SIMOTION D - самая функциональная система управления перемещением.

В предыдущей статье был представлен общий обзор систем управления перемещением SIMOTON

В этой статье отдельно остановимся на SIMOTION D - самой функционально мощной системе управления перемещением.

Что такое SIMOTION D?

У SIMOTION D функциональность SIMOTION интегрирована напрямую в блок управления приводной системой SINAMICS S120. За счет этого система в целом, состоящая из системы управления и привода, получается очень компактной и имеет очень быструю реакцию.

SIMOTION D предлагается в двух монтажных компоновках

• как одноосевая система SIMOTION D410-2 с многоосевой опцией и
• как многоосевая система SIMOTION D4x5-2

с различными вариантами рабочих характеристик, что гарантирует наивысший уровень масштабируемости и гибкости.

Благодаря встроенному контроллеру, отвечающему требованиям IEC61131-3, SIMOTION D может использоваться не только для управления движением, но и для управления всей машиной. Различные интерфейсы обеспечивают подключение систем ввода-вывода и устройств управления.

Синтез управления перемещением, контроллера и технологических функций с регулятором привода обеспечивает следующие преимущества:

• Сокращение затрат на проектирование и увеличение производительности оборудования
• Отсутствие требующих немедленной обработки интерфейсов между отдельными компонентами
• Простое, унифицированное и ясное программирование и диагностика для машины

Сфера применения SIMOTION D распространяется от управления отдельными осями, до высокопроизводительных многоосевых машин.

Все данные контроллера, управления перемещением и привода хранятся в проекте на карте памяти. Это обеспечивает простую замену неисправных компонентов и высокую технологическую готовность оборудования.

Решение автоматизации на базе привода

Решение SIMOTION на базе привода состоит как минимум из следующих компонентов:

• Управляющий модуль SIMOTION D
• Компоненты SINAMICS S120 (блок питания, силовые части и т.д.)
• Коммуникация DRIVE-CLiQ, терминальные модули, ...
• Исполняемое ПО SIMOTION и ПО привода SINAMICS

Одноосевая конфигурация сSIMOTION D410-2

Одноосевая конфигурация с SIMOTION D410-2 включает в себя:

• Один управляющий модуль SIMOTION D410-2, рассчитанный на решение задач регулирования и управления индивидуальным приводом
• Один SINAMICS S120 силовой модуль PM240-2/PM340 (комбинированный блок питания/силовая часть)
• Другие компоненты привода, напр., блок питания, фильтры, дроссели и т.п.
• Для подсоединения SIMOTION D410-2 к силовому модулю SINAMICS S120 блочного формата используется встроенный PM-IF интерфейс, при использовании адаптера управляющего модуля CUA3x, через DRIVE-CLiQ.

Многоосевая конфигурация сSIMOTION D4x5-2

Многоосевая конфигурация с SIMOTION D4x5-2 включает в себя:

• §Один управляющий модуль SIMOTION D4x5-2, рассчитанный на решение задач регулирования и управления многоосевой приводной группой
• Один модуль питания SINAMICS S120 § Один или несколько модулей двигателей SINAMICS S120 (силовые части)
• Другие компоненты привода, напр., блок питания, фильтры, дроссели и т.п.
• Для соединения между SIMOTION D4x5-2 и модулями привода SINAMICS S120 используется DRIVE-CLiQ. -

Компоненты DRIVE-CLiQ

Модули из линейки SINAMICS

• Терминальные модули TM15, TM31, TM41 (периферия на уровне привода)
• Двигатели с интерфейсом DRIVE-CLiQ
• Модули датчиков SMC/SME (интерфейсы датчиков), датчики DRIVE-CLiQ
• DRIVE-CLiQ Hub Module DMC20 (например, для построение структур звездой DRIVE-CLiQ), .... -

Преимущества семейства приводов SINAMICS S120

• Простое подключение через DRIVE-CLiQ
• Электронный шильдик со встроенным подключением датчика к DRIVE-CLiQ
• Модульные расширения для приводной группы
• Простая и быстрая замена модулей

Важным элементом цифрового сопряжения приводной системы SINAMICS S120 являются электронные шильдики в каждом компоненте. Они позволяет автоматически идентифицировать все компоненты привода через соединение DRIVE-CLiQ. Это делает ненужным ручной ввод данных при вводе в эксплуатацию или при замене компонентов – ввод в эксплуатацию становится еще более надежным и простым! Так, к примеру, электронные шильдики двигателей содержат параметры электрической схемы замещения и характеристики встроенного датчика двигателя, а также информацию о заказных и идентификационных номерах.

Классы исполнения

Система управления SIMOTION D предлагается в нескольких вариантах исполнения. Область применения начинается на индивидуальной оси и распространяется до высокотехничных многоосевых машин:

Применение

• Управление перемещением, технологические функции и функции PLC напрямую в приводе, за счет этого очень быстрый отклик
• Масштабируемость и гибкость благодаря различным классам исполнения
• От одноосевого устройство до многоосевой системы со 128 осями

SIMOTION D410-2

Благодаря объединению управления перемещениями, технологии, контроллера и регулятора привода в одном модуле, а также широким возможностям подключения периферии и устройств управления, SIMOTION D позволяет автоматизировать целые станочные модули.

Область примененияSIMOTION D410-2

Управляющий модуль блочного форматаSIMOTION D410-2 предназначен для одноосевых приложений. В комбинации с другими управляющими модулями SINAMICS, система SIMOTION D410-2 позволяет реализовывать и небольшие многоосевые приложения.

Примеры применения

• Автономное управление отдельными осями
• Резаки
• Намотчики/размоткики
• Подающие механизмы
• Оперативные обрабатывающие устройства
• Как компонент модульного оборудования
• Компактные многоосевые приложения (тип. 2-3 оси, макс. 8)

Управляющий модуль SIMOTION D410-2 разработан специально для использования с силовыми модулями SIMOTION S120 PM240-2/PM340 блочного формата и может подключаться к этим силовым модулям напрямую. Силовой модуль обеспечивает комбинированное питание электроники/нагрузки для двигателя.

SIMOTION D410-2

Интерфейсы

Обзор

... идеальный выбор для 1-осевых приложений…

Гибкость при решении любой задачи

• D410-2 DP с 2 x PROFIBUS DP (Master или Slave)
• D410-2 DP/PN с 2 портами PROFINET IO (контроллер/устройство) + 1 x PROFIBUS DP
• Гибкий монтаж

Непосредственно на силовой модуль PM240-2 / PM340

Отдельно на монтажной панели через CUA

SIMOTION D410-2 выпускается в 2 версиях

SIMOTION D410-2 предлагается как PROFIBUS версия (D410-2 DP) и как PROFIBUS/PROFINET версия (D410-2 DP/PN).

• D410-2 DP/PN: 2 x порты PROFINET (контроллер и/или устройство), 1 x PROFIBUS DP (Master или Slave)
• D410-2 DP: 2 x PROFIBUS DP (Master или Slave)

Конфигурация

Система управления SIMOTION D410-2 разработана для использования с силовыми модулями SINAMICS S120 PM (блочный формат, AC/AC-устройство) и может подключаться к этим силовым модулям напрямую. Силовой модуль объединяет в одном устройстве функции питания электроники и питания нагрузки двигателя.

При необходимости SIMOTION D410-2 может быть смонтирован и на заказываемую отдельно монтажную панель, а силовая часть подключается отдельно через DRIVE-CLiQ и адаптер управляющего модуля (CUA3x). Для это в силовой модуль должен быть вставлен адаптер управляющего модуля (CUA3x).

Силовые модули формата шасси AC/AC подключаются через DRIVE-CLiQ-интерфейс к SIMOTION D410-2.

Установленный на монтажную панель SIMOTION D410-2 может работать и без PM (например, для решения задач с гидравлическими устройствами с подключенным TM31 для аналоговых входов и выходов) или с ADI4/IM174.

К индивидуальной оси SIMOTION D410-2 относятся:

• управляющий модуль SIMOTION D410-2, предназначенный для регулирования и управления индивидуальным приводом
• SINAMICS S120 силовой модуль PM (устройство питания + силовая часть)
• другие компоненты привода, например, блок питания, фильтры, дроссели т. п.

Для соединения между SIMOTION D410-2 и силовым модулем SINAMICS S120 PM блочного формата используется встроенный интерфейс PM-IF или, при использовании адаптера управляющего модуля CUA3x, DRIVE-CLiQ.

Кроме этого, к SIMOTION D410-2 могут добавляться децентрализованные периферийные системы (например, SIMATIC ET 200S), устройства HMI, а также периферия электрошкафа на уровне привода (к примеру, терминальные модули TM15, TM31, ...).

... а также и многоосевых приложений

Наряду с функциями позиционирования, SIMOTION D410-2 предлагает и все функции синхронного хода и дисковых кулачков, при этом необходимой для синхронного хода и дискового кулачка 2-й осью может быть виртуальная ось, датчик перемещений или ось другой системы управления SIMOTION. Тем самым SIMOTION D410-2 может быть просто интегрирован в группы синхронного хода.

Преимущества этого видны в модульных концепциях машинного оборудования, состоящих из

• главной системы управления (например, SIMOTION D4x5-2 как контроллер PROFINET IRT) с функцией ведущей оси и
• нескольких станочных модулей как устройство/контроллер PROFINET IRT, на базе SIMOTION D410-2.

В комбинации с другими управляющими модулями SINAMICS с SIMOTION D410-2 могут быть реализованы и небольшие многоосевые приложения.

Указания по распределенному на несколько контроллеров синхронному ходу

У PROFINET ведущая ось работает на контроллере; ведомые оси могут подключаться как контроллер или устройство.

Синхронный ход контроллер-контроллер

Типичным приложением являются, например, печатные машины, на которых отдельные станочные модули (например, печатные секции) связаны друг с другом отношениями синхронного хода контроллер-контроллер. У самой отдельной печатной секции имеются другие ведомые оси (контроллер-устройство)

Синхронный ход контроллер-устройство

Типичным приложением являются, например, укладчики послепечатной заключительной обработки; станочный модуль имеет ведомые оси, которые в свою очередь не должны быть ведущей осью. Устройства являются гибкими в обращении, т.к. могут конфигурироваться в отдельных проектах и после через т.к. замещающие TO связываться с базовым станком.

Многоосевые приложения

Важно

• Типично 1-3 оси, до 8 осей
• 1 привод интегрирован в D410-2
• Другие приводы, напр., через CU305 или CU310-2
• 1 ось без лицензии
• Другие оси должны быть лицензированы (одноосевая лицензия или многоосевая лицензия D410-2)
• Траекторная интерполяция от V4.4

SIMOTION D4x5-2

Интерфейсы

(1) Макс. 8 как кулачковый выход или 16 как вход измерительного щупа
(2) Вставной дополнительный модуль:
- TB30
- CBE30-2 может использоваться только в D4x5-2 DP/PN, не поддерживается в D4x5-2 DP или D4x5

Обзор

Число осей

Многоосевая система SIMOTION D4x5-2 предлагается в различных вариантах исполнения (см. также "Классы исполнения").

Лицензии для исполняемого ПО могут заказываться предустановленными на карту CompactFlash (CF) или по отдельности. Предлагается 3 различных лицензии для отдельных осей (POS/GEAR/CAM).

Кроме этого, имеются многоосевые пакеты, содержащие лицензию для неограниченного использования технологических функций POS/GEAR/CAM на CPU.

Регулятор привода

Регулятор привода поддерживает как сервоуправление для высоких динамических требований, так и векторное управление для максимальной точности по моменту. У SIMOTION D4x5-2 через DRIVE-CLiQ можно подключить разрешение контроллера CX32-2. Этот модуль является очень компактным и может управлять макс. 6 Servo-, 6 Vector или 12 U/f-осями.

В качестве альтернативы регуляторы привода SINAMICS S110/S120 CU305/CU310-2/CU320-2 могут быть подключены по PROFIBUS или PROFINET.

Децентрализованная периферия

Подключение децентрализованных периферийных систем по PROFIBUS DP или PROFINET IO.

• PROFIBUS DP: ET 200, а также сертифицированные стандартные Slave-компоненты PROFIBUS (DP-V0 / -V1 / -V2)
• PROFINET IO: ET 200, а также сертифицированные устройства PROFINET

Централизованная периферия (на борту модуля)

• 12 цифровых входов; 16 цифровых входов/выходов (макс. 8 как кулачковый выход или 16 как вход измерительного щупа)
• другая централизованная периферия через DRIVE-CLiQ (макс. 8 TM) -

Интерфейсы

• 4 x DRIVE-CLiQ (у D425-2) или 6 x DRIVE-CLiQ (у D435-2, D445-2, D455-2)
• 2 встроенных PROFIBUS-интерфейса (Master / Slave), с тактовой синхронизацией
• 2 встроенных Ethernet-интерфейса для TCP/IP или UDP-коммуникации, PG-соединение, IT-DIAG и т.д. (D4x5-2 DP: 3 интерфейса)
• 1 PROFINET-интерфейс (3 порта; только у D4x5-2 DP/PN) § второй PROFINET-интерфейс через CBE30-2 (4 порта)

Преимущества

• Экономия и компактность благодаря интеграции управления перемещениями, технологии, контроллера и регулятора привода в один модуль
• Масштабируемость и производительность благодаря четырем вариантам рабочих характеристик D425-2, D435-2, D445-2 и D455-2.
• Одно ПО технических разработок для проектирования, программирования и ввода в эксплуатацию всех компонентов системы управления и приводов

Полная совместимость функций SIMOTION с другими платформами SIMOTION. Все языки SIMOTION (ST, MCC, LAD, FBD, DCC)

... управляет всем станком/машиной...

Область применения SIMOTION D4x5-2

Основной сферой применения SIMOTION D4x5-2 являются приложения с большим числом скоординированных осей и высокой тактовой частотой. Четыре варианта исполнения (SIMOTION D425-2, D435-2, D445-2 и D455-2) обеспечивают максимальную масштабируемость и гибкость.

Примеры применения

• Компактные многоосевые машины с блоком управления в приводе
• Высокотехнологичные приложения с высокой производительностью и короткими рабочими циклами
• Децентрализованные приводы
  - Приложения с очень большим числом осей
  - Синхронизация нескольких SIMOTION D через распределенный синхронный ход

С SIMOTION D привод становится системой управления

Аппаратная часть управления SIMOTION D4x5-2, наряду с ПО привода SINAMICS (управление по току/скорости), содержит и всю программируемую исполнительную систему SIMOTION (PLC, управление перемещением, технологические функции) и, как правило, предназначена для работы с несколькими осями.

У SIMOTION D4x5-2 существуют следующие возможности подключения:

• силовые части SINAMICS (модули двигателя) через DRIVE-CLiQ для управления двигателями
• регулируемое УП SINAMICS (модули питания) через DRIVE-CLiQ
• прямые датчики перемещения через DRIVE-CLiQ (система измерения двигателя подключается на силовой части SINAMICS).
• быстрая периферия электрошкафа (терминальные модули TM15, ...) через DRIVE-CLiQ
• инжиниринг через PROFIBUS, Ethernet или PROFINET •HMI через PROFIBUS, Ethernet или PROFINET
• децентрализованная периферия SIMATIC через PROFIBUS/PROFINET, при необходимости с тактовой синхронизацией
• приводные системы через PROFIBUS/PROFINET, при необходимости с тактовой синхронизацией
• соединение между системой управления SIMOTION и контроллерами SIMATIC через PROFIBUS (XSend/XReceive) или с тактовой синхронизацией как I-Slave oчерез PROFINET/Ethernet (TCP/IP, UDP) или SIMOTION как I-Device (PROFINET)
• сеть предприятия через Ethernet

С помощью SIMOTION D возможна полная автоматизация всего станка или его части через привод.

... еще мощнее с расширением контроллера CX32-2

Увеличение числа осей с SIMOTION D4x5-2 и CX32-2

• CX32-2 берет на себя управление приводом макс. для
  6 Servo-, 6 Vector- или 12 U/f-осей
• соединение через DRIVE-CLiQ с
  - SIMOTION D425-2: макс. 3 x CX32-2
  - SIMOTION D435-2, D445-2, D455-2: макс. 5 x CX32-2

Можно использовать 6-й CX32-2 (или 4-й CX32-2 у D425-2),если к SINAMICS Integrated не подключаются приводыa Модульные станки

Преимущества:

• компактность благодаря ширине только 25 мм
• коммуникационные интерфейсы остаются свободными для других соединений
• хранение данных на карте CF D4x5-2

Расширение SIMOTION CX32-2 это компонент в конструктивном исполнении SINAMICS S120, который позволяет масштабировать вычислительные возможности управляющих модулей SIMOTION D4x5-2 со стороны привода.

Данные для CX32-2 хранятся только на SIMOTION D4x5-2, поэтому дополнительных действий при замене модулей не требуется.

В качестве альтернативы CX32-2 могут быть реализованы и другие регуляторы привода через PROFIBUS или PROFINET с управляющими модулями SINAMICS CU320-2/CU310-2/CU305.

Почему CX32-2?

• централизованная карта CF
• мощная коммуникация --- DP/PN-интерфейсы остаются свободными
• CX32-2 добавляется автоматически с SINAMICS Integrated
• централизованная обработка лицензий на стороне SIMOTION
• 36 Servo-осей с "одной центральной картой CF"
• компактность (габаритная ширина 25 мм вместо 50 мм)

Технические данные (SIMOTION V5.3)

1) Опциональный второй интерфейс PROFINET через CBE30-2 (4 порта)
2) Дополнительные подробности см. каталог PM21 или Industry Mall
3) Мин. такт DP-Integrated от V4.5: 0,25 мс (только D435-2 DP/PN, D445-2 DP/PN и D455-2 DP/PN)
4) Подробности см. Руководство по монтажу и вводу в эксплуатацию для SIMOTION D4x5-2
5) SIMOTION D435-2 DP/PN и D455-2 DP/PN доступны и в версии SIPLUS для использования в сложных условиях, например, в среде с вредными газами.

Исполнение SIPLUS extreme

*) Прилагаемые заглушки должны быть вставлены в незадействованные интерфейсы при работе!

SIMOTION D4x5-2 Расширенная система управления (SERVOFast/ IPOFast)

• Второй уровень выполнения (SERVOFast и IPOFast) у SIMOTION D435-DP/PN, D445-2 DP/PN и D455-2 DP/PN
• Распределение электрических и/или гидравлических осей с различной динамикой на медленную и быструю систему шин
  - Возможности системы управления можгут использоваться более эффективно
  - Обеспечивается очень быстрая обработка I/O в комбинации с модулями ввода/вывода High Speed PROFINET IO.

SIMOTION D410-2 и D4x5-2Встроенные входы/выходы для измерительных щупов и кулачков

Для добавления входов щупов и кулачковых выходов можно использовать ET 200SP и ET 200MP TM Timer DIDQ.

SIMOTION D4x5-2. Резервирование MRPD

• Кольцевая топология
• Дублирование телеграмм в обоих направлениях кольца
• Передача вторичной телеграммы при ошибке
• Для не изохронных приложений поддерживается MRP

Это обеспечивает:

• Высокая техготовность на производственной линии
• Без остановок производства при отказе коммуникации
• Решение для приложений, чувствительных к сбоям

SIMOTION D4x5-2. 2 интерфейса PROFINET

*) CBE30-2 невозможно на D4x5-2 DP

• Расширение D4x5-2 DP/PN через CBE30-2*)
• 2 раздельные сети PROFINET
• Изохронное соединение
• Различные циклы

Это обеспечивает:

• Оптимальный такт коммуникации: медленная распределительная шина – быстрая локальная шина (SERVOFast)
• Модульное оборудование: идентичные модули в заводской сети верхнего уровня (независимые адреса на локальной шине)
• Быстрая обработка I/O (SERVOFast) и Standard Motion в одном CPU
• IRT I-Device и IRT Controller в одном CPU
• Увеличение числа IRT: 128 устройств IRT

SIMOTION D4x5-2. 2 интерфейса PROFINET / резервирование среды

• Раздельное присвоение адресов для локальной и заводской сети (адресация в станочном модуле не зависит от заводской сети)
• D4x5-2 DP/PN может одновременно быть I-Device (IRT) и Controller (IRT)
• Распределенный синхронный ход между станочными модулями
  -> Синхронизация 2 PN-сетей в реальном времени
• Возможны установки более чем со 100 осями
• MRPD -> плавное резервирование среды (важно, например, для газетной печати)

SIMOTION D4x5-2. Safety решение(cSIMATIC S7-1500 F-CPU)

С помощью встроенных функций обеспечения безопасности SINAMICS S120, с SIMOTION D на практике может быть реализована высокоэффективная защита персонала и оборудования.

В настоящее время предлагаются следующие функции Safety-Integrated для интегрированной приводной системы SINAMICS S120: (термины по IEC 61800-5-2)

Активация функций Safety-Integrated

Функции Safety-Integrated могут быть активированы следующим образом:

§через клеммы на D4x5-2/CX32-2 и на силовой части (только STO, SBC, SS1) §через F-входы на терминальном модуле TM54F §через F-входы на D410-2 §через PROFINET/PROFIBUS с PROFIsafe.

Функции Safety-Integrated являются полностью электронными, что обеспечивает быстрый отклик по сравнению с решениями с внешними функциями контроляsfunktionen.

Функции Safety-Integrated черезPROFIsafe

Активация функций Safety-Integrated осуществляется через безопасную коммуникацию „PROFINET с PROFIsafe“ или „PROFIBUS с PROFIsafe“. Управление (F-логика) реализуется через F-CPU (напр., SIMATIC S7-300 F-CPU), подключенный через PROFINET или PROFIBUS.

Функции Safety-Integrated распределяются управляющими модулями SIMOTION D410-2 и D4x5-2 на следующие приводы:

• встроенные приводы SINAMICS S120 на SIMOTION D4x5-2 / D410-2
• приводы на расширении контроллера CX32-2
• приводы на управляющих модулях SINAMICS, подключенные через PROFIBUS к SIMOTION D
• приводы на управляющих модулях SINAMICS, подключенные через PROFINET к SIMOTION D (F-CPU в этом случае должен быть подключен через PROFINET).

SIMOTION D410-2 / D4x5-2. Возможные конфигурации