Automation University 2015 AUD13 Motion Control Update

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1 Automation University 2015 AUD13 Motion Control Update Tommaso Fochi Michele Scarpulla CO900H

2 Agenda Azionamenti con CIP Safety Drive Multiplexing Data Logging Motion Analyzer Online 2

3 Kinetix 5500 ERS2 CIP Safety CO900H

4 Safety and Standard Connection (V24) Connessioni Standard e Safe con lo stesso indirizzo IP Azionamenti, Dispositivi Ethernet/IP, Robot e controllori CIP Safety con connesioni standard e safety 4

5 Controllo Standard and Safety in diverse possibili configurazioni 5

6 K5500 with Integrated Safety ERS2 Ethernet/IP SIL3 & PLe Safe Torque Off Riduzione del cablaggio dei circuiti di Sicurezza Migliore modularità sia della progettazione del sistema sia delle zone di sicurezza Controlli di sicurezza gestiti dal Controllore Unico ambiente di sviluppo: Logix Designer Doppia connessione Ethernet per Safety e Motion Control. Controlli e regolazioni modificabili in RunTime a seconda delle condizioni operative Diagnostica CIP Motion Data and Safety Data PL-e Safe Torque Off Controller Based safety monitoring Semplicità di utilizzo: La gestione sicurezza basata sul Controllore GuardLogix migliora la flessibità del Vs. progetto 6

7 Sicurezza Integrata su EtherNet/IP La sicurezza Integrata migliora prestazioni e flessibilità 7

8 Application Example #1: GuardLogix per Safety e Motion Control Zone 2 Zone 1 Zona 1 Zone 2 Zone 2 Zone 2 GuardLogix permette flessibilità per gestire Safety e Motion Control

9 Gestione di zone di sicurezza attraverso la programmazione Zona 1 Zona 1 La gestione della sicurezza è configurata nella Safety Task del Logix designer Taglia/Incolla Assi da una zona all altra Le connessioni Safety avvengono attraverso Ethernet/IP. Nessun cablaggio aggiuntivo è richiesto Zona 2 Zona 2 Zona 1 Zona 2 Modificare via software le zone di sicurezza in Logix 9

10 Application Example #2: GuardLogix per Safety e CompactLogix per Motion Zona 1 Zona 2 Zona 3 Flessibilità nella separazione di Safety e Motion Control

11 Configurazione in Logix Designer Configurazione facile e completa per la sicurezza con Logix Designer

12 Confronto fra Sicurezza Integrata e Sicurezza Cablata Drive Based Integrated Safety Configurazione Specifica per Dispositivo Unificata nel Controllore Set Points Fissi Programmabili, modificabili Cablaggi Necessari Ridotti o eliminati Diagnostica Limitata Dettagliata Integrazione Limitata Completamente integrata Manutenzione Validazione del Codice Elemento sostituito deve essere ricablato/riprogrammato Ripetuta ogni volta Configurazione Automatica del dispositivo Riutilizzo del codice Aumenta il valore per il cliente integrando la sicurezza nell'architettura. 12

13 5370S Compact GuardLogix Compact GuardLogix 5370 Safety Controller Il nuovo Compact GuardLogix safety controller basato su una architettura di sicurezza 1oo2 (1 out of 2): 2 Processori che ciclano il codice in parallelo. Se il risultato non è coerente il sistema viene pilotato in uno stato Safe per applicazioni di sicurezza PLe / SIL3 Stesse funzionalità di tutti gli altri controllori CompactLogix 50% memoria aggiuntiva per applicazioni di sicurezza Tre codici pianificati: L30ERMS (+0.50MB Safety Memory) L33ERMS (+1.0 MB Safety Memory) L36ERMS (+1.5 MB Safety Memory) Previsto Q4 CY

14 Implementazione del Motion Safety LVD, MVD, Kinetix Hardwired Safety CIP Safety <V21 V21 V24 Kinetix 6200/6500 Kinetix 5500Kinetix 5500 Kinetix 5500 Kinetix 5000M Kinetix 6000 Hardwired: Safe Torque-off Safe-Speed SIL3 PLe Hardwired: Safe Torque-off SIL2 PLd Networked: Safe Torque-off SIL3 PLe Kinetix 5700 Hardwired: Safe Torque-off SIL3 PLe PowerFlex 525 PowerFlex 750 Series PowerFlex 527 Hardwired: Safe Torque-off SIL2 PLd Hardwired: Safe Torque-off Safe-Speed SIL3 PLe PowerFlex 40P, 70EC, 700S/H Hardwired: Safe Torque-off SIL2 PLd PowerFlex 7000 Analysis of Hardwired: Considering Safe Torque-off Considering PL & SIL ratings Networked & Hardwired Safe Torque-off SIL3 PLe (Network) SIL2 PLd (Hardwired)

15 Motion Safety Roadmap Hardwired Safety Basic Safe Torque Off CIP Safety Advanced CIP Safety Future Kinetix 5500 Kinetix 5500 Kinetix 5700 VP series Motors SIL2/PLd DSL Motor Encoder Kinetix 5500 Hardwired: Safe Torque-off SIL2 PLd Networked: Safe Torque-off SIL3 PLe Combined Networked & Hardwired Safe Torque-off SIL3 PLe (Network) SIL3 PLe (Hardwired) Combine Networked & Hardwired Drive models Kinetix 5000 Family GLX based Advanced Monitoring Functions

16 It s Demo TIME 16

17 Drive Multiplexing CO900H 17

18 Logix V21 e precedenti 1 Motion Group Coarse Update Rate Attivi solo al Cambio Formato Solo 1 Coarse Update Rate Sempre Attivi Attivi ma con scarsa dinamica 18

19 V24 w/ Drive Multiplexing (Multiple Rate Selection) AX_SetUp_DS AX_SetUp_Cntr AX_SetUp_OS Si possono configurare più Update Rate AX_Unw AX_GR01 AX_GR02 AX_GR03 AX_SetUp_DS AX_SetUp_Cntr AX_SetUp_OS AX_ExConv AX_Unw AX_GR01 AX_GR02 AX_GR03 AX_ExConv Associare un CUR ad ogni funzionalità della macchina 19

20 V24 w/ Drive Multiplexing (Multiple Rate Selection) AX_Unw AX_GR01 AX_GR02 AX_GR03 AX_SetUp_DS AX_SetUp_Cntr AX_SetUp_OS Utilizzazione Stimata AX_ExConv e Reale 20

21 IAB Motion Performance Calculator Permette di utilizzare IAB per verificare l applicazione Dalla versione V9.5.x.x..Drive Multiplexing Seleziona fino a 3 CUR per progetto New V9.5.x.x 21

22 Come funziona il Multiplexing? CIP_Ax_Base_1 CIP_Ax_Alt1_1 Virt_Ax_Alt1_2 Virt_Ax_Alt1_3 Virt_Ax_Alt2_1 Virt_Ax_Alt2_2 Virt_Ax_Alt2_3 CIP_Ax_Base_1 CIP_Ax_Base_1 CIP_Ax_Base_1 CIP_Ax_Base_1 CIP_Ax_Base_1 CIP_Ax_Base_1 Virt_Ax_Alt1_4 Virt_Ax_Alt1_5 Virt_Ax_Alt1_6 CIP_Ax_Alt1_1 Virt_Ax_Alt1_2 Virt_Ax_Alt1_3 Virt_Ax_Alt1_4 Virt_Ax_Alt1_5 Virt_Ax_Alt1_6 CIP_Ax_Alt1_1 Virt_Ax_Alt1_2 Virt_Ax_Alt1_3 Virt_Ax_Alt1_4 Virt_Ax_Alt1_5 Virt_Ax_Alt1_6 CIP_Ax_Alt1_1 Virt_Ax_Alt1_2 Virt_Ax_Alt1_3 Virt_Ax_Alt2_4 Virt_Ax_Alt2_7 Virt_Ax_Alt2_1 Virt_Ax_Alt2_4 Virt_Ax_Alt2_7 Virt_Ax_Alt2_1 Virt_Ax_Alt2_5 Virt_Ax_Alt2_8 Virt_Ax_Alt2_2 Virt_Ax_Alt2_5 Virt_Ax_Alt2_8 Virt_Ax_Alt2_2 Virt_Ax_Alt2_6 Virt_Ax_Alt2_9 Virt_Ax_Alt2_3 Virt_Ax_Alt2_3 Virt_Ax_Alt2_6 Virt_Ax_Alt2_9 0msec 3msec 6msec 9msec 12msec 15msec 18msec Tempo (in msec) di aggiornamento della task Motion 22

23 Axis Update Status AxisUpdateStatus : Un nuovo bit di stato viene aggiunto agli attuali attributi di un asse. Il bit di AxisUpdateStatus indica quando l istanza associata è stata aggiornata nell ultima esecuzione della Motion Task Questo Bit viene aggiornato dal sistema per ciascun asse ad ogni esecuzione del Motion Task. Questo bit può essere utilizzato per valutare in una Task ad evento sincronizzata con il Motion Task per determinare se un asse sia stato aggiornato durante l utlima esecuzione del Motion task Il bit di Update Status di un asse configurato nel Motion Rate Base viene impostato quando la sincronizzazione del Motion Group avviene e non cambia più valore di assegnazione 23

24 Cambiamenti nel Motion Group Attributes Il CUR è accessibile via GSV, ed anche il rapporto con i gruppi alternativi Task average scan time, Task max Scan time e Task last Scan Time sono visibili anche attraverso le proprietà del Motion Group. I tempi di scansione del Motion Task e quelli di I/O sempre del Motion Task sono visibili nella struttura del Motion Group 24

25 Gestione di Gear, Camme Elettroniche e Master Driven Speed Control con assi in Multiplexing Sebbene il concetto di Assi in Multiplexing sia pensato per discriminare fra Assi con utilizzo prevalente ed assi con utilizzo minore esiste ovviamente una larga platea di applicazioni in cui Assi a dinamica non elevata debbono essere utillizati in collegamento con Assi a dinamica elevata Gli assi Slave possono essere coordinati con Assi Master utilizzando funzioni di Gear/Pcam senza nessun rilevante scostamento indipendentemente dal gruppo di aggiornamento di appartenenza. 25

26 It s Demo TIME 26

27 Data Logging in Kinetix 5500/ CO900H 27

28 Agenda Data Logging Overview Data Logging Parameters Data Logging AOI Application code Data Logging Timing 28

29 Data Logging Overview Descrizione Il Data Logging permette di registrare fino a 40,000 dati da Uno a Quattro variabili con un tempo di campionamento che arriva al tempo di aggiornamento degli anelli dei Drive (125µs) Questa funzione può essere utilizzata solamente via MSGs. Le istruzioni necessarie per effettuare il Data Logging dal Drive sono state raccolte in una AOI Firmware La funzione di Data Logging è presente nei Drive Kinetix 5500 dalla versione FW

30 Data Logging Feature Capabilities Registra fino a 4 canali di dati. Si può accedere a tutta la lista dei dati presenti nella scelta dei Real Time Attibutes Fino a 40,000 dati per canale. Campionamento fino a 125µs. Configurazione via MSGs Benefici del Data Logging Accesso ai Dati con una precisione maggiore rispetto all Update Rate in Logix Monitorare variabili durante la vita della macchina Sviluppare programmi di manutenzione predittiva Data logging per Gestione Predittiva e Manutenzione della Macchina 30

31 Agenda Data Logging Overview Data Logging Parameters Data Logging AOI Data Logging Timing 31

32 I Parametri del Data Logging I parametri da configurare per il data Logging sono: Impostare il numero del parametro per registrare dati in tempo reale in ognuno dei quattro canali (0, 1, 2 e 3) 32

33 I Parametri del Data Logging I parametri da configurare per il data Logging sono: 0: Valore del Segnale 1: Digitale NOTA: La funzione trigger digitale non è ancora attiva 33

34 I Parametri del Data Logging I parametri da configurare per il data Logging sono: Impostare il numero dell'attributo che verrà utilizzato come trigger per iniziare il registrazione in tutti i canali attivi (0, 1, 2 e 3) dei dati. La lista dei segnali utilizzabili come Trigger Source è limitata all'elenco degli attributi forniti successivamente. 34

35 I Parametri del Data Logging Dati Disponibili (e utilizzabili come Trigger) Attribute ID Attribute Name Read/Write 483 Acceleration Feedback R 460/216 Acceleration Feedforward Gain W 367 Acceleration Fine Command R 482 Acceleration Reference R 844 Adaptive Tuning Gain Scaling Factor R 638/262 Bus Regulator Capacity R 637 Converter Capacity R 527 Current Error R 529 Current Feedback R 522 Current Limit Source R 524 Current Reference R 553 Current Vector Limit W 620/266 DC Bus Voltage R 528 Flux Current Error R 530 Flux Current Feedback R 636 Inverter Capacity R 801 Load Observer Acceleration Estimate R 802 Load Observer Torque Estimate R 806 Load Observer Bandwidth W 807 Load Observer Integrator Bandwidth W 635/259 Motor Capacity R 523/263 Motor Electrical Angle R 521 Operative Current Limit R 601 Output Current R 600 Output Frequency R 603 Output Power R 602 Output Voltage R 605 Converter Output Current R 606 Converter Output Power R 436/131 Position Error R Position Feedback1 R Attribute ID Attribute Name Read/Write 365 Position Fine Command R 442 Position Integrator Bandwidth W 437 Position Integrator Output R 441 Position Loop Bandwidth W 443 Position Lock Tolerance W 432 Position Reference R 431 Position Trim W 496 System Inertia W 504/332 Torque Limit Negative W 505/333 Torque Limit Positive W 843 Torque Low Pass Filter Bandwidth Estimate R 502 Torque Low Pass Filter Bandwidth W 841 Torque Notch Filter Frequency Estimate R 842 Torque Notch Filter Magnitude Estimate R 492 Torque Reference R 493 Torque Reference Filtered R 491 Torque Trim W 455/135 Velocity Error R 454/134 Velocity Feedback R 440/215 Velocity Feedforward Gain W 366 Velocity Fine Command R 462 Velocity Integrator Bandwidth W 456 Velocity Integrator Output R 461 Velocity Loop Bandwidth W 469 Velocity Low Pass Filter Bandwidth W 453 Velocity Reference R 451 Velocity Trim W 35

36 I Parametri del Data Logging I parametri da configurare per il data Logging sono: 0: Immediate 1: Positive Edge Trigger 2: Negative Edge Trigger 3: Greater or equal to the Trigger Level 4: Lesser or equal to the Trigger Level 36

37 I Parametri del Data Logging I parametri da configurare per il data Logging sono: Questo è il valore del segnale configurato come Trigger che innesca la registrazione dei dati. Le unità di misura dei segnali sono descritte nelle proprietà dell asse oppure nella pubblicazione MOTION-RM003D. Esempio: Nel caso illustrato in questa slide, quando il valore effettivo del Velocity Reference (Par 453) è maggiore o uguale a 2 rev/sec, si innesca l evento di trigger 37

38 I Parametri del Data Logging I parametri da configurare per il data Logging sono: This is the period of time between real-time data points logged in the data buffer. This Sample period must be a multiple of the loop update time of the drive. If the loop update time is 125µs, the Sample Period can be 125µs, 250µs, 375 µs, etc. 38

39 Data Logging Parameters I parametri da configurare per il data Logging sono: Questo è il numero di campioni di dati in tempo reale da registrare per ogni canale (da 1 a 4). Il numero massimo di punti dati per canale è Tempo totale dei dati registrati: Sample Period x Capture Size Esempio: Total time = 125µs x = 4.0 sec 39

40 I Parametri del Data Logging I parametri da configurare per il data Logging sono: Questa è la percentuale del totale dei dati registrati che verranno memorizzati prima dell'evento di trigger. Esempio: Pre-store samples = 10% Captured size = Quindi: Ci saranno 3200 campioni registrati prima dell'evento di trigger e campioni registrati dopo l'evento di trigger. 40

41 Agenda Data Logging Overview Data Logging Parameters Data Logging AOI Data Logging Timing 41

42 Data Logging AOI Questa AOI può essere utilizzata per configurare la funzionalità di registrazione dei dati nel Drive e per copiare i dati registrati in tempo reale da tutti i canali dell azionamento al controllore 42

43 Data Logging Tool Il Data Logging Tool è una applicazione VBA in Excel che permette di leggere e graficare I dati registrati nel drive e trasmessi al controllore. 43

44 Agenda Data Logging Overview Data Logging Parameters Data Logging AOI Data Logging Timing 44

45 Data Logging Timing Ci sono tre fasi principali del processo La di velocità registrazione di di dati in cui il tempo deve essere preso in considerazione: tempo trasferimento per registrare i fra dati Drive nel drive, e il tempo per trasferire i dati dal drive al controllore (il più lungo), e il tempo per trasferire I dati dal controllore al PC (Opzionale). La tabella sottoindicata Controllore fornisce alcune è fra misurazioni 1 e 2 al tempo coinvolti in questi tre passaggi. In questo test, msec il period per di campionamento dato scelto è 125µs, la modalità di Trigger è Immediately, e la Pre-registrazione è del 10% dei campioni. Test Conditions Number of Data Number of Sources Samples 1 2 Time to Log Data in the drive Time to transfer data from the drive to the controller Time to transfer data from the controller to PC sec 2.1 sec 4.0 sec sec 8.7 sec 5.0 sec sec 33.6 sec 8.5 sec sec 72.0 sec 16.8 sec sec 3.8 sec 4.9 sec sec 17.2 sec 6.6 sec sec 69.7 sec 17.3 sec sec sec 26.6 sec 45

46 Motion Analyzer CO900H 46

47 Che cosa è Motion Analyzer? Motion Analyzer è uno strumento di dimensionamento e selezione per sistemi meccatronici Motori Azionamenti Riduttori Attuatori Lineari Motion Analyzer ti aiuta a costruire una macchina migliore! 47

48 Disponibile adesso: La prossima generazione di Motion Analyzer Combina la potenza di dimensionamento di Motion Analyzer con nuove funzionalità di Ricerca e selezione dei Prodotti Un nuovo strumento rinnovato sulla base originale di Motion Analyzer Nuova interfaccia Cloud Based Stesso, consolidato, efficace algoritmo di dimensionamento

49 Ti fornisce le informazioni necessarie Navigazione filtrabile fra i prodotti Esplorare e confrontare le famiglie di prodotti prima di dimensionare Verificare la compatibilità fra famiglie diverse Possibilità di creare Liste di Materiale personalizzate Risultati di ricerca completi Trovare L azionamento, il motore ed il riduttore giusto, basato sui requisiti dell applicazione Confrontare le soluzioni con opzioni differenti di prodotti Arrivare alla soluzione utilizzando filtri sui prodotti e loro caratteristiche

50 Ambiente Web & partner di terze parti forniscono nuove funzionalità e possibilità Ambiente di lavoro online collaborativo Gli utenti possono istantaneamente condividere progetti con altri utenti Accesso sicuro e protetto assicura che venga mantenuto il controllo dei dati Nessuna installazione, Software sempre aggiornato Integrazione dei prodotti Encompass I Partner Encompass Partners completano l offerta di soluzioni di automazione complementari ai prodotti Rockwell Automation Uno strumento per tutte le soluzioni Permette di sfuttare al massimo le possibilità di scelta

51 Le nuove funzionalità semplificano l utilizzo di Motion Analyzer Struttura Modulare del Progetto Nuovo Editor dei Profili di Movimento Accesso ai progetti controllato Possibilità di inserire commenti

52 Questo cosa significa per Voi? Valutare diverse opzioni all inizio della fase di progettazione Valutare i differenti requisiti per trovare la migliore soluzione possibile La sicurezza di valutare sempre i prodotti più aggiornati sia di Rockwell Automation che dei suoi Encompass Partner Ridurre i tempi di inserimento/apprendimento dei nuovi tecnici Collaborare con tutti i componenti della vostra squadra, non importa in quale parte del mondo AiutarVi a costruire Macchine Migliori

53 It s Demo TIME 53

54 Available now: CO900H

55 SEMPLICE CARICO ROTATIVO Jload = Kg*m^2 Ciclo Richiesto: Pausa 0.5 secs Movimento di 6 revs in 1 sec Pausa 0.5 secs

56 Aggiungiamo un componente alla nostra libreria: Un profilo di moto rotativo

57 Aggiungiamo un componente alla nostra libreria: Un profilo di moto rotativo

58 Aggiungiamo un componente alla nostra libreria: Una trasmissione meccanica

59 Aggiungiamo un componente alla nostra libreria: Una trasmissione meccanica

60 Costruiamo il nostro primo progetto

61 Costruiamo il nostro primo progetto

62 Selezione dei Prodotti

63 Selezione dei Prodotti

64 Aggiungiamo un elemento Lineare 50mm diameter 200 mm lenght Plastic Chain 15 Kgs 250 mm 25mm Gear Box 250 mm Servo Motor 150 mm width 100 mm step Aluminium Gears Cycle: 100 mm Step in 0.3 secs pause

65 Costruiamo un meccanismo Lineare

66 Costruiamo un meccanismo Lineare

67 Costruiamo un profilo di moto Lineare

68 Costruiamo un profilo di moto Lineare

69 Aggiungiamo un secondo asse al nostro progetto

70 Aggiungiamo un secondo asse al nostro progetto

71 Completiamo la configurazione

72 Completiamo la configurazione

73 Power Analisys

74 Power Analisys

75 Concludiamo il progetto

76 Concludiamo il progetto

77 Automation University CO900H