Модули позиционирования Siemens FM 451

FM 451 Модуль позиционирования. Обзор

Модуль скоростного счета FM 450-1 в системе позиционирования

Интеллектуальный модуль FM 451 применяется для решения задач позиционирования по 3 осям с ускоренной подачей рабочего органа. Он способен управлять работой приводов, ос- нащенных стандартными двигателями. Воздействия на двигатели формируются контакторами или преобразователем частоты. Текущие координаты перемещения контролируются с помощью инкрементальных или синхронно-последовательных (SSI) датчиков положения

Модуль находит применение в системах управления упаковочными машинами, лифтами, конвейерами, оборудованием для деревообработки и производства бумаги, печатающими машинами, оборудованием для производства изделий из резины и пластмасс.

Конструкция

Помимо модуля FM 451 система позиционирования включает в свой состав центральный процессор контроллера S7-400, программатор PG и, при необходимости, панель оператора ОР.

В такой системе задачи позиционирования распределяются следующим образом:

Модуль FM451: позиционирование по трем независимым осям.
Центральный процессор S7-400: управление последовательностью действий, пуск и остановка позиционирования.
Программатор: разработка программ STEP 7, настройка параметров модуля FM451 встроенными средствами STEP 7, тестирование и отладка программы.
Панель оператора: создание человеко-машинного интерфейса, диагностирование отказов и ошибок.

Обмен данными между модулем и центральным процессором обеспечивается стандартным функциональным блоком.

Цепи питания и дискретных входов-выходов подключаются через фронтальный соединитель. Датчики позиционирования подключаются через три 15-полюсных гнезда соединителей D-типа.

Назначение контактов фронтального соединителя
Контакт	Обозначение	Назначение	Инкрементальные датчики	Датчики абсолютного перемещения
1		Содержат перемычку для контроля наличия фронтального соединителя
2
3	1L+	Внешний блок питания для питания датчиков положения, вход +24В
8	1I0	Канал 1: дискретный вход 0	Сигнал достижения контрольной точки	Не используется
9	1I1	Канал 1: дискретный вход 1	Сигнал реверса	Не используется
10	1I2	Канал 1: дискретный вход 2	Сигнал разрешения работы	Сигнал разрешения работы
11	1I3	Канал 1: дискретный вход 3	Сигнал записи текущих координат	Сигнал записи текущих координат
13	2L+	Внешний блок питания для питания цепей нагрузки, вход +24В
14	2L+	Внешний блок питания для питания цепей нагрузки, вход +24В
15	2I0	Канал 2: дискретный вход 0	Сигнал достижения контрольной точки	Не используется
16	2I1	Канал 2: дискретный вход 1	Сигнал реверса	Не используется
17	2I2	Канал 2: дискретный вход 2	Сигнал разрешения работы	Сигнал разрешения работы
18	2I3	Канал 2: дискретный вход 3	Сигнал записи текущих координат	Сигнал записи текущих координат
19	3I0	Канал 3: дискретный вход 0	Сигнал достижения контрольной точки	Не используется
20	3I1	Канал 3: дискретный вход 1	Сигнал реверса	Не используется
21	3I2	Канал 3: дискретный вход 2	Сигнал разрешения работы	Сигнал разрешения работы
22	3I3	Канал 3: дискретный вход 3	Сигнал записи текущих координат	Сигнал записи текущих координат

Контакт	Обозначение	Назначение
25	3L+	Внешний блок питания для питания цепей нагрузки, вход +24В
26	3L+	Внешний блок питания для питания цепей нагрузки, вход +24В
27	1Q0	Канал 1: дискретный выход 0.
28	1Q1	Канал 1: дискретный выход 1.
29	1Q2	Канал 1: дискретный выход 2.
30	1Q3	Канал 1: дискретный выход 3.
31	2Q0	Канал 2: дискретный выход 0.
32	2Q1	Канал 2: дискретный выход 1.
33	2Q2	Канал 2: дискретный выход 2.
34	2Q3	Канал 2: дискретный выход 3.
37	4L+	Внешний блок питания для питания цепей нагрузки, вход +24В
38	4L+	Внешний блок питания для питания цепей нагрузки, вход +24В
39	3Q0	Канал 3: дискретный выход 0.
40	3Q1	Канал 3: дискретный выход 1.
41	3Q2	Канал 3: дискретный выход 2.
42	3Q3	Канал 3: дискретный выход 3.
48	M	Общая точка цепей питания 1L+, 2L+, 3L+ и 4L+

FM 451. Назначение контактов фронтального соединителя

Принцип действия

Подготовительные шаги

Согласование электрических и механических компонентов оборудования. Выполняется за счет ввода параметров двигателей в память контроллера.
Выбор точек позиционирования и осевых скоростей перемещения с помощью центрального процессора или путем конфигурирования системы.
Передача интерфейсных сигналов (пуск/ стоп) от центрального процессора к модулю позиционирования.

Управление позиционированием:

Каждый канал оснащен 4 дискретными выходами, которые позволяют управлять направлением вращения двигателя, выбирать высокую или низкую скорость перемещения, производить запись координат текущей точки, разрешать или запрещать работу системы позиционирования.
Скорость перемещения выбирается в зависимости от расстояния до точки останова по сигналу датчика прохождения контрольной точки.
При достижении точки останова модуль проверяет точность позиционирования с учетом заданных допусков и посылает сообщение в центральный процессор.

Функции

Функции позиционирования:

Установка высокой и низкой скорости перемещения.
Абсолютный пошаговый режим: координаты точек позиционирования задаются в виде абсолютных координат, сохраняемых в памяти FM 451 в табличной форме.
Относительный пошаговый режим: перемещение определяется пройденным путем от заданной точки.
Режим контрольных точек: выполнение операций синхронизации при прохождении контрольных точек.

Дополнительные функции:

Смещение нуля.
Установка координат контрольных точек.
Удаление информации о пройденном пути.

Программирование и настройка параметров

Настройка параметров модуля выполняется с помощью экранных форм, встроенных в STEP 7. Экранные формы входят в состав пакета конфигурирования, включенного в комплект поставки модуля FM 451. Пакет включает в свой состав:

Краткое описание для быстрого запуска модуля.
Руководство по модулю FM 451.
Экранные формы для настройки параметров модуля.
Стандартные функциональные блоки для обмена данными с центральным процессором и получения диагностической информации.

Технические данные

Функциональный модуль	FM 450-1
Напряжения и токи
Вспомогательное напряжение питания 1L+/1M:
• номинальное значение	=24 В
• допустимый диапазон отклонений	20.4 … 28.8 В
Напряжение питания нагрузки 2L+/ 3L+/ 4L+:
• номинальное значение	= 24В
• допустимый диапазон отклонений	20.4 … 28.8 В
• защита от неправильной полярности напряжения	Нет
Потребляемый ток:
• от внутренней шины контроллера	Приблизительно 550 мА
Потребляемая мощность	Приблизительно 12 Вт
Подключение внешних цепей
Фронтальный соединитель	1 х 48-полюсный
Дискретные входы
Количество	12
Количество одновременно опрашиваемых входов	12
Гальваническое разделение цепей	Нет
Индикация состояний входных сигналов	Зеленый светодиод на каждый вход
Входное напряжение:
• низкого уровня	-30 … +5 В
• высокого уровня	+11 … +30 В
Входной ток:
• низкого уровня	1.5 мА при 2.5 В
• низкого уровня	9 мА при 24 В
Задержка распространения входного сигнала (входы 1I0, 1I1, 1I2, 2I0, 2I1, 2I2, 3I0, 3I1 и 3I2), типовое значение
• от низкого уровня к высокому	3 мс
• от высокого уровня к низкому	3 мс
Задержка распространения входного сигнала (входы 1I3, 2I3 и 3I3), типовое значение:
• от низкого уровня к высокому	300 мкс
• от низкого уровня к высокому	300 мкс
2-проводное подключение датчиков BERO	Возможно
Максимальная длина соединительной линии:
• обычный кабель
- входы 1I3, 2I3 и 3I3	50 м
- входы 1I0, 1I1, 1I2, 2I0, 2I1, 2I2, 3I0, 3I1 и 3I2	100 м
• экранированный кабель	600 м
Испытания изоляции	В соответствии с VDE 0106
Дискретные выходы
Количество дискретных выходов	12
Гальваническое разделение цепей	Нет
Индикация состояний выходных сигналов	Зеленый светодиод на каждый выход
Выходное напряжение высокого уровня	(U2L+/ U3L+/ U4L+) – 0.8 В
Выходной ток:
• низкого уровня	0.5 мА
• высокого уровня	0.5 А (5 … 600 мА)
Ламповая нагрузка на выход	5 Вт
Суммарный ток дискретных выходов при температуре до +60?C	6 А
Задержка распространения выходного сигнала при 0.5 А, максимальное значение:
• от низкого уровня к высокому	300 мкс
• от высокого уровня к низкому	300 мкс
Управление дискретными входами	Возможно
Управление счетными входами	Возможно
Защита от короткого замыкания	Есть, электронная
Ограничение коммутационных перенапряжений	(U2L+/ U3L+/ U4L+) – 39 В
Частота переключения выходов, не более:
• при активной нагрузке	100 Гц
• при индуктивной нагрузке	0.5 Гц
Максимальная длина соединительной линии:
• обычный кабель	100 м
• экранированный кабель	600 м
Испытания изоляции	В соответствии с VDE 0106
Выходы питания датчиков позиционирования
Цепи 5 В инкрементальных датчиков позиционирования:
• номинальное значение питания датчика	=5.2 В ± 2%
• максимальный ток питания датчика (один канал)	210 мА
• защита от короткого замыкания	Есть
• ток, потребляемый из цепи 1L+ при холостом ходе, не более	100 мА
• длина кабеля, не более	35 м при 210 мА
Цепи 24 В инкрементальных датчиков позиционирования:
• номинальное значение питания датчика	U1L+ - 2В
• максимальный ток питания датчика (один канал)	300 мА
• защита от короткого замыкания	Есть
• ток, потребляемый из цепи 1L+ при холостом ходе, не более	100 мА
• длина кабеля, не более	100 м при 300 мА
Цепи датчиков абсолютного перемещения
• номинальное значение питания датчика	U1L+ - 2В
• максимальный ток питания датчика (один канал)	300 мА
• защита от короткого замыкания	Есть
• ток, потребляемый из цепи 1L+ при холостом ходе, не более	100 мА
• длина кабеля, не более	300 м при 156 Кбит/с
Входы подключения датчиков позиционирования
Измерение расстояния	• инкрементальное;
	• абсолютное
Напряжения сигналов	• симметричные входы: 5 В в соответствии с RS 422;
	• ассиметричные входы: =24 В/ 4мА (типовое значение)
Максимальная частота следования импульсов и длина экранированного соединительного корда для:
• симметричных 5 В инкрементальных датчиков	500 кГц/ 3 2м
• симметричных 24В инкрементальных датчиков	500 кГц/ 100 м
• асимметричных 24В инкрементальных датчиков	50 кГц/ 100 м
• датчиков абсолютного перемещения	12 5кГц/ 320 м; 250 кГц/ 160 м; 500 кГц/63 м; 1 МГц/ 20 м
Возможность мониторинга датчиков абсолютного перемещения	Нет
Входные сигналы:
• инкрементальных датчиков позиционирования	Две последовательности импульсов (A и B), сдвинутых по фазе на 90 градусов. 1 импульс нулевой отметки (N).
• датчиков абсолютного перемещения	Абсолютное значение пройденного пути
Габариты и масса
Габариты	50x290x210 мм
Масса	1.3 кг