SINAMICS DCC Wickler V3 - Siemens

© Siemens AG 2012. Alle Rechte vorbehalten.

SINAMICS DCC Wickler V3.2

© Siemens AG 2012. Alle Rechte vorbehalten. Industry Sector

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Beispiel-konfiguration

Bausteinübersicht

Funktions-übersicht

Inhalt der Applikation

Nutzen der Applikation

Einleitung

Converting Toolbox Einleitung

Die Standardapplikation SINAMICS DCC Wickler wurde mit dem Ziel entwickelt, eine Vielzahl der bekannten Wickleranwendungen mit einer einzigen Projektierung abdecken zu können. Durch die Offenheit der Applikation ist es möglich, je nach Bedarf die Applikation zu projektieren oder zu ändern. Die Standardapplikation SINAMICS DCC Wickler realisiert einen Auf- bzw. Abwickler, z.B. für Folienanlagen, Druckmaschinen, Beschichtungsanlagen, Spuler oder Textilmaschinen. Die Wicklerapplikation kann eingesetzt werden auf: SINAMICS S120, S150, G130, G150 SINAMICS DCM SINAMICS Integrated in SIMOTION D4xx-2


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Bausteinübersicht




Einleitung

Converting Toolbox Nutzen der Applikation

Zeitersparnis bei Engineering und Service (gleiches “look & feel”) Nutzung von Industriestandards und Normen Support über PM Applikationszentren ständige Aktualisierung im Intranet überwiegend offener Quellcode für eigene Anpassungen Anwenderhandbücher in deutsch und englisch Die Applikation wird unentgeltlich zur Verfügung gestellt


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Bausteinübersicht




Einleitung

Converting Toolbox Inhalt der Applikation

Powerpoint Präsentation (deutsch / englisch) Projektierung in CFC Anwenderhandbücher (deutsch / englisch) Feedback Bögen (deutsch / englisch)


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Bausteinübersicht




Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht

Achswickler oder Tandem Achswickler Wickelt das Material um einen Kern oder

eine Hülse Der Wickel wird über einen Motor

angetrieben Der Wickler kann über Drehzahl oder

Moment geregelt werden Drehzahl und Drehmoment sind

durchmesserabhängig Optional Tänzer / Pendel oder

Zugmessdose zur Zugregelung

Wendewickler Zwei oder mehr Achswickler auf einem

Drehkreuz Fliegender Rollenwechsel bei

Betriebsgeschwindigkeit

Zug

Wickel

Zug

Wickel

Klemmstelle


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Einleitung


Min. Durchmesser DMin

Max. Durchmesser DMax

Materialbreite w

Getriebefaktor iGetriebeträgheitsmoment Jgear

Bahn-geschwindigkeit VExternes

Trägheitsmoment JCore

MotorträgheitsmomentJMotor

Dact Aktueller Durchmesser


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Einleitung


V+, F+

Aufwickeln von oben

V+, F+

Aufwickeln von unten

V+, F+

Abwickeln von unten

V+, F+

Abwickeln von oben

n+

no+

Mf+

MP+

MT+

n-

no-

Mf-

MP-

MT-

n-

no+

Mf-

MP-

MT+

n+

no-

Mf+

MP+

MT-

Mf: ReibmomentMP: BeschleunigungsvorsteuerungMT: Zugmomentn: Wicklerdrehzahlno: Geschwindigkeitsübersteuerung


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Einleitung


Die Applikation deckt die gängigsten Funktionen ab und durch den offenen Quellcode kann eigenes Know-How implementiert werden! Regelungsmodi: Drehmomentensteuerung (indirekte Zugregelung) Tänzerlageregelung mit Drehzahlkorrektur Zugregelung mit Drehzahlkorrektur Zugregelung mit Drehmomentenbegrenzung v-Konstant Regelung


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Indirekte Zugregelung

keine Messwertrückführung Bahngeschwindigkeit wird durch Klemmstelle vorgegeben Zugmoment wird über das Moment gesteuert vorgegeben gute Kompensation des Beschleunigungs- und Reibmomentes

erforderlich Durchmesserbereich bis ca. 10:1 Zugbereich bis ca. 6:1 Wickelmomentenbereich bis ca. 40:1 Bahngeschwindigkeit bis ca. 600 m/min vorzugsweise für Blech, Textil und Papier


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Indirekte Zugregelung

Manövrieren

Vsoll

Übersteuerung

M

Fsoll 1

LeistungsteilDrehzahlregler Stromregler

Reibmomentdn/dt

Distnist

Durchmesser-rechner

Kp-Adaption

J

Wickelhärtenkennlinie

Tippsollwert

Vkonst n+M+

F

Dist

Trägheitskennlinie


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Zugregelung mittels Momentenbegrenzung

Messgröße (Zugmesswert) wird über einen Regler rückgeführt Bahngeschwindigkeit wird durch Klemmstelle vorgegeben Zugmoment wird direkt über das Moment eingestellt Klemmstelle erforderlich, Messdose ist empfindlich gegen

Überlast gute Kompensation des Beschleunigungsmomentes erforderlich Durchmesserbereich bis ca. 15:1 Zugbereich bis ca. 20:1 Wickelmomentenbereich bis ca. 100:1 Bahngeschwindigkeit bis ca. 2000 m/min Eingriff in die Drehmomentbegrenzung vorzugsweise für Papier u. dünne Folien


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Zugregelung mittels Momentenbegrenzung

Manövrieren

Vsoll

Übersteuerung

FistM

Fsoll 1


Reibmoment

dn/dt

Distnist

Durchmesser-rechner

Fist

Kp-Adaption

J

Kp-Adaption

Dist


Tippsollwert

Vkonst n+M+F

Zugregler

Dist

Trägheitskennlinie


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Tänzerlageregelung mittels Drehzahladaption

Messgröße (Lagemesswert) wird über einen Regler rückgeführt Bahngeschwindigkeit wird durch Klemmstelle vorgegeben Zugmoment wird einen zusätzlichen Drehzahlsollwert eingestellt Klemmstelle erforderlich, Tänzerrolle greift in den Bahnverlauf ein Durchmesserbereich bis ca. 15:1 Zugbereich nur veränderbar bei einstellbarer Tänzerabstützung Wickelmomentenbereich bis ca. 40:1, abhängig von der

Ausführung der Tänzerabstützung Bahngeschwindigkeit bis ca. 2000 m/min vorzugsweise für Gummi, Kabel, Textil, Folie u. Papier


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Tänzerlageregelung mittels Drehzahladaption

Manövrieren

Vsoll

Sist

M

Ssoll


Reibmoment

Distnist Durchmesser-

rechner

Sist

Kp-Adaption

J

Kp-Adaption

Dist


P U

Fsoll 1

Dist

Tippsollwert

+

-

VkonstM+

n+F

Lageregler

dn/dt

Dist

Trägheitskennlinie


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – V-Konstant Regelung

Bahngeschwindigkeit wird über Bahntacho eingelesen Bahngeschwindigkeit wird nicht durch Klemmstelle vorgegeben Zugmoment ist nicht vom Wickler beeinflussbar keine Klemmstelle erforderlich Durchmesserbereich bis ca. 15:1 Bahngeschwindigkeit abhängig vom mechanischen Aufbau vorzugsweise für Sortierroller


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – V-Konstant Regelung

Manövrieren

Vsoll

Vist M


Reibmoment

Distnist Durchmesser-rechner

Kp-Adaption

J

Tippsollwert

M+n+

dn/dt

Dist

Trägheitskennlinie

Vist


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Durchmesserrechner

Durchmesser ergibt sich aus dem Verhältnis von Bahnsollgeschwindigkeit und Istdrehzahl des Wickels Durchmesserwert wird u.a. für die Umrechnung der

Bahngeschwindigkeit in die entsprechende Motordrehzahl benötigt es steht wahlweise ein integrierendes Verfahren, ein

Divisionsverfahren, ein Messsensoreingang für einen Durchmessersensor oder ein Verfahren mit Windungszählung zur Verfügung


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Wickelhärtekennlinie

Wird bei Aufwicklern benötigt, wenn der Zug mit steigendem Durchmesser des Wickels abnehmen soll

Wickelhärtekennlinie ist abhängig vom aktuellen Durchmesser die Absenkung kann absolut (N) oder relativ (% von Zugsollwert) erfolgen 4 verschiedene Charakteristiken zur Berechnung einer Wickelhärtenkennlinie zur Verfügung: hyperbolische Kennlininie mit: Maximaler Zugabschwächung im Unendlichen Maximaler Zugabschwächung bei maximalem Durchmesser

lineare Kennlinie mit Zugabschwächung bei maximalem Durchmesser freie Kennlinie mit 10 Stützpunkten


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Regleradaption

Reglerverstärkung des Zugreglers kann in Abhängigkeit des Durchmessers angepasst werden

höhere Reglerverstärkung bei hohem Durchmesser Reglerverstärkung des Drehzahlreglers im Antrieb kann in

Abhängigkeit des Trägheitsmomentes der Wicklerrolle angepasst werden

notwendig um auch bei einem vollem Wickel diesen dynamisch zu verfahren


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Beschleunigungsvorsteuerung

Während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphase des Materials kann ein Kompensationsmoment, resultierend aus variablem und konstantem Trägheitsmoment, auf den Antrieb geschaltet werden um dynamischer auf Geschwindigkeitsänderungen zu reagieren Beschleunigungsvorsteuerung vermeidet Zugeinbrüche bzw.

Zugüberhöhungen während der Geschwindigkeitsänderung Insbesondere bei der indirekten Zugregelung aber auch bei der

Zugregelung mit Zugmessdose ist diese Vorsteuerung notwendig Der Abgleich der Beschleunigungsvorsteuerung erfolgt bei der

Inbetriebnahme Beschleunigungsvorsteuerung in Abhängigkeit von Durchmesser

sowie Bahnbreite, Getriebestufe und Materialdichte


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Zugbetrieb (Bahnbetrieb)

Zugbetrieb kann nur im Modus Betrieb und bei nicht anstehender Bahnrissmeldung angewählt werden Umschaltung von Bahn- in den Zugbetrieb und umgekehrt sollte

wenn möglich bei stehender Maschine erfolgen Eine Aufschaltung der Sollwerte bei Umschaltung im Betrieb

erfolgt über einstellbare Rampen Abwahl Zugbetrieb bedeutet Bahnbetrieb, d.h. der Durchmesser

wird gehalten und die Achse fährt ohne Übersteuerung, bzw. Drehzahlkorrektur im drehzahlgeregelten Betrieb


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Manövrieren

Manövriereingang kann z.B. mit einem Analogeingang verbunden werden und erlaubt die prozentuale Beeinflussung des internen Bahngeschwindigkeitssollwertes


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Tippen

Tippbetrieb nur bei ausgeschaltetem Zugbetrieb Tippsollwert (Bahngeschwindigkeitssollwert) über die

Schnittstelle direkt vorgegeben, oder zwei feste Tippsollwerte Während des Tippbetriebes ist Manövrieren nicht möglich separater Hochlaufgeber


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Geschwindigkeitsmaster, Synchronisieren, Stillsetzen

Wickler kann Geschwindigkeitsmaster für die gesamte Maschine sein Stillsetzen des Wickels bei weiterlaufender Bahn, z.B. nach dem Rollenwechsel Synchronisieren (Aufholen) eines stehenden Wickels auf die Bahngeschwindigkeit, z.B. vor dem Spleißen

<1> bei Betrieb als Geschwindigkeitsmaster wird der interne Bahngeschwindigkeitssollwert für die Durchmesserberechnung verwendet

<2> beim Stillsetzen des Wicklers wird der Zugbetrieb deaktiviert, wird ein fester Bahngeschwindigkeitswert verwendet und dient dieser auch als Sollwert für die Klemmstelle, so ist p22060 auf „1" einzustellenBei Betrieb als Geschwindigkeitsmaster zeigt r21626 das Erreichen der oberen Geschwindigkeitsgrenze, r21627 das Erreichen den unteren Grenze an.

1

0

0 %

(0)

BI: Bahnsollwert aufholen/stillsetzen[ 0 = Synchronisieren; 1 = Stillsetzen ]

p21621

HochlaufzeitBahngeschwindigkeit

Aufholen [ms]p21622 (5000ms)

BO: Bahngeschw. synchronisiertr21626

BO: Bahngeschw. stillgesetztr21627

≥1Stillsetzen nach Spleiß aktiv

Stillsetzen nachBahnlängenbremsung aktiv

[WI1020.4]

[WI1020.4]

p21000[3]Sollwertrechner

[WI1010.2]

[WI1010.2]

<2>

HLZ

VZVZVZVZVZVZVZVZ

RLZ

Tup_eff Tdn_eff

Bahngeschwindigkeits-hochlaufgeberx

y

t

y

dy/dt

y

1

&1

Wickler alsGeschwindigkeitsmaster

1

1

NormalhaltGeschwindigkeitsmaster

SchnellhaltGeschwindigkeitsmaster

10

RücklaufzeitBahngeschwindigkeitSchnellhalt [ms]p21624 (2500ms)

RücklaufzeitBahngeschwindigkeit

Stillsetzen [ms]p21623 (5000ms)

1

0100 %CI:Geschwindigkeits-

sollwert Bahn(Soll-/Istwert der

Klemmstelle)(0)

p21515

<1>

x

y

1

0

1

0

VerschleifzeitBahngeschwindigkeits-

hochlaufgeber [ms]p21625 (200ms)

Untere GeschwindigkeitsgrenzeGeschwindigkeitsmaster [%]

p21629 (-2.0 ≙ -200%)

Obere GeschwindigkeitsgrenzeGeschwindigkeitsmaster [%]

p21629 (2.0 ≙ 200%)

100%

0%

r21630

CO: Geschwindigkeits-sollwert von HLG

Geschwindig-keitsmaster [%]

Stopp am Antrieb aktiv[WI1030.7]

r21512Motordrehzahl Istwert [min-1]

r21547Multiplikator Sollwertkanal [1/m]

Normierung Bahngeschwindigkeit

HLG Nachführung bei externem

Stopp

r21517

CO: Bahngeschwindigkeitaktuell [m/min]

[WI110x.3]

[WI110x.3]

[WI110x.7]

[WI1010.2]

[WI1010.2]

[WI110x.1]

[WI1010.2]

[WI1110.3]


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Bahnlängen- und Bremswegrechner

Berechnung der aktuellen Bahnlänge aus dem Bahngeschwindigkeitswert Stillsetzen des Wicklers bei vorgebbarer Bahnlänge möglich


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Spleißsteuerung

Lösung für einen fliegenden Rollenwechsel durch optionale Applikation mit Spleißsteuerung (Voraussetzung ist aktivierte Lageregelung für Lageerfassung) Nockensignale zur Ansteuerung von Kleberolle und Messer beim Abwickler „Rückwickeln nach Spleiß“ zum Zurückwickeln

des Materials

neu

alt Messer

Drehkreuz

Kleberolle

Klebestelle


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Ablaufgruppen

Die notwendigen Elemente der Applikation werden über Ablaufgruppen aktiviert:


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Einleitung

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Ablaufgruppen

Die Ablaufgruppen „Durchmesserrechner“, „Sollwertrechner“, „Steuerwerk“ werden immer benötigt, die Ablaufgruppe „ZugTaenzerRegler“ nicht bei indirekter Zugregelung, die Ablaufgruppen „Wickelhaerterechner“, „IntegrierenderDurchmR“ und „Bahnrisserfassung“ nur, wenn diese Funktionalität benötigt wird. Für Antriebssysteme mit Regelungsbaugruppe CU320-2 werden

Abtastzeiten von 4ms empfohlen, dies entspricht bei Standardeinstellungen der Takte der Ablaufgruppe „VOR Drehzahlsollwertkanal“ bei Servo oder „VOR Einfachpositionierer“ bei Servo und Vector (diese Ablaufgruppe steht unabhängig vom aktivierten Funktionsmodul Einfachpositionierer zur Verfügung). Für das Antriebssystem SINAMICS DCM werden Abtastzeiten

von 8ms bzw. 16ms empfohlen.


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Einleitung

Converting Toolbox Bausteinübersicht

Die Wicklerfunktionalität ist Bestandteil der Applikation SINAMICS DCC Wickler.

Die Applikation ist in DCC realisiert.

Die Dokumentation basiert auf Funktionsplänen.

Normierung Bahngeschwindigkeit [m/min] p21516 (30)

Geschwindigkeits-istwert Bahn (0)

p21515

NormierungDrehzahl [min-1] (r2700)

p21511

DrehzahlistwertMotorgeber (r63)

p21510

Durchmesserrechner

r21517Bahngeschwindigkeit Istwert [m/min]

r21512Motordrehzahl Istwert [min-1]

<>0

=0

Setzwert Durchmesser fest [m]

p21522 (0.1)

SetzwertDurchmesser normiert

auf Maximaldurchmesser

(0)p21523

r21524

SetzwertDurchmesser wirksam [m]

MaximalerDurchmesserp21534 (2 m)

MinimalerDurchmesser

p21535 (0.1m)

M

Minimaler Durchmesser

Maximaler Wickeldurchmesser

Motordrehzahl

MaterialgeschwindigkeitAktueller Duchmesser

Getriebeübersetzung

π•=

∫Motordrehzahl

Getriebeübersetzung ∫ BahngeschwindigkeitDurchmesser

r21545Berechneter Durchmesser [m]

r21547Multiplikator Sollwertkanal [1/m]

Durchmesser setzenDurchmesser halten

wickeln von unten

[WI1030.7]

[WI1010.4][WI1030.7]

Durchmesser wird auf Maximaldurchmesser begrenztDurchmesser wird auf Minimaldurchmesser begrenzt

[WI1020.4]

[WI1020.4]

Normierung Bahngeschwindigkeit

Normierung Drehzahl

Getriebefaktor

- WI1101 -Function diagram

87654321Wickler_DCC_V3_de.VSDDO: SERVO, VECTOR, DC_CTRL

SINAMICS29.11.10 V03.00.00Durchmesserrechner Integrationsverfahren (p21538=1, p21540=0, p21541=0)

1

0

r21548

Durchmesserwert gespeichert(netzausfallsicher) [m]

gespeicherter Durchmesserwert gültigr21549

gespeicherten Durchmesserwert als Setzwert

[WI1010.5]

Durchmessersetzwert

Nichtflüchtiger Speicher für Durchmesserwert

Symmetrierung Bahngeschwindigkeit Integrationsverfahren p21536 (0 ms)

Glättung Durchmesser Integrations-verfahren [ms] p21537 (100.000)

(0)

BI: Glättung der DMR Ausgänge bei Integrations-verfahren [1=AUS; 0=EIN]

p21539

Umdrehungen Wickel perIntegrationsintervall

p21525 (1)Δt (Integrationsintervall)

r21546

Berechneter Durchmesserrelativ [%]

Dmax

p21000[0]IntegrierenderDurchmR

p21000[1]Durchmesserrechner

xy

Getriebefaktor Lastumdrehungenp21520 (1)

Getriebefaktor Motorumdrehungenp21521 (1)


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Converting Toolbox Beispielkonfiguration

Beispielkonfiguration: • SINAMICS CU310 DP/PN • SINAMICS S120 PM340 AC/AC • TM31 für Analogeingang • Bremswiderstand (optional) • z.B. 1PH8 Motor Standards: SINAMICS DCC Wickler

Vorteile: Preisgünstige und einfache „stand alone“ Lösung Integrierte E/A sowie Sicherheitsfunktion (Sicherer Halt) Integrierte TTL/HTL/SSI Geberschnittstelle Konfiguration für „Einfachanwendungen“ ohne SPS möglich

Wickler z.B. 1PH8

SIN

AMIC

S C

U31

0 D

P

PROFIBUS

HMI

PM340



SIMATIC S7

Maschinen- automatisierung

PROFIBUS

HMI Bahnregelung

TM31

SINAMICS CU310 DP / DCC SINAMICS S120 AC/AC

1PH8

Wickler Tänzer

(oder Zugmessdose)

Klemmstelle


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Einleitung


Beispielkonfiguration: • SINAMICS CU320 (1 Wickler / CU) • SINAMICS S120 DC/AC • TB30 oder TM31 • z.B. 1PH8 Motor Standards: SINAMICS DCC Wickler SINAMICS DCC Load Sharing (Tandem Wickler)

Vorteile: Modulare antriebsbasierte Lösung Hohe Hardware Integration, es wird keine zusätzliche Hardware benötigt Keine Programmierung notwendig Konfiguration für „Einfachanwendungen“ ohne SPS möglich

SIN

AMIC

S C

U32

0

PROFINET / PROFIBUS

SIMATIC S7 (Maschinensteuerung)

Mot

orm

odul

e

Wickler (Master) z.B. 1PH8

Slave



HMI

Bahnregelung

TM31

SINAMICS CU320 / DCC SINAMICS S120 DC/AC

1PH8

Wickler Tänzer (oder Zugmessdose)

Klemmstelle

PROFINET / PROFIBUS

1PH8

SIMATIC S7

Maschinen- automatisierung

CU

320

Eins

peis

ung

Mot

or M

odul

e


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Converting Toolbox Tools

© Siemens AG 2012. Alle Rechte vorbehalten.

Applikationszentrum I DT MC PMA APC Frauenauracher Str. 80 D-91056 Erlangen E-Mail: [email protected]

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Date post:	04-Nov-2021
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