SIMATIC TechnologyFür technologische Aufgaben –Zählen/Messen, Nockensteuern, Regeln, Motion Control
Broschüre · April 2011
SIMATIC Technology
Answers for industry.
Title_page_de.fm Seite 1 Donnerstag, 24. März 2011 12:07 12
© Siemens AG 2011
2 SIMATIC Technology
Die perfekte Basis für alle Technologieaufgaben –Skalierbarkeit nach Maß
Mit unserer bis ins Detail durchdachten Systemlösung vereinfachen Sie das Handling Ihrer Maschine oder Anla-ge, profitieren von einem komfortablen, einheitlichen Engineering und verkürzen deutlich Ihre Inbetriebnahme-zeiten – ganz ohne Systembrüche. Sie erzielen erhebliche Kosteneinsparungen beim Engineering durch Nutzung von vorhandenem Know-how.
Ob Zählen und Messen, Nockensteuern, Regeln oder Moti-on Control: Mit SIMATIC Technology haben Sie alle techno-logischen Aufgaben in unterschiedlichster Kombination und Komplexität im Griff. Von CPU-integrierten Funktionen über dezentrale ET 200S-Funktionsmodule oder Technolo-gie-Controller bis hin zu frei projektierbaren Applikations-baugruppen und Regelsystemen – Sie haben die freie Aus-wahl bei der Aufbautechnik Ihres Systems.
SIMATIC TechnologyGerüstet für alle technologischen Aufgaben
Ladbare Funktionsbau-steine für Software-basierte Lösungenab Seite 21
Intelligente ET 200S-Funktionsmodule für dezentrale Lösungenab Seite 25
ParametrierbareFunktionsbaugruppen für S7-300/400ab Seite 28
Durchgängig und effizient mit Totally Integrated Automation
Ganz im Sinne von Totally Integrated Automation profitie-ren Sie von einer einzigartigen Durchgängigkeit und erst-klassigen Produkten – für jeden Anwendungsbereich, in allen Branchen. Ganz gleich, ob Fertigungs- und Prozess-automatisierung oder Lösungen für Infrastrukturaufgaben: mit Totally Integrated Automation und seinem Kernstück SIMATIC leisten wir einen wichtigen Beitrag zur Steigerung Ihrer Produktivität.
Siemens − ein Partner, auf den Sie sich verlassen können
Darüber hinaus nutzen Sie die Vorteile eines bewährten Partners in der Industrieautomatisierung und setzen somit auf unsere langjährige Erfahrung sowie die damit verbun-dene, stetige Innovationskraft. Wir sind immer für Sie da: Rund um die Uhr, weltweit – mit einem umfassenden Angebot an Serviceleistungen.
Integrierte Funktionen für S7-CPUs
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SIMATIC Technology 3
Highlights
■ Lösung technologischer Aufgaben mit der System-durchgängigkeit von TIA
■ Größtmögliche Skalierbarkeit bei der Auswahl einer Soft- oder Hardware-basierten Lösung
■ Parametrierung und Programmierung in gewohnter STEP 7 Umgebung
■ Lösungen mit taktsynchronem PROFIBUS für maximale Präzision von schnellen Bearbeitungsvorgängen
Inhalt
Totally Integrated Automation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Systemeigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
SIMATIC Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Integrierte Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Zählen, Positionieren und Regeln mit S7-CPUs . . . . . . . . 18
PID Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Ladbare Funktionsbausteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Standard PID Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
PID Self-Tuner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Modular PID Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Easy Motion Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Dezentrale ET 200S-Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Dezentrale ET 200S-Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Parametrierbare Funktionsbaugruppen . . . . . . . . . . . . 28
Parametrierbare Funktionsbaugruppen . . . . . . . . . . . . . . 28
Zählerbaugruppen / Nockensteuerwerke . . . . . . . . . . . . . 29
Reglerbaugruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Positionierbaugruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Positionierbaugruppen für Schritt- undServomotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Bahn- und Positioniersteuerung FM 357-2 . . . . . . . . . . . . 34
Technologie-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Technologie-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Technische Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Applikationsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Frei projektierbare Applikationsbaugruppen undRegelsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Funktionsbausteine zur Bewegungsführung . . . . . . . . . . . 42
Applikationsbaugruppe FM 458-1 DP . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Technologiebaugruppe T400 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Regelsystem SIMATIC TDC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Vergleichstabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Nockensteuern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Zählen / Messen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Regeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Positionieren / Motion Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Referenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Technologie-Controller für PLC, Motion Control und Safety Integratedab Seite 35
Frei projektierbareApplikationsbaugruppen und Regelsystemeab Seite 40
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4 Systemeigenschaften
Totally Integrated AutomationSetzen Sie auf neue Produktivitätsmaßstäbe für nachhaltige Wettbewerbsvorteile
Totally Integrated Automation
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Systemeigenschaften 5
Als Antwort auf den zunehmenden internationalen Wettbewerbsdruck ist es heute wichtiger denn je, sämtliche Optimierungspotenziale konsequent auszu-schöpfen – über den kompletten Lebenszyklus einer Maschine oder Anlage.
Optimierte Prozesse ermöglichen eine Reduzierung der Total Cost of Ownership, eine Verkürzung der Time-to-Market sowie eine Verbesserung der Qualität. Diese perfekte Balance zwischen Qualität, Zeit und Kosten ist heute mehr denn je der entscheidende Erfolgsfaktor für die Industrie.
Totally Integrated Automation ist optimal auf alle Anforderungen ausgerichtet und offen für internatio-nale Standards und Fremdsysteme. Mit seinen sechs charakteri sierenden Systemeigenschaften unterstützt Totally Integrated Automation den gesamten Lebens-zyklus einer Maschine oder Anlage. Dabei bietet die komplette Systemarchitektur ganzheitliche Lösungen für jedes Automatisierungs segment auf Basis einer umfassenden Produktpalette.
SIMATIC: effizienter automatisieren – mit System
SIMATIC, ein Kernstück von Totally Integrated Automa-tion, umfasst eine Vielzahl von standardisierten, flexiblen und skalierbaren Produkten – wie beispiels-weise SIMATIC Technology für technologische Auf-gaben, die wir Ihnen in dieser Druckschrift vorstellen.
SIMATIC gilt heute als die weltweite Nummer eins in der Automatisierung. Das liegt nicht zuletzt daran, dass SIMATIC die sechs Systemeigenschaften von Totally Integrated Automation aufweist:• Engineering• Kommunikation• Diagnose• Safety• Security• Robustheit
Darüber hinaus charakterisiert sich SIMATIC über zwei weitere Systemeigenschaften:• Technology• Hochverfügbarkeit
Mehr über die Systemeigenschaften und die darausresultierenden Vorteile finden Sie im folgenden Kapitel “Systemeigenschaften“.
Totally Integrated Automation
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6 Systemeigenschaften
Systemeigenschaften
Höchste Engineeringeffizienz – in allen Phasen des Maschinen- und AnlagenlebenszyklusMit SIMATIC setzen Sie auf eine durchgängige Engineeringumgebung. Effiziente Software unter-stützt Sie umfassend über den gesamten Lebenszyklus Ihrer Maschine oder Anlage – von Planung und Konzeption über Projektierung und Programmierung bis hin zu Inbetriebnahme, Betrieb und Modernisierung. SIMATIC Software ermöglicht durch Integrations fähigkeit und abgestimmte Schnittstellen eine hohe Datenkonsistenz – über den gesamten Engineeringprozess.Mit dem Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) hat Siemens das Engineering neu defi-niert. Das neue Engineering Framework TIA Portal vereint die Automation Software Tools SIMATIC STEP 7, SIMATIC WinCC und SINAMICS StartDrive in einer einzigen Entwicklungsumgebung.
Minimierung von Stillstandzeiten – durch effiziente DiagnosekonzepteAlle SIMATIC Produkte besitzen integrierte Diagnosefunktionen, mit denen sich eineStörung aufspüren und effizient beheben lässt – für eine erhöhte Systemverfügbarkeit. Selbst für größere Anlagen steht Ihnen mit der Maintenance Station eine einheitliche Sicht der instandhaltungsrelevanten Informationen aller Automatisierungskomponenten zur Verfügung.
Schutz von Mensch und Maschine – im Rahmen eines durchgängigen GesamtsystemsSIMATIC Safety Integrated bietet vom TÜV zertifizierte Produkte, welche die Einhaltungrelevanter Normen vereinfacht: IEC 62061 bis SIL 3, EN ISO 13849-1 bis PL e sowie derEN 954-1. Durch die Integration der Sicherheits- in die Standardtechnik sind nur einController, eine Peripherie, ein Engineering und ein Bussystem erforderlich. Damit stehen die Systemvorteile und umfassende Funktionalität von SIMATIC auch für fehlersichereAnwendungen zur Verfügung.
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Höchste Datentransparenz über alle Automatisierungsebenen – auf Basis bewährter StandardsMit SIMATIC schaffen Sie die Voraussetzung für eine uneingeschränkte Durchgängigkeitin der Kommunikation – und damit für höchste Transparenz über alle Ebenen, von derFeld- und Steuerungsebene über die Betriebsführungsebene bis zur Unternehmensleitebene. Dabei setzt SIMATIC auf internationale herstellerübergreifende Standards, die sich flexibel kombinieren lassen: PROFINET, den führenden Industrial Ethernet Standard und PROFIBUS, den weltweiten Feldbus Nummer eins.
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Systemeigenschaften 7
Datensicherheit in der vernetzten Welt – durch abgestimmte, skalierbareSicherheitssystemeDurch die zunehmende Verwendung von Ethernet-Verbindungen bis in die Feldebene hinein gewinnen Sicherheitsfragen in der Industrie an Bedeutung. Um eine Anlage umfassend zu schützen, müssen unterschiedliche Maßnahmen getroffen werden. Dies reicht von der Unter-nehmensorganisation und deren Richtlinien über Schutzmaßnahmen für PC- und Steuerungs-systeme bis hin zur Sicherung von Automatisierungszellen durch die Segmentierung des Netzwerks. Siemens verfolgt hier das Zellenschutzkonzept und bietet mit den Modulen der SCALANCE-Reihe sowie den Security-Baugruppen Komponenten zum Aufbau gesicherterZellen an.
Höchste Industrietauglichkeit – durch hohe RobustheitJedes Standardprodukt aus dem SIMATIC Spektrum zeichnet sich aus durch höchste Qualität und Robustheit und eignet sich perfekt für den Einsatz in industrieller Umgebung. Spezifische Sys-temtests sichern die geplante und geforderte Qualität. SIMATIC Komponenten halten alle rele-vanten internationalen Normen ein und sind entsprechend zertifiziert. Temperatur- und Schock-unempfindlichkeit sind ebenso in den SIMATIC Qualitätsrichtlinien definiert wie Schwingungs- oder EMV-Festigkeit.Für erschwerte bis extreme Einsatzbedingungen stehen Ihnen besondere Varianten wie z.B. SIPLUS extreme oder besondere Varianten der SIMATIC ET 200 zur Verfügung. Dazu zählen er-höhte Schutzart, erweiterte Temperaturbereiche sowie außergewöhnliche mediale Belastungen.
Höchste Verfügbarkeit – mit durchgängigen RedundanzkonzeptenFür eine hohe Anlagenverfügbarkeit bietet Siemens ein umfassendes Redundanzkonzept für die ganze Anlage: von der Feldebene über die Steuerungsebene bis hin zur Betriebs-führungsebene. Beispielsweise machen im Feld getestete Controller durch stoßfreies Umschalten mit automatischer Ereignissynchronisation Ihren Hochverfügbarkeitsbereich absolut sicher.
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Mehr Möglichkeiten, weniger Komplexität – durch integrierte TechnologiefunktionalitätZählen und Messen, Nockensteuern, Regeln oder Motion Control: TechnologischeAufgaben können Sie ohne Systembrüche in unterschiedlichster Kombination undKomplexität in die Welt von SIMATIC einbinden – einfach, komfortabel, durchgängig.Die Parametrierung und Programmierung erfolgt in gewohnter STEP 7 Umgebung.
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8 Systemeigenschaften
Mit SIMATIC setzen Sie auf eine durchgängige Enginee-ringumgebung. Effiziente Software unterstützt Sie um-fassend über den gesamten Lebenszyklus Ihrer Maschi-ne oder Anlage – von Planung und Konzeption über Projektierung und Programmierung bis hin zu Inbetrieb-nahme, Betrieb und Modernisierung.SIMATIC Software ermöglicht durch Integrationsfähig-keit und abgestimmte Schnittstellen eine hohe Daten-konsis-tenz – über den gesamten Engineeringprozess.
Datenkonsistenz im gesamten Projekt• Variablen müssen nur in einen Editor eingegeben
und projektiert werden• Projektweite Synchronisierung
Modularität durch Bausteine• Programmteile und Bedienoberflächen können mo-
dular als wieder verwendbare Bausteine erzeugt wer-den
• Programmbausteine können im laufenden Betrieb in das Automatisierungssystem geladen werden
• Darüberhinaus sind Erweiterungen und Verände-rungen der Hardwareprojektierung im laufenden Be-trieb möglich
Gemeinsame Projektierung für die komplette Automatisierungshardware • Gemeinsame Hardwarekonfiguration• Gemeinsame Netzwerkprojektierung
Offene Datenschnittstellen• Fremdkomponenten können auf Basis GSD/EDD einge-
bunden werden• Import-/Export-Schnittstellen ermöglichen Datenaus-
tausch mit Fremdsoftware (MS Excel)
Datenarchivierung• Alle Daten, HW-Konfigurationsdaten, Programme, Be-
dienoberflächen werden in einem Projekt ge speichert und archiviert
Mehrsprachigkeit /Internationalität• Die Oberfläche vieler Softwarepakete ist in sechs Spra-
chen verfügbar• Die Oberflächen der HMI-Bediengeräte (Panels) können
in beliebigen Sprachen erstellt werden, – ebenso die Programm kommentare innerhalb von SIMATIC STEP 7
Standard-Programmiersprachen• PLCopen- bzw. IEC 61131-3-konforme
Programmiersprachen • PLCopen-zertifizierte Motion Control-Bausteine
Mit dem Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) hat Siemens das Engineering neu definiert. Das neue Engi-neering-Framework TIA Portal vereint die Automation-Soft-ware-Tools SIMATIC STEP 7, SIMATIC WinCC und SINAMICS StartDrive in einer einzigen Entwicklungsumgebung. Mit seiner intuitiven Benutzeroberfläche, seiner effizienten Navigation und seiner bewährten Technologie bietet das TIA Portal gleich in mehreren Bereichen innovative High-lights. Es ist ein Meilenstein in der Softwareentwicklung der Zukunft.
EngineeringHöchste Engineeringeffizienz – in allen Phasen des Maschinen- und Anlagenlebenszyklus
PROFIBUS
Betriebsführungsebene
Steuerungsebene
Dezentrale Peripherie
Controller
Antriebe
Feldebene
SIMATIC WinCC
Projektdatenbank
PROFINET
Industrial Ethernet
HMI
Engineering Station
Digital Engineering SIMATIC Auto ation Designer
Engineering Software SIMATIC STEP SIMATIC WinCC WinCC fle ible
TIA Portal SIMATIC STEP SIMATIC WinCC SINAMICS StartDri e
Einheitliches Design & Engineering … … für alle Automatisierungskomponenten
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Systemeigenschaften 9
Mit SIMATIC schaffen Sie die Voraussetzung für eine uneingeschränkte Durchgängigkeit in der Kommunika-tion – und damit für höchste Transparenz von der Feld- und Steuerungsebene über die Betriebsführungsebene bis zur Unternehmensleitebene. Dabei setzt SIMATIC auf internationale herstellerübergreifende Standards, die sich flexibel kombinieren lassen: PROFIBUS, den weltweiten Feldbus Nummer eins und PROFINET, den führenden Industrial Ethernet Standard.Mit SIMATIC stehen also relevante Informationen jeder-zeit anlagenweit zur Verfügung. Das vereinfacht die In-betriebnahme, Diagnose und Wartung enorm – auch drahtlos oder über das Internet. Zudem kann von über-all auf die Komponenten zugegriffen werden, um bei Bedarf in den Prozess einzugreifen.
Anlagen- bzw. unternehmensweiter Datenzugriff• Durchgängige Kommunikationsmöglichkeiten über
alle Automatisierungsebenen - Managementebene - Betriebsführungsebene - Steuerungsebene - Feldebene
Flexibilität und Skalierbarkeit• Flexible Kombinationsmöglichkeiten der Kommunika-
tionsstandards – ohne die Performance eines Systems zu beeinträchtigen (Safety, Diagnose etc.)
• Realisierung zeitkritischer Anwendungen bis hin zu Taktsynchronität
Kombinierbare Bussysteme• Bestehende Kommunikationsstrukturen können
durch Kommunikationsprozessoren CP/Link integriert und/oder beibehalten werden (PROFINET, PROFIBUS, AS-Interface etc.)
Drahtlose Kommunikation• Unterstützung drahtloser Kommunikation auf Basis
Industrial Wireless LAN – sogar Safety-Funktionalität wird über IWLAN-Kommunikation realisiert
Routingfunktion• Systemweite Erreichbarkeit aller Komponenten –
für vereinfachte Inbetriebnahme, Diagnose und Fern-wartung
Einbindung in Office-Anwendungen• OPC und OPC XML zur Anbindung von Office- An-
wendungen• Webserverfunktionalität für Zugriff auf Geräteinfor-
mationen (z. B. Diagnosepuffer) von jedem internet-fähigen PC aus
KommunikationHöchste Datentransparenz über alle Automatisierungs ebenen – auf Basis bewährter Standards
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10 Systemeigenschaften
Alle SIMATIC Produkte besitzen integrierte Diagnose-funktionen, mit denen sich eine Störung aufspüren und effizient beheben lässt – für eine erhöhte System-verfügbarkeit. Selbst für größere Anlagen steht Ihnen mit der Maintenance Station eine einheitliche Sicht der instandhaltungsrelevanten Informa tionen aller Automatisierungskomponenten zur Ver fügung. Dadurch lassen sich die Overall Equipment Efficiency (OEE) steigern, Stillstandszeiten minimieren und Kosten sparen.
Integrierte Diagnose• Totally Integrated Automation bietet Produkte und
Baugruppen mit integrierter Diagnose-Funktion an• Anlagenweite Systemdiagnose zur Erkennung und
automatischen Meldung von Störungen• Zusätzliche Meldungen zur Überwachung der An-
wendung/des Prozesses (Prozessdiagnose) können einfach projektiert und automatisch generiert werden
Diagnose mit Anzeige relevanter Informationen• Fehlertextinformation• Eindeutige Modulkennzeichnung (Nummer)• Adresse/Steckplatzinformation• Chronologischer Zeitstempel
Diagnose aktivierbar, kein Programmieraufwand • Diagnose-Funktion der Baugruppen wird komfortabel
in SIMATIC STEP 7 aktiviert • Meldetexte stehen in fünf Sprachen zur Verfügung • Vordefinierte Meldefenster/-ansichten für die Visuali-
sierung am HMI-Gerät
Durchgängige Diagnose von der Feldebene bis in die Management-Ebene • Systemstati (Baugruppen- und Netzwerkstatus,
Systemfehler-Melden) stehen anlagenweit in einer einheitlichen Darstellung zur Verfügung.
• Die Diagnosebilder mit unterschiedlichem Detail-lierungsgrad (Hierarchie) werden automatisch aus Projektierungsdaten (HW-Konfig) generiert
DiagnoseMinimierung von Stillstandzeiten –durch effiziente Diagnosekonzepte
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Systemeigenschaften 11
Als Maschinen- und Anlagenbauer sowie -betreiber sind Sie vom Gesetzgeber verpflichtet, für die Sicherheit von Mensch und Umwelt zu sorgen. Zur Erfüllung dieser Richtlinien bietet Siemens mit Safety Integrated vom TÜV zertifizierte Produkte, welche die Einhaltungrelevanter Normen vereinfachen: IEC 62061 bis SIL 3, EN ISO 13849-1 bis PL e sowie EN 954-1 bis Kat. 4.Ganz im Sinne von Totally Integrated Automation wer-den mit Safety Integrated sicherheitstechnische Funkti-onen in die Standardautomatisierung integriert. Damit bietet Siemens ein vollständiges und durchgängiges Sicherheitsprogramm – vom Erfassen über das Aus-werten bis zum Reagieren.Einen Schwerpunkt bildet SIMATIC Safety Integrated – das fehlersichere Steuerungssystem. Durch die Integra-tion der Sicherheits- in die Standardtechnik sind nur ein Controller, eine Peripherie, ein Engineering und ein Bussystem erforderlich. Damit stehen die Systemvor-teile und die umfassende Funktionalität von SIMATIC auch für fehlersichere Anwendungen zur Verfügung.
Das Ergebnis: Deutlich weniger Aufwand beim Enginee-ring sowie eine erhebliche Reduzierung der Hardware-komponenten.
Ein Controller für Standard und Safety• Umfangreiche Selbsttests und Eigendiagnose
der fehlersicheren SIMATIC Controller• Gleichzeitige Verarbeitung des Standard- und
Sicherheitsprogramms auf einem Controller
Gemischter Aufbau der Peripherie • Platz sparender Aufbau durch die Kombination von fehlersicheren Modulen und Standard-
Bau gruppen in einer Station
Durchgängiges Engineering• Gesamte Programmierung (Standard und Safety) in
bewährter STEP 7 Umgebung• Programmierung wahlweise mit vorgefertigten, vom
TÜV zertifizierten oder selbst erstellten Bausteinen
Fehlersichere Kommunikation• Fehlersichere Kommunikation über die weltweit
bewährten Kommunikationsstandards PROFINET oder PROFIBUS, mit dem PROFIsafe-Profil
• Innovative Lösungsansätze wie z. B. die drahtlose fehlersichere Kommunikation über IWLAN (Industrial Wireless LAN) und PROFINET – z. B. mit dem SIMATIC Mobile Panel 277F IWLAN mit integrierter Sicher-heitsfunktion
Diagnosefunktion• Identische Systemdiagnose von Safety-Baugruppen
und Standardkomponenten: Einheitliche Funktion, Darstellung, Parametrierung sowie einfache Aktivie-rung der Diagnosefunktion ohne Programmierung
SafetySchutz von Mensch und Maschine –im Rahmen eines durchgängigen Gesamtsystems
Not-Halt
Fehler-sicherer SIMATIC Controller
Not-Halt
Not-Halt
Standard und fehlersichere I/O
Sicherheitsbus
Fehler-sicherer Controller
Standard Controller
Not-Halt
Not-Halt Not-Halt
Standard Peripherie
PROFIBUS/PROFIsafePROFINET/PROFIsafe
PROFIBUS
Neu: Standard- und Sicherheits automation – integriert in einem System
Bisher: Standard- und Sicherheits automation – getrennt in zwei Systeme
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12 SIMATIC Technology
SIMATIC TechnologyGerüstet für alle technologischen Aufgaben
Zählen und Messen (Seite 54)
■ Zählen von Impulsen mit Frequenzen bis 650 kHz
■ Einmalig, periodisch oder endlos Zählen
■ Schnelle zählerstandsabhängige Aktionen
■ Messen von Weglängen, Drehzahlen, Frequenzen oder Periodendauern
■ Wegerfassung mit Inkremental- oder SSI-Geber
■ Dosieren
■ Latchfunktion
Regeln (Seite 56)
■ Temperatur-/Druck-/Durchflussregelung
■ Schritt-/Impuls- und kontinuierliche Regler
■ Festwert-, Folge-, Kaskaden-, Verhältnis- und Misch-regelung
■ Fertige parametrierbare oder flexibel programmier-bare Regelungsstrukturen
■ Selbstoptimierung
■ Ausgabe Schrittregler/Pulsweiten-Modulation
Positionieren / Motion Control (Seite 58)
■ Tippbetrieb
■ Gesteuertes Positionieren im Eil-/Schleichgangver-fahren
■ Lagegeregeltes Positionieren
■ Interpolation mehrerer Achsen
■ Getriebe- und Kurvengleichlauf
■ Asynchron-/Schritt-/Servomotoren
■ Verfahrbereichsüberwachung
■ Latchfunktion
Nockensteuern (Seite 53)
■ Position- oder zeitabhängige Aktionen
■ Richtungsabhängig
■ Dynamischer Vorhalt
■ Hystereseverhalten
■ Reaktionszeiten ab 1 μs
Zählen und Messen Regeln
Positionieren Nockensteuern
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SIMATIC Technology 13
Schnelle Vorgänge beherrschen durch Taktsynchronität
Dezentrale Lösungen mit Taktsynchronität gewährlei-sten eine sehr hohe Genauigkeit sowie eine schnelle und zuverlässige Arbeitsabfolge. Insbesondere bei der Regelung von Antrieben ist dies von großer Bedeutung.
Zur Steuerung schnell laufender Maschinen bei Produkti-onsund Bearbeitungsprozessen, die mit hoher Geschwin-digkeit arbeiten, werden Bearbeitungszyklen synchronisiert, d. h. der Takt bestimmter Abläufe wird in Gleichklang ge-bracht und in ein festes Zeitraster gebettet – den System-takt. Die Arbeitsabläufe erhalten eine Kontinuität und kön-nen dadurch schnell und zuverlässig gelöst werden.
Damit können reproduzierbare und definierte Prozessreakti-onszeiten realisiert werden. Dies wird erreicht, indem Peri-pheriesignale in einem äquidistanten Zeitraster eingelesen, ausgegeben und mit dem Anwenderprogramm synchroni-siert werden.Dazu muss die Zeit von der Erfassung eines Signals durch die dezentrale Peripherie bis zur entsprechenden Reaktion am Aktor möglichst kurz sein und genau reproduzierbar.
Diese Anforderung wird gelöst, indem eine direkte Kopp-lung zwischen dem äquidistanten DP-Zyklus, den Periphe-riebaugruppen und dem Anwenderprogramm hergestellt wird.
Die synchrone Kopplung einer SIMATIC Automatisierungslö-sung an den äquidistanten PROFIBUS wird als Taktsynchro-nität bezeichnet und bietet folgende Vorteile:
• Schnelle, zeitbasierte Vorgänge, bei denen Reproduzier-barkeit (Deterministik) die entscheidende Rolle spielt, können auch mit dezentraler Peripherie automatisiert werden.
• Taktsynchronität eröffnet vielfältige Einsatzmöglichkeiten, die nicht nur auf die Antriebsanwendungen beschränkt sind. Taktsynchronität ist gut geeignet für Applikationen, deren Sensoren und Aktoren dezentral an der Maschine verteilt sind.
Höchste Anforderung an die Taktgenauigkeit: Webmaschinen
Systemtakt
G_S
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PROFIBUS
CPU
Der Systemtakt gilt für die gesamte Automatisierungsstruktur
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SIMATIC Technology14
Produktspektrum –Produktfamilien und Anwendungen für SIMATIC Technology
SIMATIC Technology steht für größtmögliche Freiheit bei der Wahl der Aufbautechnik und Skalierbarkeit der Hard- und Soft-ware.
Integrierte Funktionen (ab Seite 18)
Integrierte Technologiefunktionen sind ideal für Applikationen in kompakten Maschinen mit wenigen Achsen, Zähl- und Regelkanälen.Die technologischen Funktionen sind integrale Bestandteile des Betriebssystems der CPU oder von STEP 7 und nutzen die direkt auf der CPU integrierten Ein-/Ausgänge oder Standard-Peripherie.Die Parametrierung der integrierten Funktionen, z. B. ein Regel- oder Positionieralgorithmus, erfolgt einfach und komfortabel mit in STEP 7 eingebetteten Masken.
Ihr Vorteil:
■ Kostengünstige Lösungen bei geringen bis mittleren Anforderungen■ Einfaches Handling: Keine zusätzliche Hardware oder Runtime-Software■ Kein zusätzlicher Platzbedarf durch integrierte Funktionalität■ Integrierte Parametrierung in STEP 7
Ladbare Funktionsbausteine (ab Seite 21)
Software-basierte Lösungen sind optimal einsetzbar für einfache Positionier- und Regelaufgaben und stellen eine flexible und kostengünstige Alternative zur Lösung technologischer Aufgaben mittels Hardware dar. Die Funktionsbausteine sind universell auf den Hardwareplattformen SIMATIC S7-300, S7-400, ET 200S und WinAC einsetzbar. Pro CPU ist eine Runtime-Lizenz erforderlich. Das Engineering erfolgt mit STEP 7.
Die Parametrierung der Funktionsbausteine erfolgt einfach und komfortabel mit Parametriermasken. Sie werden mit den Funktionsbausteinen oder als separates Paket erworben.
Zum Anschluss von Gebern und Aktoren dienen■ Standard-Baugruppen der SIMATIC, z. B. Signalmodule und Zählerbaugruppen im zentralen oder dezentralen
Aufbau■ oder der PROFIBUS mit direkt angeschlossenen Gebern und Antrieben.
Ihr Vorteil:
■ Kostengünstige Lösungen im unteren Leistungsbereich■ Flexible Lösung durch Aufruf der jeweiligen Bausteine im Anwenderprogramm■ Performance/Dynamik skalierbar durch die Wahl der Ablaufplattform:
SIMATIC S7-300, S7-400, ET 200S, WinAC
Dezentrale ET 200S-Funktionsmodule (ab Seite 25)
ET 200S-Funktionsmodule sind intelligente Baugruppen des dezentralen Peripheriesystems ET 200S und werden vorzugsweise in verteilten Applikationen eingesetzt. Sie erfüllen technologische Aufgaben weitge-hend autark, d. h. unabhängig von der CPU.
Diese Baugruppen bringen alle Vorteile des ET 200S-Systems mit sich, wie z. B. intelligentes Verdrahtungs-konzept, Ziehen und Stecken der Module im laufenden Betrieb sowie feinmodulare Aufbautechnik.
Die Parametrierung der Module erfolgt mit STEP 7.
Ihr Vorteil:
■ Optimale Leistung bei dezentralen technologischen Aufgaben■ Enorme Einsparungen von Verdrahtungskosten■ Geringer Platzbedarf und perfekt angepasste Hardwarekonfigurationen durch kompakte, feinmodulare
Bauweise
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SIMATIC Technology 15
Parametrierbare Funktionsbaugruppen (ab Seite 28)
Funktionsbaugruppen werden immer dann eingesetzt, wenn höhere Anforderungen an Genauigkeit und Dynamik bestehen. Sie sind intelligente Baugruppen der SIMATIC S7-300/400, führen die technologischen Aufgaben selbstständig aus und entlasten damit die CPU.
Zur Parametrierung stehen eigene Projektier-Tools auf Basis von STEP 7 zur Verfügung. Parametrierung und Inbetriebnahme erfolgen über komfortable Masken.
Die Funktionsbaugruppen der S7-300 können im Peripheriesystem ET 200M auch dezentral eingesetzt wer-den – auch bei PC-basierter Automatisierung mit WinAC.
Ihr Vorteil:
■ Hohe Genauigkeit, Dynamik und kurze Reaktionszeiten (deterministisches Zeitverhalten)■ Spezialisierte und universelle Baugruppen mit breitem Funktionsspektrum■ CPU wird nicht belastet, da Funktionalität in der Firmware jeder Baugruppe hinterlegt ist
Technologie-Controller (ab Seite 35)
Technologie-Controller werden für technologische Funktionen eingesetzt und sind eine kostengünstige Lösung für bis zu 32 Achsen.
Der integrierte Motion Controller sorgt für zusätzliche Rechenleistung, mit der umfangreiche Motion Control Aufgaben mit hoher Performance gelöst werden können.
Die Parametrierung erfolgt über S7-Technology, ein Optionspaket von STEP 7. Zur Programmierung steht eine Bausteinbibliothek mit Funktionsbausteinen nach PLCopen zur Verfügung.
Die Anbindung der Antriebe erfolgt über eine zusätzlich integrierte PROFIBUS-Schnittstelle DP(DRIVE).
Dies bietet Transparenz vom HMI bis zu den Antriebsparametern.
Ihr Vorteil:
■ Hohe Performance bei Motion Control Aufgaben■ Parametrierung und Programmierung in gewohnter STEP 7 Umgebung■ Effiziente Programmierung mit fertigen Funktionsbausteinen nach PLCopen-Standard
Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme (ab Seite 40)
Applikationsbaugruppen erweitern durch zusätzliche Rechenleistung die Flexibilität der CPU und bieten somit höchste Performance für Steuern, Rechnen und Regeln in der SIMATIC.
Die Projektierung der technologischen Funktion erfolgt je nach Baugruppe grafisch mit den etablierten Tools der SIMATIC S7 (KOP/FUP, CFC/SFC bzw. Hochsprache C) und wird an die jeweilige Applikation individuell an-gepasst.
Das Regelsystem SIMATIC TDC löst auch komplexe Antriebs-, Regelungs- und Kommunikationsaufgaben mit höchsten Mengengerüsten und kürzesten Zykluszeiten.
Ihr Vorteil
■ Höchste Verarbeitungsgeschwindigkeit und Präzision■ Größtmögliche Flexibilität für individuelle Anforderungen■ Für alle Technologien einsetzbar
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SIMATIC Technology16
Auswahlhilfe
Spezifische Merkmale der Komponenten finden Sie ab Seite 18, Vergleichstabellen zu den Technologien finden Sie ab Seite 53.
Technologische Funktion Seite Kanäle/Achsen
Zählen/Messen Nocken-steuern
Regeln
Zäh
len
Mes
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Do
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Weg
-/ Z
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opti
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ür
Tem
pera
tur-
Rege
lun
gen
PID
Stellsignalausgabe
PWM
Sch
ritt
Kon
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og)
Integrierte Funktionen
CPU 1211C 18 3/2 k k k k k k k
CPU 1212C 18 4/2 k k k k k k k
CPU 1214C 18 6/2 k k k k k k k
CPU 312C 19 2 k k
CPU 313C 19 3 k k k k k k k
CPU 314C 19 4/14)k k k k k k k
STEP 7 PID Control 20 beliebig k k k k
STEP 7 PID Temp. Control 20 beliebig k k k k k
Ladbare Funktionsbausteine
Standard PID Control 21 beliebig k k k k
Modular PID Control 23 beliebig k k k k
Easy Motion Control 24 beliebig
Dezentrale ET 200S-Module
1 SSI 26 1
2 PULSE 26 2 k k
1 STEP 27 1
1 POS U 27 1
1 COUNT 5/24V 27 1 k k k
Parametrierbare Funktionsbaugruppen
FM 350-1/450 29 1/2 k k k / –
FM 350-2 29 8 k k k
FM 352/452 29 1/1 k
FM 355C/455C 30 4/16 k k
FM 355S/455S 30 4/16 k k k
FM 355-2C 31 4 k k
FM 355-2S 31 4 k k k
FM 351/451 32 2/3
SM 338 32 3
IM 174 32 4
FM 353 33 1
FM 354 33 1
FM 453 33 3
FM 357-2 34 4
Technologie-Controller
CPU 315T/317T /317TF 1) 35 8/32/32 k
Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme
FM 352-5 40 1 k k k k
FM 458-1 DP, EXM 4xx 43 beliebig k k k k k k k k
T400 46 2 k k k k k k k k
SIMATIC TDC 50 beliebig für alle Automatisierungsaufgaben im obersten Leistungsbereich
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SIMATIC Technology 17
Regeln Motion Control
Back
up-
Fun
ktio
n
inte
gr. O
nlin
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lbst
opt
imie
run
g
Wegerfassung Positionieren (einzelne, mehrere Achsen)
Ruck
begr
enzu
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Elek
tr. G
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Frei
pro
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Puls
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k k k
k k k
k k k
k3)
k3)
k k
k3)
k
k 3)
k 3)
k k k k
k
k
k k k
k
k
1) In Verbindung mit S7-Technology2) inkl. Bedienung bei CPU-Stop über OP
3) In Verbindung mit PID Self-Tuner4) 4x Zählen, 1x Positionieren
5) über IM 1746) Stellsignalausgabe
k k
k 2)k 3)
k 2)k 3)
k k
k k
k k k
k
k k k 6)k 6)
k k k
k k k k k
k k k k k k
k k k k k k k k k k
k k 5)k k k k k k k k
k k k
k k k k k k k k k k k
k k k k k k k k k k k
k k k k k k k k k k k k k k k k
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Integrierte Funktionen18
Integrierte Funktionen Zählen, Positionieren und Regeln mit S7-CPUs
Die S7-CPUs bieten verschiedene integrierte Funktionen, um einfache Zähl-, Positionier- und Regelaufgaben zu lösen.
S7-1200
Abhängig von der CPU sind bis zu sechs High-Speed-Zähler, drei mit 100 kHz und drei mit 30 kHz, integriert. Optional ste-hen über Signal Boards 200 kHz (24 V- oder 5 V- Variante) zur Verfügung. Sie werden für die präzise Überwachung von In-krementalgebern, Frequenzzählungen oder schnelles Erfas-sen von Prozessereignissen eingesetzt. Zwei High-Speed-Aus-gänge wurden in die SIMATIC S7-1200 Steuerung als Impuls-ausgänge integriert. Sie können für die Drehzahl- und Lagere-gelung von Schrittmotoren und Servoantrieben eingesetzt werden. Sie werden einfach mit Hilfe eines Achstechnologie-objektes und zusammen mit den im SIMATIC STEP 7 Basic Engineering System enthaltenen international anerkannten PLCopen Motion-Funktionsbausteinen konfiguriert.
Intuitives und effizientes Engineering im TIA Portal
Das Engineering der S7-1200 bietet eine Projektansicht für alle Aufgaben, modernste Benutzerführung für intuitives und grafisches Projektieren mit intelligenter Drag-and-Drop-Tech-nologie, einheitlicher Datenhaltung und der Integration von SIMATIC WinCC Basic.
TIA-Portal - Engineering der S7-1200
Die Projektansicht organisiert im Projektbaum (1) alle einsetz-baren Hardwarekomponenten und die damit verbundenen Programmstruktur- und Datenelemente. Dies ermöglicht den unmittelbaren Zugriff auf die entsprechende Geräte, Ordner sowie spezielle Ansichten, die bei den Automatisierungsauf-gaben unterstützen. Technologiefunktionen wie Regeln oder Motion sind ins Engineering eingebettet. Das beinhaltet so-wohl Parametrierung als auch Inbetriebnahmefunktionen.
Die im SIMATIC STEP 7 Basic Engineering System enthaltene Steuertafel vereinfacht die Inbetriebnahme von Schrittantrie-ben und Servoantrieben mit Puls/Richtung-Schnittstelle. Sie bietet sowohl die automatische als auch die manuelle Steue-rung einzelner Bewegungsachsen sowie Online-Diagnose-informationen.
Unter der Achsparametrierung (2) wird das Anwenderpro-gramm (3) abgebildet. Dieser Programmeditor gestattet die effiziente Programmierung in KOP und FUP unter der Verwendung von Anweisungen und Bibliotheken (4).
Symbolische Programmelemente lassen sich mittels intelli-genter Drag-and-Drop-Funktionalität zwischen Steuerungs- und HMI-Editoren direkt zuordnen. HMI- als auch Steuerungs-editoren sind gemeinsam in der Engineering-Umgebung effizient zu nutzen.
Durch das strukturierte Interface können mit Hilfe von grafi-schen Editoren Geräte und Netzwerke einfach konfiguriert werden.
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Integrierte Funktionen 19
S7-300Je nach Typ der S7-300 Kompakt-CPU stehen verschiedene schnelle Zähler bis zu 60 kHz zur Verfügung. Sie dienen für Zählen und Frequenzmessung mit Inkrementalgebern.
Außerdem bieten die Kompakt-CPUs Impulsausgänge zur Puls-Weiten-Modulation für die direkte Ansteuerung von Ventilen, Stellgliedern und Schaltgeräten. Die CPUs 313C und 314C ver-fügen zusätzlich über integrierte Reglerbausteine, die keinen Platz im Anwenderspeicher benötigen. Sie können für ein-fache Regelungsaufgaben ideal mit der Onboard-Peripherie kombiniert werden.
S7-300 Kompakt-CPUs
Mit der Kompakt-CPU 314C sind einfache Positionieraufgaben in der CPU komfortabel lösbar. Der Positionieralgorithmus, um eine Achse nach dem Eil-/Schleichgangprinzip relativ oder ab-solut zu verfahren, ist im Betriebssystem der CPU integriert.
Als Wegmesssystem ist ein 24 V Inkrementalgeber anschließ-bar. Die Sollwertausgabe erfolgt wahlweise über 4 Digitalaus-gänge oder einen Analogausgang ± 10 V.
Die Baugruppe startet beim Positionieren zunächst den An-trieb (z. B. Frequenzumrichter mit Norm-Asynchronmotor) durch Setzen eines Ausgangs im Eilgang. Kurz vor Erreichen der Zielposition (Umschaltdifferenz) schaltet die Baugruppe den Antrieb in den Schleichgang um. Bei Erreichen der Zielpo-sition, oder abhängig von der Parametrierung auch kurz da-vor, wird der Antrieb vollständig abgeschaltet.
Integrierte_Funktionen_de.fm Seite 19 Freitag, 25. März 2011 3:14 15
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Integrierte Funktionen20
PID Control
PID Control bei S7-1200
In der S7-1200 stehen zwei verschiedene PID-Regleralgorith-men zur Verfügung:
• PID Compact für kontinuierliche Regelung und Impulsrege-lung (Pulsweitenmodulation)
• PID 3-Step für Schrittregelung von Ventilen und Klappen
Mit den unterstützenden Editoren im SIMATIC STEP 7 Enginee-ring System und den universell einsetzbaren Reglerbaustei-nen lassen sich Regelungsaufgaben leicht lösen.
Nach der Platzierung des Regler-Bausteins im Anwenderpro-gramm werden Sollwert, Prozesswert und Stellwert verschal-tet. Es erfolgt die Inbetriebnahme mit einem zweistufigen Autotuning, d.h. optimale Parameter für Verstärkung, Integ-rations- und Differentationszeit werden automatisch in der Erstoptimierung und Nachoptimierung errechnet. Mit dieser Kombination lassen sich auch schwierige Strecken leicht be-herrschen. Die in SIMATIC STEP 7 integrierte Steuertafel er-möglicht neben dem Beobachten des Regelkreises in einer grafischen Darstellung in Real-time, das Aktivieren des Auto-tunings und die manuelle Steuerung des Reglers (stoßfreie Hand-Automatik-Umschaltung und Regler aktivieren und de-aktivieren).
PID Control mit der S7-1200 ermöglicht eine einfache Konfi-guration und die erfolgreiche Inbetriebnahme.
PID 3-Step im Programmeditor bei S7-1200
Steuertafel für die PID-Optimierung bei S7-1200
PID Control bei S7-300/400:
Die Standardfunktionsbausteine für die verschiedenen Rege-lungsfunktionen sind in den Bibliotheken von STEP 7 und CFC enthalten und werden in die CPUs geladen. Bei den Kompakt-CPUs 313C und 314C sind diese Regler bereits als SFBs (Sys-tem Function Blocks) im Betriebssystem vorhanden und bele-gen keinen Anwenderspeicher.
Die Parametrierung der Regler erfolgt in STEP 7 anhand einer übersichtlichen Tabelle. Die Anzahl der realisierbaren Regler ergibt sich aus dem bereit stehenden Speicherplatz und der resultierenden Gesamtlaufzeit.
PID Temperature Control
Zusätzlich zu den universell einsetzbaren PID Control Funkti-onsbausteinen bietet STEP 7 zwei, auf die Regelung von einfa-chen Temperaturstrecken (z. B. Heiz- oder Kühlregler) spezia-lisierte, Reglerbausteine. Dazu gehören eine Parametrier-Soft-ware, ein Beispielprojekt sowie ein elektronisches Handbuch.
Die Parametrier-Software bietet einen Assistenten für die Selbstoptimierung sowie eine spezielle Inbetriebnahme-Mas-ke an und lässt sich direkt aus dem SIMATIC Manager starten. • Neben den bei PID Control beschriebenen Funktionen ver-
fügt der Baustein zur Temperaturregelung über eine integ-rierte Online-Selbstoptimierung, die ohne PG/PC möglich ist.
• Zusätzlich ist eine Impulsformerstufe zur Realisierung von Impulsreglern integriert. Gegenüber der Lösung mit PID Control entfällt das Verschalten von Reglerbausteinen – es wird parametriert statt programmiert.
• Ein weiterer Funktionsbaustein dient zur Realisierung von Schrittreglern.
Integrierte_Funktionen_de.fm Seite 20 Freitag, 25. März 2011 8:38 08
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Ladbare Funktionsbausteine 21
Ladbare FunktionsbausteineStandard PID Control
Standard PID Control ist eine konfektionierte Reglerstruktur, die einfach durch Zu- oder Abschalten von Funktionen an den Regelungsprozess angepasst wird. Die Reglerstruktur wird durch einen in die CPU zu ladenden Funktionsbaustein reali-siert. Dieser wird mit einer zugehörigen Parametrier-Software grafisch konfiguriert. Standard PID Control wird überall einge-setzt, wo kleinere oder mittlere Regelungsaufgaben anfallen: Bei der Temperatur-, Druck-, Durchfluss- sowie Füllstandsrege-lung. Besonders geeignet ist Standard PID Control für Anwen-dungen, die bisher mit Kompaktreglern automatisiert wur-den.
Standard PID Control enthält folgende fertige Beispiele:
• Schrittregler mit Streckensimulation• Kontinuierliche Regler mit Streckensimulation• Mehrschleifige Verhältnisregelung• Mischungsregelung• Kaskadenregelung
Impulsregler
Der Impulsregler ist mit dem kontinuierlichen Regler in einem Baustein zusammengefasst inklusive der Umwandlung in ein Puls-Pause-Signal (Impulsformer). Damit vereinfacht sich die Parametrierung und Inbetriebnahme des Impulsreglers.
Darüber hinaus ist es möglich, die Abtastzeit des Reglers und die Periodendauer des Impulsformers getrennt voneinander einzustellen. Die Periodendauer kann damit länger als die Ab-tastzeit gewählt werden.
• Der Vorteil einer kleineren Abtastzeit liegt in der schnelle-ren Reaktion des Reglers auf Störungen und Bedienbefehle.
• Die größere Periodendauer schont hingegen das Stellglied durch geringere Schalthäufigkeit. Das Schwingen von Ist-werten wird unterdrückt, indem automatisch die wirksame Periodendauer verkürzt wird.
• Ein weiterer Vorteil ist die geringere CPU-Belastung, da der Impulsformer in zeitlich größeren Abständen aufgerufen werden kann.
• Das Beispiel für einen Impulsregler mit 3-Punkt-Ausgang „HEIZEN - AUS - KÜHLEN“ erleichtert die Inbetriebnahme der Temperaturregelung.
Schrittregler
Ein Stellalgorithmus sorgt dafür, dass Schrittregler bei gleicher Regelgenauigkeit mit bis zu 50 % weniger Schaltvorgängen auskommen als konventionelle Schrittregler. Das schont die angeschlossenen Stellglieder und erhöht deut-lich ihre Lebensdauer.
Erweiterte Hand-Automatik-Umschaltung
Bei der Hand-Automatik-Umschaltung sind durch Parametrie-rung folgende Funktionen wählbar:
• Stoßfreie Hand-Automatik-Umschaltung• Stoßbehaftete Hand-Automatik-Umschaltung mit entspre-
chendem Sprung der Stellgröße zum schnelleren Ausregeln der Regelabweichung
• Handwertnachführung im Automatikbetrieb
Komfortable Parametrierung
Die Parametrierung wird grafisch unterstützt durch Regler-strukturbild, Kreisbild, Kurvenschreiber und Regleroptimie-rung. Die übersichtliche Reglerstruktur ermöglicht über Soft-wareschalter das einfache Zu- und Abschalten von Funktio-nen.
Parameteränderungen können auch im RUN-Zustand der CPU durchgeführt werden oder während der Kurvenschreiber oder das Kreisbild aktiv sind.
Testfunktionen
Umfangreiche Testfunktionen erleichtern Inbetriebsetzung und Diagnose. Genau wie bei den Reglerbaugruppen FM 355/455 und Modular PID Control stehen ein Reglerkreis-bild mit Balkendiagramm und ein Kurvenschreiber zur Auf-zeichnung der Signalverläufe zur Verfügung. Dabei können die Reglerstruktur, die eingegebenen Parameter und deren Auswirkung auf das Ergebnis gleichzeitig dargestellt werden.
Die mit dem Kurvenschreiber aufgezeichneten Kurven können in Dateien archiviert und anschließend z. B. mit einem Tabel-lenkalkulations-Werkzeug weiterverarbeitet werden.
Die übersichtliche Reglerstruktur von Standard PID Control
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 21 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Ladbare Funktionsbausteine22
PID Self-Tuner
Regleroptimierung
Die Parametrier-Software enthält eine Selbsteinstellung, mit der dieser Regler auch ohne exakte Kenntnis der Regelstrecke in kurzer Zeit eingestellt werden kann. Dazu wird der Prozess mit einem Stellgrößensprung oder einer Sollwertänderung ak-tiviert. Während des Einschwingvorganges werden die Pro-zesswerte automatisch erfasst und angezeigt. Aus den Werten errechnet das Programm ein mathematisches Modell der Re-gelstrecke und ermittelt die günstigsten Reglerparameter für PI- und PID-Regler nach dem Betragsoptimum.
Bei der Reglerselbstoptimierung kann zwischen zwei verschie-denen Einschwingverhalten gewählt werden:
• Einschwingen des Regelkreises mit bis zu 10 % Über-schwingen
• Einschwingen ohne Überschwingen
Zur Online-Selbstoptimierung empfiehlt sich der PID Self Tuner.
PID Self-Tuner optimiert einen PID-Regler
Das Optionspaket PID Self-Tuner erweitert den PID-Regler durch zusätzliche Funktionsbausteine zu einem selbsteinstel-lenden PI- oder PID-Regler:• Kontinuierliche PID-Regler• Schrittregler mit und ohne Stellungsrückmeldung
Leicht verständliche Funktionen und systematisch aufgebaute Beispiele erlauben es, den Regler online einzustellen und an den Prozess anzupassen.
PID Self-Tuner ist flexibel kombinierbar mit den Regelungspro-dukten PID Control (in STEP 7 integriert), Standard und Modu-lar PID Control sowie FM 355 und FM 455. Er ist einsetzbar auf den Hardwareplattformen SIMATIC S7-300/400 und WinAC und ideal geeignet für die Optimierung von Temperatur-, Füll-stands- und Durchflussregelungen.
Prozessbedingungen
• Stabiles asymptotisches Einschwingverhalten• Nicht zu große Verzugszeiten
(Verzugszeit < 0,3 * Ausgleichszeit)• Hinreichende Linearität im gewählten Arbeitsbereich• Ausreichende Qualität der Mess-Signale• Nicht zu hohe Prozessverstärkungen
Funktionen
• Online-Ersteinstellung von PID-Reglern• Online-Adaption des PID-Reglers zur Nachoptimierung am
Arbeitspunkt• Optimierung von Prozessen mit Heizung und aktiver Küh-
lung• Handbetrieb• Optimierung bei Regelzonenverhalten• Testfunktionen
WertProzess
Regler-ausgang
PID-ReglerSollwert
PID-Parameter
PID Self-Tuner
G_S
T70_
XX
_007
17
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Ladbare Funktionsbausteine 23
Modular PID Control
Modular PID Control ist eine Bibliothek von optimal aufeinan-der abgestimmten Standard-Funktionsbausteinen.
Daraus können beliebige Regelungsstrukturen für SIMATIC S7-300/400 und WinAC in verfahrenstechnischen Anwendun-gen zusammengestellt werden. Zusammen mit der Analog-baugruppe SM 334 sind Abtastzeiten bis 5 ms möglich.
Die Verschaltung der Bausteine ist in STEP 7, SCL und sehr ein-fach auf grafische Weise in CFC möglich. So lassen sich auch komplexe Regelungsstrukturen sehr flexibel und übersichtlich aufbauen und testen.
Modular PID Control mit dem grafischen Funktionsplan-Editor CFC
Die zugehörige Parametrier-Software enthält ein Reglerkreis-bild mit Balkendiagrammen und einen Kurvenschreiber zur Darstellung der Signalverläufe. Dadurch wird die Inbetrieb-nahme wesentlich erleichtert.
Modular PID Control wird einerseits eingesetzt für Applikatio-nen, bei denen sehr umfangreiche Regelungsstrukturen auf-zubauen sind. Andererseits eignet es sich auch für Anwendun-gen, bei denen Speicherplatz gespart werden muss und ein-zelne Regler aus dem Modulbaukasten genau den Anforde-rungen genügen. Modular PID Control empfiehlt sich auch, wenn nur analoge Rechenbausteine wie Totzone, Polygon, Normierung oder Zeitplangeber genutzt werden.
Folgende Reglertypen sind vorhanden:• Kontinuierlicher PID-Regler• Impulsregler• Schrittregler
Fertige Beispiele
• Festwertregler mit verschiedenen Ausgängen• Einschleifiger Verhältnisregler• Mehrschleifiger Verhältnisregler• Mischungsregler• Kaskadenregler• Regler mit Vorsteuerung• Regler mit Störgrößenaufschaltung• Bereichsauswahlregler• Ablöseregler• Mehrgrößenregler
Funktionen entsprechend Standard PID Control
• Testfunktionen• Regleroptimierung• Einschwingen ohne Überschwingen• Regelalgorithmus für Schrittregler
Zur Online-Selbstoptimierung von Temperaturregelstrecken ist auch hier die Kombination mit PID Self-Tuner empfehlens-wert.
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 23 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Ladbare Funktionsbausteine24
Easy Motion Control
Easy Motion Control ist die flexible und kostengünstige, soft-warebasierte Lösung für lagegeregelte Positionieraufgaben mit SIMATIC S7-300/400 und WinAC. Easy Motion Control um-fasst Funktionsbausteine für die CPU und eine Parametrier-Software.
Anwendungsfälle sind z.B. das Anfahren absoluter Positionen oder relatives Verfahren sowie einfacher Getriebegleichlauf bei Linear- als auch bei Rundachsen. Die Einsatzbereiche sind Verstell- und Betriebsachsen sowie Zuführ- und Transportach-sen. Dabei ist auch ein fliegender Übergang in eine neue Be-wegung möglich.
Easy Motion Control ist prädestiniert, wenn 1 bis 5 Achsen pro Maschine zu verfahren sind. Der Speicherplatzbedarf liegt zwischen 10 und 20 kByte für die erste Achse. Jede weitere be-nötigt nur noch 1 kByte.
Vorteile
• Offen in der Wahl der Antriebstechnik (außer Schrittmotoren)
• Standard-Schnittstelle nach PLCopen Motion Control• Flexibel und universell in das STEP 7-Programm
integrierbar• Unterstützung von Taktsynchronität
Arbeitsweise
Der Positioniervorgang erfolgt mittels der in die CPU gelade-nen Funktionsbausteine. Die standardisierte Schnittstelle nach PLCopen Motion Control ermöglicht die einfache und nahtlose Einbindung in das Anwenderprogramm.
Mit STEP 7 und der mitgelieferten Parametrier-Software lässt sich die Positionieraufgabe bequem parametrieren und in Be-trieb nehmen; d.h. es ist keine spezielle Motion Control-Spra-che notwendig.
Zur Gebererfassung und Sollwertausgabe sind, je nach Anwendungsfall, verschiedene Schnittstellenbaugruppen einsetzbar.
Für die häufigsten Schnittstellenmodule sind Eingangs- bzw. Ausgangstreiber vorhanden. Universaltreiber ermöglichen darüber hinaus die Anbindung beliebiger Ist- und Sollwert-schnittstellen.
Eingangstreiber für Wegerfassung
• CPU 314C• SM 338• FM 350-1, FM 450-1• ET 200S 1 SSI• ET 200S 1 COUNT• Absolutgeber PROFIBUS DP• Universaltreiber für beliebige Schnittstellenmodule
Ausgangstreiber zur Ansteuerung des Antriebs für
• CPU 314C• SM 332, SM 432• ET 200S 2 AO U• MICROMASTER 4 über PROFIBUS DP• Universaltreiber
Ein- und Ausgangstreiber für SINAMICS und IM174 stehen im Internet zum Download bereithttp://support.automation.siemens.com/WW/view/de/40787611
PLCopen-Baustein in STEP 7
KOP-Darstellung
G_S
T70_
XX
_007
19
EN
Execute
Position
Velocity
Acceleration
Deceleration
Direction
Axis
Init
ENO
Busy
Done
CmdAborted
Error
MC_MoveAbsolute
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 24 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Dezentrale ET 200S-Module 25
Dezentrale ET 200S-Module
Feinmodulare ET 200S-Station
Es stehen verschiedene ET 200S-Module zur Verfügung, um vorverarbeitende Funktionen dezentral durchführen zu kön-nen. Mit den IM 151 Kopfbaugruppen ist die Vernetzung über PROFIBUS DP oder PROFINET möglich. Dabei können sowohl S7-Master wie auch Normmaster verwendet werden.
Die Parametrierung erfolgt über STEP 7 oder mit standardisier-ten GSD-Dateien im offenen Automatisierungsumfeld. Es wer-den keine Standard-Funktionsbausteine benötigt.
Engineering im TIA Portal
Für das Engineering bietet das neue TIA Portal modernste Softwaretechnologie, die durch die intuitive Benutzeroberflä-che jede Projektierungsaufgabe mit einem Minimum an Lern-aufwand leicht und effizient lösen lässt.
Zu Beginn des Projekts kann zwischen der aufgabenorientier-ten Portalansicht mit vereinfachter Benutzerführung oder der Projektansicht gewählt werden - alle relevanten Tools zur Pro-jektierung der Technologie-Baugruppen sind bereits integ-riert.
Die Portalansicht führt den Benutzer intuitiv durch jeden Engi-neeringschritt. Ob ein Controller zu programmieren ist, ein HMI-Bildschirm entworfen oder Netzwerkverbindungen konfi-guriert werden sollen - das TIA Portal hilft neuen und erfahre-nen Nutzern, so produktiv wie möglich zu arbeiten.
Engineering von SIMATIC Technologiemodulen zur dezentralen Peripherie ET 200S
STEP 7 ermöglicht die übersichtliche und einheitliche Projek-tierung der Technologie-Baugruppen. Der Produktkatalog bie-tet alle verfügbaren Baugruppen kontextsensitiv gefiltert und klar nach Funktionen strukturiert. Schon in dieser Auswahl-möglichkeit sind die wesentlichen technischen Merkmale dar-gestellt. Sind bereits mehrere Versionen vorhanden, können diese bequem ausgewählt werden. Die fotorealistische Dar-stellung im Hardware-Katalog und in der fertigen Projektie-rung der einzelnen Komponenten vermeidet Fehler und ver-mittelt ein anschauliches Bild der entstehenden Konfiguration.
Nachdem die ET 200S-Station für das Projekt ausgewählt wur-de, ist diese im strukturierten Projektbaum abgebildet – ein-schließlich der zugehörigen Gerätekonfiguration und Online-Diagnostik. Im Bild dargestellt wurden sämtliche Technologie- Module, die im TIA Portal projektiert und programmiert wer-den können. Die Vorgehensweise ist intuitiv: Die Baugruppen sind im rechts angeordneten Hardwarekatalog thematisch übersichtlich gegliedert und können mittels Bestellnummer ausgewählt und per Drag-and-Drop direkt in das fotorealisti-sche Rack "gesteckt" werden.
Im Inspektorfenster sind alle relevanten Parameter kontext-sensitiv dargestellt. Hier kann vom Betriebsmodus bis zur Zählrichtung alles komfortabel eingestellt werden. Zur besse-ren Übersicht sind die Parameter thematisch in einem Baum gegliedert.
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Dezentrale ET 200S-Module26
Komfortable Parametrierung auf einen Blick
Mit der Auswahl des erforderlichen Betriebsmodus (1) sind die Bedingungen für die Auswahl der möglichen Parameter und der erforderlichen Adressraumes festgelegt. Die passenden Parameter werden eingeblendet (2). Kontextsensible Aus-wahllisten bieten genau die richtigen Einstellmöglichkeiten an. Auf Wunsch geben cascading Tooltipps ausführliche Infor-mationen zu den jeweiligen Einstellungen und bei Bedarf ei-nen direkten Link in das umfangreiche online-Hilfesystem (3). Im Hintergrund werden die passenden Adressen automatisch richtig vergeben und können, wenn gewünscht, an die Be-dürfnisse der Anlage angepasst werden.
Wegerfassungsmodul 1 SSI
Das 1-kanalige Signalmodul 1 SSI ermöglicht es, SSI-Geber an ET 200S anzuschließen und einfache Positionieraufgaben zu lösen. Der eigentliche Positionieralgorithmus wird in der CPU bearbeitet, z. B. mit Easy Motion Control.• 1 SSI erfasst die Istwerte des SSI-Gebers (13 bis 25 Bit) und
stellt sie dem übergeordneten Master (z. B. CPU) zur Verfü-gung.
• Zusätzlich kann der Istwert mit zwei vom Master vorgege-benen Werten verglichen werden.
• 1 SSI unterstützt im taktsynchronen Betrieb eine Zykluszeit von 250 µs. Dabei kann auch ein langsamerer Geber mit Untersetzung synchronisiert betrieben werden.
• Zur Absicherung der Übertragung kann ein Parity Bit ausge-wertet werden.
Pulsgeneratormodul 2 PULSE
Das 2-kanalige Technologiemodul 2 PULSE dient zur Ansteue-rung von Stellgliedern und Ventilen. In Verbindung mit den SIMATIC Software-Regelungspaketen, z. B. Standard PID Con-trol, kann es pulsweitenmodulierte Stellwerte dezentral aus-geben und damit die CPU entlasten. Es ist beispielsweise für die Ansteuerung von Halbleiterschützen oder für das Schalten von Heizpatronen einsetzbar.
Das 2 PULSE-Modul arbeitet in folgenden Betriebsarten:• Impulsausgabe: Am 24 V-Digitalausgang wird einmalig ein
Impuls mit vorgegebener Dauer ausgegeben.• Impulskette: Am 24 V-Digitalausgang wird eine vom An-
wender vorgegebene Anzahl von Impulsen mit vorgegebe-ner Frequenz ausgegeben.
• PWM (Pulsweitenmodulation):Am 24 V-Digitalausgang wird eine pulsweiten-modulierte Signalfolge ausgegeben.
• Ein-/Ausschaltverzögerung: Ein am 24 V-Digitaleingang anstehendes Signal wird ein-/ausschaltverzögert am 24 V-Digitalausgang ausgegeben.
• Frequenzausgabe: Am 24 V Ausgang wird eine vorgege-bene Frequenz bis zu 5 kHz ausgegeben.
In den Betriebsarten PWM und Impulskette kann das 2 PULSE den jeweils ausgegebenen Strom messen und an die CPU zu-rückmelden. Der Messwert wird dazu über die Periode gemit-telt. So können einfache Proportionalventile direkt ange-schlossen und präzise geregelt werden. Taktsynchroner Be-trieb verbessert die Präzision einer Regelung noch weiter. Zur Leistungserhöhung können die beiden Kanäle der Bau-gruppe parallel geschaltet werden und so einen Strom von bis zu 4 A bereitstellen. Die erweiterte Nutzdatenschnittstelle bie-tet mehr Komfort bei der Steuerung der Baugruppe.
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Dezentrale ET 200S-Module 27
Schrittmotormodul 1 STEP
Das 1-kanalige Schrittmotormodul 1 STEP übernimmt Positio-nieraufgaben in Verbindung mit Schrittmotoren. Es eignet sich z. B. für Vorschubeinrichtungen in Montagelinien, Trans-ferstraßen, Druckmaschinen, Papier- und Textilmaschinen.
Folgende Fahraufträge stehen zur Verfügung:
• Relatives Positionieren: Die Achse wird um die vorgege-bene Wegstrecke verfahren
• Absolutes Positionieren: Die Achse wird auf die vorgege-bene Position verfahren
• Referenzpunktfahrt: Die Achse wird verfahren, um den Re-ferenzpunkt zu finden und das Maßsystem zu initialisieren
• Drehzahlbetrieb: Die von der Steuerung vorgegebene Fre-quenz wird unter Berücksichtigung der Beschleunigungs-/Verzögerungsrampe an den Ausgang ausgegeben. Diese Betriebsart eignet sich auch, um das 1 STEP an einer über-geordneten Positioniersteuerung als Ausgabe für Schritt-motoren einzusetzen, bei Bedarf auch im taktsynchronen Betrieb.
Für einen flexiblen Einsatz stehen die aktuelle Geschwindig-keit, die aktuelle Position oder der noch zu fahrende Restweg als Rückmeldewert zur Verfügung.
Das 1 STEP besitzt zwei digitale Eingänge mit projektierbarer Funktionalität als:
• Referenzpunktschalter zur Unterstützung der Referenz-punktfahrt
• Oberer oder unterer Endschalter, um den Verfahrbereich zu begrenzen
• Externer Stopp, um die Achse mit einem externen Signal anzuhalten
• Externe Impulsfreigabe, um den Betrieb mit einem exter-nen Signal freizugeben
Eine Verwendung als Referenzpunktschalter und Endschalter ist gleichzeitig möglich.
Positioniermodul 1 POS U
Das 1-kanalige Positionier-modul 1 POS U eignet sich zum Positionieren von Ver-stell- und Betriebsachsen - sowohl für Linear- als auch für Rundachsen. Es wird u.a. eingesetzt in Papier- und Kartonverarbeitungs-maschinen, der Nahrungs-mittelindustrie sowie in der Fördertechnik. • Zur Positionserfassung
können Impulsgeber, Inkrementalgeber (mit 5V-Differenz-signalen oder 24V-Signalen) oder Absolutgeber mit SSI-Schnittstelle verwendet werden.
• Das gesteuerte Positionieren erfolgt nach dem Eil-/ Schleichgangprinzip mit drei Digitalausgängen, die den Antrieb ansteuern. Die Achse kann auf eine absolute Posi-tion bzw. um eine relative Wegstrecke verfahren werden.
• Bei der Funktion Tippen werden Steuersignale vom An-wenderprogramm vorgegeben und vom Modul durchge-schleift.
• Drei 24 V Digitaleingänge dienen zur Referenzpunktfahrt und als Hardware-Endschalter.
• Parametrierung im laufenden Betrieb (für Umschalt-/Ab-schaltdifferenz) ist möglich.
• Neben dem Istwert kann der Restweg rückgelesen werden.• 1 POS U ermöglicht mit einem 2-stufigen Ventil auch den
Dosierbetrieb; dabei wird nur eine Spur des Inkrementalge-bers ausgewertet.
Zählermodule 1 COUNT 5V/24V
Die 1-kanaligen Zählermodule 1 COUNT 5 V/24 V eignen sich ideal für dezentrale Zähl- und Messanwendungen. Dabei liefern die Module die 24 V zur Spannungsversorgung des angeschlossenen Gebers.• 1 COUNT erfasst die Geberimpulse in Abhängigkeit von Tor-
signalen (z. B. Lichtschranke, angeschlossen am integrier-ten Digitaleingang).
• Dabei wird die Richtung der Signale ausgewertet, der Zäh-lerstand/Messwert mit einem vorgegebenen Wert vergli-chen und gegebenenfalls eine Reaktion über einen integ-rierten Digitalausgang ausgegeben.
Die Zählermodule ermögli-chen folgende Funktionen:• Einmalig, periodisch,
endlos zählen• Längen-, Frequenz-,
Drehzahl- und Perioden-dauermessung
• Positionserfassung mit Inkrementalgeber *)
*) Im Fast Mode sind besonders schnelle taktsynchrone Applikati-onen bis 500 µs möglich.
Positioniermodul 1 POS U
Zählermodul 1 COUNT 5 V/500 kHz
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Parametrierbare Funktionsbaugruppen28
Parametrierbare Funktionsbaugruppen
Für technologische Aufgaben stehen eine Reihe parametrier-barer Funktionsbaugruppen (FM) zur Verfügung:
• In der Bauform S7-300 für S7-300, ET 200M und WinAC • In der Bauform S7-400
Eine zugehörige Parametrier-Software erlaubt, die FM ein-fach, masken-geführt zu parametrieren, z. B.
• Auswahl des gewünschten Gebertyps• Auswahl der geeigneten Betriebsart• Eingabe der Maschinendaten• Vorgabe der Verfahrstrecken
Ein Getting Started führt in einfachen Schritten hin zu einer lauffähigen Konfiguration.
Die FMs besitzen spezielle Onboard-Ein- und -Ausgänge, an die Sensoren (z. B. Weggeber) und Aktoren (z. B. Antriebe) direkt angeschlossen werden können.
Das Elektronische Typenschild enthält in einer Baugruppe ge-speicherte Identifikationsdaten, z. B. Bestellnummer, Ausga-bestand, Einbaudatum, Anlagenkennzeichen. Diese kenn-zeichnen die Baugruppe eindeutig und sind online verfügbar, um z. B. die Fehlerbehebung zu vereinfachen.
Funktionsbaugruppen der Systeme S7-400 und S7-300
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Parametrierbare Funktionsbaugruppen 29
Zählerbaugruppen Nockensteuerwerke
ZählerbaugruppenFM 350-1/450
Die intelligenten Zähler-baugruppen FM 350-1 (1 Kanal) und FM 450 (2 Kanä-le) sind hervorragend ein-setzbar für ein breites Spek-trum hochfrequenter Zähl- und präziser Messaufgaben (bis 500 kHz). • Sie erfassen direkt die
Impulse von Inkremen-talgebern in Abhängig-keit von Torsignalen (z. B. Lichtschranke). Die Torsteuerung erfolgt durch Pegel, Impulse oder per Anwenderprogramm.
• Sie werten die Richtung der Impulse bei Inkrementalge-bern aus und vergleichen den Zählwert mit zwei vorgebba-ren Vergleichswerten.
• Es kann parametriert werden, ob bei Erreichen des Endwer-tes oder eines Vergleichswertes eine Reaktion über Digital-ausgänge oder einen Prozessalarm in der CPU erfolgen soll.
Die Zählerbaugruppen ermöglichen folgende Funktionen:• Einmalig, periodisch, endlos zählen• Längen-, Frequenz-, Drehzahl- und Periodendauer-
messung *)
• Positionserfassung mit Inkrementalgeber
Zählerbaugruppe FM 350-2
Die FM 350-2 ist eine doppelt-breite Zählerbaugruppe mit 8 voneinander unabhängigen Kanälen für ein breites Spektrum universeller Zähl- und Messaufgaben bis 20 kHz.
Im Zusammenspiel mit mehrstufigen Ventilen beherrscht die FM 350-2 zusätzlich die Funktion Dosieren. Dabei werden 4 Zählkanäle zu einem Dosierkanal zusammengefasst. Nach Freigabe des Tores wird bis zum oberen bzw. unteren Endwert ein einmaliger Dosiervorgang durchgeführt.
*) nur mit FM 350-1
Nockensteuerwerke FM 352/452
Nockensteuerwerke wer-den eingesetzt, um posi-tions- oder zeitabhängige Funktionen anzusteuern. Sie sind den mechanischen Nockenschaltwerken vor al-lem durch ihre hohe Flexibi-lität weit überlegen, z. B. können während des lau-fenden Betriebs Änderun-gen per Software vorge-nommen werden.
FM 352/FM 452 sind einkanalige Nockensteuerwerke und ent-lasten die Zentralbaugruppe durch autarkes, istwertabhängi-ges Setzen und Rücksetzen elektronischer Nocken. Sie besit-zen 32 Nockenspuren, die von der CPU gelesen werden kön-nen. Außerdem können viele dieser Nockenspuren direkt über digitale Onboard-Ausgänge ausgegeben werden, um extrem kurze Reaktionszeiten zu gewährleisten.
Die Nocken können frei zugeordnet werden und sind als Weg- oder Zeitnocken einsetzbar: • Wegabhängiges Nockensteuern:
Ein Weggeber erfasst die Position einer Achse – abhängig davon lassen sich die Nocken ein- und ausschalten.
• Zeitabhängiges Nockensteuern: Die Nocken werden positionsabhängig gesetzt und in Ab-hängigkeit von der Zeit zurückgesetzt, die eine integrierte Uhr vorgibt.
• Eine Reproduzierbarkeit von bis zu 20 μs stellt höchste Ge-nauigkeit sicher.
Weitere Funktionen der FM 352/452:• Dynamische Totzeitkompensation (geschwindigkeits-
abhängiger Vorhalt vor der Schaltposition)• Zählnockenspur parametrierbar• Bremsnockenspur parametrierbar (Presse hält immer in ge-
öffnetem Zustand an)
Zählerbaugruppen FM 350-1 (links) und FM 450 (rechts)
Nockensteuerwerke FM 452 (links) und FM 352 (rechts)
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Parametrierbare Funktionsbaugruppen30
Reglerbaugruppen
Reglerbaugruppen FM 355/455
Die FM 355 (4 Kanäle) und FM 455 (16 Kanäle) sind universelle Reglerbaugrup-pen, die in zwei verschiede-nen Ausprägungen zur Ver-fügung stehen:• FM 355C/FM 455C als
kontinuierlicher Regler zur Ansteuerung analo-ger Stellglieder, z. B. Ventile
• FM 355S/FM 455S als Schritt- oder Impulsregler für digital angesteuerte Stellglie-der (z. B. motorisch angetriebene, elektrische Heizele-mente, integrierende Stellglieder)
AnwendungsbereichDie Reglerbaugruppen sind universell einsetzbar, z. B. für Temperatur-, Druck-, Durchfluss- und Füllstandsregelung in den verschiedensten Branchen des Maschinen- und Anlagen-baus. Insbesondere durch die Backup-Funktionen sind die Baugruppen hervorragend geeignet für leittechnische An-wendungen in den Bereichen Chemie, Glas- und Keramikin-dustrie. Kontinuierliche Prozesse und Batch-Prozesse lassen sich gleichermaßen regeln.
ParametrierungZu der Regelungsbaugruppe gehören eine Parametrier-Soft-ware mit ausführlicher Online-Hilfe, Handbuch und Getting Started sowie Funktionsbausteine zur Kommunikation FM und CPU. Umfangreiche Testfunktionen sowie Simulations-möglichkeiten erleichtern die Inbetriebnahme.
RegelungsstrukturenDie Reglerbaugruppen enthalten mehrere weitgehend vorge-fertigte Regelungsstrukturen:• Festwertregelung• Kaskadenregelung• Verhältnisregelung• 3-Komponentenregelung
Bis zu 4 Regler lassen sich zu einer Regelungsstruktur verschal-ten.
Regleroptimierung• Der PID Regler kann über die Parameter-Software optimiert
werden (PG/PC erforderlich).• Zum Regeln und Optimieren vieler Temperatur-Regelkreise
stehen separate Bausteine für FM 455 (außer Schrittregler) zur Verfügung. Sie dienen zum Regeln einer größeren An-zahl von einzelnen Heiz- bzw. Heiz-/Kühlzonen, wie dies vorzugsweise bei einem Extruder vorkommt.
Backup-BetriebDiese Funktion stellt sicher, dass die Reglerbaugruppe auch dann noch weiterarbeitet, wenn die CPU ausfällt oder in Stopp geht. Für den Backup-Betrieb ist es möglich, einen Sicherheits-sollwert einzustellen. Bei Messumformerstörung kann eine Si-cherheitsstellgröße parametriert werden.
BetriebsartenNeben Automatik- und Backup-Betrieb arbeiten die Baugrup-pen zusätzlich in den Betriebsarten:• Handbetrieb• Nachführbetrieb• Sicherheitsbetrieb
Firmware UpdateFür eine schnelle und einfache Hochrüstung kann die jeweils aktuelle Firmware-Version kostenlos aus dem Internet gela-den werden. Mit Hilfe der Parametrier-Software wird die neue Firmware zur Baugruppe übertragen.
EingängeDie Analogeingänge können zur Analogwerterfassung oder zur Störgrößenaufschaltung verwendet werden. Ein zusätzli-cher Eingang dient zur Temperaturkompensation beim Ther-moelementbetrieb. Für die anschließbaren Geber sind die zu-gehörigen Kennlinien auf der Baugruppe hinterlegt und wer-den über Parametrierung aktiviert. Für den Fall einer nicht konfektionierten Geberkennlinie besteht die Möglichkeit, eine beliebige Kennlinie durch Festlegung von Stützpunkten einzu-geben.
Reglerbaugruppen FM 455 (links) und FM 355 (rechts)
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Parametrierbare Funktionsbaugruppen 31
Grafische Parametrieroberfläche der FM 355C
Temperaturregler-baugruppe FM 355-2
Die 4-kanalige Temperatur-reglerbaugruppe FM 355-2 steht in zwei Ausprägun-gen zur Verfügung: • FM 355-2C mit Analog-
Ausgängen als kontinu-ierlicher Regler
• FM 355-2S mit Digital-ausgängen als Impuls-/ Schrittregler
Die Baugruppe ist eigens auf die Regelung von Temperaturstrecken ausgelegt, wobei auch Regler mit Heizen und/oder aktivem Kühlen realisier- und optimierbar sind. Grundsätzlich können auch andere Strecken mit ähnlichen Anforderungen geregelt werden. FM 355-2 be-sitzt gegenüber FM 355 eine erhöhte Genauigkeit bei den Analogeingängen, die vor allem beim Einsatz von Thermoele-menten Vorteile bietet.
Die Baugruppe arbeitet mit einem PID Algorithmus. Die Ab-tastzeit beträgt 100 ms pro verwendetem Analogeingang. Zur einfachen Bedienung der wichtigsten Reglerfunktionen liegt der Baugruppe ein OP27-Beispielprojekt bei.
Backup-BetriebDiese Funktion stellt sicher, dass die Reglerbaugruppe auch dann noch weiterarbeitet, wenn die CPU ausfällt oder in Stopp geht. Für den Backup-Betrieb ist es möglich, einen Sicherheits-sollwert einzustellen. Bei Messumformerstörung kann eine Si-cherheitsstellgröße parametriert werden.
Regleroptimierung bei Temperaturreglerbaugruppe FM 355-2
RegleroptimierungFM 355-2 verfügt über eine integrierte Online-Selbstoptimie-rung, die auch ohne PG/PC durchgeführt werden kann.
Die Selbstoptimierung kann sowohl aus der Umgebungstem-peratur heraus mittels eines Stellwertsprungs (Erstoptimie-rung) oder vom Arbeitspunkt des Reglers aus gestartet wer-den (Nachoptimierung).
Für den Start der Optimierung ist ein quasistationärer Zustand erforderlich, d. h. ein Driften des Istwertes wird toleriert. Be-reits bei Erreichen des Wendepunktes der Sprungantwort ste-hen die Regelparameter bereit. Ein stationärer Endzustand ist nicht erforderlich, was die Inbetriebnahmezeit deutlich ver-kürzt.
Der Regler verfügt über eine Regelzone zum schnellen Anfah-ren des Arbeitspunktes. Über eine einstellbare Abschwächung des P-Anteils bei Sollwertänderungen kann das Führungsver-halten des Reglers verändert und Überschwingungen vermie-den werden. Die Stellwertgrenzen sind online änderbar.
Reglerbaugruppe FM 355-2
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Parametrierbare Funktionsbaugruppen32
Positionierbaugruppen
PositionierbaugruppenFM 351/451
Die Positionierbaugruppen FM 351 (2-kanalig) und FM 451 (3-kanalig) dienen zum Verstellen und Positio-nieren von mechanischen Achsen nach dem Eil-/Schleichgang-Prinzip. Es können Rund- und Linear-achsen absolut oder relativ verfahren werden.
FM 351/451 erlauben relativ hohe Positioniergenauigkeiten trotz einfacher Antriebe und ermöglichen somit preisgünstige Lösungen. Einsatzbereiche für FM 351/451 sind z. B. Verstel-lachsen im Logistik- und Transportbereich.
Die Zielpositionen können von der CPU vorgegeben und im Betrieb verändert werden. Sie lassen sich aber auch in einer Tabelle auf der Positionierbaugruppe fest hinterlegen. Auf Wunsch wird die Zielposition unabhängig von der aktuellen Position immer aus der gleichen Richtung angefahren. Optio-nal kann der Stillstand der Achse bis zum Start einer erneuten Positionierfahrt überwacht werden.
Wegerfassungs-baugruppe SM 338
Die Wegerfassungsbau-gruppe SM 338 erlaubt den Anschluss von bis zu 3 SSI-Gebern an S7-300 und ET 200M. Taktsynchrones Verhalten und Latchfunkti-on über Digitaleingänge er-möglichen auch zeitkriti-sche Applikationen im Be-reich der Wegerfassung.
SM 338 stellt die Weggeberwerte für die weitere Bearbeitung im STEP 7-Programm bereit. Die Weiterverarbeitung wird in der CPU durchgeführt, z. B. Positionieren mit Easy Motion Control. Die Parametrierung erfolgt mit STEP 7 ohne weitere Projektier-Software.
SM 338 beherrscht SSI-Telegramme von 13 bis 25 Bit, die mit einem Parity Bit gesichert sind.
PROFIBUS-Baugruppe IM 174
Die IM 174 ist eine taktsyn-chrone PROFIBUS-Baugrup-pe in S7-300-Bauform, um bis zu vier Antriebe über PROFIBUS DP an einer Moti-on Control-Steuerung zu betreiben. Das können elektrische oder hydrauli-sche Antriebe mit analoger Sollwertschnittstelle (+/- 10 V) bzw. Schrittantriebe mit Puls-Richtungs-Schnittstel-le sein. Als Steuerung können die taktsynchronen SIMATIC S7-300, S7-400, die Technologie-CPUs sowie SIMOTION C/P/D verwendet werden.
Die Istwerte (Geberwerte) werden von der IM 174 über PROFIBUS DP zur Motion Control-Steuerung übertragen. Als Geber können 5 V- oder 24 V-Inkrementalgeber oder SSI-Absolutwertgeber verwendet werden. Der Lageregler in der Steuerung errechnet den Drehzahlsollwert. Dieser Wert wird über PROFIBUS DP zur IM 174 übertragen und dort ausgege-ben.
Anschluss von Antrieben an die PROFIBUS-Baugruppe IM 174
Positionierbaugruppen FM 451/351
Wegerfassungsbaugruppe SM 338
Die neue, taktsynchrone PROFIBUS-Baugruppe IM 174
SSI-GebersignalInkremental-Gebersignal
Servo-Antrieb 2
Servo-Antrieb 1
Puls-Richtungs-
Signal
Schrittmotor-Antrieb
PROFIBUS
SIMATIC IM 174
±10 V±10 V
G_S
T70_
XX
_007
20
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Parametrierbare Funktionsbaugruppen 33
Positionierbaugruppen für Schritt- und Servomotoren
Diese Baugruppen dienen zur Ansteuerung von Schrittmoto-ren bzw. zur Lageregelung mit Servomotoren. Sie sind ein-setzbar für Punkt-zu-Punkt-Positionierungen sowie für kom-plexe Verfahrprofile mit höchsten Ansprüchen an Dynamik, Genauigkeit und Geschwindigkeit bis hin zu Vielachsanwen-dungen. Es können Linear- und Rundachsen absolut und rela-tiv verfahren werden. Anwendungsbeispiele sind die Positio-nierung von Zustell-, Verstell-, Einricht-, Betriebs-, Produk-tions- und Transportachsen.
Durch das autarke Positionieren der Schritt- und Servomoto-ren wird die CPU des Automatisierungssystems deutlich ent-lastet. Im Automatikbetrieb werden komplexe Positionierpro-file (Verfahrprogramme) kontinuierlich oder auch schrittweise verfahren. Die Verfahrprogramme können im Betrieb nachge-laden werden. Zur Kopplung mit der Maschine stehen frei kon-figurierbare Eingänge (z. B. für schnelles Messen) und Aus-gänge (z. B. Position erreicht) bereit.
Schrittmotoren
Schrittmotoren werden eingesetzt, wenn mit geringer Last positioniert werden soll und keine großen Lastschwankungen vorliegen. Dann sind ähnlich hohe Genauigkeiten (µm-Be-reich) erreichbar wie mit Servomotoren. Dazu tragen auch der Ausgleich von Werkzeugverschleiß und die Kompensation von Getriebelosen bei. Sie erlauben relativ preisgünstige Lösun-gen, weil kein Messsystem erforderlich ist.
Die FMs 353/453 geben über ihre Impuls-/Rich-tungsschnittstelle Impulse an das Leistungsteil des Schrittmotors. Die Gesamtzahl der Impulse be-stimmt dabei die Länge des Verfahrweges, die Impuls-frequenz beeinflusst die Verfahrgeschwindigkeit.
Servomotoren
Servomotoren erzeugen Drehmomente von 0,1 Nm bis zu einigen hundert Nm und eignen sich z. B. für präzise Positio-niervorgänge mit Lastschwankungen oder hoher Dynamik.
Die FMs 354/453 steuern den Antrieb über die analoge An-triebsschnittstelle. Wegmessgeber melden die aktuelle Achs-position zurück. Der Vergleich der Ist-Position mit dem vorge-gebenen Sollwert ermöglicht eine kontinuierliche Optimie-rung von Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Die Funktion Absolutgeber-Justage ermöglicht die schnelle Neu-justierung der Anlage nach Austausch eines defekten Absolut-wertgebers. Daher können auch preisgünstige, nichtprogram-mierbare Geber eingesetzt werden.
Komplettlösung aus einer Hand
Für Servomotorachsen bilden die Antriebe SIMODRIVE 611 Universal bzw. MASTERDRIVES MC/VC sowie SINAMICS S120 (TM41 erforderlich) mit 1FT6-/1FT7-/1FK7-Servomotoren eine optimale Ergänzung. Zur Vervollständigung der Antriebslö-sung stehen Inkremental- und Absolutwertgeber der Reihe SIMODRIVE Sensor sowie die konfektionierten Leitungen MOTION-CONNECT zur Verfügung.
Positionierbaugruppen für Schritt- und Servomotoren
Baugruppe FM 353 FM 354 FM 453
Bauform S7-300 S7-300 S7-400
Motor Schrittmotor Servomotor Schritt- und Servomotor
Wegmess-System Nicht erforderlich 5 V inkrementell, SSI 5 V inkrementell, SSI
Achszahl 1 1 3
Positionierbaugruppe FM 354 für Servomotoren
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Parametrierbare Funktionsbaugruppen34
Bahn- und Positioniersteuerung FM 357-2
Anwendungsbereich
Die FM 357-2 ist eine Bahnsteuer- und Positionierbaugruppe für die Ansteuerung von bis zu vier Rund- oder Linearachsen. Angeschlossen werden können Schritt- und Servomotoren mit ± 10 V-Schnittstelle oder PROFIBUS DP-Schnittstelle. Die Über-wachung der Istposition kann wahlweise über RS 422-Inkre-mentalgeber oder SSI-Absolutwertgeber erfolgen.
Die FM 357-2 bietet die Leistungsfähigkeit einer CNC-Steue-rung für den allgemeinen Maschinenbau. Integriert in die SIMATIC verfügt die Baugruppe gleichzeitig über den vollen Bedienkomfort von STEP 7.
Sie deckt nahezu alle Berei-che automatisierter Bewe-gungsführung vom einfa-chen Positionieren bis zur interpolierenden Bahnsteu-erung ab, arbeitet selbst-ständig und entlastet damit die Zentralbaugruppe des Automatisierungssystems.
Die Baugruppe eignet sich besonders zur Bewegung von mehrdimensional ar-beitenden Systemen wie
Metallbearbeitungsmaschinen, Robotern, Handhabungsauto-maten sowie Biege- und Abkantmaschinen. Weiterhin ist sie zur Steuerung von Maschinen mit koordinierter Bewegungs-führung ideal, z. B. Verpackungs-, Papier-, Druck- und Textil-maschinen.
Aufbau
Je nach Systemfirmware entstehen aus dem Grundgerät FM 357-2 die Varianten FM 357-2L, FM 357-2LX oder FM357-2H. Variable Schnittstellen erlauben den Anschluss unter-schiedlicher Antriebssysteme (auch im Mischbetrieb):
• Analog-/PROFIBUS DP-Schnittstelle für Motion Control-Anwendungen oder Servoachsen mit Geber sowie Drehstromasynchronmotoren
• Schrittmotor-Schnittstelle für Schrittmotorachsen
Arbeitsweise
Je nach eingesetztem Achstyp erfolgt die Bewegung der Schritt- bzw. Servomotorachsen wie bei den Baugruppen FM 353/FM 354. Im Gegensatz dazu können bei der FM 357-2 die Achsen jedoch auch interpolierend bewegt werden.
Funktionen der FM 357-2L• Interne Interpolation und Koordination von einer bis zu vier
Achsen: Linear-, Kreis- und komplexe Interpolation; Bahn-steuerung; Gleichlaufachsen; Tabelleninterpolation; intelli-gente Kurvenscheibe.
• Überwachungsfunktionen: Kabelbruch, Nullmarke, Still-stand, Zieleinlauf, Software-Endschalter.
• Sonderfunktionen: Längenmessung, Start/Stopp über schnellen Eingang, Ruckbegrenzung, Fliegendes Istwert-setzen.
• Mehrkanaligkeit: bis zu 4 Kanäle in beliebiger Kombination definierbar (bei FM 357-2H: 1 Kanal).
Funktionen der FM 357-2LXWie FM 357-2L, plus folgende zusätzliche Funktionen:• Hochwertige Spline-Interpolation,• Gantryachsen-Steuerung für Portale,• Fahren auf Festanschlag (z. B. zum Klemmen von Werk-
zeugen),• 3D-Schutzbereiche.
Funktionen der FM 357-2HWie FM 357-2LX, plus folgende Funktionen:• Koordinatentransformation für Knickarm-, Scara- und
Portalsysteme mit bis zu vier Achsen;• Teach-In-Funktion mit Handheld Terminal HT 6.
Parametrierung
Die FM 357-2 wird über einen in STEP 7 integrierten Program-mier-Editor nach DIN 66025 programmiert. Die FM 357-2 ent-hält über den Sprachumfang der Norm hinausgehende leis-tungsfähige Hochsprachenbefehle. Die Inbetriebnahme wird durch einen Inbetriebnahme-Assistenten unterstützt, der komfortable Funktionen bietet:• Achsen vom PG/PC aus online verfahren und testen,• MDI, JOG, Automatikbetrieb,• Diagnose und Fehlermeldungen,• Oszilloskop-Funktion.
Bahnsteuer- und Positionierbau-gruppe FM 357-2
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Technologie-Controller 35
Technologie-Controller
Kombination von SPS- und Motion Control-Funktionalität
Technologie-CPUs der S7-300
Maschinen- und Anlagenbauer stehen verstärkt vor der Her-ausforderung, bei hohem Preisdruck immer flexiblere und produktivere Maschinen anbieten zu müssen. Bei Neukonst-ruktionen haben kostenoptimierte Mechatronik-Lösungen1) stark zugenommen.
Für die Realisierung von mechatronischen Lösungen werden in Automatisierungs- und Antriebssystemen zunehmend tech-nologische Funktionen mit dem Schwerpunkt Motion Control integriert. Hierfür bietet Siemens die SIMATIC S7-300 Techno-logie-CPUs für Steuern und Motion Control in einer CPU.
Die Technologie-CPUs vereinen• die leistungsstarken Standard-CPUs 315-2 DP, 317-2 DP
und• PLC open-konforme Motion Control-Funktionen.
Die Technologie-CPUs verfügen über eine kompakte Aufbau-technik mit schneller E/A-Peripherie (4 digitale Eingänge, 8 digitale Ausgänge) und zwei PROFIBUS DP-Schnittstellen:• Taktsynchrone PROFIBUS-Schnittstelle DP(DRIVE) für die
dynamische Bewegungsführung mehrerer verkoppelter oder Einzelachsen.
• MPI/DP-Schnittstelle zum Anschluss weiterer SIMATIC-Kom-ponenten, z. B. PG, OP, S7-Steuerungen und dezentraler Peripherie. Beim Betrieb als DP-Schnittstelle können ausge-dehnte Netze aufgebaut werden.
1) Mechatronik: Substitution von mechanischen Komponenten wie z. B. Getriebe durch eine reine Softwarelösung "Elektronisches Getriebe"
Anwendungsbereiche
In Verbindung mit den PLCopen-konformen Motion Control Bausteinen eignen sich die Technologie-Controller besonders für verkoppelte Bewegungsabläufe von mehreren Achsen.
Neben lagegeregelter Einzelachspositionierung sind vor allem komplexe, synchronisierte Bewegungsabläufe, z. B. Getriebe-gleichlauf, Kurvengleichlauf und Druckmarkenkorrektur mög-lich. Die Gleichlaufachsen können an einen virtuellen oder realen Master gekoppelt werden.
Für Bahninterpolationen stehen leistungsfähige PLCopen kon-forme Funktionen zur Verfügung, die verschiedene Standard-kinematiken (SCARA, Rollenpicker, Knickarm, Delta-Picker 2D/3D) unterstützen.
Der taktsynchrone PROFIBUS ermöglicht die Ansteuerung der Achsen über ein digitales Bussystem. Über die zweite PROFIBUS DP-Schnittstelle kann eine komfortable Parametrie-rung und Inbetriebnahme der Antriebe vom PC/PG aus erfol-gen.
Damit erschließen die Technologie-Controller eine Fülle neuer Anwendungen, z. B.:• Verarbeitungs-/Montagelinien• Durchlaufmaschinen• Handlingssysteme• Ausleger• Portale• Abfüllen• Einschlagen, Einwickeln• Walzenvorschub• Fliegende Schere• Kartonaufrichter• Etikettiermaschinen• Querschneider• Hydraulische Pressen• Palettierer
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Technologie-Controller36
SIMATIC CPU 317TF-2 DP – Safety und Motion Control in einem Controller
Mit der neuen SIMATIC CPU 317TF-2 DP steht ab sofort eine Steuerung zur Verfügung, mit der Motion Control, Sicher-heits- und Standardaufgaben in einem Controller gelöst wer-den können.
Sie profitieren von allen Vorteilen der CPU 317T-2 DP und er-halten für fehlersichere Anwendungen bereits vorgefertigte TÜV-zertifizierte Bibliotheksbausteine mit dem Optionspaket STEP 7 Distributed Safety, das u.a. folgende Funktionen ent-hält: Not-Halt, Zweihand-Steuerung, Muting, Türüberwa-chung.
Für die fehlersichere Kommunikation nutzt der Controller PROFIBUS DP mit dem PROFIsafe-Protokoll. Fehlersichere Funktionen aus den Antrieben können direkt verwendet wer-den.
Der Controller erfüllt höchste Sicherheitsanforderungen und vereinfacht so die Einhaltung relevanter Normen: EN 954-1 bis Kat. 4, IEC 62061 bis SIL 3 sowie EN ISO 13849-1 bis PL e.
Der Vorteil: Sie haben ein einheitliches Engineering für alle Funktionen und sparen erheblich Zeit und Kosten bei Pro-grammierung, Inbetriebnahme und Wartung. Der Einsatz von externer Sicherheits-Hardware und aufwändiger Verdrahtung entfällt, so dass deutlich weniger Platz im Schaltschrank benö-tigt wird.
Standard- und Sicherheitsautomation in einem System
Neu: Standard- und Sicherheitsautomation – integriert in einem System
Bisher: Standard- und Sicherheitsautomation – getrennt in zwei Systeme
Reduzierung der Komplexität im Anwenderprogramm
Vereinheitlichung des Automatisie-rungskonzepts
Safety Komponenten
G_S
T70_
XX
_007
21
SINAMICS S120
CPU 317 T-2DP CPU 317TF-2DP
ET 200SET 200M ET 200M
SINAMICS S120
Safety Controller
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Technologie-Controller 37
Anschluss der Antriebskomponenten
Die Technologie-Controller besitzen eine taktsynchrone DP(DRIVE)-Schnittstelle zum Anschluss der Antriebskompo-nenten. Sie ist optimiert für den Anschluss von Antrieben über PROFIBUS – alle Siemens-Antriebe werden unterstützt.
Anschluss der Komponenten an die Technologie-CPU über DP(MPI) und PROFIBUS DP(DRIVE)
Projektierung mit STEP 7 und Optionspaket S7-Technology
Zur Parametrierung und Programmierung der Technologie wird das Optionspaket S7-Technology benötigt, das auf STEP 7 aufsetzt:• S7-Technology enthält eine Bibliothek mit PLC open-kon-
formen Funktionsbausteinen zur Programmierung und Pro-jektierung der Motion Control-Aufgaben sowie die Soft-warekomponenten zur Antriebsanbindung und -inbetriebnahme.
• Es dient zur Parametrierung der Technologieobjekte, z. B. Achse, Bahnobjekt, Kurvenscheibe, Nocke, Messtaster. Eine spezielle Motion Control-Sprache ist dazu nicht erfor-derlich.
• Es bietet additiv zu den SIMATIC-Diagnosefunktionen eine Steuertafel und ein Echtzeit-Trace. Damit lassen sich die für Inbetriebnahme und Optimierung nötigen Zeiten verkür-zen.
• S7-Technology legt die anwenderrelevanten Daten der Technologieobjekte in Datenbausteinen ab. Diese können im S7-Anwenderprogramm abgefragt werden.
• S7-Technology arbeitet mit den STEP 7-Sprachen KOP, FUP, AWL sowie allen Engineering Tools, z. B. S7-SCL oder S7-GRAPH.
• S7-Technology unterstützt lage- und druckgeregelte Hydraulikachsen.
• Für Bahninterpolationen stehen leistungsfähige PLCopen – konforme Funktionen zur Verfügung, die verschiedene Standardkinematiken (SCARA, Rollenpicker, Knickarm, Delta-Picker 2D/3D) unterstützen.
Motion Control Funktionen
Die Technologie-Controller bieten u. a. folgende Motion Control-Funktionen:• Virtueller Master / Realer Master• Winkelgleichlauf• Getriebegleichlauf• Kurvenscheibengleichlauf• Bahninterpolation• Auf- und Absynchronisieren• Ein-/Aussetzfunktion• Versatzwinkel (absolut/relativ)• Druckmarkenkorrektur• Nocken und Nockenspuren• Fahren auf Festanschlag• Lagegeregeltes Positionieren für elektrische, virtuelle und
hydraulische Achsen
Unterstützte Komponenten am PROFIBUS DP(DRIVE)
Drehzahlachsen MICROMASTER 420/430/440
COMBIMASTER 411
SIMOVERT MASTERDRIVES VC
SINAMICS G120
Positionier-/Gleichlaufachsen SIMODRIVE 611 universal HR
SIMOVERT MASTERDRIVES MC
SIMODRIVE POSMO CD/SI/CA
SINAMICS S120
Weitere PROFIBUS-Teilnehmer
SIMODRIVE sensor isochron
Analoge Antriebsinterface-Baugruppe ADI 4
IM 174
ET 200M mit IM 153-2 High Feature
ET 200S mit IM 151-1 High Feature
G_S
T70_
XX
_007
22
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Technologie-Controller38
Technische Daten: Technologie-CPUs
*) über SFB, Anzahl unbegrenzt bzw. begrenzt durch Arbeitsspeicher
Technologie-CPU CPU 315T-2 DP CPU 317T-2 DP CPU 317TF-2 DP
Abmessungen 160 x 125 x 130 160 x 125 x 130
Erforderlicher Frontstecker 1 x 40 polig 1 x 40 polig
Bestell-Nr.-Rumpf:
- CPU 6ES7 315-6TH. 317-6TK. 317-6TF.
- S7-Technology 6ES7 864-1CC. 864-1CC.
Speicher
Arbeitsspeicher 256 KByte 1 MByte 1,5 MByte
Anweisungen 84 K 333 K 400 K
Bearbeitungszeiten
Bit-Operation 0,1 µs 0,05 µs
Wort-Operation 0,2 µs 0,2 µs
Festpunkt-Operation 2 µs 0,2 µs
Gleitpunkt-Operation 3 µs 1 µs
Merker/Zeiten/Zähler
Merker 4 096 Byte 4 096 Byte
S7-Zeiten/S7-Zähler 256 / 256 512 / 512
IEC-Zeiten/IEC-Zähler ● *) ● *)
Adressbereiche
Peripherieadressbereich E/A 2 048 / 2 048 Byte 8 192 / 8 192 Byte
Prozessabbild E/A 2 048 / 2 048 Byte 2 048 / 2 048 Byte
Digitale Kanäle (zentral) 512 512
Analoge Kanäle (zentral) 64 64
DP-Schnittstellen
DP-Mastersysteme intern / CP 342-5 ● / ● ● / ●DP-Slave ● ●
Integrierte Ein-/Ausgänge
Digitaleingänge 4 x DC 24 V; z. B. für BERO-Auswertung
Digitalausgänge 8 x DC 24 V; 0,5 A; für schnelle Nockenschaltfunktionen
Integrierte Funktionen Getriebe- und KurvengleichlaufFahren auf FestanschlagDruckmarkenkorrektur über MesstasterWeg- oder zeitabhängiges NockenschaltenLagegeregeltes Positionieren
Fehlersicherheit ●
Maximales Mengengerüst Technologie
Achsen 8 32
Kurvenscheiben 16 32
Nocken 16 32
Messtaster 8 16
Externe Geber 8 16
Gleichzeitig verwendbar 32 64
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Technologie-Controller 39
Applikationsbeispiele
Palettierer mit einfach interpolierenden Achsen auf Basis von Kurvenscheiben
AufgabenstellungDie technologische Aufgabenstellung basiert auf einem 3 Achsen umfassenden Palettierer. Im Mittelpunkt steht eine Fördereinheit, deren Aufgabe darin besteht, 16 Kisten auf ei-ner Palette anzuordnen. Dabei verfährt Achse 1 die Förderein-heit in X-Richtung, Achse 2 ist für den Verfahrprozess in Y-Richtung verantwortlich und Achse 3 verfährt in Z-Richtung. Der Positionierprozess der Kisten wird dadurch erschwert, dass diese nach Übernahme vom Transportband an zwei Mau-ern vorbei zu ihrer Zielposition verfahren werden müssen.
LösungRealisiert wurde die Aufgabe durch die Verwendung einer Rei-he von vorgefertigten Funktionen der S7-Technology-Biblio-thek. Mit der Verfahrfunktion "MC_MovePath" werden die Bahnachsen entsprechend der vorgegebenen Palletierpositio-nen verfahren. Die Berechnung der Bahn einschließlich der er-forderlichen 3D-Interpolation übernimmt die Funktion "MC_PathSelect". Mit der Funktion "MC_GroupInterrupt" las-sen sich die Achsen entsprechend synchronisiert an der fest-gelegten Bahn stillsetzen, ohne sie zu verlassen. Zur Wieder-aufnahme der Bahn ab der angehaltenen Position dient die Funktion "MC_GroupContinue".
Zangenvorschub für eine Presse auf Basis von statischen Kurvenscheiben
AufgabenstellungDie technologische Aufgabenstellung basiert auf einer Presse mit angeschlossenem Materialvorschub zur Materialzufüh-rung. Die Rundachse der Presse dient als Leitachse zur Ansteu-erung der Materialzuführung über eine statische Kurvenschei-be. Dabei wird die Kurvenscheibe so entwickelt und angelegt, dass ein genau definierter Ablauf zwischen der kontinuierlich laufenden Leitachse der Presse und der Folgeachse der Mate-rialzuführung entsteht. Zusätzlich wird über eine elektroni-sche Nocke an der Leitachse der Presse ein Ansteuersignal für den Greifer des Materialvorschubs erzeugt.
LösungZentrale Aufgabe dieser Applikation für eine Technology-CPU ist die anwendungsgerechte Entwicklung einer passenden
Kurvenscheibe für die Kopplung des Materialvorschubs an die kontinuierliche laufende Rundachse der Presse. Dabei ent-steht eine einfache Kurvenscheibe, der weitere optimierte Va-rianten zur Seite gestellt werden.
Fliegende Schere mit Druckmarkensynchronisation auf Basis von Getriebegleichlauf
AufgabenstellungDie technologische Aufgabenstellung basiert auf einer 2 Ach-sen umfassenden fliegenden Schere. Dabei verfährt Achse 1 über ein Förderband eine mit Druckmarken gekennzeichnete Warenbahn. Nach Erkennen der Druckmarke soll die Ge-schwindigkeit der mit Achse 2 verbundenen Schere mit der von Achse 1 synchronisiert werden. Verfahren beide Achsen synchron, soll die Warenbahn durchtrennt und Achse 2 wieder in Grundstellung verfahren werden.
LösungRealisiert wurde die Aufgabe durch das Aufsynchronisieren der Achse Scherenschlitten auf die Achse Wahrenbahn im Ge-triebegleichlauf. Der Gleichlauf bleibt solange erhalten wie es die Bearbeitung (hier Schnitt) erfordert. Danach wird der Gleichlaufverbund aufgelöst und die Achse Scherenschlitten positioniert sich auf die Ausgangsposition. Das Erkennen der nächsten Druckmarke aktiviert wieder den Gleichlaufverbund.
Die Download-Files mit der Dokumentation und den Projekt-daten finden Sie im Internet unter:www.siemens.de/t-cpuim Bereich "Mehr Information zu SIMATIC Technology"
Achse 3Achse 2
Achse 1
MauernPalette
Pakete
Förderband
G_S
T70_
XX
_007
23
Presse
Zange
Presse
Materialvorschub
G_S
T70_
XX
_007
24
0
144
5 270225135 360
Scherenschlitten
Achse 1:Antrieb Warenbahn
Achse 2:Antrieb Scherenschlitten
DruckmarkeWarenbahn
Scherenmesser
Grundstellung / StartpositionSensor 100 mm
G_S
T70_
XX
_007
25
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme40
Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme
Lösung für hochflexible und dynamische Anwendungen
Zur Lösung anspruchsvoller mechatronischer Aufgaben bie-ten sich frei projektierbare Applikationsbaugruppen an, die ein Höchstmaß an Flexibilität, Funktionalität und Leistungsfä-higkeit vereinen: • FM 352-5 für sehr schnelle Bitverknüpfungen mit S7-300• FM 458-1 DP für schnelles und präzises Rechnen und Re-
geln mit S7-400• Technologiebaugruppe T400 für anspruchsvolle Antriebs-
regelungen• SIMATIC TDC für Lösungen im Anlagenbereich
Systeme und Funktionsbaugruppen für anspruchsvolle Regelungs-aufgaben
High-Speed Boolean Processor FM 352-5
Die Applikationsbaugruppe FM 352-5 ermöglicht sehr schnelle Bitverknüpfungen in Maschinen mit höchsten Taktraten. Sie eignet sich für Zähl- und Messapplikati-onen mit sehr kurzen Reaktionszeiten, z. B. zur Qualitätssicherung. Die Onboard-Digitalperi-pherie (12 DE, 8 DA) und der Wegmessgeberein-gang (Inkremental oder SSI) erlauben extrem kurze Reaktions-zeiten. Durch den speziellen Hardware-Aufbau ist eine feste Programmzykluszeit von 1µs eingestellt.
FM 352-5 kann zentral in der S7-300, dezentral am PROFIBUS oder als Stand-Alone-Controller eingesetzt werden. Die digita-len Ein-/Ausgänge können im Anwenderprogramm frei ver-knüpft oder wegabhängig geschaltet werden.
Zur Programmierung steht ein Subset des S7-300 Befehlssat-zes, z. B. Binärverknüpfungen, Arithmetikoperationen, Ver-gleiche, Zähl-/Timerfunktionen, Schieberegister, Frequenz- und Periodendauermessung (z. B. Pulsgenerator) etc. zur Ver-fügung. Die Programmerstellung erfolgt mit dem Standard-KOP-/FUP-Editor von STEP 7. Das erstellte Programm lässt sich vor dem Download in die Baugruppe in einer S7-CPU testen.
Zur Zielcodegenerierung wird die mitgelieferte Projektier-Software für FM 352-5 verwendet. Der Zielcode wird per Memory Card oder per Download in die FM 352-5 übertragen.
High-Speed Boolean Processor FM 352-5
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme 41
Gemeinsamkeiten FM 458-1 DP, T400, SIMATIC TDC
Die Applikationsbaugruppen FM 458-1 DP, T400 und das Re-gelsystem SIMATIC TDC sind frei projektierbar mit STEP 7 und den Engineering Tools CFC und SFC. Die Projektierung erfor-dert die Bausteinbibliothek des Zusatzpakets D7-SYS.
Bausteinbibliothek
Die Vielzahl antriebsspezifischer Funktionen moderner Ma-schinen werden mit vorgefertigten CFC-Funktionsbausteinen realisiert. Diese sind in der Bibliothek des Optionspakets D7-SYS enthalten.
D7-SYS enthält eine Vielzahl beliebig kombinierbarer Funk-tionsbausteine – von einfachen mathematischen oder logi-schen Operationen bis hin zu komplexen Funktionen zur Über-nahme der gesamten Bewegungsführung von Linear- oder Rund-Achsen.
Zusätzlich ist ein leistungsfähiger Code-Generator enthalten, der die fertigen Funktionspläne in den schnellen Maschinen-code übersetzt.
D7-SYS enthält folgende Bausteinklassen:• Regelungsbausteine• Arithmetikbausteine• Ein-/Ausgabebausteine• Kommunikations-/Bedien-/Meldebausteine• Konvertierungsbausteine• Logikbausteine• Service- /Diagnosebausteine• SFC-Bausteine• Motion Control-Bausteine
Projektierung und Inbetriebnahme
Die Projektierung der Steuerungsfunktionen erfolgt einfach und effizient mit CFC (Continuous Function Chart). Dazu wer-den die technologischen Funktionsbausteine aus der Bau-steinbibliothek von D7-SYS ausgewählt und ihre Ein- und Aus-gänge verschaltet. Die Funktionspläne stellen automatisch eine detaillierte Dokumentation für das erstellte Programm dar.
Download, Inbetriebnahme und Service erfolgen mittels der Online-Funktionen von STEP 7 und CFC/D7-SYS über den zen-tralen MPI/DP-Anschluss.
SFC (Sequential Function Chart) wird genutzt, wenn CFC-Programme mit Ablaufsteuerungen kombiniert werden.
Mit dem Optionspaket FB-GEN können für spezielle Anwen-dungen eigene Funktionsbausteine in C programmiert und problemlos in die Anwendung eingebunden werden. Dazu werden keine Runtime-Lizenzen benötigt.
Vergleich der Baugruppen und Systeme
Technologie-Baugruppe T400
Integriert in Antriebe
■ MASTERDRIVES■ DC Master■ Im eigenen Baugruppenträger
(Stand-Alone)
Applikationsbaugruppe FM 458-1 DP
Schnelles Regeln und Rechnen
■ Im System S7-400■ Schnelle Peripheriezugriffe durch
Erweiterungsbaugruppen■ Taktsynchronität mit Onboard-
PROFIBUS DP
High-Performance-Automatisierungssystem SIMATIC TDC
Synchronisiertes Multicomputing
■ Bis zu 20 CPUs pro Rack■ Bis zu 44 Racks■ Für Großanlagen, Hütten- und Walz-
werke sowie Energieübertragung
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme42
Funktionsbausteine zur Bewegungsführung
Die folgenden Bausteine stehen beispielhaft für eine Vielzahl von Funktionsbausteinen aus der Bibliothek.
Positionieren
Der Positionierbaustein liefert neben dem Sollwert für die an-zufahrende Lage gleichzeitig auch die zugehörigen Vorsteuer-größen, wie Geschwindigkeit und Beschleunigung. Damit wird eine hohe Dynamik erzielt.
Der Positioniervorgang lässt sich optimal an die Erfordernisse der Anwendung anpassen. Einstellbar sind:
• Maximale Geschwindigkeit• Maximale Beschleunigung• Maximaler Ruck
Das Erreichen der Zielposition kann dabei entweder in kürzes-ter Zeit oder ohne Überschwinger erfolgen. Neben dem abso-luten Positionieren ist für verkettete Bewegungen auch ein re-latives Positionieren möglich.
Einstellbare Kenngrößen beim Positionieren
Ein-/Aussetzer
Der Einsetzer verfährt die Achse aus dem Stillstand um die vor-gegebene Einsetzlänge.
Der Aussetzer bremst einen Antrieb bis zum Stillstand ab und beschleunigt ihn nach Erreichen der Aussetzlänge wieder auf die Mastergeschwindigkeit.
Ein- und Aussetzlängen sind einstellbar und “on the fly” ver-längerbar. Für die Bewegungen können außerdem Verrun-dungen vorgegeben werden.
Einsetz- und Aussetzfunktion
Tabellengleichlauf
Kurvenscheiben als Tabellen werden im Baustein TAB abge-legt. Die Tabellen enthalten etwa 16 000 bis 250 000 Stütz-punkte.
Die Auswertung der Tabellen geschieht mit dem Baustein TA-BCAM. Dieser ermittelt aus der Tabelle die zu einer bestimm-ten Masterposition anzufahrende Slaveposition und -ge-schwindigkeit. Dabei wird zwischen zwei Stützpunkten linear interpoliert.
Über einen Multiplexerbaustein kann im laufenden Betrieb zwischen mehreren Tabellen umgeschaltet werden.
Laden und Auswerten von Tabellen
Ruck =
Sollposition
Solldrehzahl
Sollbeschleunigung G_S
T70_
XX
_007
26∆a
∆t t
amax
vmax
∆a∆t
Aussetzen
Einsetzen
Position Master
Position Master
Drehzahl Slave
Position Slave
Einsetz-Länge
Dreh-zahl
Master
G_S
T70_
XX
_007
27
Laden einzelnüber Baustein-Anschlüsse
Tabellen-Auswertung
Tabellen-DefinitionLaden von S7-Daten-baustein / PC
SLA
VE
Pos
ition
, Spe
ed
MASTERPosition, Speed G
_ST7
0_X
X_0
0728
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme 43
Applikationsbaugruppe FM 458-1 DP
Die Applikationsbaugruppe FM 458-1 DP integriert schnelles und präzises Rechnen sowie Regeln in die S7-400.
FM 458-1 DP verfügt mit der Bausteinbibliothek über alle er-forderlichen mechatronischen Funktionen zur Lösung von Steuerungs-, Regelungs-, Motion Control- und Technologie-aufgaben.
Äquidistante Abtastzeiten ab 100 μs ermöglichen dynamische Regelaufgaben, z. B. zur Steigerung der Präzision oder zur Er-höhung des Maschinentaktes.
Mit Firmware-Stand V2 bietet die FM 458-1 DP noch mehr Per-formance bei gleichem Preis.
Mit einem Dongle können technologische Bausteine geschützt werden, die vom Anwender selbst erstellt werden.
Mögliche Einsatzbereiche sind z. B. der Drehzahl- und lagesynchrone Betrieb von Linear- und Rundachsen, die Auf- und Absynchronisie-rung auf andere Achsen, Wickler- und Hydraulikregelungen.
Kommunikation
Die Kommunikation zu Partnern erfolgt über die auf der FM 458-1 DP vorhandene PROFIBUS DP-Schnittstelle. Diese bietet folgende Eigenschaften:
• Äquidistant, d. h. der PROFIBUS DP-Zyklus ist immer exakt gleich lang.
• Taktsynchron, d. h. CPU, Peripherie und Anwenderpro-gramm sind auf den PROFIBUS-Takt synchronisiert.
• Querverkehr, d. h. die konfigurierten Slaves können ohne Projektierungsaufwand in der FM 458-1 DP direkt mitein-ander Daten austauschen.
• Routingfähig, d. h. der Zugriff auf alle Busteilnehmer er-folgt über eine Schnittstelle, z. B. MPI bzw. PROFIBUS DP und optional auch Industrial Ethernet.
Über die sehr schnelle Lichtwellenleiter-Kopplung SIMOLINK können ca. 100 Antriebe der Reihe SIMOVERT Masterdrives oder SIMOREG pro Ring angeschlossen werden.
Vorteile
■ Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, Rechenleis-tung, Positioniergenauigkeit und Achszahl
■ Anspruchsvolle Regelungstechnik bei hoher Taktrate (100 µs)
■ Hochdynamische Bewegungsführung■ Universell einsetzbar für alle Technologie-Applikatio-
nen des Maschinen- und Anlagenbaus■ Umfangreiche Bausteinbibliothek■ Größtmögliche Flexibilität für individuelle Anforde-
rungen■ Frei grafisch projektierbar mit den SIMATIC-Tools
STEP 7 und CFC, optional SFC sowie C-Programmen
Rechnen und Regeln mit der FM 458
Aufgabe Merkmale
Zählen / Messen Optimal für unterschiedlichste Zähl- und Messaufgaben mit Inkremental- oder Absolutwertgebern bis max. 2,5 MHz
Nockensteuern 16 Digitalausgänge als Nockenspuren (Weg- oder Zeit-Nocken). Jede Spur ist individuell mit Vorhalt oder Nachlauf an die Aufgabe anpassbar. Dynamischer Vorhalt, dynamische Hysterese
Regeln Reglerstrukturen/-typen sind flexibel programmierbar, z. B. Festwert-, Folge-, Kaskaden-, Verhältnis- und Mischrege-lung, kontinuierliche und ablösende Regelung, Druck-, Füllstands- und Temperaturregelung, Hydraulikregelung, An-triebsregelung
Motion Control Gesteuertes/geregeltes Positionieren von Einzelachsen sowie Vielachsanwendungen über PROFIBUS DP bzw. SIMOLINK
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme44
Skalierbare Hardware für vielfältige Anwendungen
FM 458-1 DP ist modular aufgebaut und besteht aus einer Grundbaugruppe und zwei unterschiedlichen Erweiterungs-baugruppen, die kombiniert werden können. Das erlaubt je-weils nur die Komponenten einzusetzen, die bei der jeweili-gen Anwendung wirklich benötigt werden. Je S7-400 können mehrere FM 458-1 DP-Kombinationen integriert werden. Die maximale Anzahl ist ausschließlich durch die Leistungsfähig-keit der eingesetzten Stromversorgung begrenzt.
Grundbaugruppe FM 458-1 DP mit zwei Erweiterungsbaugruppen
Baugruppenspektrum FM 458
Grundbaugruppe FM 458-1 DP
Peripheriebaugruppe EXM 438-1
Kommunikationsbaugruppen EXM 448
64 Bit Floating point-RISC-Prozessor für extreme Rechenleistung■ Äquidistante Zykluszeiten ab 100 µs■ Schnelle Sollwertberechnung, z. B. für An-
triebe, elektrische Wellen mit Flying Master und virtuellen Wellen
■ Schnelle, streng zyklische Koordination nichtlinearer Antriebsbewegungen
■ 8 digitale, alarmfähige Eingänge
Erweiterungsbaugruppe zur sehr schnellen, synchronisierbaren Drehzahl- und Absolut-wertgebererfassung sowie digitalen und analogen Ein-/Ausgängen.
Erweiterungsbaugruppen zur schnellen Kommunikation: ■ EXM 448:
- PROFIBUS DP oder SIMOLINK- freier Steckplatz für ein MASTERDRIVES-
Optionsmodul■ EXM 448-2:
- bis zu 2 SIMOLINK-Schnittstellen mit vol-ler Funktionalität (Master, Slave, Dispat-cher, etc.)
- zur abtastzeitsynchronen Kopplung mehrerer FM 458-1 DP-Applikationsbau-gruppen
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 44 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme 45
Anschluss der Antriebe
Austauschbare serielle sowie analoge Schnittstellen ermögli-chen den Anschluss unterschiedlichster Achstypen:• Integrierte, taktsynchrone und äquidistanzfähige
PROFIBUS DP-Schnittstelle, ideal für dezentrale Motion Control-Anwendungen
• Sehr schneller Lichtwellenleiterring SIMOLINK, z. B. zum Anschluss von SIMOVERT MASTERDRIVES-Frequenzumrich-tern
• Analoge Schnittstellen zum Anschluss von Antrieben ohne PROFIBUS- oder SIMOLINK-Schnittstelle
Der Einsatz der FM 458-1 DP beginnt typischerweise für Appli-kationen ab 6 Achsen. Für Vielachsanwendungen sind über PROFIBUS DP bis zu 127 Antriebe und über SIMOLINK bis zu 200 Slaves spezifiziert. Dadurch reicht in vielen Fällen der Ein-satz einer einzigen FM 458-1 DP aus.
Anschluss über serielle SchnittstellenAntriebe werden über ein digitales Bussystem an FM 458-1 DP angeschlossen. Die Datenübertragung übernimmt entweder der taktsynchrone PROFIBUS oder der sehr schnelle Lichtwel-lenleiterring SIMOLINK (bei MASTERDRIVES).
Im MASTERDRIVES MC wird der Lageregler mit Lageerfassung benutzt, um einen Drehzahl-Sollwert zu ermitteln.
FM 458-1 DP stellt zusätzlich einen Drehzahl-Vorsteuerwert bereit, um höhere Dynamik und Stabilität zu erzielen.
In Verbindung mit SIMODRIVE und SINAMICS kann die stan-dardisierte DSC-Schnittstelle verwendet werden. MitSINAMICS-Konfigurationen können 60 Antriebe in 4 ms be-rechnet werden.
Bei einer Lagereglerzykluszeit von 1 ms können 12 SINAMICS S120 betrieben werden – ein deutlicher Vorteil bei Anwen-dungen mit hoher Produktionsgeschwindigkeit und Genauig-keit.
Regelungsstruktur einer FM 458-1 DP-Achssteuerung für MASTERDRIVES MC
Anschluss über analoge SchnittstellenAntriebe ohne SIMOLINK- oder PROFIBUS DP-Anschluss kön-nen über analoge Schnittstellen angeschlossen werden. Dabei übernimmt FM 458-1 DP außer der Sollwert-Erzeugung auch die Funktion des Lagereglers für die Antriebe.
Zu den Antrieben werden Drehzahl-Sollwerte geführt. Dreh-zahl- und Lageistwerte werden mit einem Baustein auf der FM 458-1 DP erfasst.
Regelungsstruktur einer FM 458-1 DP-Achssteuerung für sonstige Antriebe
MT
Lage-, Drehzahlerfassung
n
n*
Sollwert-Erzeugung
Lage-sollwert
Lageregler
Drehzahl-sollwert
Drehzahlregler
Virtueller Master
Achse 1
Achse 2
Achse n
Pos*
Pos
M*
FM 458-1 DP
MASTERDRIVES MC
MASTERDRIVES MC
SIMOLINK
G_S
T70_
XX
_000
09
MT
Sollwert-ErzeugungVirtueller Master
Achse 1
Achse n
LageerfassungNAVMC
n* n*
n
analoge,serielle Schnittstelle
Lageregler
Lageregler
Drehzahlvorsteuerung
Lage-Istwert
Drehzahlregler
Drehzahlregler
Drehzahl-Sollwert
Drehzahl-erfassung
Pos*
Pos
M*
Antrieb n
Antrieb
FM 458-1 DP
G_S
T70_
XX
_000
20
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 45 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme46
Technologiebaugruppe T400
Mit der grafisch projektierbaren Technologiebaugruppe T400 können Antriebe sehr kostengünstig um anspruchsvolle Rege-lungs-, Steuerungs- und Positionierfunktionen erweitert wer-den. Der leistungsfähige 32-Bit-RISC-Prozessor ermöglicht äquidistante Abtastzeiten ab 100 µs, um die Präzision der Be-wegungen zu erhöhen oder den Maschinentakt zu steigern.
SRT400 ist ein kompakter Baugruppenträger – vergleichbar mit der Elektronikbox von SIMOVERT MASTERDRIVES – und dient zur Ansteuerung von zwei bis vier Antrieben.
Im SRT400 sind entweder zwei Technologiebaugruppen T400 oder eine T400 und eine MASTERDRIVES-Kommunikations-baugruppe steckbar. Damit sind z. B. kostengünstige Funkti-onserweiterungen und Modernisierungen bestehender Anla-gen möglich.
T400 verfügt über integrierte Digital- und Analogperipherie, serielle Schnittstellen und erlaubt den Anschluss von Weg-messgebern (inkrementell, absolut).
Projektierung der T400
Je nach Einsatzfall der T400 gibt es mehrere Möglichkeiten der Projektierung:
1) Die Steuerung erfolgt in einem übergeordnetem Automatisierungssystem, das mit der T400 über PROFIBUS verbunden ist.
Bei der Inbetriebnahme müssen nur noch einige Parameter anwendungs-spezifisch eingestellt werden. Dafür stehen unterschiedliche Hilfsmittel zur Verfügung, vom einfachen Operator Panel bis zur PC-Software (Drive ES); STEP 7 und CFC sind dazu nicht erforderlich.
Nach Abschluss der Parametrierung können die Einstellungen auf weitere Anlagen dupliziert werden.
2) Umfangreiche anwendungsspezifische Änderungen mit STEP 7 und CFC sind möglich.
Einsatz
In der Elektronikbox von Drehstromumrichtern SIMOVERT MASTERDRIVES 6SE70
In der Elektronikbox von Gleichstromgeräten SIMOREG DC-Master 6RA70
Stand-Alone in der Technologiebox SRT400 für andere Antriebe
Projektierung
Anwendung der T400 Frei projektierbar Standardprojektierung auf der Baugruppe
Standardprojektierungim Quellcode
Frei projektierbar STEP 7, CFC und D7-SYS nötig
Achswickler Der zugehörige, ablauffähige Code ist bereits auf die T400 gela-den und die Baugruppe ist sofort einsatzbereit. 1)
Der zugehörige Quellcode steht auf CD-ROM zur Verfügung. 2)
Winkelgleichlauf
Scherenregelung
Vorteile
■ Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, Rechenleistung, Positioniergenauigkeit und Achszahl
■ Anspruchsvolle Regelungstechnik bei hoher Taktrate (100 µs)
■ Hochdynamische Bewegungsführung
■ Universell einsetzbar für alle Technologie-Applikationen des Maschinen- und Anlagenbaus
■ Umfangreiche Bausteinbibliothek
■ Größtmögliche Flexibilität für individuelle Anforderun-gen
■ Frei grafisch projektierbar mit den SIMATIC-Tools STEP 7 und CFC, optional SFC sowie C-Programmen
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme 47
Scherenregelung
In vielen Produktionsanlagen besteht die Notwendigkeit, ein kontinuierlich bewegtes Material in einzelne Teile zu zertren-nen. Häufig sollen Elemente in exakt vorgegebener Länge ge-schnitten werden. Bei bedruckten Materialien müssen zudem die Schnitte in einem festen Bezug zu am Material befindli-chen Marken liegen. Je nach Materialbeschaffenheit und Trennverfahren werden hierzu Trommelscheren (rotierende Scherenanordnungen), Fliegende Messer, Fliegende Sägen eingesetzt.
Typische Anwendungen dafür sind:• Tafelschnitte in der Metall- und Papierindustrie• Erzeugung glatter Trennschnitte am Bandanfang und
-ende• Trennen von Rohren und Profilen in der Metall- und Kunst-
stoffindustrie• Fliegende Sägen bei der Spanplattenerzeugung• Passmarkensynchrones Lochstanzen
Das präzise Schneiden eines schnell bewegten Materials erfor-dert eine exakte Koordination des Schneidewerkzeugs auf die Materialbewegung. Die Steuerung der Bewegungsabläufe setzt ein hochdynamisches Regelsystem voraus, insbesondere wenn eine gleich bleibende Schnittqualität auch bei variablen Materialgeschwindigkeiten und unterschiedlichen Schnittfor-maten gefordert wird.
Scherenregelung
Betriebsarten und FunktionenEs stehen folgende Betriebsarten und Funktionen zur Verfü-gung:• Kontinuierlich Schneiden• Schnittprogramm (Anzahl Schnitte)• Probeschnitt (eine Tafel)• Einzelschnitt (Trennschnitt)• Endeschnitt• Referenzieren• Tippen• Startposition anfahren• Messerwechselposition anfahren• Automatische Anpassung der Bewegungsabläufe an die
aktuelle Materialgeschwindigkeit• Änderung der Schnittformate von einem auf den anderen
Schnitt möglich• Synchronisation auf Materialmarkierungen• Auswahl des für die Schnittgenauigkeit und Motorausle-
gung idealen Geschwindigkeitsprofils• Geschwindigkeitsüberhöhung beim Schnitt• Kennlinie zur individuellen Vorgabe der Geschwindigkeit
beim Schnittvorgang• Formatregler zur Optimierung der Schnittgenauigkeit• Aufschalten von Schnittmomenten• Kompensation von Reibung und lageabhängigen Träg-
heitsmomenten• Dynamikabhängige Adaption der Reglerverstärkung• Fehlerüberwachung
Fliegendes Messer
Trommelschere
Fliegende Sägen G_S
T70_
XX
_007
29
T400CBP
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme48
Achswickler
Wickelvorgänge sind im Maschinenbau eine der häufigsten Anwendungen der elektrischen Antriebstechnik. Hochleis-tungsfähige softwarebasierte Wickler sind mit elektrischer Re-gelungstechnik realisierbar. Zur Programmerstellung war hier-für bisher viel Aufwand nötig. Mit vorgefertigten Standardpro-jektierungen ist dieser Aufwand minimiert.
Hochleistungsfähige, präzise Auf- bzw. Abwickler sind bei-spielsweise für folgende Anwendungen mit SPW420 realisier-bar:• Folienanlagen• Textilmaschinen• Druckmaschinen• Beschichtungsanlagen• Papierveredelungsmaschinen• Spuler bei Drahtziehmaschinen• Haspeln in der Metallverarbeitung
Achswickler
FunktionenMaterialabhängig wird mit dem geeigneten Wickel- und Mess-verfahren gearbeitet, dabei stehen folgende Funktionen zur Verfügung:• Indirekte Zugregelung• Direkte Zugregelung
- Drehzahlregler ablösend (Regler wirkt auf das Motormo-ment)
- Drehzahlkorrekturverfahren (Zugregler wirkt auf den Drehzahlsollwert)
- v-Konstant-Regelung• Durchmesserabhängige Adaption von Zugregler- und Dreh-
zahlreglerverstärkung, für einen schwingungsarmen, sta-bileren Regelungsvorgang über den gesamten Wickelvor-gang
• Wickelhärtensteuerung über Polygonzug durchmesserab-hängig parametrierbar, zur Verbesserung der Wickelquali-tät
• Vorsteuerung inklusiv:- Drehzahlabhängiger Reibungsausgleich über Polygon-
zug parametrierbar- Beschleunigungsvorsteuerung in Abhängigkeit von
Durchmesser sowie Bahnbreite, Getriebestufe und Mate-rialdichte
- Zugvorsteuerung in Abhängigkeit von Durchmesser und Zugsollwert zur Minimierung von Reaktionszeiten
• Durchmesserberechnung mit Steuerfunktion, wählbar mit oder ohne Geschwindigkeitssignalen, "Durchmesser Set-zen" und "Durchmesser Halten"
• Bahnlängenberechnung• Umschaltung zwischen zwei Getriebestufen per Befehl• Erstmals frei verdrahtbare Software-Funktionsbausteine
für anwendungsspezifische Anforderungen• Weitgehend wahlfreie Verdrahtung der Prozessdaten mit
Funktion der Parametertechnik (Bico-Technik)
BetriebsartenFolgende Betriebsarten stehen zur Verfügung:• Geeignet für Wickler mit/ohne fliegenden Rollenwechsel
bei Drehkreuzmechanik• Vor-Ort-Bedienung, z. B. Tipp-, Positionier- und Kriechbe-
trieb• Überschwingfreies Stillsetzen mit Bremskennlinie bei
Schnellhalt
Zur Messwerterfassung sind anschließbar:• Zugmessdose oder Tänzerwalze• Zwei Impulsgeber zur Messung der Motordrehzahl und
Bahngeschwindigkeit
Ant
rieb
T 40
0
G_S
T70_
XX
_007
30
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme 49
Winkelgleichlauf
Winkelgleichlauf gehört zu den anspruchsvollen Positionier-aufgaben bei Mehrachsanwendungen. Einsatzfälle dafür sind z. B.• Ersatz mechanischer Wellen, u. a. an Portalfahrwerken,
Ein- und Austragmaschinen an Öfen oder Webstühlen.• Ersatz von Getrieben mit festem oder veränderbarem Über-
setzungsverhältnis, z. B. Wechselradgetrieben, eingesetzt an der Übergabestelle von Transportbändern oder am Übergang von einem Maschinenteil auf das andere, wie an Verpackungsmaschinen, Buchrückenleimmaschinen.
• Winkelgetreuer Gleichlauf, angewendet auch beim Inein-andergreifen von zwei Maschinenteilen, z. B. beim Kratzen und Rauen von (Kleider-) Stoffen. Außerdem einsetzbar für das Bedrucken oder Falzen von Tüten, Rundmaterialien usw.
Winkelgleichlaufregelung
FunktionenDie fertige Standardprojektierung Winkelgleichlaufregelung bietet folgende Funktionen:• Winkelgleichlauf mit in weiten Grenzen einstellbarem
Übersetzungsverhältnis• Versatzwinkeleinstellung zwischen den Antrieben in Ab-
hängigkeit von Grob- und Feinimpulsmarken zur Winkeler-fassung (Synchronisierung)
• Synchronisiersignale können von Näherungsschaltern (z. B. BERO) oder vom Impulsgeber (Nullimpuls) kommen
• Winkelvorgabe über Sollwert änderbar• Rücklaufsperre• Überdrehzahl- und Blockierschutz• Tippbetrieb:
Für beide Drehrichtungen können unterschiedliche Ver-satzwinkel vorgegeben werden (selbsttätige Umschaltung bei Drehrichtungswechsel). Benötigt wird dies beim Syn-chronisieren, wenn die Schaltpositionen der Feinimpuls-marke bei Rechts- und Linkslauf des Antriebs (bzw. des Ma-schinenteils, auf das synchronisiert werden soll) unter-schiedlich sind und kompensiert werden müssen. Ein wei-teres Beispiel ist eine Kranbahn, bei der die Feinimpuls-marke flächig ist.
• Adaption des Winkelreglers entsprechend dem Überset-zungsverhältnis
• Sollwertvorgabe (Drehzahlsollwert) auch über Impulsge-ber möglich, beispielsweise, wenn kein Drehzahlsollwert über Klemme oder Schnittstelle vorhanden ist.
Master Slave
Ant
riebAnt
rieb
Dd
i = 5 i = 2
T 40
0
G_S
T70_
XX
_007
31
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme50
Regelsystem SIMATIC TDC
SIMATIC TDC – Regeln und Steuern ohne Grenzen
SIMATIC TDC ist ein Multiprozessor-Automatisierungssystem, das insbesondere bei großen Anlagen in der Prozess-, Energie- und Antriebstechnik zum Einsatz kommt.
SIMATIC TDC löst auch komplexe Antriebs-, Regelungs- und Technologieaufgaben mit höchsten Mengengerüsten und kürzesten Zykluszeiten auf einer einzigen Plattform und stellt daher eine ideale Ergänzung für SIMATIC S7 im obersten Leis-tungsbereich dar. Es ist das in die SIMATIC integrierte Techno-logie- und Antriebsautomatisierungssystem, bei dem Projek-tierung und Programmierung mit den bewährten SIMATIC Tools erfolgen – und somit Bestandteil von Totally Integrated Automation.
Erleichtert wird der Einsatz von SIMATIC TDC außerdem durch die konsequente Nutzung von Standards, z. B. bei Kommuni-kation und HMI:• PROFIBUS DP und Industrial Ethernet• SIMATIC WinCC und SIMATIC Operator Panels
SIMATIC TDC besteht aus einem oder mehreren Baugruppen-trägern, in welche die benötigten Baugruppen gesteckt wer-den. Durch den Multiprozessorbetrieb kann die Leistung prak-tisch unbegrenzt ausgebaut werden.
SIMATIC TDC – Regeln und Steuern ohne Grenzen
Automatisierung für Großanlagen
Anwender für SIMATIC TDC sind sowohl Anlagenbauer als auch Ingenieurbüros, die Automatisierungslösungen für Anla-genbetreiber entwickeln.
SIMATIC TDC dient z. B.• zum Regeln von Antrieben (Drehmoment, Drehzahl, Posi-
tion, Winkel/Winkeldifferenz, Geschwindigkeit), insbeson-dere wenn mehrere Antriebe zu koordinieren sind oder komplexe Beziehungen zwischen Antrieben bestehen
• zum Regeln mehrerer/verschiedener physikalischer Größen (z. B. Zug, Druck)
• zum Berechnen einer Vielzahl von Prozess- und Anlagen-Größen (z. B. Temperatur)
SIMATIC TDC ermöglicht dabei kurze Rechenzyklen (100 µs), besitzt funktionale Reserven und zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität aus.
Anwendungsbeispiele
Anwendungsbeispiele für SIMATIC TDC sind u. a.:• Metallerzeugung, Metallbe- und -verarbeitung:
Drahtziehanlagen, Streck-, Biege- und Richtmaschinen, Pressen, Stranggussanlagen, Walzwerke, Staucher, Sche-ren, Haspeln.
• Hochspannungsgleichstromübertragungsanlagen zur Energieübertragung über große Entfernungen, z. B. auch Seekabel.
• Blindleistungskompensationsanlagen zur Stabilisierung der Energieübertragung, z. B. Kondensatoreinheiten, Kon-densatorbatterien.
Highlights
■ Modularer Systemaufbau mit skalierbarer Hardware■ Abtastzeiten ab 100 µs für dynamische Regelungs-
aufgaben■ Höchste Perfomance durch 64 Bit-Architektur der
Zentralbaugruppen■ Synchronisierbares Multiprozessing mit bis zu 20
Zentralbaugruppen je Baugruppenträger■ Extrem hohe Kommunikations-Performance zwi-
schen den CPUs aufgrund des VME-Bus-Systems■ Synchrone Kopplung von bis zu 44 Baugruppenträ-
gern■ Grafische Projektierung mit den STEP 7 Engineering
Tools CFC (Continuous Function Chart) und SFC (Sequential Function Chart)
■ Eigene Bausteine in C
Vorteile
■ Steigerung von Produktivität und Wettbewerbs-fähigkeit durch höchste Rechenleistung
■ Verringerung der Anschaffungskosten durch Redu-zierung der Komponentenvielfalt und einfachere Ersatzteilhaltung
■ Senkung der Engineeringkosten durch Nutzung weit verbreiteter Standardwerkzeuge und Weiterverwen-dung bestehender Software
■ Nutzung weltweiter Standards
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Frei projektierbare Applikationsbaugruppen und Regelsysteme 51
Modulares System
SIMATIC TDC ist ein modulares Multiprozessorsystem, das aus einem oder mehreren Baugruppenträgern besteht. Die Bau-gruppenträger werden mit Zentralbaugruppen, Peripherie-baugruppen und Kommunikationsbaugruppen bestückt.
Komponenten von TDC
Baugruppenträger UR5213 Der EMV-geschirmte 19" Baugruppenträger UR5213 ermöglicht einen skalierbaren Hardwareausbau mit großen Leistungsreserven. Er ist zur Wand- und Schrankmontage geeignet und besitzt eine integ-rierte Stromversorgung mit aktiver Kühlung und internen Überwa-chungen.Zur Erhöhung der Leistung können bis zu 20 CPUs gesteckt und bis zu 44 Baugruppenträger miteinander gekoppelt werden.
Zentralbaugruppe CPU551 Die Zentralbaugruppe CPU551 eignet sich für Regel- und Steueraufga-ben mit sehr hohen Anforderungen an die Rechenleistung.Die CPU garantiert eine streng zyklische Bearbeitung mit einstellbaren Abtastzeiten.
Peripheriebaugruppe SM500 Die Peripheriebaugruppe SM500 bietet vielfältige Möglichkeiten zur Anbindung von digitaler und analoger Peripherie. Außerdem können Inkremental- und Absolutwertgeber angeschlossen werden.
Kommunikationsbaugrup-pen CP50M1, CP51M1
Die Kommunikationsbaugruppen CP50M1, CP51M1 dienen zur leis-tungsfähigen Kommunikation für■ Inbetriebsetzung■ Prozessführung■ Bedienen und Beobachten
Sie beherrschen die leistungsfähigen Protokolle■ MPI■ PROFIBUS DP■ Fast Ethernet mit TCP/IP und/oder UDP
Global Data Memory GDM Über ein Global Data Memory (GDM) können mehrere Baugruppenträ-ger mit CP52x0 zum nahezu unbegrenzten Ausbau der Rechenleistung miteinander kommunizieren. Bis zu 44 Baugruppenträger sind über Lichtwellenleiter und ein Shared Memory vernetzbar.Neben der Kommunikation mehrerer Baugruppenträger erlaubt das GDM auch Synchronisation (Abtastzeit, Uhrzeit) und Alarmfunktio-nen. Die Aktualisierungszeit liegt bei < 1ms.
Rahmenkopplung CP53M0 Die Rahmenkopplung CP53M0 stellt folgende Funktionalität zur Verfü-gung: ■ Ankopplung eines SIMATIC TDC Systems an ein SIMADYN D System■ Ankopplung eines SIMATIC TDC Systems an zwei weitere SIMATIC
TDC Baugruppenträger■ Koppelspeicher für den Datenaustausch zwischen den CPU- Bau-
gruppen im Baugruppenträger
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SIMATIC Technology52
SIMATIC TechnologyNotizen
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Vergleichstabellen 53
Vergleichstabellen
Nockensteuern
Merkmal FM 3
52
FM 4
52
FM 3
52
-5
CPU
31
5T
CPU
31
7T
T40
0
FM 4
58
EXM
43
8
Bestell-Nr.Rumpf 6ES7 352-1A. 6ES7 452-1A. 6ES7 352-5A. 6ES7 315-6TG. 6ES7 317-6TJ. 6DD1 606- 6DD1 607-
Eigenschaften
Anzahl Geberkanäle
1 1 1 8 32 1 EXM 438: 2 x 12; PROFIBUS DP: 127SIMOLINK: 2 x 200
Linear-/Rundachse
● ● ▲ ● ● ● ●
Nockenfunktionen
Anzahl Nockenspuren
32 32 ▲ 8 16 ▼ ▼
Weg/ZeitNocken 128 128 ▲ 8 16 ▼ ▼
Bremsnocken 1 1 ▼ ▼
Zählnocken 3 3 ▲ ▼ ▼
Dyn. Totzeitkom-pensation
● ● ▲ ● ● ▼ ▼
Anschlusstechnik / Onboard-Peripherie
Inkrementalge-ber mit 5 V-Differenzsignal
● ● ● Über IM174, ADI4
Über IM174, ADI4
● 8 (inkl. 15 V-Geber)
Inkrementalge-ber mit 15 /24 V-Signal
● ● Über 3 DE ADI4 ADI4 ● 8 (inkl. 5 V-Geber)
SSI-Geber ● ● ● Über IM174, ADI4
Über IM174, ADI4
● 4
Geberüber-wachung
● ● ● ● ● ● ●
Digitale Eingän-ge (24 V)
4 11 12 4 4 8 + 4 bidirekt.
16 (200 µs); 8 (20 µs)
Funktionen Digitaleingänge
1 Freigabe-eingang
8 Freigabe-eingänge
Frei programmier-bar
Latch Latch ▼ ▼
Bremsfreigabe, Längenmessung, Fliegendes Istwertsetzen, Refe-renzpunktschalter
Digitale Ausgän-ge (24 V)
13 16 8 (m- bzw. p-schaltend)
8 8 2 + 4 bidirektional
8
Systemumgebung
Zentraler Einsatz
S7-300 S7-400 S7-300,Stand-Alone
S7-300 S7-300 SRT 400 S7-400
Dezentraler Einsatz
ET 200M ET 200M MASTER-DRIVES, DC-Master
PC-based Control
● ●
Projektier-Software
Projektierpa-ket im Liefer-umfang
Projektierpa-ket im Liefer-umfang
Projektierpa-ket im Liefer-umfang
S7-Technology 1)
S7-Technology 1)
D7-SYS1) D7-SYS1)
Programmier-softwareSTEP7 V11
P P
BG-Tausch ohne PG/PC
● ● ● ● ● ●
● vorhanden ▲ programmierbar ▼ projektierbar P Professional B Basic 1) getrennt zu bestellen
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Vergleichstabellen54
Zählen/Messen
● vorhanden ▲ programmierbar ▼ projektierbar P Professional B Basic 1) mit High-Speed Digital Signal Board
Merkmal CPU
12
11
CC
PU 1
21
2C
CPU
12
14
C
CPU
31
xC
1 C
OU
NT
5
/ 2
4 V
FM 3
52
-5
FM 3
50
-1
FM 3
50
-2
FM 4
50
T40
0
FM 4
58
EX
M 4
38
Bestell-Nr.-Rumpf
6ES7 21. 6ES7 31. 6ES7 138-4DE./-4DA.
6ES7 352-5.
6ES7 350-1A.
6ES7 350-2A.
6ES7 450-1A.
6DD1 606- 6DD1 607-
Eigenschaften
Kanalzahl
(ZK = Zählk., DK = Dosierk.)
CPUs1211C: 31212C: 41214C: 6
CPUs 312C: 2; 313C: 3; 314C: 4
1 1-12, ab-hängig von Gebertyp und Appli-kation
1 8 ZK od. 2 DK oder 4 ZK u. 1 DK
2 2 8 je EXM
Zählfrequenz in kHz, max.
100, 200 1) CPUs 312C: 10; 313C: 30; 314C: 60
24 V: 100; 5 V: 650
5 V: 1 000; 24 V: 200
5 V: 500; 24 V: 200
Inkremen-talgeber: 10; Initia-toren/ Richtungs-geber: 20
5 V : 500; 24 V : 200
5 V: 1 500; 15 V: 400
5 V: 2 500; 15 V: 1 000
MaximaleZählbreite
64 Bit 32 Bit 32 Bit 32 Bit 32 Bit 32 Bit 32 Bit 32 Bit 32 Bit
Zählrichtung Vor-/rückwärts
Vor-/rückwärts
Vor-/rückwärts
Vor-/rückwärts
Vor-/rückwärts
Vor-/rückwärts
Vor-/rückwärts
Vor-/rückwärts
Vor-/rückwärts
4-fach-Auswertung
● ● ● ● ● ● ● ● ●
Geber-versorgung
24 V 24 V 24 V, 5 V 24 V, 5 V Für NAMUR-Geber
24 V, 5 V
Geber-überwachung
Bei 1 COUNT 5 V
Bei 5 V Inkr.-Geber
Bei 5 V Inkr.-Geber
Für NAMUR-Geber
Bei 5 V Inkr.-Geber
● ●
Zählfunktionen
Einmalig/endlos zählen
▲ ● ● ▲ ● ● ● ▼ ▼
Periodisch zählen
● ● ▲ ● ● ● ▼ ▼
Frequenz-messung
● ● ▲ ● ● ▼ ▼
Drehzahl-messung
● ▲ ● ● ▼ ▼
Periodendau-ermessung
● ▲ ● ● ▼ ▼
Längen-messung
▲ Über Tor-funktion
Über Tor-/Latch-funktion
▲ Über Tor-/Latch-funktion
Über Tor-funktion
Über Tor-/Latch-funktion
▼ ▼
Dosieren 1-stufig ▲ 1-stufig 4-stufig 1-stufig ▼ ▼
HW-Tor Start/Stopp Start/Stopp Start/Stopp Start/Stopp Start/Stopp Start/Stopp
SW-Tor Start/Stopp Start/Stopp Start/Stopp Start/Stopp Start/Stopp Start/Stopp ▼ ▼
Richtungsab-hängige Ver-gleicher je Zählkanal
1 2 ▲ 2 1 2 ▼ ▼
Latchfunktion ● ● ▲ ● ● per HW-Interrupt
per HW-Interrupt
Synchronisa-tion auf Null-signal
● ▲ ● ● ● ▼ ▼
Prozessalarm ● ● ▲ ● ● ● ▼ ▼
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Vergleichstabellen 55
Merkmal CPU
12
11
CC
PU 1
21
2C
CPU
12
14
C
CPU
31
xC
1 C
OU
NT
5
/ 2
4 V
FM 3
52
-5
FM 3
50
-1
FM 3
50
-2
FM 4
50
T40
0
FM 4
58
EX
M 4
38
Anschließbare Geber / Onboard-Peripherie
Inkrementalge-ber mit 5 V-Dif-ferenz-signal
mit Signal Board
1 COUNT 5 V
● ● ● ● ●
Inkrementalge-ber mit 15/24 V-Signal
● ● 1 COUNT 24 V
● ● ● ● 15 V HTL 15 V HTL
Richtungsge-ber 24 V
● ● 1 COUNT 24 V
● ● ● ●
Initiatoren 24 V ● ● 1 COUNT 24 V
● ● ● ●
NAMUR-Geber ●
SSI-Geber ● ● ●
DE für HW-Tor je Zähleingang
▲ ● 1 DE frei, Funktion projektier-bar
▲ 2 1 2
DE für Zähler-stand setzen je Zähleingang
▲ ● 1 DE frei, Funktion projektier-bar
▲ 1 1 1 ▼ bis zu 6 ▼ bis zu 8
DA je Zählkanal
1 je Verglei-cher
1 (2,0 A) bei 24 V; 2 (2,0 A) bei 5 V
Bis zu 8 (0,5 A)
2 (0,5 A) 1 je Zähl-kanal, 4 je Dosierka-nal
2 (0,5 A) ▼ ▼
Anschluss-stecker
Standard- Frontste-cker
Standard-Front-stecker (40-polig)
TM-E Standard-Frontste-cker (40-polig)
Standard-Frontste-cker (20-polig)
Standard-Frontste-cker (40-polig)
Standard-Frontste-cker
Standard Standard
Systemumgebung
Zentraler Einsatz
S7-1200 S7-300 mit CPU 31xC
S7-300 S7-300 S7-300 S7-300 SRT 400 S7-400
Dezentraler Einsatz
PN Basic Services
CPU 314C ET 200S an S7-Master und PROFIBUS Normmas-ter
ET 200M an S7-Mas-ter und PROFIBUS Normmas-ter
ET 200M an S7-Master
ET 200M an S7-Master
MASTER-DRIVES, DC-Master
PC-based Control ● ● ● ●
Parametrier-Software
Bestand-teil von STEP 7 Ba-sic
Bestand-teil von STEP 7
Bestand-teil von STEP 7
Projektier-paket im Lieferum-fang
Projektier-paket im Lieferum-fang
Projektier-paket im Lieferum-fang
Projektier-paket im Lieferum-fang
D7-SYS1) D7-SYS1)
Programmier-software STEP7 V11
B/P P B/P P P P
Zugriffsarten Über An-wender-programm
Über SFB Über Nutz-daten-schnitt-stelle
Über FB oder Nutz-daten-schnitt-stelle
Über FB oder Nutz-daten-schnitt-stelle
Über FB oder Nutz-daten-schnitt-stelle
Über FB oder Nutz-daten-schnitt-stelle
Über FB Über FB
Unterstützt Taktsynchr.
● ● Mit SRT 400 und CBP 2 (nur Slave)
●
Ziehen und Stecken im RUN
● Nur mit aktivem Rückwand-bus
Nur mit aktivem Rückwand-bus
●
BG-Tausch ohne PG/PC
● ● ● ● ● ● ● ●
● vorhanden ▲ programmierbar ▼ projektierbar P Professional B Basic 1) getrennt zu bestellen
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 55 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
© Siemens AG 2011
Vergleichstabellen56
Regeln
Merkmal CPU
12
11
CC
PU 1
21
2C
CPU
12
14
C
PID
Co
ntr
ol
in S
TEP
7,
CFC
PID
Te
mp
.C
on
tro
l
CPU
31
3C
CPU
31
4C
Stan
dar
d
PID
Co
ntr
ol
Mo
du
lar
PID
Co
ntr
ol
FM 3
55
CFM
35
5S
FM 3
55
-2C
FM
35
5-2
S
FM 4
55
CFM
45
5S
T40
0
FM 4
58
EXM
43
8
Bestell-Nr.-Rumpf 6ES7 21.
6ES7 810-4. 6ES7 810-4. 6ES7 31.
6ES7 830-2. 1)
6ES7 860-2. 2)
6ES7830-1. 1) 6ES7860-1. 2)
6ES7 355-.
6ES7 355-2.
6ES7 455-.
6DD1 606-
6DD1 607-
Eigenschaften
Kanalzahl 16 Bestimmt durch CPU und I/O-Peripherie
Bestimmt durch CPU und I/O-Peripherie
4 4 16 Begr. durch Spei-cher u. anschl. Peripherie
Backup-Fähigkeit ● ● ●
Selbstoptimierung des Reglers während der IBS mit PG/PC
Temp.-Regelstr. u.ä. ● ● ● 1) 3) ● 1) 3) Mit Projektierpaket (PP)
Allg. Regelstrecken ● Mit PP Mit PP
Selbstoptimierung des Reglers im laufenden Betrieb
Temp.-Regelstr. u.ä. ● Mit PID Self-Tuner 3)
● Mit PID Self-Tuner 3)
Mit PID Self-Tuner 3)
Mit PID Self-Tuner 3)
Mit PID Self-Tuner 3)
● Mit PID Self-Tuner 3)Allg. Regelstrecken ●
Elementare Regelungsfunktionen
PID-Algorithmus ● ● ● ● ● ● ● ● ● ▼
Ausgabe kontinuier-licher PID-Regler
● ● ● ● ● ● FM 355C
FM 355-2C
FM 455C
Ausgabe Schrittregler ● ● ● ● ● ● FM 355S
FM 355-2S
FM 455S
Ausgabe PWM ● ● ● ● ● ●
Ergänzende Funktionen
Sollwertgeber ● ● ● ● ● ▼
Nichtlineare statische Kennlinie
● ● ● ●
Splitrange ● ● ● ●
Stellungsrückmeldung ● ● FM 355S
FM 355-2S
FM 455S
Sollwertzweig
Begrenzer ● ● ● ● ● ● ▼
Begrenzung d. Änderungsgeschw.
● ●
Istwertzweig
Formatwandlung ● ● ● ● ● ● ▼
Normierung ● ● ● ● ● ● ● ● ●
Glättung ● ● ● ● ●
Wurzelfunktion ● ● ● ●
Überwachung d. Ände-rungsgeschwindigkeit
● ●
Grenzwertmelder ● ● ● ● ●
Anschließbare Geber
Thermoelemente ● 5) Typ B, J, K, R, S
Typ B, E, J, K, R, S
Typ B, J, K, R, S
Widerstands-thermometer
● 5) Pt100 Pt100 Pt100 Pt100
Spannung ● +/- 10 V 0 ... 10 V 0 ... 10 V 0 ... 10 V +/- 10 V +/- 10 V
Strom ● 6) 0/4 ...20 A
0 ... 20 mA, 4 ... 20 mA
Onboard-Peripherie
Analogeingänge 2 4 4) 1 je Regler-kanal
1 je Regler-kanal
1 je Regler-kanal
2 5 je EXM 438
1)Parametrier-Software 2)Runtime-Software (FB’s) 3)getrennt zu bestellen 4)je nach CPU-Typ 5)mit Signal Modul 6)mit Signal Board oder Signal Modul
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 56 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
© Siemens AG 2011
Vergleichstabellen 57
Merkmal CPU
12
11
CC
PU 1
21
2C
CPU
12
14
C
PID
Co
ntr
ol
in S
TEP
7,
CFC
PID
Te
mp
.C
on
tro
l
CPU
31
3C
CPU
31
4C
Stan
dar
d
PID
Co
ntr
ol
Mo
du
lar
PID
Co
ntr
ol
FM 3
55
CFM
35
5S
FM 3
55
-2C
FM
35
5-2
S
FM 4
55
CFM
45
5S
T40
0
FM 4
58
EXM
43
8
Digitaleingänge ● 4) 16/24 4)
2 je Regler-kanal
2 je Regler-kanal
1 je Regler-kanal
8 + 4 bidirek-tional
16 je EXM 438
Analogausgänge 2 4) 1 je Regler-kanal (nur FM 355C)
1 je Regler-kanal (nur FM 355-2C)
1 je Regler-kanal (nur FM 455C)
2 8 je EXM 438
Digitalausgänge ● 4) 16 4) 2 je Regler-kanal (nur FM 355S)
2 je Regler-kanal (nur FM 355-2S)
2 je Regler-kanal (nur FM 455S)
2 + 4 bidirek-tional
8 je EXM 438
Anschlusstechnik Stan-dard- Front-stecker
Stan-dard-Front-stecker
Standard-Frontstecker Klem-men
Inter-face-Modul
Stellwertzweig
Hand-/Auto-Umsch. ● ● ● ● ● ● ● ● ● ▼
Begrenzer ● ● ● ● ● ● ● ● ●
Begrenzung der Ände-rungsgeschwindigkeit
● ●
Regelungsstrukturen
Festwertregelung ● ● ● ● ● ● ● ● ● ▼
Folgeregelung ▲ ● ▲ ● ● ●
Kaskadenregelung ▲ ● ● ● ● ●
Verhältnisregelung ▲ ● ● ● ● ●
Mischungsregelung ▲ ▲ ● ● ● ●
3-Komp.-Regelung ▲ ▲ ▲ ● ● ●
Systemumgebung
Zentraler Einsatz S7-1200
S7-300, S7-400,WinAC
S7-300, S7-400, WinAC
S7-300 (CPU 313C/314C)
S7-300, S7-400, WinAC
S7-300 (ab CPU 313), S7-400, WinAC
S7-300 S7-300 S7-400 mit SRT 400
S7-400
Dezentraler Einsatz PN Basic Servi-ces
ET 200M an S7-Master
ET 200M an S7-Master
MASTER-DRIVES, DC-Master
PC-based Control ● ● ● ● ● ● ●
Parametrier-Software Be-stand-teil vonSTEP 7 Basic
Be-stand-teil von STEP 7
Be-stand-teil von STEP 7
Be-stand-teil von STEP 7
● 3) ● 3) Projektierpaket im Lieferum-fang
D7-SYS3)
Programmiersoftware STEP7 V11
B/P P P P
Autorisierung Für Param.-SW Für D7-SYS
Runtime-Lizenz für FB/FC/C-Bibliothek
Pro CPU erforderlich
Zugriffsarten Über An-wender-programm
Über FB Über FB Über SFB
Über FB/FC
Über FB/FC
Über FB Über FB Über FB Über FB Über FB
Ziehen und Stecken der BG im Betrieb
Nur mit aktivem Rückwandbus
Baugruppentausch ohne PG/PC
● Über Memory Card
Über Memory Card
Über Memory Card
Über Memory Card
Über Memory Card
● ● ● ÜberMemory Card
● vorhanden ▲ programmierbar ▼ projektierbar P Professional B Basic
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 57 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
© Siemens AG 2011
Vergleichstabellen58
Positionieren / Motion Control
Merkmal CPU
121
1CC
PU 1
212C
CPU
121
4C
CPU
31
4C
SM 3
38
Easy
M
oti
on
Co
ntr
ol
1 S
SI
1 S
TEP
1 P
OS
U
Bestell-Nr.-Rumpf 6ES7 21. 6ES7 314-6. 6ES7 338-4BC.
6ES7 864-0A.
6ES7 138-4DB.
6ES7 138-4DC.
6ES7 138-4DL.
Eigenschaften
Anzahl Achsen/Kanäle 2 1 3 Abhängig von der CPU
1 1 1
Linearachse ● ● ● ● ●
Rundachse ● ● ● ● ●
Wegmesssystem (siehe auch unter www.siemens.de/gebertypen)
Inkrementalgeber 5 V-Differenzsignal ● 1) Über Modul
●
Inkrementalgeber mit 24 V-Signal ● ● Über Modul
●
SSI-Geber ● Über Modul
● ●
Absolutwertgeber PROFIBUS DP ●
Geberversorgung 24 V 24 V 24 V 24 V
Antriebsschnittstelle
Digitale Ausgänge für Geschwindigkeit und Richtung
▼ 4 3
Impuls-/Richtungsschnittstelle (5 V-Differenzsignale)
▼ 1) Max. 500 kHz
± 10 V-Analogschnittstelle ● Über AA
PROFIBUS DP mit PROFIdrive ●
Typische Antriebe/Motoren
Normasynchronmotor schützgesteuert ● ●
Normasynchronmotor an Frequenzum-richter (z. B. SINAMICS G120)
über USS-Protokoll
● Über AA ●
Asynchronmotoren ● Über AA ●
Gleichstromantriebe ● Über AA
Servo- oder Schrittmotoren an Leistungs-teil mit Impulsschnittstelle
● ●
Servomotoren an Leistungsteil mit Ana-logschnittstelle
Über AA
Servomotoren an Leistungsteil mit PROFIBUS DP/PROFIdrive (z. B. SIMODRIVE, SINAMICS oder MASTERDRIVES MC)
Über freies Telegramm
Funktionen
Tippbetrieb ● ● ● ● ●
Eil-/Schleichgang ● ●
Punkt-zu-Punkt-Positionieren ● ● ● relativ ●
Verfahrprofile/-programme ▲ ▲
Ruckbegrenzung
Gleichlauf/elektronisches Getriebe/Leitwertkopplung
●
Fahren auf Festanschlag (z. B. Klemmen von Werkstücken)
Interpolation/Transformation
● vorhanden ▲ programmierbar ▼ projektierbar P Professional B Basic 1) mit High-Speed Digital Signal Board
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 58 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
© Siemens AG 2011
Vergleichstabellen 59
FM 3
51
FM 4
51
FM 3
53
FM 3
54
FM 3
57
-2
FM 4
53
IM 1
74
CPU
31
5T
CPU
31
7T
T40
0
FM 4
58
EXM
43
8
6ES7 351-1.
6ES7 451-1.
6ES7 353-1AH.
6ES7 354-1AH
6ES7 357-4AH.
6ES7 453-3.
6ES7 174-0.
6ES7 315-6TG. 6ES7 317-6TJ.
6DD1 606- 6DD1 607-
2 3 1 1 4 2) 3 4 315T: 8; 317T: 32
2 bis ca. 100
● ● ● ● ● ● ● ● ●
● ● ● ● ● ● ● ● ●
● ● ● ● ● ● ● 3) ● ●
● ● ● ● 3) 15 V HTL 15 V HTL
● ● ● ● ● ● ● 3) ● ●
● ●
24 V / 5 V 24 V / 5 V 24 V / 5 V 24 V / 5 V 24 V / 5 V ● ● 3)
4 pro Achse
4 pro Achse
▼ ▼
Max. 200 kHz
Max. 750 kHz
Max. 1 MHz
Max. 750 kHz
● ● ● ● ● 3) ● ●
● ● ●
● ●
● ● ● 4) ● ●
● ● ● ● ● ● 4) ● ●
● ● ● ● 4) ● ●
● ● ● ● ● 3)
● ● ● ● ● 3) ● ●
● ● ●
● ● ● ● ● ● ▲ ▼ ▼
● ● ▼ ▼
● ● ● ● ● ● ● ● ●
● ● ● ● ▲ ▼ ▼
● ● ● ● ● ● ●
● ● ● ●
● 5) ● ● ●
●
2) FM357-2H und einkanalig 3) über ADI4, IM174 4) über DP oder ADI4, IM174 5) außer FM357-2L
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 59 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Vergleichstabellen60
Positionieren / Motion Control
Merkmal CPU
121
1CC
PU 1
212C
CPU
121
4C
CPU
31
4C
SM 3
38
Easy
M
oti
on
Co
ntr
ol
1 S
SI
1 S
TEP
1 P
OS
U
Setzen eines digitalen Ausgangs bei Erreichen der Zielposition
● Über DA
Start einer Positionierung über digitalen Eingang
● Über DE
Überwachungsfunktionen
Endschalter zur Überwachung des Verfahrenbereichs
● Software Software Hardware
Stillstandsüberwachung ● ●
Schleppabstandüberwachung ●
Geberüberwachung ● ● Je nach Modul
● ●
Onboard Ein-/Ausgänge
Digitale Eingänge ● 5 2 1 2 3
Latchfunktion ● ● ●
Längenmessung ● ●
Referenzpunktfahren ● ● ● ●
Externer Stop ● ●
Hardware-Endschalter ● ●
Umkehrschalter ▲
Fliegendes Istwert-Setzen ● ●
Externer Start ●
Externer Satzwechsel
Digitale Ausgänge 2 4 3
Funktionen Antriebs-schnitt-stelle
Antriebs-schnitt-stelle
Systemumgebung
Zentraler Einsatz S7-1200 S7-300 S7-300 S7-300 (ab CPU 314C) 1), S7-400
Dezentraler Einsatz PN Basic Services
● ET 200M ET 200S ET 200S ET 200S
PC-based Control ● ● ● ● ● ●
Parametriersoftware Bestand-teil von STEP 7 Basic
Bestand-teil von STEP 7
Bestand-teil von STEP 7
Im Liefer-umfang
Bestand-teil von STEP 7
Bestand-teil von STEP 7
Bestand-teil von STEP 7
Programmiersoftware STEP7 V11 B/P P P B/P B/P B/P
Unterstützung von Taktsynchronität ● ● ●
Ziehen und Stecken im RUN Nur mit ak-tivem Rück-wandbus
● ● ●
Baugruppentausch ohne PG/PC ● ● ● ● ● ●
● vorhanden ▲ programmierbar ▼ projektierbar P Professional B Basic 1) Ausschließlich von der Technologie genutzt
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 60 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Vergleichstabellen 61
FM 3
51
FM 4
51
FM 3
53
FM 3
54
FM 3
57
-2
FM 4
53
IM 1
74
CPU
31
5T
CPU
31
7T
T40
0
FM 4
58
EXM
43
8
● ● ● ● ● ▼ ▼
● ● ● ● ● ● ● ▼ ▼
Software Software Software Software Software Software ● ▼ ▼
● ● ● ● ● ● ▼ ▼
● ● ● ● ● ●
● ● ● ● ● ● ● ● ●
4 pro Achse
4 pro Achse
4 4 12 4 pro Achse frei konfi-gurierbar
10 1) 4 8 + 4 bidirek-tional
16 je EXM 438
● ● ● per HW-Interrupt
per HW-Interrupt
● ● ● ● ▼ ▼
● ● ● ● ● ● ● ● ●
▼ ▼
● ▼ ▼
● ● ● ● ● ▼ ▼
● ● ● ● ● ● ● ●
● ● ● ● ● 2) ● ▼ ▼
● ● ● ▼ ▼
4 pro Achse
4 pro Achse
4 4 8 4 pro Achse
10 8 2 + 4 bidirekt.
8 je EXM 438
Antriebs-schnitt-stelle
Antriebs-schnitt-stelle
▼ ▼ Nocken-schalt-werk
▼ 1) Nocken-schalt-werk
▼ ▼
S7-300 (ab CPU 314)
S7-400 S7-300 (ab CPU 314)
S7-300 (ab CPU 314)
S7-300 (ab CPU 314)
S7-400 S7-300 SRT 400 S7-400
ET 200M ET 200M (mit IM 153-2)
ET 200M (mit IM 153-2)
●3) ● MASTER-DRIVES, DC-Master
● ● ●
Projektier-paket im Lieferum-fang
Projektier-paket im Lieferum-fang
Projektier-paket im Lieferum-fang
Projektier-paket im Lieferum-fang
Projektier-paket im Lieferum-fang 5)
Projektier-paket im Lieferum-fang
Bestand-teil von STEP7
S7-Technolo-gy 4)
D7-SYS 4) D7-SYS 4)
P P
● ● ● Mit SRT 400 und CBP 2 (nur
Slave)
●
Nur mit ak-tivem Rück-wandbus
● ● ● ● ● ● ● ● ●
2) über Synchronaktionen 3) mit CPU 31xT 4) getrennt bestellen 5) der Firmware
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 61 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Glossar62
Glossar
Begriff Erläuterung
Auf- und Absynchronisieren Einbringen und/oder Herausnehmen einer Achse in/aus dem Gleichlaufverbund.
Automatikbetrieb Abfahren komplexer Positionierprofile (Verfahrprogramme) kontinuierlich oder auch schrittweise.
Dosieren Setzen oder Rücksetzen eines oder mehrerer Digitalausgänge zum Schließen eines oder mehrerer Ventile bei bestimmten Zählerständen.
Drehzahlmessung Nach Freigabe des Tores werden in einem parametrierbaren Zeitfenster alle eintreffenden Impulse gezählt und daraus die Drehzahl ermittelt.
Druckmarkenkorrektur Offset-/Versatzkorrektur bei Winkelgleichlaufachsen. Ein aufgetretener Schleppabstand wird ausgeregelt.
Druckregelung Regeln eines vorgegebenen Drucksollwertes in einem Hydraulik-Zylinder zur Erzeugung der gewünschten Kraft.
Dynamische Totzeitkompen-sation
Geschwindigkeitsabhängiger Vorhalt vor der Schaltposition.
Eil-/Schleichgang-Prinzip Zunächst wird der Antrieb im Eilgang gestartet. Kurz vor Erreichen der Zielposition (Umschaltdifferenz) wird der Antrieb in den Schleichgang umgeschaltet. Bei Erreichen der Zielposition, oder abhängig von der Parame-trierung auch kurz davor, wird der Antrieb vollständig abgeschaltet.
Ein-/Aussetzfunktion Zum Ein- oder Ausschleusen eines Produktes in der Produktabfolge.
Einmalig Zählen Nach Freigabe des Tores wird einmalig ab dem Startwert bis zum oberen bzw. unteren Endwert gezählt.
Endlos Zählen Nach Freigabe des Tores wird ab dem Startwert zwischen unterer und oberer Zählgrenze endlos gezählt.
Frequenzmessung Nach Freigabe des Tores werden in einem parametrierbaren Zeitfenster alle eintreffenden Impulse gezählt und daraus die Frequenz ermittelt.
Getriebegleichlauf Erweitert die Funktion des Gleichlaufs um die Verstellbarkeit des Übersetzungsverhältnisses. Die Geschwin-digkeit eines Folgeantriebes wird mit einem vorgebbaren Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit eines Leit-antriebes geregelt.
HMI Human Machine Interface (Bedienen und Beobachten)
Hydraulikachsen Lagegeregeltes Positionieren eines Hydraulikzylinders unter Berücksichtigung der Ventilkennlinie.
Kompakt-CPU CPU mit integrierten technologischen Funktionen und Onboard-Peripherie.
Kurvenscheibengleichlauf Die Kurvenscheibe ist ein variables Getriebe, wobei ein beliebiger Zusammenhang zwischen Master- und Slavebewegung über eine Tabelle definiert wird.
Lageregelung Anfahren einer Position, wobei der Istwert genau den Sollwert erreicht.
Latch-Funktion Durch die integrierte Latch-Funktion besteht die Möglichkeit, impulsgenau den aktuellen Wert abzuspeichern und anschließend einer übergeordneten Steuerung bereit zu stellen.
MDI/Fliegendes MDI Punkt-zu-Punkt-Positionierung mit beliebig vorgebbaren Positionen, Wegen oder Geschwindigkeiten.
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 62 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Glossar 63
Begriff Erläuterung
Nockensteuern Nocken sind digitale Signale zur Steuerung angeschlossener Peripherie. Die lageabhängig zum Master ausge-gebenen Schaltsignale können verzögert sein oder vorauseilen. Damit kompensiert man Schaltzeiten ange-schlossener Stellglieder.
Override Reduzierung der programmierten Geschwindigkeit.
Periodendauermessung Nach Freigabe des Tores werden in einem parametrierbaren Fenster alle eintreffenden Impulse gezählt und daraus die Periodendauer ermittelt.
Periodisch Zählen Nach Freigabe des Tores wird ab dem Startwert innerhalb des parametrierten Zählbereiches periodisch ge-zählt.
PLCopen Organisation zur Standardisierung in der Automatisierung. Näheres siehe www.plcopen.org
Pulsweitenmodulation Ausgabe von Impulsen unterschiedlicher Länge bei fester Frequenz.
Ruckbegrenzung Begrenzung der Änderung der Beschleunigung; ermöglicht ein weiches, mechanik-schonendes Anfahren der Achse.
Simulationsbetrieb Betrieb der Positioniersteuerung ohne real angeschlossene Achse.
Synchronisation Durch die Auswertung eines Digitaleingangs und/oder des Nullmarken-Signals ist eine Synchronisation mög-lich. Der Istwert wird dabei mit einem Ladewert geladen.
Tippbetrieb (Einrichten) Verfahren der Achse per Tastendruck mit konstanter Geschwindigkeit bzw. Frequenz.
Verfahren absolut Verfahren auf eine absolute Zielposition.
Verfahren relativ Verfahren um eine vorgegebene Wegstrecke.
Versatzwinkel (absolut / relativ)
Verstellung der Positionsbeziehung im Winkelgleichlauf.
Virtueller Master / Realer Master
Der virtuelle Master generiert aus der gewünschten Maschinengeschwindigkeit den Leit-Sollwert für Folgean-triebe (Slaves). Der reale Master arbeitet wie der virtuelle Master, wobei die Position der realen Achse durch ein Gebersystem erfasst wird.
Weg-/Zeitnocke Eine Wegnocke ist während einer definierten Wegstrecke aktiv, unabhängig von der Geschwindigkeit.
Eine Zeitnocke ist während einer definierten Zeitspanne aktiv, gestartet ab einer definierten Position.
Wegerfasssung Erfassung von Istwerten normiert auf Längeneinheiten.
Winkelgleichlauf Die Slave-Achsen bewegen sich mit einem definierten Positionsbezug zu einer Leitachse, sie laufen winkelsyn-chron. Ein auftretender Schleppabstand wird ausgeregelt.
Zählerstandabhängiges Setzen und Rücksetzen des Digitalausgangs
Abhängig von den 2 Vergleichswerten wird ein Digitalausgang bei Erreichen des Vergleichswerts 1 gesetzt, bei Erreichen des Vergleichswerts 2 wieder zurückgesetzt.
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 63 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Referenzen64
Referenzen
Mepac Produktions-GmbH – Hersteller von Verpa-ckungsmaschinen, Deutschland
AnforderungenDie Mepac Produktions GmbH plante die Wiederauf-nahme der Produktion servo-getriebener Schlauchbeutel-maschinen. Dabei setzte das Unternehmen auf die durch-gängige Steuerungs- und Antriebstechnik aus dem Hause Siemens. Eine spei-cherprogrammierbare Steue-rung mit integrierter Technologiefunktionalität
und einem maßgeschneiderten Applikations-Template war für das hessische Unternehmen ein entscheidender Punkt bei der Auswahl. Darüberhinaus profitiert Mepac von einer hohen In-vestitions- und Zukunftssicherheit aufgrund der langfristigen und weltweiten Verfügbarkeit der Komponenten von Siemens.
LösungDie perfekte Lösung für diese Anforderungen war schnell ge-funden - mit der Technologie-CPU SIMATIC S7-315T-2 DP. Sie vereint klassische SPS-Funktionalität mit umfangreichen Moti-on Control- und Technologiefunktionen in der bekannten Auf-bautechnik der Produktfamilie SIMATIC. Zudem wird der Con-troller wie eine konventionelle SIMATIC SPS projektiert, pro-grammiert, diagnostiziert und gewartet. Das STEP 7 Options-paket S7 Technology enthält eine Bibliothek mit PLCopen-konformen Funktionsbausteinen zur Programmierung und Projektierung der Motion Control Aufgaben und die Software-Komponenten zur Antriebsanbindung und -inbetriebnahme.
VorteileDie Technologie-CPU SIMATIC S7-315T-2 DP überzeugt Mepac rundum als zukunftssicheres Automatisierungskonzept für seine Servo-Schlauchbeutelmaschinen: Die Resonanz auf Messen und das Feedback der ersten Anwender ist durchwegs positiv – die Maschinen laufen auch unter rauen Praxisbedin-gungen schnell, harmonisch und zuverlässig. Weshalb man bei Mepac das neue Steuerungs- und Antriebskonzept zum festen Standard für alle Servomaschinen erhoben hat.
Alukon – Hersteller von Rollladen- und Rolltorprofi-len, Deutschland
Anforderungen Um die steigende Nachfrage in Zukunft sicher und höchst flexibel decken zu können, plante die Firma Alukon eine Erneuerung der Steuerungs-technik ihrer Anlagen zur Fertigung von Rolladenla-mellen. Das Einrichten und Umstellen der Anlagen sollte einfacher und komfortabler werden, indem man alle Ab-läufe in einer Steuerung ver-eint. Kurz: Alle am durchlaufenden Herstellungsprozess betei-ligten Technologien sollten sich mit nur einer Steuerung auto-matisieren, bedienen und beobachten lassen. Dabei setzte das Unternehmen auf Modernisierung statt Neuanlagen, um die Kosten zu deckeln.
LösungEine Technologie-CPU im Zusammenspiel mit SINAMICS An-trieben setzt sowohl SPS- als auch Motion Control- und Tech-nologie-Aufgaben in einem Gerät um. Durch die im STEP 7 Op-tionspaket S7 Technology integrierten PLCopen konformen Bausteine können Motion Control Aufgaben einfach und durchgängig realisiert werden. Die Integration von Logik und Bewegungsführung in einem Gerät macht externe Funktions-module überflüssig.
VorteileMit der neuen Automatisierungstechnik laufen die Anlagen jetzt produktiver und gleichzeitig wieder zuverlässig: Der Roll-ladenhersteller ist damit für die neuen Herausforderungen der Zukunft bestens gerüstet. Gleichzeitig reduziert sich der Ener-gieverbrauch um 40 Prozent. Weil nur noch eine Steuerung nötig ist, wurde nicht nur der Komfort gesteigert – neben Hardware und viel Abstimmungsaufwand konnte so auch der zweite Schaltschrank und Stellfläche eingespart werden.
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 64 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Referenzen 65
Konrad Sondermaschinen-bau – Maschinenbau, Deutschland
AnforderungenZu den Kunden von Konrad Sondermaschinenbau zäh-len führende Firmen welt-weit – aus den unterschied-lichsten Branchen. Die Kons-truktionen des Unterneh-mens dienen meist zur Fertigung von Endproduk-ten, die in irgendeiner Form genäht werden müssen. Jüngstes Beispiel: eine voll-automatische Anlage zum
Nähen konischer Filtertaschen für Gebäudeklimaanlagen. Die Anforderungen des schwedischen Auftraggebers Camfil Farr waren klar definiert: höchste Zuverlässigkeit und Produktivi-tät.
Lösung Automatisierungsherzstück der Industrieanlage und Taktge-ber für sechs Servoachsen ist eine Technologie-CPU 315T-2 DP aus der SIMATIC S7-300 Familie. Diese unterstützt neben rei-nen Steuerungs- auch vielfältige Technologie- und Motion Control-Funktionalitäten – und all das in einem kompakten Gerät. Über den taktsynchron und äquidistant kommunizie-renden PROFIBUS angebunden: drei Doppelachsmodule der Antriebsfamilie SINAMICS und Drehstrom-Servomotoren Typ 1FK7.
VorteileDie Lösung von Konrad ist weltweit die erste ihrer Art: Die Technologie-CPU sorgt für schnelle und harmonische, weil elektronisch aufeinander abgestimmte, Bewegungen – und reduziert die Anzahl zusätzlicher Hardware-Funktionsmodule sowie den Schnittstellenaufwand deutlich. Das mittlerweile patentierte System arbeitet ungefähr zweimal schneller als bekannte Lösungen und übertrifft die geforderte Ausbrin-gung um Längen.
Danfoss A/S – Kälte- und Klimaanlagenindustrie, Dänemark
Anforderungen Danfoss A/S, ein weltweit führender Hersteller von Kompressoren und Kompo-nenten für die Kälte- und Kli-maanlagenindustrie, bezieht seine technischen Einrich-tungen vom Bremer Werk für Montagesysteme (bwm). Das dänische Unternehmen beauftragte bwm mit der Re-alisierung mehrerer Zellen für die Vor- und Endmontage thermostatischer Expansi-onsventile. Gefordert waren höchst präzises Laserschweißen auf einer kreisförmigen Bahn und verschiedene lineare Spiel-arten exakter Bewegungsführung – und das sehr kostengüns-tig.
Lösung Für die komplexeren Motion Control-Anforderungen wurde ei-gens eine Lösung realisiert, die auf der PROFIBUS-fähigen CPU 317T-2 DP aufbaut. Diese Zentraleinheit integriert neben den üblichen Steuerungs-Funktionen auch solche für Motion Con-trol- und Technologie-Aufgaben. Die erweiterte Funktionalität liefert das Optionspaket SIMATIC S7-Technology, eine um-fangreiche Bibliothek PLC open-konformer Funktionsbaustei-ne – eigens entwickelt für die Bewegungsführung.
VorteileDas Montagesystem überzeugt Danfoss A/S hinsichtlich Aus-bringung und Qualität. Für die Projektierung und Program-mierung des Steuerungs- und Antriebsteils der Technologie-CPU müssen Anwender keine spezielle Motion Control-Spra-che erlernen. Zudem eröffnet die eingesetzte SPS-Technik vielfältige Diagnosemöglichkeiten, die mit dem Optionspaket S7-Technology erweitert wurden. Das verkürzt Inbetriebnah-me sowie Optimierung und steigert die Verfügbarkeit.
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 65 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Referenzen66
Dynacast – Druckgießmaschinen, Deutschland
Anforderungen Als Technologieführer für das Druckgießen von Metal-len steht Dynacast Deutsch-land für erstklassige Lösun-gen auf diesem Gebiet. Das Unternehmen plante, das Automatisierungssystem sei-ner servohydraulischen Druckgießmaschine KH2 SIS grundlegend zu innovieren. Für die neue Lösung sollten
ausschließlich Standardkomponenten eingesetzt werden, die weltweit jederzeit verfügbar sind und sich ohne besonderes Software-Know-how einfach und durchgängig projektieren lassen.
Lösung Herz der neuen Automatisierungslösung ist eine Standard-SPS SIMATIC S7-400 mit hochdynamischem Funktionsmodul FM 458-1 DP für die Regelung hydraulischer (und elektroni-scher) Achsen. Diese Kombination erlaubt es, bis zu fünf hyd-raulische Achsen sehr schnell und wiederholgenau anzusteu-ern. Ebenfalls zum Einsatz kommen darauf abgestimmte Er-weiterungsbaugruppen EXM 438-1 für Inkremental- und SSI-Geber sowie analoge bzw. digitale Ein- und Ausgänge.
VorteileWie gefordert, basiert die neue Lösung auf standardisierter Automatisierungstechnik. Mit Reaktionszeiten < 0,5 ms ist sie mehr als doppelt so schnell als das vorher verwendete Mehr-prozessorsystem. Durch das durchgängige Projektieren und Programmieren unter SIMATIC Manager ließ sich der Enginee-ringaufwand nahezu halbieren. Das eingesetzte grafische Pro-jektierungstool Continuous Function Chart (CFC) ist trotz hö-herer Funktionalität übersichtlich strukturiert und gut lesbar – und damit auch perfekt für Nicht-Spezialisten geeignet.
MMK Magnitogorsk Iron & Steel Works – Stahlindustrie, Russland
AnforderungenMMK Magnitorsk Iron & Steel Works, einer der führenden Stahlproduzenten Russlands, plante ein neues Kaltwalz-werk für die Herstellung von hochwertigem Stahl. Von der neuen Anlage erwartete sich das Unternehmen ein Höchstmaß an Produktivität. Mit einer jährlichen Kapazi-tät von 800 000 Tonnen soll-te der kontinuierlich steigende Bedarf, im Inland und interna-tional, gedeckt werden. Dabei sollte natürlich jedes kalt ge-walzte Stahlband, das die Anlage verlässt, den allerhöchsten Qualitätsansprüchen genügen.
LösungSeine herausragende Performance verdankt die Anlage unter anderem dem Einsatz leistungsstarker Regelsysteme aus der SIMATIC Familie. So übernimmt das Regelsystem SIMATIC TDC neben Automatisierungs- auch Antriebsaufgaben sowie die übergeordnete Steuerung des gesamten Walzwerks. Unterge-ordnete Aufgaben werden durch SIMATIC S7 Steuerungen ge-regelt. Das im SIMATIC TDC integrierte Global Data Memory (GDM) ermöglicht den schnellen Datenaustausch zwischen sämtlichen angeschlossenen Komponenten – und damit die Basis für eine reibungslose synchrone Automatisierung. Diese wiederum ist absolut unerlässlich dafür, die Massenprodukti-on in der geforderten Qualität sicherzustellen.
Vorteile Die neue Anlage überzeugte MMK Magnitorsk vom Start weg. Die vertraglich zugesicherte Performance wurde bei weitem übertroffen. Gleiches gilt für die Qualität des produzierten Bandstahls – hinsichtlich seiner Stärke und Länge. Schon der erste Stahlcoil, der das Werk verließ, war von so hervorragen-der Qualität, dass er direkt in den Verkauf gehen konnte. SIMATIC TDC sorgt für eine zentrale Datenhaltung – ebenso wie für eine hoch auflösende Datenerfassung und -klassifizie-rung. Auf diese Weise ist der Auftraggeber bestens gerüstet, schnell und flexibel auf zukünftige Marktanforderungen zu re-agieren. Zudem ermöglichen leistungsstarke Diagnosefunkti-onalitäten eine deutliche Steigerung der Anlagenverfügbar-keit – und damit der Produktivität.
SIMATIC_Technology_04_2011_de.book Seite 66 Donnerstag, 24. März 2011 11:38 11
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Diese Broschüre gab Ihnen einen ersten Überblick über das umfassende SIMATIC-Portfolio für die
Fertigungsindustrie – und über die Vorteile für Sie als Maschinenbauer und Anlagenbetreiber.
Weitere Informationen zu den einzelnen Systemfamilien finden Sie im Internet.
Steigen Sie ein in die Welt von SIMATIC
SIMATIC HMI
SIMATIC ET 200
SIMATIC PC-based Automation
SIMATIC Technology
SIMATIC Sensors SIPLUS extreme
SIMATIC NETSIMATIC IT
SIMATIC PCS 7 SIMATIC Controller
SIMATIC Software
www.siemens.de/simatic-et200www.siemens.de/simatic-controllerwww.siemens.de/simatic-pcs7
SIMATIC Safety Integrated
SIMATIC ist ein Kernstück von Totally Integrated Automation, dem umfassenden durchgängigen Produkt- und Systemspektrum zur Automatisierung:
www.siemens.de/tia
SIMATIC – das führende Automatisierungssystem für die Industrie:
www.siemens.de/simatic
Lernen Sie die Durchgängigkeit von SIMATIC anhand seiner Systemeigenschaften kennen:
www.siemens.de/simatic-systemeigenschaften
S I M A T I C
www.siemens.de/simatic-software www.siemens.de/simatic-technology www.siemens.de/simatic-hmi
www.siemens.de/pc-based-automation www.siemens.de/simatic-it www.siemens.de/simatic-net
www.siemens.de/simatic-safety-integrated www.siemens.de/simatic-sensors www.siemens.de/siplus-extreme
Das komplette Spektrum für das Bedienen und Beobachten
Umfassendes Produktspektrum in Hard- und Software für die PC-basierte Automatisierung
Das umfassende Produkt spektrum zum Lösen technologischer Aufgaben
Sensoren für die unter schiedlichsten Anforderungen in der Fertigungs-industrie
Produkte für industrielle Applika-tionen mit erschwerten bis extre-men Einsatz bedingungen
Das lückenlose System für Sicherheits-technik, das sich vollständig in die Standard automatisierung integriert
Das umfassende Produkt- und Systemspektrum für die industrielle Kommunikation
Die Basis für kundenspezifische, durchgängige MES-Lösungen
Industrie-Software für höchste Effizi-enz in allen Phasen eines Automati-sierungsprojekts
Das dezentrale, modular aufge-baute Peripheriesystem für alle Anforderungen
Leistungsstarke Controller auf Basis unterschiedlicher Hard-wareplattformen
Das leistungsstarke skalierbare Prozessleitsystem für alle Branchen
SIMATIC-Überblick 67
01_de_SIMATIC_Mapping_Fert_industrie.indd 101_de_SIMATIC_Mapping_Fert_industrie.indd 1 24.03.2011 12:00:2124.03.2011 12:00:21
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Die Informationen in dieser Broschüre enthalten Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden. Liefermöglichkeiten und technische Änderungen vorbehalten.Alle Erzeugnisbezeichnungen können Marken oder Erzeugnis-namen der Siemens AG oder anderer, zuliefernder Unternehmen sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.
Weitere Informationen
SIMATIC Technologywww.siemens.de/simatic-technology
Totally Integrated Automationwww.siemens.de/tia
SIMATIC Technology Newsletterwww.siemens.de/automation/newsletter
SIMATIC Guide Handbücher:www.siemens.de/simatic-doku
Weitere Druckschriften zum Thema SIMATIC unter: www.siemens.de/simatic/druckschriften
Service & Support Portal:www.siemens.de/automation/support
SIMATIC Ansprechpartner www.siemens.de/automation/partner
Industry Mall können Sie direkt elektronisch per Internet bestellen: www.siemens.de/industrymall
Siemens AGIndustry SectorPostfach 48 4890026 NÜRNBERGGERMANY
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