SIMATIC Technology High-Speed Boolean Processor FM 352-5.

SIMATIC Technology

High-Speed Boolean Processor FM 352-5

© Siemens AG 2010 - Änderungen vorbehalten

Industry Sector02/2010 Seite 2/27

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Technische Features

Übersicht


Ultra schnelle Verarbeitung 1 µsec Zykluszeit

Entwickelt für Applikationen Mit höchsten Anforderungen

an Verarbeitungsgeschwindigkeit Mit höchsten Anforderungen

an kürzeste Reaktionszeiten Bei denen Jitterfreiheit benötigt wird Bei denen gewöhnliche S7-CPU

zu langsam sind

Einsetzbar in S7-300, ET 200MTypische Applikationen Fertigungsprozesse mit höchstem

Durchsatz Qualitätssicherung Werkzeug-/Maschinenschutz




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Highlights

Höchste Geschwindigkeit und großer Speicher Kürzeste Reaktionszeit, 1 µs Speicherplatz, ca. 800 Binärverknüpfungen realisierbar Datensicherung auf kostengünstiger Micro Memory Card

für Baugruppentausch ohne PG

Einfache und schnelle Kommunikation 16 Byte Datenschnittstelle (z.B. für Prozesswertvorgaben)

Einfachste Programmierung Durch Verwendung von STEP 7 KOP/FUP Keine neue Programmiersprache erforderlich



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Highlights

Umfangreiche Funktionen UND, ODER, XOR, Schiebe-, Rotieroperationen Zeiten, Zähler, Vergleicher Pulsgenerator, Frequenzmessung, Periodendauermessung Teiler, Schieberegister, FIFO, LIFO Mathematische Funktionen: ADD, SUB, MULT, DIV, ABS Für 16-Bit und 32-Bit Werte

Integrierte Peripherie 12 schnelle Eingänge 8 schnelle Ausgänge Inkrementalgeber 5 V (RS 422), 24 V (HTL) Geber Absolut SSI (Master, Mithören)

Standalone Betrieb möglich Ohne übergeordnete CPU



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Hardware

Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit dank einesFPGA*-Prozessors

Anpassung an die Applikation durch Programmierung

Onboard Ressourcen zur Umgehung des Flaschenhalses “Systembus” 12 DI/24 V

Eingangsverzögerung einstellbar (0 - 1600 µs)

Standard Eingänge 8 DO/24 V/0.5 A

P-schaltend oder M-schaltend

1 Wegmessgeber anschließbar für positionsabhängige Aktionen Inkrementalgeber 5 V(RS 422)/24 V (HTL) SSI Geber

* field programmable gate array



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Systemintegration



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Programmierung und Systemeinbindung

FM 352-5 Programmierung Unter Verwendung des Standard STEP 7 KOP-, FUP-Editors Unter Verwendung einer Untermenge des S7-300 Befehlssatzes:

Binary logic operations, comparator, timer, counter, move Shift register, pulse width modulator, binary divider Math-Functions: Add, Sub, Mult, Div, Abs

S7-CPUs können zum Testen des Programms benutzt werden Programm wird in einer Micro Memory Card abgespeichert.

Schnittstelle zur Mastersteuerung Schnelle 16 Byte Datenschnittstelle Zu S7-CPU/PROFIBUS Master

(z.B. zum Schreiben/Lesen von Variablen)



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Zykluszeit 1 µs

Verknüpfungen ca. 800 (bei reiner Bitverküpfung)

Datenschnittstelle 16 Byte Peripherieadressraum (14 Byte Daten, 2 Byte Status)

Digitale Eingänge 9 + 3 (wenn kein 24 V Inkremental-geber verwendet wird)

Digitale Ausgänge 8 DI, 24 V, 0,5 A

Alarme 8 Prozessalarme (OB40),Diagnosealarm (OB82)

Geber 1 Inkrementalgeber 24 V, 5 V oder 1 Absolut/SSI (Master, Mithören)



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Befehlssatz

Logische Operationen Und, Oder, XOR, Schiebe, Rotiere Flip-Flop, Flankenerkennung, Inverter

Zeiten, Zähler, Binärteiler, Vergleicher

Mathematische Funktionen Addieren, Subtrahieren, Dividieren, Multiplizieren, Absolut

Register Schieberegister, FIFO, LIFO

Pulsgenerator

Messfunktionen Periodendauermessung, Frequenzmessung

Formatumwandlung Bit – Wort - Doppelwort



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Applikationen

Anwendungen mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit Z.B. bei der Automatisierung von Maschinen mit hohen Taktraten

(Zigarettenfertigung, Verpackungsindustrie, usw.)

Anwendungen mit höchster Jitterfreiheit

Anwendungen, die mit einer Standard-SPS aus Performance- Gründen nicht mehr zu realisieren sind.



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Applikationsbeispiel Geschwindigkeitsmessung

Aufgabenstellung Über zwei Lichtschranken soll die Geschwindigkeit von Fahrzeugen bis

300 km/h ermittelt werden Genauigkeit < 0.1 % (< 5 µsec)

Lichttaster1Lichttaster 2

0.5 m



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Lösung der Applikation Geschwindigkeitsmessung

Realisierung der Geschwindigkeitsmessung Erzeugung einer internen Grundfrequenz von 500 KHz Mit Erkennung des Lichttasters 1 wird ein Zähler mit der erzeugten

Grundfrequenz getriggert Mit Erkennung des Lichttasters 2 wird der Zähler wieder gestoppt Der Zählwert kann von der CPU gelesen werden und in die

Geschwindigkeit umgerechnet werden

Lichttaster1Lichttaster 2

0.5 m



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ApplikationsbeispielTeile härten

Längenmessung der Teile (gut/schlecht 0.1mm) Kantenerfassung und Start des Härte-

programmes nach erreichen der Offsetposition

Positionsabhängige Vorgabe der Mikrowellenfrequenz (10–50 KHz)

Aufgabenstellung

Position

Freq. Härteprofil

GeberBandlauf60m/min

Mikrowelle

Lichttaster



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Lösung der ApplikationTeile härten

1. Längenmessung der Teile (gut/schlecht 0.1mm) Erfassen des Start- und Endwertes der Teile Berechnung der Differenz Länge

2. Kantenerfassung und Start des Härteprogramms nach Erreichen der Offsetposition

Erfassen des Startwertes der Teile Vergleich auf „Istwert > Kantenposition + Offsetposition“

3. Positionsabhängige Vorgabe der Mikrowellenfrequenz Vergleich der Schaltpositionen Direkte Ausgabe der Frequenzen über die integralen Funktion

„PULSGENERATOR“

Position

Freq.

Härteprofil



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Arbeitsweise der FM 352-5

Herzstück der FM 352-5 ist ein FPGA (Field Programmable Gate Array)

FPGA



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Was ist ein FPGA?

Logikzellen

& &

<1

&

Eingänge

Ausgänge

<1

<1

Ein FPGA (Field Programmable Gate Array) besteht im wesentlichen aus einer Anzahl von Eingängen, Ausgängen und Slices (Logikzellen)

Diesen Logikzellen kann durch Programmierung eine Funktion (UND, ODER, S/R, etc.) zugeordnet werden

Durch Verschaltung dieser Logikzellen,Funktionen können dann komplexe Funktionalitäten realisiert werden



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Was ist ein FPGA?

& &

<1

&

Eingänge

Ausgänge

Logikzellen

<1

<1

Letztendlich liegt das Programm als Hardwarestruktur in Form von verschalteten Logikzellen auf dem FPGA

Durch diese Hardwarestruktur werden alle Programmteile parallel abgearbeitet.

Dadurch sind sehr schnelle und konstante Reaktionszeiten erreichbar



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Vergleich FPGA mit SPS Programmbearbeitung

& &

<1

&

Eingänge

Ausgänge

<1

<1

1 µs

FPGAparallele Bearbeitung sequenzielle Bearbeitung

Netzwerk 1

Netzwerk 2

SPS

1 ms



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Konfigurationsmöglichkeiten

PROFIBUS DP V0

P-Bus

(CPU314 und höher) (IM153-1 und höher)

Zentral mitS7-300 CPU

Stand-alone

Dezentral über IM 153 als Normslave an beliebigen PROFIBUS-Master



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Programm-Entwicklungs-Konfiguration



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Konfigurationssoftware

Parametrierung der BaugruppeAufruf des Programmeditors Das FM-Programm wird in

einem Funktionsbausteinabgelegt

Liefert Rahmen für FM 352-5Programme Zur einfachen und

sicheren Programm-entwicklung

Liefert Schnittstellen-FB zum einfachen und sicheren Datenaustausch mit Master-CPUGeneriert ZielcodeWird in STEP 7 integriertLiefert einfachen Fahrplan für die Programmentwicklung



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Erzeugen und Testen von Programmen

Verwendung von Standard STEP 7 für Programmerstellung

STEP 7 Editor (KOP, FUP)zum Editieren des FM 352-5Programms

Umfassender Befehlssatz And, Or, S/R, Timer, Counter,

Compare, XOr, Move, Divider, PWM, Shift Register, Add, Sub, Mult, Div, Abs

Datentypen:BIT, INT, DINT

STEP 7 Online Funktionen zum Vortesten des Programms durch Simulation

Alle “STEP 7 CPUs” als Simulations-Equipment verwendbar (S7-300, S7-400, WinAC)



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Übersicht

Parametrieren und Daten speichern

Parametrierung Einfaches Einstellen des

Baugruppenverhaltens durch die in der HW-Konfiguration integrierten Projektierungs-software

Download der FM-Daten durch „Indirektes Laden“ auf Micro

Memory Card über die S7-CPU(MPI, DP)

oder „Direktes Laden“ auf Micro Memory Card (mit PG)

FMProgramm

MMC (>= 128 KB, < 4 MB)



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Migration der S5-IP265 –Unterschiede FM 352-5

FM 352-5 ist mehr als fünf mal so schnell

Bietet zusätzlich 4DI mehr

Programmcode kann mehr als fünf mal so umfangreich sein

Keine Laufzeitunterschiede durch „Multiphase Clocking“

Auch SSI-Geber anschließbar

Bietet ein breiteres Interface zur Master-CPU (16 Byte DI/DO)

Simulation über reale S7-CPU oder S7-PLCSIM möglich

Kann im „Standalone Betrieb“ eingesetzt werden

80 mm breit



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Bestellinformationen

Produktkomponenten FM 352-5, Zubehör: Baugruppe:

Ausgänge m-schaltend 6ES7352-5AH00-0AE0 Ausgänge p-schaltend 6ES7352-5AH10-0AE0

Projektierpaket mit Handbuch und SoftwareIm Lieferumfang der Baugruppe enthalten

Micro Memory Card (immer erforderlich) Ab 128 KB z.B. 6ES7953-8LG00-0AA0

Frontstecker 40-polig z.B. 6ES7392-1AM00-0AA0



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