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

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

2 High-Speed Boolean Processor FM 352-5
Übersicht Ultra schnelle Verarbeitung 1 µsec Zykluszeit Entwickelt für Applikationen Mit höchsten Anforderungen an Verarbeitungsgeschwindigkeit Mit höchsten Anforderungen an kürzeste Reaktionszeiten Bei denen Jitterfreiheit benötigt wird Bei denen gewöhnliche S7-CPU zu langsam sind Einsetzbar in S7-300, ET 200M Typische Applikationen Fertigungsprozesse mit höchstem Durchsatz Qualitätssicherung Werkzeug-/Maschinenschutz High-Speed Boolean Processor FM 352-5 Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

3 Highlights Höchste Geschwindigkeit und großer Speicher
Übersicht Höchste Geschwindigkeit und großer Speicher Kürzeste Reaktionszeit, 1 µs Speicherplatz, ca. 800 Binärverknüpfungen realisierbar Datensicherung auf kostengünstiger Micro Memory Card für Baugruppentausch ohne PG Einfache und schnelle Kommunikation 16 Byte Datenschnittstelle (z.B. für Prozesswertvorgaben) Einfachste Programmierung Durch Verwendung von STEP 7 KOP/FUP Keine neue Programmiersprache erforderlich Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

4 Highlights Umfangreiche Funktionen Integrierte Peripherie
Übersicht Umfangreiche Funktionen UND, ODER, XOR, Schiebe-, Rotieroperationen Zeiten, Zähler, Vergleicher Pulsgenerator, Frequenzmessung, Periodendauermessung Teiler, Schieberegister, FIFO, LIFO Mathematische Funktionen: ADD, SUB, MULT, DIV, ABS Für 16-Bit und 32-Bit Werte Integrierte Peripherie 12 schnelle Eingänge 8 schnelle Ausgänge Inkrementalgeber 5 V (RS 422), 24 V (HTL) Geber Absolut SSI (Master, Mithören) Standalone Betrieb möglich Ohne übergeordnete CPU Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

5 Hardware Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit dank eines FPGA*-Prozessors
Übersicht Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit dank eines FPGA*-Prozessors Anpassung an die Applikation durch Programmierung Onboard Ressourcen zur Umgehung des Flaschenhalses “Systembus” 12 DI/24 V Eingangsverzögerung einstellbar ( µs) Standard Eingänge 8 DO/24 V/0.5 A P-schaltend oder M-schaltend 1 Wegmessgeber anschließbar für positionsabhängige Aktionen Inkrementalgeber 5 V(RS 422)/24 V (HTL) SSI Geber Technische Features Applikationen Arbeitsweise * field programmable gate array FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

6 Systemintegration Übersicht Technische Features Applikationen
Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

7 Programmierung und Systemeinbindung
Übersicht FM Programmierung Unter Verwendung des Standard STEP 7 KOP-, FUP-Editors Unter Verwendung einer Untermenge des S7-300 Befehlssatzes: Binary logic operations, comparator, timer, counter, move Shift register, pulse width modulator, binary divider Math-Functions: Add, Sub, Mult, Div, Abs S7-CPUs können zum Testen des Programms benutzt werden Programm wird in einer Micro Memory Card abgespeichert. Schnittstelle zur Mastersteuerung Schnelle 16 Byte Datenschnittstelle Zu S7-CPU/PROFIBUS Master (z.B. zum Schreiben/Lesen von Variablen) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

8 Technische Features Übersicht Zykluszeit 1 µs
Verknüpfungen ca. 800 (bei reiner Bitverküpfung) Datenschnittstelle 16 Byte Peripherieadressraum (14 Byte Daten, 2 Byte Status) Digitale Eingänge (wenn kein 24 V Inkremental- geber verwendet wird) Digitale Ausgänge 8 DI, 24 V, 0,5 A Alarme 8 Prozessalarme (OB40), Diagnosealarm (OB82) Geber 1 Inkrementalgeber 24 V, 5 V oder Absolut/SSI (Master, Mithören) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

9 Befehlssatz Logische Operationen
Übersicht Logische Operationen Und, Oder, XOR, Schiebe, Rotiere Flip-Flop, Flankenerkennung, Inverter Zeiten, Zähler, Binärteiler, Vergleicher Mathematische Funktionen Addieren, Subtrahieren, Dividieren, Multiplizieren, Absolut Register Schieberegister, FIFO, LIFO Pulsgenerator Messfunktionen Periodendauermessung, Frequenzmessung Formatumwandlung Bit – Wort - Doppelwort Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

10 Applikationen Anwendungen mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit
Übersicht Anwendungen mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit Z.B. bei der Automatisierung von Maschinen mit hohen Taktraten (Zigarettenfertigung, Verpackungsindustrie, usw.) Anwendungen mit höchster Jitterfreiheit Anwendungen, die mit einer Standard-SPS aus Performance- Gründen nicht mehr zu realisieren sind. Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

11 Applikationsbeispiel Geschwindigkeitsmessung
Übersicht Aufgabenstellung Über zwei Lichtschranken soll die Geschwindigkeit von Fahrzeugen bis 300 km/h ermittelt werden Genauigkeit < 0.1 % (< 5 µsec) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Lichttaster1 Lichttaster 2 0.5 m Logistik Internet

12 Lösung der Applikation Geschwindigkeitsmessung
Übersicht Realisierung der Geschwindigkeitsmessung Erzeugung einer internen Grundfrequenz von 500 KHz Mit Erkennung des Lichttasters 1 wird ein Zähler mit der erzeugten Grundfrequenz getriggert Mit Erkennung des Lichttasters 2 wird der Zähler wieder gestoppt Der Zählwert kann von der CPU gelesen werden und in die Geschwindigkeit umgerechnet werden Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Lichttaster1 Lichttaster 2 0.5 m Internet

13 Applikationsbeispiel Teile härten
Übersicht Längenmessung der Teile (gut/schlecht 0.1mm) Kantenerfassung und Start des Härte- programmes nach erreichen der Offsetposition Positionsabhängige Vorgabe der Mikrowellenfrequenz (10–50 KHz) Aufgabenstellung Technische Features Position Freq. Härteprofil Geber Bandlauf 60m/min Mikrowelle Lichttaster Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

14 Lösung der Applikation Teile härten
Übersicht 1. Längenmessung der Teile (gut/schlecht 0.1mm) Erfassen des Start- und Endwertes der Teile Berechnung der Differenz  Länge 2. Kantenerfassung und Start des Härteprogramms nach Erreichen der Offsetposition Erfassen des Startwertes der Teile Vergleich auf „Istwert > Kantenposition + Offsetposition“ 3. Positionsabhängige Vorgabe der Mikrowellenfrequenz Vergleich der Schaltpositionen Direkte Ausgabe der Frequenzen über die integralen Funktion „PULSGENERATOR“ Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet Position Freq. Härteprofil

15 Herzstück der FM 352-5 ist ein FPGA (Field Programmable Gate Array)
Arbeitsweise der FM 352-5 Übersicht FPGA Herzstück der FM ist ein FPGA (Field Programmable Gate Array) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

16 Was ist ein FPGA? Logikzellen & <1 Eingänge Ausgänge Ein FPGA (Field Programmable Gate Array) besteht im wesentlichen aus einer Anzahl von Eingängen, Ausgängen und Slices (Logikzellen) Diesen Logikzellen kann durch Programmierung eine Funktion (UND, ODER, S/R, etc.) zugeordnet werden Durch Verschaltung dieser Logikzellen,Funktionen können dann komplexe Funktionalitäten realisiert werden Übersicht Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

17 Was ist ein FPGA? Übersicht & <1 Eingänge Ausgänge Logikzellen Letztendlich liegt das Programm als Hardwarestruktur in Form von verschalteten Logikzellen auf dem FPGA Durch diese Hardwarestruktur werden alle Programmteile parallel abgearbeitet. Dadurch sind sehr schnelle und konstante Reaktionszeiten erreichbar Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

18 Vergleich FPGA mit SPS Programmbearbeitung
& <1 Eingänge Ausgänge 1 µs FPGA parallele Bearbeitung sequenzielle Bearbeitung Netzwerk 1 Netzwerk 2 SPS 1 ms Übersicht Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

19 Konfigurationsmöglichkeiten
Übersicht Technische Features Zentral mit S7-300 CPU Dezentral über IM 153 als Normslave an beliebigen PROFIBUS-Master Stand-alone Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration (CPU314 und höher) (IM153-1 und höher) Migration Logistik Internet P-Bus PROFIBUS DP V0

20 Programm-Entwicklungs-Konfiguration
Übersicht Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

21 Konfigurationssoftware
Übersicht Parametrierung der Baugruppe Aufruf des Programmeditors Das FM-Programm wird in einem Funktionsbaustein abgelegt Liefert Rahmen für FM Programme Zur einfachen und sicheren Programm- entwicklung Liefert Schnittstellen-FB zum einfachen und sicheren Datenaustausch mit Master-CPU Generiert Zielcode Wird in STEP 7 integriert Liefert einfachen Fahrplan für die Programmentwicklung Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

22 Erzeugen und Testen von Programmen
Übersicht Verwendung von Standard STEP 7 für Programmerstellung STEP 7 Editor (KOP, FUP) zum Editieren des FM Programms Umfassender Befehlssatz And, Or, S/R, Timer, Counter, Compare, XOr, Move, Divider, PWM, Shift Register, Add, Sub, Mult, Div, Abs Datentypen: BIT, INT, DINT STEP 7 Online Funktionen zum Vortesten des Programms durch Simulation Alle “STEP 7 CPUs” als Simulations-Equipment verwendbar (S7-300, S7-400, WinAC) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

23 Parametrieren und Daten speichern
Übersicht Parametrierung Einfaches Einstellen des Baugruppenverhaltens durch die in der HW-Konfiguration integrierten Projektierungs- software Download der FM-Daten durch „Indirektes Laden“ auf Micro Memory Card über die S7-CPU (MPI, DP) oder „Direktes Laden“ auf Micro Memory Card (mit PG) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet MMC (>= 128 KB, < 4 MB) FM Programm

24 Migration der S5-IP265 – Unterschiede FM 352-5
Übersicht FM ist mehr als fünf mal so schnell Bietet zusätzlich 4DI mehr Programmcode kann mehr als fünf mal so umfangreich sein Keine Laufzeitunterschiede durch „Multiphase Clocking“ Auch SSI-Geber anschließbar Bietet ein breiteres Interface zur Master-CPU (16 Byte DI/DO) Simulation über reale S7-CPU oder S7-PLCSIM möglich Kann im „Standalone Betrieb“ eingesetzt werden 80 mm breit Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

25 Bestellinformationen
Übersicht Produktkomponenten FM 352-5, Zubehör: Baugruppe: Ausgänge m-schaltend 6ES7352-5AH00-0AE0 Ausgänge p-schaltend 6ES7352-5AH10-0AE0 Projektierpaket mit Handbuch und Software Im Lieferumfang der Baugruppe enthalten Micro Memory Card (immer erforderlich) Ab 128 KB z.B. 6ES7953-8LG00-0AA0 Frontstecker 40-polig z.B. 6ES7392-1AM00-0AA0 Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

26 Alles rund um FM 352-5 im Internet www.siemens.de/techno
Übersicht Technische Features Webseite per klick Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

27 Vielen Dank SIMATIC Technology