SIMOTION Wickler V2.3.0

Converting Toolbox Einleitung Die Standardapplikation SIMOTION Wickler wurde mit dem Ziel entwickelt, eine Vielzahl der bekannten Wicklerapplikationen 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 SIMOTION Wickler realisiert auf der Basis der Steuerungsplattform SIMOTION einen Auf- bzw. Abwickler, z.B. für Folienanlagen, Druckmaschinen, Beschichtungsanlagen, Spuler oder Textilmaschinen. Kombinierbar mit: SIMOTION Axis Function Block SIMOTION Splice Control SIMOTION Verleger SINAMICS DCC Lastverteilung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Nutzen der Applikation Einleitung Zeitersparnis bei Engineering und Service (gleiches “look & feel”) Anwendung in allen Programmiersprachen möglich Nutzung von Industriestandards und Normen Support über PM Applikationszentren ständige Aktualisierung im Intranet überwiegend offener Quellcode für eigene Anpassungen Anwenderhandbücher in deutsch und englisch einfache Einarbeitung mit Beispielapplikationen Die Applikation wird unentgeltlich zur Verfügung gestellt Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Inhalt der Applikation Einleitung Powerpoint Präsentation (deutsch / englisch) Units / Bibliotheken (Programmierung in ST oder MCC) Anwenderhandbücher (deutsch / englisch) Beispielapplikation für SIMOTION D Vorführkoffer Feedback Bögen (deutsch / englisch) Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

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 Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Prozesskopplung Einleitung Die Ankopplung an den Prozess erfolgt über den Eingangsparameter lineAxis, dabei sind folgende Varianten möglich: lineAxis = TO#NIL: Es ist keine Leitachse spezifiziert, die Ankopplung erfolgt über Variablen der Struktur sWinderConfigType. lineAxis = TO#driveAxis: Die Leitachse ist eine Drehzahlachse, der Referenzdurchmesser der Leitachse muss spezifiziert werden. Lageinformationen können optional extern verschaltet werden. lineAxis = TO#posAxis: Die Leitachse ist eine Positionierachse. Lageinformationen sind vorhanden. lineAxis = TO#externalEncoderType: Die Leitachse ist ein Maschinengeber. Lageinformationen sind vorhanden. Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Betriebsart Einleitung Die Wickelachse kann entweder drehzahlgeregelt oder lagegeregelt betrieben werden. Die Ankopplung an den Prozess erfolgt immer über einen Geschwindigkeitssollwert. Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Einheitensystem Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Regelungsarten Einleitung Die Wickler FB‘s decken die gängigsten Funktionen ab und durch den offenen Quellcode kann eigenes Know How implementiert werden! Regelungsmodi (FB Winder): Drehmomentensteuerung (indirekte Zugregelung) Zugregelung mit Momentenbegrenzung Tänzerlagenregelung mit Drehzahlkorrektur (Tänzerlagenregelung mit Momentenbegrenzung) (Zugregelung mit Drehzahlkorrektur) V-Konstant-Regelung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Indirekte Zugregelung Einleitung 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 Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Indirekte Zugregelung Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Zugregelung mittels Momentenbegrenzung Einleitung 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 Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Zugregelung mittels Momentenbegrenzung Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Tänzerlageregelung mittels Drehzahladaption Einleitung 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 Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Tänzerlageregelung mittels Drehzahladaption Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – V-Konstant-Regelung Einleitung Wickler wird auf vorgegebene Umfangsgeschwindigkeit (Bahngeschwindigkeitssollwert) geregelt Zugkraft wird nicht geregelt Bahntacho erforderlich (Durchmesserberechnung) Keine Klemmstelle erforderlich Durchmesserbereich bis ca. 15:1 Bahngeschwindigkeit: abhängig vom mechanischen Aufbau vorzugsweise für Sortierroller Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – V-Konstant-Regelung Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Durchmesserrechner Einleitung Der Durchmesserrechner ist das zentrale Element einer Wickelregelung. Der Durchmesserwert wird z.B. für die Umrechnung der Bahngeschwindigkeit in die entsprechende Motordrehzahl sowie für die Berechnung der erforderlichen Drehmomente benötigt. Der Durchmesser wird aus dem Bewegungsverhältnis von Warenbahn und Wickler bestimmt oder extern gemessen. Folgende Durchmesserberechnungsarten sind implementiert: Externer Sensor Verhältnis von Warenbahngeschwindigkeit und Drehzahl Integration der Materialdicke Berechnung durch Integration (Weg zu Winkel) Berechnung durch Messen der Lage (Weg zu Winkel) Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Durchmesserrechner Einleitung Modus DIAM_CALC: Der Durchmesser wird auf Basis des Verhältnisses der Bahngeschwindigkeit zur Wicklerdrehzahl berechnet. Typischerweise ist die Berechnung in den Beschleunigungs- oder Verzögerungsphasen nicht stabil. Modus DIAM_CALC_INTEGRAL: Der Durchmesser wird auf Basis des Verhältnisses von Bahnlänge zu Wickelumdrehungen berechnet. Die Bahnlänge bzw. der Wickelwinkel werden dabei durch Integration der Bahngeschwindigkeit bzw. der Wicklerdrehzahl berechnet. Die Länge des Messintervalls (gemessen in Wickelumdrehungen) wird über Parameter festgelegt. Die Ergebnisse bei Beschleunigung / Verzögerung der Maschine sind besser als bei der V/n Berechnung. Modus DIAM_CALC_POSITION: Der Durchmesser wird auf Basis des Verhältnisses von Bahnlänge zu Wickelumdrehungen berechnet. Für die Bestimmung der Lageinformationen wird die Lageerfassung genutzt. Die Länge des Messintervalls (gemessen in Wickelumdrehungen) wird über Parameter festgelegt. Die Ergebnisse bei Beschleunigung / Verzögerung der Maschine sind besser als bei der V/n Berechnung. Modus DIAM_THICKNESS_ADDITION: Durchmesserberechnung auf Basis der Integration der Materialdicke (der Durchmesser ändert sich pro Wickelumdrehung um 2 * Materialdicke). Der Wicklerwinkel wird durch Integration der Wicklerdrehzahl bestimmt. DIAM_CALC_EXT: Der Durchmesser wird durch ein externes Messgerät bestimmt (z.B. Ultraschallsensor, Anlegewalze). Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Durchmesserrechner Einleitung Im Anschluss an die Durchmesserberechnung wird der berechnete Durchmesserwert auf Plausibilität geprüft (Durchmesseranstiegsbegrenzung) und interpoliert. Folgende Verfahren sind implementiert: Interpolation mit Hochlaufgeber über die Materialdicke Interpolation mit Hochlaufgeber (für lagebasierte Durchmesserberechnung) Interpolation ohne Hochlaufgeber (nur lagebasierte Durchmesserberechnung). Die Materialdicke wird für die Plausibilitätsprüfung benötigt. Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Durchmesserrechner Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Durchmesserrechner Einleitung Optional bei Aufwicklern, wenn der Zug mit steigendem Durchmesser des Wickels abnehmen soll. Wickelhärtenkennlinie ist abhängig vom aktuellen Durchmesser Die folgenden Methode zur Berechnung der Kennlinie sind implementiert: Hyperbolische Kennlinie, max. Zugabschwächung im Unendlichen Hyperbolische Kennlinie, max. Zugabschwächung bei max. Durchmesser Lineare Kennlinie, maximale Zugabschwächung bei max. Durchmesser Stützpunkttabelle mit linearer Interpolation Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Regleradaption Einleitung 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 oder des Durchmessers der Wicklerrolle angepasst werden  notwendig um auch bei einem vollem Wickel diesen dynamisch zu verfahren Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Drehmomentenvorsteuerung Einleitung Das Drehmoment während des Wickelvorgangs wird aus drei Komponenten gebildet: Beschleunigungsmonent Während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphase des Materials wird ein Kompensationsmoment auf den Antrieb geschaltet um dynamischer auf Geschwindigkeitsänderungen zu reagieren und Zugeinbrüche zu vermeiden Beschleunigungsvorsteuerung in Abhängigkeit von Durchmesser sowie Bahnbreite, Getriebestufe und Materialdichte Reibkompensation Kompensation der mechanischen Verluste zur genauen Einstellung des Zugs. Zugvorsteuerung Einstellung des Zugmoments, speziell bei der indirekten Zugregelung Bei Verwendung der Drehmomentenvorsteuerung ist der Technologiedatenblock zwingend notwendig. Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Zugbetrieb (Bahnbetrieb) Einleitung 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 Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Technologieregler Einleitung Technologieregler auf Basis eines PID-Reglers zur Verwendung als Zug- oder Tänzerlageregler in Wickel- oder Bahnregelungen Sollwerthochlaufgeber mit Setzfunktion PID-Regler Rampenfunktion als Reglerausgangsbegrenzung Kp-Adaption D-Anteil optional zuschaltbar im Istwertzweig Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Funktionsübersicht – Restlängenberechnung Einleitung Restlängenberechnung – FCRLC (LConLib) Die Restlänge einer Rolle wird berechnet durch Eingabe folgender Parameter: Dicke des Materials Aktueller Durchmesser Zieldurchmesser Ausgabe der Länge des Materials auf der Rolle oder das noch aufzuwickelnde Material Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Bausteinübersicht Einleitung Die Converting- Bibliothek wird ausgeliefert als: Bibliotheksexport (SIMOTION Converting Library) Beispielprojekt (SIMOTION Winder) Die Converting- Bibliothek besteht aus vier Komponenten: aVersion: Changelog fConvTools: Allgemeine antriebsbasierte Funktionen, Regelungs- sowie Systembausteine usw. fWinderTools: Wickler-interne Funktionsbausteine (Durchmesserrechner, Technologieregler, Wickelhärtekennlinie usw.) fWinder: Wicklerbaustein (FBWinder) Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Bausteinübersicht – FBWinder Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Beispielkonfiguration Einleitung Beispielkonfiguration: (stand alone / geringe Performance) SIMOTION D410 DP/PN SINAMICS S120 AC/AC Bremswiderstand (optional) TM31 (optional) Drive-Cliq Hub (optional) z.B. 1PH8 Motor Standards: SIMOTION Wickler SIMOTION Axis Function Block HMI Nutzen der Applikation Ethernet / PROFIBUS Inhalt der Applikation PM340 Funktions-übersicht Baustein-übersicht SIMOTION D410 Beispiel-konfiguration 1PH8 Beispielprojekt Tools Vorteile: Modulare Lösung basierend auf Standardprodukten Höhere Hardware Integration (keine zusätzliche Wicklersteuerung) Schnelle und skalierbare Plattform Onboard E/A und Schnittstelle des Maschinengebers

Converting Toolbox Beispielkonfiguration Bahnregelung Maschinen- automatisierung HMI SIMOTION D410 SINAMICS S120 AC/AC SIMATIC S7 PROFIBUS TM31 Maschinengeber (HTL/TTL/SSI) oder Analogkopplung 1PH8 Klemmstelle Tänzer (oder Zugmessdose) Wickler

Converting Toolbox Beispielkonfiguration Einleitung Beispielkonfiguration: (Maschinensteuerung) SIMOTION D4x5 SINAMICS S120 DC/AC Einspeisung (ALM / SLM / BLM) TB30/TM31 (optional) 1PH8 Motor Standards: SIMOTION Wickler SIMOTION Axis Function Block Nutzen der Applikation PROFINET / PROFIBUS Inhalt der Applikation Funktions-übersicht SIMOTION D4x5 Motor Module Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Hilfsachsen / Warenbahn Wickler 1PH8 Beispielprojekt Tools Vorteile: Zeitersparnis bei Projektierung, Test und Inbetriebnahme Höhere Hardware Integration (keine zusätzliche Wicklersteuerung) Schnelle und skalierbare Plattform Modulare Lösung basierend auf Standardprodukten

Converting Toolbox Beispielkonfiguration Maschinen- automatisierung HMI Bahnregelung Ethernet / PROFIBUS SIMOTION D4x5 SINAMICS S120 DC/AC 1PH8 TM31 SIMOTION D4x5 1PH8 Klemmstelle Tänzer (oder Zugmessdose) Wickler

Converting Toolbox Beispielprojekt Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Beispielprojekt Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

Converting Toolbox Tools - Auslegung Einleitung Nutzen der Applikation Inhalt der Applikation Funktions-übersicht Baustein-übersicht Beispiel-konfiguration Beispielprojekt Tools

SIMOTION Wickler V2.2.3 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Applikationszentrum I DT MC PMA APC Frauenauracher Str. 80 D-91056 Erlangen E-Mail: tech.team.motioncontrol@siemens.com