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


Engineering Software S7 TConfig

HW Konfiguration

SIMATIC Languages Test and Diagnostic

Commissioning

S7 TConfig

Cam Edit

Cam Tool

Configuration

SIMATIC MANAGER


S7T Config - KonfigurationGraphische Bedienmasken

Eine Reihe von grafischen Masken unterstützt bei der detaillierten Konfiguration der Eigenschaften einer Achse

Mechanik

Überwachungs-funktionen

Referenzier-vorgang


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


S7T Config - Online DiagnoseÜbersichtliche Funktionspläne

Einfache und detaillierte Analyse des Achsstatus


S7T Config - Online DiagnoseEchtzeittrace

aufgezeichnete Signale

Signal Tabelle

Weitere Funktionen(z.B. FFT Analyse,

Funktionsgenerator)


Aufrufbeispiel für Motion Control FBs im Anwenderprogramm

Referenz auf DB zur konfigurierten Achse und Positionierfunktion


Die integrierten Technologiefunktionen Bibliothek „S7-Tech“

Technologiefunktionenvon Nockenfunktionen und Meßtaster über Positionieren und Achssynchronisationen bis zur Bahninterpolation


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


Leistungsfähige Technologiefunktionen 2/4Handling und Bahninterpolation

P1

P2 P3

P4

Radius

M_Fkt + stop point

Handling

Path Interpolation

Interpolation


Leistungsfähige Technologiefunktionen 3/4Hydraulische Regelung

hydraulic controlled system

Characteristic

Hydraulic


Leistungsfähige Technologiefunktionen 4/4Druck/Kraft Regelung und Begrenzung

Position-Feedback

IM174

FPressure/Force Feedback

Setpoint

ET200S HS

CPU317TF

Force


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



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



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



Path Interpolation functions:MC_MoveLinearAbsoluteMC_MoveLinearRelativeMC_MoveCircularAbsoluteMC_MoveCircularRelativeMC_MovePolynomialAbsoluteMC_MovePolynomialRelativeMC_MovePath……… more functions see slides Path Interpolation



Hydraulic functions:MC_SetCharacteristic

PressureForce Functions:MC_ForceControlMC_ForceLimiting



Advanced functions:MC_CamSwitchMC_CamSwitchTimeMC_CamTrackMC_ReadCamTrackDataMC_WriteCamTrackDataMC_ExternalEncoderMC_MeasuringInput


Leistungsfähige TechnologiefunktionenBasierend auf dem Standard: „PLCopen for MotionControl“

...

...

Function Calls fromSTEP7-Program

Motion Control and Technology-Functions


Einfache Programmierung mit PLCopen BausteinenBeispiel: Getriebegleichlauf (Power, GearIn, MoveAbsolute)


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


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



Produktionslinien(Applikationen wie: Querschneider, fliegende Scheren...)

Querschneider

Fliegende Schere

Produktionslinie mit Querschneider

Produktionslinie für Papierbeutel



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



Pipe Handling Stahl Industrie

Hydraulische Regelung

Rohrformanlagen



Hydraulische Regelung (Hydraulische Pressen)(typische Funktionen: Lageregelung, Kraftregelung…)


Technologie - CPU‘sSonderanwendungen und vieles mehr…


Weitere Themen

Interpolation/Kraftregelung

Safety

Hydraulik

Service & Support


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


SIMATIC TechnologieApplikationsbeispiel: Zangenvorschub

Slave

Master

Encoder

Enco

der

Technology CPU

Feeder


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)


SIMATIC Technologie im Internet

www.siemens.de/simatic-technology


SIMATIC Technologie im Internet Applikationen & Tools - kostenfrei zum Download

Folien Video


I IA AS S SUP FA

Gleiwitzer Str. 555 Nürnberg

E-Mail:[email protected]

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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