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

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Präsentation zum Thema: "SIMATIC Technology High-Speed Boolean Processor FM 352-5."—  Präsentation transkript:

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

2 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 2/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht High-Speed Boolean Processor FM 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

3 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 3/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Highlights 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

4 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 4/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Highlights 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

5 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 5/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Hardware 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 * field programmable gate array

6 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 6/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Systemintegration

7 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 7/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Programmierung und Systemeinbindung 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)

8 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 8/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Technische Features Übersicht Zykluszeit1 µs Verknüpfungenca. 800 (bei reiner Bitverküpfung) Datenschnittstelle 16 Byte Peripherieadressraum (14 Byte Daten, 2 Byte Status) Digitale Eingänge9 + 3 (wenn kein 24 V Inkremental- geber verwendet wird) Digitale Ausgänge 8 DI, 24 V, 0,5 A Alarme8 Prozessalarme (OB40), Diagnosealarm (OB82) Geber1 Inkrementalgeber 24 V, 5 V oder 1 Absolut/SSI (Master, Mithören)

9 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 9/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Befehlssatz 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

10 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 10/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Applikationen 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.

11 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 11/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Applikationsbeispiel Geschwindigkeitsmessung Aufgabenstellung Über zwei Lichtschranken soll die Geschwindigkeit von Fahrzeugen bis 300 km/h ermittelt werden Genauigkeit < 0.1 % (< 5 µsec) Lichttaster1 Lichttaster m

12 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 12/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Lösung der Applikation Geschwindigkeitsmessung 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 Lichttaster1 Lichttaster m

13 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 13/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Applikationsbeispiel Teile härten 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 Position Freq.Härteprofil Geber Bandlauf 60m/min Mikrowelle Lichttaster

14 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 14/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Lösung der Applikation Teile härten 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 Position Freq. Härteprofil

15 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 15/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Arbeitsweise der FM Herzstück der FM ist ein FPGA (Field Programmable Gate Array) FPGA

16 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 16/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Was ist ein FPGA? Logikzellen && <1 & Eingänge Ausgänge <1 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

17 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 17/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Was ist ein FPGA? && <1 & Eingänge Ausgänge Logikzellen <1 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

18 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 18/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Vergleich FPGA mit SPS Programmbearbeitung && <1 & Eingänge Ausgänge <1 1 µs FPGA parallele Bearbeitungsequenzielle Bearbeitung Netzwerk 1 Netzwerk 2 SPS 1 ms

19 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 19/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Konfigurationsmöglichkeiten PROFIBUS DP V0 P-Bus (CPU314 und höher) (IM153-1 und höher) Zentral mit S7-300 CPU Stand- alone Dezentral über IM 153 als Normslave an beliebigen PROFIBUS-Master

20 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 20/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Programm-Entwicklungs-Konfiguration

21 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 21/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Konfigurationssoftware 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

22 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 22/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Erzeugen und Testen von Programmen 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)

23 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 23/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Parametrieren und Daten speichern 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) FM Programm MMC (>= 128 KB, < 4 MB)

24 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 24/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Migration der S5-IP265 – Unterschiede FM 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

25 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 25/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Bestellinformationen Produktkomponenten FM 352-5, Zubehör: Baugruppe: Ausgänge m-schaltend6ES7352-5AH00-0AE0 Ausgänge p-schaltend6ES7352-5AH10-0AE0 Projektierpaket mit Handbuch und Software Im Lieferumfang der Baugruppe enthalten Micro Memory Card (immer erforderlich) Ab 128 KBz.B. 6ES7953-8LG00-0AA0 Frontstecker 40-poligz.B. 6ES7392-1AM00-0AA0

26 © Siemens AG Änderungen vorbehalten Industry Sector 02/2010Seite 26/27 SIMATIC Technology Internet Logistik Migration Konfiguration FPGA Arbeitsweise Applikationen Technische Features Übersicht Alles rund um FM im Internet Webseite per klick

27 SIMATIC Technology Vielen Dank


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