Guida alle FM 35x. Siemens S.p.A. I IA AS PLC

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1 . Guida alle FM 35x. 1

2 ... 1 Guida alle FM 35x Tipologie d Encoder... 4 Acquisizione degli encoder con S7-300 e S Conteggio e misura Modalità di conteggio... 6 Posizionamento con marcia veloce/lenta Principio di funzionamento... 7 FM modulo di conteggio Configurazione... 9 Funzionalità Programmazione Cablaggio e impostazioni Hardware FM modulo di conteggio Configurazione Funzionalità SM 338 per encoder SSI Configurazione Funzionalità Cablaggio e impostazioni Hardware FM 351 modulo di posizionamento Configurazione Funzionalità Cablaggio e impostazioni hardware FM 352 modulo a camme Configurazione Funzionalità Programmazione Cablaggio e impostazioni Hardware FM 353 unità di posizionamento per motori passo-passo Configurazione Funzionalità Cablaggio e impostazioni Hardware FM 354 Modulo di posizionamento Configurazione Funzionalità Cablaggio e impostazioni Hardware FM 355 Unità di regolazione Configurazione Cablaggio e impostazioni Hardware FM unità di controllo di temperatura Configurazione Cablaggio e impostazioni Hardware FM unità di controllo multiasse Configurazione Funzionalità Programmazione Cablaggio e impostazione Hardware FM processore booleano

3 IM 174 unità profibus di comando d assi decentrata Configurazione Funzionalità Cablaggio e impostazioni HW

4 Tipologie d Encoder. Acquisizione degli encoder con S7-300 e S Devo leggere la posizione o contare il numero di impulsi dei seguenti encoder: HTL (24V) TTL (5V) SSI Altre tipologie d encoder come Endat, Revolver, non si possono leggere direttamente tramite il PLC o periferia decentrata ma sono utilizzabili solo sugli azionamenti a cui di solito sono associati. Encoder HTL (24V). Gli encoder incrementali HTL (High Transistor Logic) presentano normalmente solo 2 tracce A e B in quadratura tra di loro (sfasate di 90 ). Presentano un segnale più robusto rispetto ai TTL, ma possono raggiungere frequenze massime di segnale generalmente inferiori. Possono avere il segnale di zero e il suo negato. Encoder TTL (5V) Gli encoder incrementali TTL (Transistor-Transistor Logic) presentano normalmente 4 tracce A, A negato, B e B negato. Le tracce A e B e i rispettivi negati sono tra di loro in quadratura. Sono dotati anche di segnale di zero e del corrispondente segnale negato. Valorizzazione del Segnale Incrementale. I sensori incrementali sono classificati in funzione del numero di impulsi per ogni giro di rotazione. Se consideriamo che in realtà per ogni impulso della traccia A abbiamo: 1 fronte di salita della traccia A 1 fronte di discesa della traccia A 1 fronte di salita della traccia B 1 fronte di discesa della traccia B Si può vedere che la precisione di lettura può essere 4 volte superiore al dato di targa. Con la valorizzazione 4x vengono considerati tutte le transizioni di segnale considerate nella lista qui sopra. 4

5 Encoder SSI. Negli encoder assoluti SSI il trasduttore comunica alla scheda la posizione tramite un telegramma e non una serie d impulsi proporzionali agli spostamenti. La caratteristica importante degli encoder è che mantengono il valore della posizione anche quando vengono spenti e sono in grado di rilevare gli spostamenti eventualmente effettuati quando non sono alimentati. Qui di seguito sono riportate tutte le schede supportano una determinata tipologia di encoder: HTL: 1 Count 24V (ET200S),CPU 31xC e C7-635, FM350-2; TTL: 1Count (modulo ET200S), FM350-1, FM450; SSI: SM338, SSI (Modulo ET 200S). Tutte e tre le tipologie d encoder sono anche supportate dalla FM352-5 che è consigliabile solo quando vi è la necessità di gestire camme digitali o eseguire logiche combinatorie molto veloci. I SIMATIC Control System (T400,FM458-1 DP, TDC) supportano anch essi tutte le tipologie di encoder elencate precedentemente. La scheda IM174 consente di leggere sia TTL (1MHz) che SSI (1Mbit/s) ma solo con le T-CPU o il Simotion. Schede di conteggio per encoder HTL. Un altra suddivisione delle schede di conteggio può essere fatta in funzione della frequenza massima che sono in grado di supportare: CPU312C: 10 khz; CPU313C: 30 khz; CPU314C: 60 KHz C7-635: 60 KHz. 1Count 24 V: 100 khz; FM 350-1: 200 khz (HTL) FM 350-2: 10 khz (Encoder) FM450: 200 khz Le frequenze massime dipendono dal tipo di encoder utilizzato e bisogna sempre verificare la frequenza massima supportata dalla scheda per il trasduttore in questione. Schede di conteggio per TTL. Le schede che sono in grado di acquisire i TTL sono: FM khz (TTL); 1Count 5 V 500 khz; FM khz (TTL). Schede di lettura degli Encoder SSI. 5

6 Gli encoder SSI comunicano la posizione con un telegramma alla scheda che pertanto non può essere definita una scheda di conteggio. In questo caso non si parla più di frequenza massima di conteggio ma di velocità di trasmissione del telegramma. L unica scheda che permette di acquisire la posizione di questi encoder su un PLC è la SM338 (3 Canali) che supporta una velocità di trasferimento del telegramma fino a 1Mbit/s. Conteggio e misura. Modalità di conteggio. La modalità identifica il comportamento del conteggio una volta che viene raggiunto il limite massimo o minimo. Conteggio Continuo. Se il contatore ha raggiunto il limite di conteggio superiore e riceve un ulteriore impulso di conteggio, esso salta al limite di conteggio inferiore e continua a contare da qui. Se il contatore ha raggiunto il limite di conteggio inferiore e riceve un nuovo impulso di conteggio, esso salta al limite di conteggio superiore e continua a contare da qui. L'impostazione dei limiti di conteggio è fissata al campo di conteggio massimo. Conteggio Unico. Se il contatore raggiunge il limite superiore di conteggio in avanti e arriva un altro impulso di conteggio, esso salta al limite di conteggio inferiore e si ferma, anche se seguono altri impulsi di conteggio. Se il contatore raggiunge il limite inferiore di conteggio all'indietro e arriva un altro impulso di conteggio, esso salta al limite di conteggio superiore e si ferma, anche se seguono altri impulsi di conteggio. Quando il gate viene aperto, gli impulsi di conteggio possono raggiungere il contatore e avviare il conteggio. Quando il gate viene chiuso, gli impulsi di conteggio non possono più raggiungere il contatore e il conteggio viene interrotto. Conteggio Periodico. Nel modo operativo periodico il contatore si avvia a partire dal valore di caricamento. Se il contatore raggiunge il limite superiore di conteggio in avanti e arriva un altro impulso di conteggio, esso salta al valore di caricamento e riprende a sommare gli impulsi di conteggio. Se il contatore raggiunge il limite inferiore di conteggio all'indietro e arriva un altro impulso di conteggio, esso salta al valore di caricamento e da questo punto riprende a contare all'indietro. Quando il gate viene aperto, gli impulsi di conteggio possono raggiungere il contatore e avviare il conteggio. Quando il gate viene chiuso, gli impulsi di conteggio non possono più raggiungere il contatore e il conteggio viene interrotto. Modalità di misura. Le schede di conteggio possono essere utilizzate anche per funzioni che esulano il concetto vero e proprio di conteggio. Misura di frequenza. In questa modalità la scheda misura la frequenza di un segnale periodico. 6

7 Misura del Periodo. Nel modo di funzionamento Misura periodo la scheda indica il tempo di misura dinamico come durata del periodo. Se la durata del periodo è minore del tempo d aggiornamento, verrà calcolato un valore medio. Conteggio del numero di giri. Nel modo operativo "Conteggio numero di giri" la scheda conta gli impulsi inviati durante un tempo di misura impostabile da un trasduttore di velocità, calcolando il numero di giri in base agli impulsi per giro. Generazione di interrupt di processo. In alcune schede di conteggio è possibile abilitare l esecuzione di un programma quando si verifica un evento. Gli eventi che possono generare un interrupt variano in funzione della scheda e possono essere: apertura del gate HW chiusura del gate HW overflow/ Underflow raggiungimento di un valore di confronto (indipendentemente della direzione) superamento limiti all'indietro/in avanti misura terminata. Posizionamento con marcia veloce/lenta. Principio di funzionamento. Il traguardo viene raggiunto partendo con una velocità elevata (V veloce). 7

8 Ad una prefissata distanza dal traguardo (punto di commutazione) si commuta su una velocità ridotta (V lenta). Prima che l asse raggiunga il traguardo ad una distanza stabilita dalla Posizione di Traguardo l azionamento viene disinserito. L asse prosegue la sua corsa fino all arresto per inerzia. La scheda verifica che la tolleranza tra la Posizione di Traguardo e quella effettivamente raggiunta sia inferiore a un valore parametrizzabile dall utente. Il posizionamento con Marcia veloce/lenta si differenzia dal posizionamento regolato per l assenza del PID di regolazione. Una volta concluso il processo di posizionamento l azionamento viene disattivato e pertanto non è adatto all impiego con carichi sospesi (il motore deve mantenere il carico fermo opponendosi alla forza peso). La precisione della posizione di destinazione e la precisione dinamica di posizionamento è decisamente inferiore a quella del posizionamento regolato. I sistemi che utilizzano il metodo marcia Veloce/Lenta sono i seguenti: FM351; Le CPU compatte CPU 314C-2 PtP, 314C-2 DP; FM451; 1 PosU. 8

9 FM modulo di conteggio. Configurazione. È la scheda di conteggio più performante per S La scheda ha un solo canale e può leggere: Encoder HTL (24V) a 200kHz; Encoder TTL (5V) a 500kHz; Sensori impulso/direzione; Sensori a impulsi ma non direzione (ad esempio un Bero). Misura del periodo tra due fronti di segnale sull ingresso Start DI (Modalità a 1MHz). La scheda può essere usata sul Rack centrale o in modalità decentrata: ET 200M con semplice bus backplane; ET 200M con bus backplane attivo; ET 200M come slave modulare con sincronosmo di clock; ET 200M nel funzionamento singolo nel sistema H; ET 200M nel funzionamento condiviso nel sistema H. In modalità decentrata è possibile configurarla con o senza sincronismo di clock. Funzionalità. Il campo di rappresentazione del conteggio della scheda è: 32 da 0 a 2-1 ovvero (0 a ) oppure da 2 a 2. Funzioni di Gate. L operazione può essere avviata o arrestata sia mediante il programma applicativo (gate software), sia mediante segnale esterno (gate hardware) sempre abbinato a quello sofware. Valore di confronto L unità consente la memorizzazione di due valori di confronto che sono attribuiti alle due uscite dell unità. Quando il conteggio raggiunge uno dei valori di confronto, l uscita corrispondente viene abilitata per attivare direttamente il comando del processo. Valore di caricamento. 9

10 Valore di caricamento È possibile assegnare alla FM un valore dal quale iniziare il conteggio. Questo valore viene definito valore di caricamento. È possibile scegliere come valore di caricamento un qualsiasi valore nell ambito dei campi di conteggio. Latch e Latch/Retrigger. Sul fronte (positivo, negativo o entrambi) del segnale di Start la scheda memorizza il valore del conteggio. L istruzione operativa Latch/retrigger consente di memorizzare gli stati del contatore (latch) ogni volta che si presenta un fronte nell ingresso digitale Start DI. In seguito a ogni memorizzazione, il contatore viene impostato sul valore di caricamento e continua a contare dal valore di caricamento (retrigger). Modalità di funzionamento La FM può essere utilizzato per i seguenti compiti: conteggio continuo (senza fine) conteggio unico conteggio periodico misuazione della frequenza misurazione del numero di giri misurazione del periodo di durata. Interrupt di processo La scheda supporta l interrupt di processo per i seguenti eventi: -Apertura del gate (per modo di funzionamento con gate HW e SW) Chiusura del gate (per modo di funzionamento con gate HW e SW) Overflow Underflow Valore di misura Al di fuori dei limiti (modalità di funzionamento di misura) Fine della misura (modalità di funzionamento di misura) Passaggio per lo zero Raggiungimento del valore di confronto 1 o 2 con direzione in avanti Raggiungimento del valore di confronto 1 o 2 con direzione all indietro Impostazione del contatore con un segnale esterno Latch L interrupt di processo deve essere configurato nella configurazione HW. Allarme di diagnostica La FM può attivare un allarme di diagnostica per i seguenti eventi: tensione ausiliaria esterna non corretta alimentazione DC 5,2 V non corretta parametrizzazione dell unità mancante o non corretta watchdog RAM difettosa interrupt di processo perduto segnale A, B o N non corretto 10

11 Programmazione. Lo scambio dati tra la FM e la CPU può avvenire: con le FC appositamente create per la FM350-1; tramite la lettura diretta della periferia (16 Byte, PEW, PAW). Cablaggio e impostazioni Hardware Connettore frontale. È necessario un connettore da 20 poli. Impostazione del tipo di segnale (spina di codifica) Prima di procedere al montaggio della FM sulla guida profilata, portare la spina di codifica nella giusta posizione: A ---- Segnali diff. 5 V D ---- Segnali 24 V La lettera della spina di codifica deve trovarsi in corrispondenza della freccia. Cablaggio Nella pagina successiva è presente una tabella che illustra il cablaggio sulla morsettiera a seconda del tipo di encoder utilizzato. 11

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13 FM modulo di conteggio. Configurazione L'unità funzionale FM è un'unità di conteggio a 8 canali con funzioni di dosaggio. L unità è in grado di leggere contemporaneamente solo quattro canali per ciclo PLC. La scheda ha 8 Canali e può leggere: Solo encoder HTL (24V a 10 khz); Sensori impulso/direzione (20 khz); Sensori a impulsi ma non direzione (ad esempio un Bero) (20 khz). Datori NAMUR (20 khz). La frequenza massima di conteggio degli HTL è limitata a soli 10kHz perché: Gli ingressi delle traccie A supportano il conteggio fino a 20 khz Gli ingressi delle traccie B supportano il conteggio fino a 10 khz Da qui deriva la limitazione a 10 khz. La scheda può essere usata sul Rack centrale o in modalità decentrata ET200M con le seguenti IM: IM ES7153-1AA02-0XB0 IM ES7153-2AA00-0XB0 IM ES7153-3AA00-0XB0 La scheda non può essere usata in modalità decentrata con l isocronismo. Funzionalità. Il campo di rappresentazione del conteggio della scheda è: da a (da 31 2 a È possibile utilizzare la FM per i seguenti compiti: conteggio continuo in avanti/all indietro conteggio unico in avanti/all indietro conteggio periodico in avanti/all indietro misura di frequenza conteggio del numero di giri misura della durata del periodo dosatura ). 13

14 Funzioni di gate L operazione può essere avviata o arrestata sia mediante il programma applicativo (gate software), sia mediante segnale esterno (gate hardware) sempre abbinato a quello sofware. I segnali di conteggio, gate e direzione possono essere collegati direttamente all'unità. Funzione di dosatura Con il modo di funzionamento "Dosatura" ogni quattro canali di conteggio dell unità vengono raggruppati in un canale di dosatura. È possibile prestabilire quattro valori di confronto i quali possono essere modificati singolarmente o a gruppi di 4. Il valore attuale di conteggio viene confrontato costantemente con i valori di confronto; se il valore attuale di conteggio = valore di confronto, può essere comandata la relativa uscita digitale e/o attivato un interrupt di processo. In questo modo è possibile comandare con un solo contatore di dosatura fino a quattro unità di dosatura. Programmazione Lo scambio dati tra la FM e la CPU può avvenire con le FC appositamente create per la FM tramite la lettura diretta della periferia (previo utilizzo della FC 2 ). Interrupt di Processo La scheda supporta l interrupt di processo per i seguenti eventi: apertura del gate HW chiusura del gate HW overflow/ Underflow raggiungimento di un valore di confronto (indipendentemente della direzione) superamento limiti all'indietro/in avanti misura terminata. 14

15 L interrupt di processo deve essere abilitato nella configurazione HW. Cablaggio Nella pagina successiva è presente una tabella che illustra il cablaggio sulla morsettiera a seconda del tipo di encoder utilizzato. 15

16 SM 338 per encoder SSI Configurazione. È l unica scheda standard per la lettura di Encoder SSI con S La scheda supporta un massimo di 3 canali. Gli encoder supportati sono: sensore assoluto (SSI) con lunghezza del telegramma di 13 bit sensore assoluto (SSI) con lunghezza del telegramma di 21 bit sensore assoluto (SSI) con lunghezza del telegramma di 25 bit La SM 338 POS-INPUT supporta i formati Gray e binario. Nell impostazione Gray, il valore in codice Gray fornito dal sensore assoluto viene convertito in codice binario. Nell impostazione Binaria il valore del sensore fornito rimane invariato. La velocità di trasferimento del telegramma o baudrate è in funzione della lunghezza del cavo di collegamento dell encoder: 125 khz max. 320 m; 250 khz max. 160 m; 500 khz max. 60 m; 1 MHz max. 20 m. La scheda può essere usata sul Rack centrale o in modalità decentrata ET200M con e senza il sincronismo di clock. Gli unici vincoli da rispettare perché la scheda possa funzionare in isocronismo di clock sono: CPU, che supporti il sincronismo di clock master DP che supporti un ciclo di bus equidistante interfaccia slave (IM 153-x) che supporti il funzionamento sincrono al clock Funzionalità. Programmazione. Il valore dell encoder viene letto direttamente accedendo alla periferia. Interrupt. La scheda è in grado di generare un interrupt di diagnostica ma non interrupt di processo. 16

17 Cablaggio e impostazioni Hardware. Connettore frontale. È necessario un connettore da 20 poli. 17

18 FM 351 modulo di posizionamento. Configurazione L unità di posizionamento FM 351 è una scheda a 2 canali che viene impiegata per il posizionamento a corsa veloce/lenta. Encoder. È possibile utilizzare i seguenti encoder: encoder incrementale TTL (400kHz); encoder incrementale HTL (50 khz); encoder assoluto SSI. È possibile installare più FM 351 nello stesso controllore. È inoltre possibile utilizzare la FM351 anche nelle seguenti configurazioni: ET 200M con semplice bus backplane; Funzionalità. La scheda permette di eseguire il posizionamento di due assi con marcia veloce/lenta. È possibile comandare assi lineari o rotanti. Programmazione. La scheda è comandabile tramite un opportuna libreria di FC presenti in una libreria dedicata. Cablaggio e impostazioni hardware. Collegamento degli Encoder 18

19 Qui sotto è riportata la piedinatura dei due connettori SUB-D 15 poli per il collegamento degli encoder. I/O integrati nella scheda. Il comando degli azionamenti avviene tramite le uscite digitali integrate nella scheda. Sullo stesso connettore delle uscite sono presenti 8 ingressi per l acquisizione degli eventuali finecorsa, ingresso d abilitazione, 19

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21 FM 352 modulo a camme. Configurazione. L unità funzionale FM 352 è l unità di programmazione a camme elettroniche ad 1 canale e viene impiegata in un sistema di automazione S La scheda è a un solo canale e può leggere: Encoder HTL (50kHz); Encoder TTL (1 MHz); Encoder SSI (13 bit monogiro o 25 bit multigiro tutti solo in codice Gray). La scheda può essere utilizzata su Rack centrale o su in modalità decentrata su ET200M. È possibile utilizzare la scheda in esercizio passivo con gli encoder SSI: l encoder viene collegato fisicamente alla FM accanto alla FM352 si configura la FM352 in modalità passiva in modo che legga il telegramma dell encoder SSI della scheda accanto. Questo consente di evitare l impiego di costosi replica tori di segnale quando è necessario impiegare un solo encoder SSI. Funzionalità. Con la FM 352 si possono parametrizzare max. 128 camme a percorso o a tempo assegnabili a 32 tracce qualsiasi. Ad ogni traccia possono essere assegnate più camme. Il risultato della traccia è la combinazione logica OR di tutti i valori di camma di questa traccia. Le prime 13 tracce delle camme vengono emesse dalle uscite digitali dell unità. Qui sotto è riportato un esempio di Traccia composta da 2 camme in combinazione logica OR. 21

22 Le camme utilizzabili sono di due tipi: camma su percorso; camma a tempo. Nella camma su percorso viene specificata la posizione di ON e di OFF Nella camma a tempo viene specificata la poszione di ON e il tempo per cui deve rimanere in quello stato. Tracce speciali. Sono disponibili tracce per speciali funzioni: Traccia 0 o 1: Traccia della camma di conteggio Traccia 2: Traccia della camma di frenatura Traccia della camma di conteggio Una traccia della camma di conteggio conta i passaggi di stato dei risultati su questa traccia. È necessario specificare un valore di conteggio e avviare la funzione di conteggio. Ogni fronte di salita del risultato di traccia decrementa di 1 il valore della relativa traccia. Finché il valore di conteggio della traccia non è 0, il bit di identificazione della traccia rimane 0. Se il contatore raggiunge il valore 0, vengono impostati il bit di identificazione della traccia e, con la parametrizzazione opportuna, il segnale della traccia. Nella traccia della camma di conteggio vengono analizzate le transizioni delle camme associate alla traccia stessa. Un volta che le transizioni hanno raggiunto il numero voluto l uscita viene abilitata. Ad esempio se associo una sola camma alla traccia di conteggio e imposto come valore di conteggio 4, l uscita si comporterà come rappresentato in figura. Traccia di frenatura Per l'impiego della traccia 2 come traccia per camme di frenatura è necessario attivare l'ingresso digitale I0. Con il fronte di salita del segnale su I0 si attiva il bit di identificazione della traccia. Il bit di identificazione della traccia viene di nuovo disattivato se sull'ingresso I0 non è più presente il segnale "1" e successivamente viene riconosciuto il fronte di discesa del risultato della traccia 2. Nell'esempio il bit di identificazione della traccia viene disattivato dai fronti di discesa della camma 3 o 4. Programmazione. Il PLC si interfaccia con la FM tramite la FB1 di controllo. 22

23 Ad ogni richiamo la FB1 esegue i seguenti passi: Lettura dei segnali di ritorno Scrittura dei segnali di comando Esecuzione del job I job permettono di eseguire tramite PLC alcune azioni di configurazione della FM, come scrittura dei parametri delle singole camme. Cablaggio e impostazioni Hardware. Connettore frontale. È necessario un connettore frontale da 20 poli. Cablaggio. Qui di seguito è riportato lo schema del connettore SUB-D 15 poli per il cablaggio dell encoder. 23

24 Qui di seguito è riportato lo schema di collegamento degli I/O della scheda. 4 ingressi digitali (da I 0 a I 3) Sui 4 ingressi digitali è possibile collegare interruttori a contatto o sensori di prossimità (interruttori di prossimità a 2 o 3 fili). Per gli ingressi digitali non esiste un controllo contro i cortocircuiti o la rottura conduttore. Essi sono collegati al potenziale di massa dell unità. 13 uscite digitali (da Q 0 a Q 12) Da 13 uscite digitali viene emesso lo stato (on/off) delle tracce da 0 a 12. Ad ogni traccia possono essere assegnate più camme. Il risultato della traccia è la combinazione logica OR di tutti i valori di camma di questa traccia. Le uscite digitali sono collegate al potenziale di massa dell unità. Sono possibili i seguenti carichi: Tensione di lavoro 24 V Carico in corrente 0,5 A/protetto da cortocircuito Lo stato di ogni singola uscita può essere letto sul relativo LED. 24

25 FM 353 unità di posizionamento per motori passo-passo Configurazione. La FM 353 è l unità di posizionamento gestita da un microprocessore per il comando di motori passo-passo per S L unità opera autonomamente rispetto alla CPU ed è pilotabile dal programma utente nel sistema SIMATIC S È una scheda in anello aperto e pertanto non è possibile collegare nessun tipo di encoder. La scheda è utilizzabile in periferia decentrata esclusivamente con i seguenti moduli d interfaccia: IM ES BA02-0XB0 IM FO 6ES BB00-0XB0 Funzionalità. La scheda supporta le funzionalità principali del posizionamento ma non consente di eseguire sincronismi tra più assi. È possibile gestire assi lineari e rotanti in modalità: Automatica Jog Ricerca punto di riferimento MDI Avanzamento a quote incrementali Avanzamento a singolo blocco La FM 353 può gestire: Finecorsa HW e Sw; Sensore per Homing; Tastatori di misura; Interruttori di start/stop; Selettore marcia avanti/indietro. Cablaggio e impostazioni Hardware. Tutti gli ingressi hanno uguale priorità. L assegnazione della funzione al numero dell ingresso avviene tramite i dati macchina, così come la scelta della polarità dell ingresso (fronte di salita o di discesa). 25

26 Si possono collegare interruttori o sensori statici (a 2 o 3 fili). L abbinamento delle funzioni al numero dell ingresso/uscita avviene tramite i dati macchina. Interfaccia verso l azionamento Al connettore Sub-D a 15 poli maschio X2 dell FM 353 è possibile collegare la parte di potenza dei motori passo-passo, che deve disporre almeno di un ingresso di clock e di direzione per segnali a 5 V. Qui sotto è riportato lo schema di collegamento del connettore SUB-D. Uscite Digitali. Tutte le uscite hanno uguale priorità. L assegnazione della funzione al numero dell uscita avviene tramite i dati macchina (vedi DM34, 35, par ). Le quattro uscite servono per il collegamento a segnali specifici delle utenze. Queste possono essere ad es.: posizione raggiunta, arresto; funzione M ausiliaria; direzione avanti/indietro. Ingressi digitali. Gli ingressi digitali sulla scheda sono quattro è possono essere configurati per gestire: come finecorsa per il punto di riferimento; come pulsante esterno di Start/Stop, cambio blocco esterno; come tastatore di misura. 26

27 FM 354 Modulo di posizionamento. Configurazione. La FM354 è la scheda del S7-300 per eseguire il posizionamento in anello chiuso di un asse. L unità opera autonomamente rispetto alla CPU ed è pilotabile dal programma utente nel sistema SIMATIC S La FM supporta i seguenti trasduttori: Encoder incrementali TTL; Encoder assoluti SSI. La scheda è utilizzabile in periferia decentrata esclusivamente con i seguenti moduli d interfaccia: IM ES BA02-0XB0 IM FO 6ES BB00-0XB0 Le funzionalità della scheda sono simili a quelle della FM353. Funzionalità. La scheda supporta le funzionalità principali del posizionamento ma non consente di eseguire sincronismi tra più assi. È possibile gestire assi lineari e rotanti in modalità: Automatica Jog Ricerca punto di riferimento MDI Avanzamento a quote incrementali Avanzamento a singolo blocco La FM 353 può gestire: Finecorsa HW e Sw; Sensore per Homing; Tastatori di misura; Interruttori di start/stop; Selettore marcia avanti/indietro. Cablaggio e impostazioni Hardware. La scheda richiede un connettore a 20 poli. 27

28 Interfaccia verso l azionamento. Lo schema di collegamento verso l azionamento con connettore SUB-D a 9 poli è riportato qui sotto: Qui sotto è riportato il significato dei segnali riportati in tabella: SW Valore di riferimento ±10 V BS Potenziale di riferimento per il valore di riferimento RF Contatto di abilitazione regolatore Interfaccia encoder. L encoder è collegabile alla scheda tramite un connettore SUB-D a 15 poli. Uscite Digitali. Tutte le uscite hanno uguale priorità. L assegnazione della funzione al numero dell uscita avviene tramite i dati macchina (vedi DM34, 35, par ). Le quattro uscite servono per il collegamento a segnali specifici delle utenze. Queste possono essere ad es.: posizione raggiunta, arresto; funzione M ausiliaria; direzione avanti/indietro. Ingressi digitali. Gli ingressi digitali sulla scheda sono quattro è possono essere configurati per gestire: come finecorsa per il punto di riferimento; come pulsante esterno di Start/Stop, cambio blocco esterno; come tastatore di misura. 28

29 FM 355 Unità di regolazione. Configurazione. La FM355 C e la FM355 S sono le schede S7-300 per la regolazione a 4 canali e si differenzia dalla FM355-2 che è specifica per la regolazione di temperatura. La FM 355 è disponibile in due varianti: Regolatore C (regolatore continuo con uscite analogiche); Regolatore S (regolatore a passi e a impulsi con uscite digitali). La FM 355 consente due procedure di regolazione: Regolatore di temperatura (regolatore fuzzy) ottimizzato dall'unità (regolatore selfadjusting); Regolatore PID ottimizzato dalla superficie di parametrizzazione o dal PID Self Tuner La FM 355 opera nei seguenti modi di funzionamento: automatico; manuale; di sicurezza; a inseguimento (commutazione sul valore di sicurezza preimpostato 0); preset del valore regolante DDC (Direct Digital Control); regolatore SPC asservito (SPC = Set Point Control); di backup (con la CPU in STOP o in caso di guasto della CPU) La tabella sottostante indica il numero di ingressi e uscite dell'fm 355. La FM 355 è in grado di generare un allarme di diagnostica in presenza dei seguenti eventi: parametrizzazione errata dell unità; unità guasta; overflow e underflow negli ingressi analogici; interruzione del carico e corto circuito nelle uscite analogiche. Giunto freddo 29

30 Per il funzionamento con termocoppie, la FM 355 dispone di un ulteriore ingresso analogico che consente di collegare una Pt100 a 4 fili. L'ingresso consente la misurazione della temperatura del giunto freddo e quindi la compensazione delle termocoppie. Processi in cui si può impiegare la FM355. L'FM 355 è un'unità di regolazione universale utilizzabile per i seguenti task: regolazione della temperatura regolazione del livello regolazione del livello di riempimento regolazione della pressione regolazione della portata regolazione della concentrazione Cablaggio e impostazioni Hardware. Sensori collegabili. Impostando gli appositi parametri è possibile adeguare gli ingressi analogici a diversi sensori. Sono possibili le seguenti impostazioni: sensore in corrente da 0 a 20 ma sensore in corrente da 4 a 20 ma sensore in tensione da 0 a 10 V Pt 100, C Pt 100, C (risoluzione doppia) Pt 100, C (risoluzione quadrupla) termocoppie di tipo B, J, K, R e S (ingresso analogico impostato a ±80 mv) termocoppia libera (ingresso analogico impostato a ±80 mv) I parametri degli ingressi analogici possono essere impostati nella scheda "Ingresso analogico". Proprietà degli ingressi e delle uscite digitali (regolatore S) Gli ingressi e le uscite digitali dell'fm 355 S sono caratterizzati dalle seguenti proprietà: 8 ingressi 8 uscite (FM355 S) Corrente di uscita 0,1 A Tensione di carico nominale: DC 24 V Adatti per interruttori, interruttori di prossimità (BERO) a 2, 3 e 4 fili, elettrovalvole, contattori in corrente continua e lampade di segnalazione. La figura nella pagina seguente illustra lo schema di principio e di collegamento degli ingressi e delle uscite digitali dell'fm 355 S. 30

31 Proprietà delle uscite analogiche (regolatore C) Le uscite analogiche dell'fm 355 C sono caratterizzate dalle seguenti proprietà: 4 uscite le uscite sono selezionabili canale per canale come: uscita di tensione uscita di corrente risoluzione a 12 bit diagnostica parametrizzabile 31

32 Proprietà degli ingressi analogici Gli ingressi analogici dell'fm 355 sono caratterizzati dalle seguenti proprietà: 4 ingressi risoluzione del valore di misura 12 bit 14 bit tipo di misura selezionabile per ogni ingresso analogico: tensione corrente resistenza temperatura selezione del campo di misura per ogni ingresso analogico diagnostica parametrizzabile allarme di diagnostica parametrizzabile monitoraggio del valore limite allarme limite parametrizzabile 32

33 FM unità di controllo di temperatura. Configurazione. La FM355-2 C e la FM355-2 S sono le schede S7-300 per la regolazione di temperatura a 4 canali e si differenzia dalla FM355 che è per qualsiasi processo di regolazione (livello, concentrazione di una sostanza, ). La FM è disponibile in due varianti: Regolatore C (regolatore continuo con uscite analogiche); Regolatore S (regolatore a passi e a impulsi con uscite digitali). La FM comprende un regolatore PID i cui parametri possono essere impostati con la funzione di auto ottimizzazione: Modalità di regolazione della scheda. La FM può essere impiegato per i seguenti tipi di regolazione: regolazione a valore fisso regolazione a valore asservito regolazione in cascata regolazione proporzionale regolazione di miscelazione regolazione splitrange (p. es. riscaldamento/raffreddamento) Modalità di funzionamento. La FM dispone dei seguenti modi di funzionamento: Automatico Manuale (valore regolante esterno) Esercizio di sicurezza (setpoint di sicurezza, valore regolante di sicurezza) Esercizio a inseguimento Funzionamento di backup (con CPU in STOP o fuori servizio) La FM comprende 4 regolatori indipendenti tra loro in 4 canali. 33

34 La tabella seguente fornisce una panoramica del numero di ingressi e uscite della FM Cablaggio e impostazioni Hardware. Ingressi e uscite (solo S) digitali. Gli ingressi e le uscite digitali dell FM S si distinguono per le seguenti caratteristiche: 8 ingressi 8 uscite Corrente di uscita 0,1 A Tensione nominale di carico: DC 24 V Adatti per interruttori, interruttori di prossimità a 2, 3 e 4 fili (BERO), valvole elettromagnetiche, teleruttori in continua e lampade di segnalazione. Sensori di Temperatura. I sensori di temperatura utilizzabili sono: Sensore di corrente ma; Sensore di corrente ma; Sensore di tensione V; Pt 100, ºC; Pt 100, ºC (risoluzione doppia); Pt 100, ºC (risoluzione quadrupla); Termocoppie tipo B, E, J, K, R e S (ingresso analogico impostato a ±80 mv); Termocoppia libera (ingresso analogico impostato a ±80 mv). 34

35 Uscite analogiche (solo FM355-2 C). Le uscite analogiche dell FM S si distinguono per le seguenti caratteristiche: 4 uscite Le uscite sono selezionabili per canale come ingresso in tensione ingresso in corrente risoluzione 12 bit Allarmi di diagnostica parametrizzabili (cortocircuito, interruzione di carico) 35

36 FM unità di controllo multiasse. Configurazione. La FM357-2 è l unita S7-300 per il posizionamento e il sincronismo di 4 assi. Gli assi che possono essere comandati devono avere: Un interfaccia analogica Un interfaccia a treno d impulsi. Un interfaccia Profibus DP Motion Control Sulla scheda è possibile collegare direttamente gli encoder per chiudere l anello di posizione. I trasduttori supportati sono: Encoder incrementali TTL; Encoder assoluti SSI. I motori passo-passo comandabili a treno d impulsi possono essere con encoder (quindi in anello chiuso) o senza encoder (anello aperto). È possibile comandare in contemporanea sulla stessa scheda sia assi analogici che motori passopasso. Le funzioni della scheda dipendono dalla tipologia di Firmware installato: Firmware L; Firmware LX (funzioni ampliate); Firmware H (con funzioni di Handling). Il Firmware è installato su una scheda di memoria e non è compreso nella FM. 36

37 Funzionalità. La FM dispone dei seguenti modi e sottomodi di funzionamento: Funzionamento JOG Avanzamento relativo in quote incrementali Ricerca del punto di riferimento MDI (Manual Data Input) Automatico Automatico Blocco singolo Posizionamento multiasse Possono essere posizionati indipendentemente tra loro fino a 4 assi. La definizione del movimento avviene dal programma CN o dalla CPU. Funzionalità d interpolazione o di sincronismo Mediante interpolazione si possono gestire max. 4 assi per eseguire movimenti lineari/ circolari e di contornitura. Le funzioni di sincronismo accoppiano uno o più assi slave a un asse master. Ingressi/uscite digitali (on-board) Gli ingressi/uscite digitali sono utilizzabili per funzioni utente specifiche. È possibile collegare ad es.: Finecorsa per la ricerca del punto di riferimento Tastatori di misura Ingressi/uscite utilizzabili liberamente nel programma CN Comando in sequenza di blocchi Elaborazione autonoma di programmi CN, sottoprogrammi inclusi, memorizzati in modo ritentivo nell unità. Gestione dati nella FM Nella FM i dati di parametrizzazione (dati macchina, parametri R, dati di correzione utensile, spostamenti origine e programmi CN) sono memorizzati in modo ritentivo. Gestione dati sulla memory card Per il funzionamento della FM è necessario che sia innestata la memory card uno dei 3 Firmware disponibili. È possibile utilizzare la memory card per: il backup dei dati del software di sistema e dei dati di parametrizzazione la messa in servizio in serie di FM la sostituzione di unità senza PG Bus P locale (solo per impiego centralizzato). È possibile espander il bus P locale della FM357 in modo da poter consentire la lettura veloce degli I/O alla scheda FM. Questo ampliamento è possibile per poter inserire schede analogiche o digitali. Programmazione. Programmazione PLC. 37

38 La scheda si interfaccia con il PLC tramite una libreria funzione appositamente creata e richiamabile in Step 7. Programmazione CN (codice ISO). È possibile utilizzare programmi in codice ISO. Il programma può essere caricato tramite: Tool di sviluppo e messa in servizio della FM; Programma FM edit installato su un PC collegato alla FM tramite MPI. Cablaggio e impostazione Hardware. Per il funzionamento della scheda è necessario un connettore da 40 poli. Interfaccia di comando verso gli azionamenti. Il connettore a SUB-D 50 poli consente di comandare gli azionamenti. 38

39 Prese per gli encoder Per ogni asse è disponibile una presa Sub-D a 15 poli per il collegamento di encoder incrementali o assoluti (SSI). 39

40 Ingressi e uscite integrati 40

41 FM processore booleano. La FM è un processore booleano ad alta velocità che consente un controllo rapido e indipendente del processo nei sistemi di automazione di grandi dimensioni. La FM può essere utilizzato nei tipi di configurazione di seguito descritti. - La FM può essere configurata come coprocessore di un sistema di automazione S7. In questa configurazione l FM scambia con la CPU master i dati di ingresso e di uscita e le informazioni di stato e controllo come indicato nella figura In una configurazione distribuita l FM funge da unità di uno slave PROFIBUS DP ET200M normale verso un master S7 o non S7. - La FM può inoltre funzionare come controllore stand-alone indipendentemente da un sistema di automazione. La FM utilizza un processore integrato, il Field Programmable Gate Array (FPGA), per eseguire il codice in parallelo invece che in modo sequenziale come nel caso dei controllori programmabili standard. Questo tipo di esecuzione ha il vantaggio di garantire tempi di scansione estremamente rapidi e stabili. L unità controlla una serie di ingressi e uscite integrati (fino a 15 ingressi e 8 uscite). Oltre ai normali punti di I/O, l unità supporta uno dei seguenti tipi di encoder: differenziale incrementale, asimmetrico a 24V e assoluto SSI. Se si seleziona l encoder SSI o l encoder differenziale, è possibile utilizzare gli ingressi dell encoder a 24 V come ingressi digitali (dall 8 all 11). Se non si utilizza nessuna delle interfacce per encoder, i poli differenziali restano a disposizione e forniscono tre ingressi differenziali digitali (12, 13 e 14). Caratteristiche operative La FM esegue il programma indipendentemente dalla CPU master. Gli ingressi e le uscite del processo controllate dall unità sono locali e non è possibile accedervi direttamente dalla CPU master. Tuttavia, il programma utente della CPU trasferisce i comandi di controllo e i parametri di configurazione nella FM tramite il bus di I/O e valuta le informazioni di stato inviate dall unità. La FM presenta le seguenti caratteristiche operative: - registrazione e controllo di processi rapidi (ad es, sistemi rapidi di collaudo e scarto, controllo di macchine ad alta velocità nel settore dell imballaggio e nell industria alimentare, del tabacco e cosmetica). 41

42 - Scambio dei dati con il programma utente della CPU (nella configurazione come coprocessore). La CPU S7 può accedere a 16 byte di dati in ingresso e 16 byte di dati in uscita per consentire il trasferimento delle informazioni di controllo, dei valori di conteggio, dei valori preimpostati del contatore e delle informazioni sullo stato mediante uno speciale FB di interfaccia (Function Block) al fine di coordinare lo scambio dei dati (vedere la figura 1-1). Tempo di risposta durante l esecuzione del programma Nel modo Normale il tempo di risposta corrisponde al tempo trascorso dalla variazione di un ingresso all impostazione di un uscita. Il tempo di risposta calcolato è dato dai seguenti elementi: ritardo degli ingressi (ritardo del circuito + ritardo del filtro) tempo di esecuzione del programma (1 µs) ritardo del circuito di uscita. 42

43 43

44 44

45 IM 174 unità profibus di comando d assi decentrata. Configurazione. L IM 174 è l interfaccia che permette di comandare 4 assi con il profibus DP isocrono con i seguenti controllori: T-CPU; SIMOTION; CPU SIMATIC con porta Profibus isocrono (in questo caso deve essere previsto un Software che permetta di implementare nella CPU SIMATIC la funzione di posizionamento che non è compresa nell IM174). Gli assi che possono essere comandati devono avere un interfaccia analogica o a treno d impulsi. I motori passo-passo comandabili a treno d impulsi possono essere con encoder (quindi in anello chiuso) o senza encoder (anello aperto). È possibile comandare in contemporanea sulla stessa scheda sia assi analogici che motori passopasso. La connessione tra il PLC e l IM 174 è possibile solo via PROFIBUS, utilizzando il telegramma che Step7 propone durante la configurazione HW. La scheda supporta i seguenti trasduttori: Encoder incrementali TTL; Encoder assoluti SSI. L IM 174 può essere utilizzata per le seguenti applicazioni: Comando di vecchi azionamenti Siemens che non supportano il Profibus ma solo l interfaccia analogica; Comando di motori passo-passo; Comando di servo valvole per assi idraulici; Controllo di assi non Siemens con interfaccia analogica. Funzionalità. La scheda mette a disposizione 4 uscite analogiche o a treno d impulsi e 4 ingressi encoder per il comando degli azionamenti in anello aperto o chiuso. Cablaggio e impostazioni HW. Per il funzionamento della scheda è necessario un connettore da 40 poli. 45

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47 Interfaccia encoder. Di seguito è riportato lo schema di collegamento dei connettori SUB-D 15 poli per gli encoder. I/O integrati. Qui sono riportato lo schema del conettore a 40 poli. Interfaccia con gli azionamenti. Nella pagina seguente è riportato lo schema del connettore SUB-D 50 poli per il comando degli azionamenti. 47

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