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Hallo Forenteilnehmende,
ich habe mich gerade neu auf dem Board angemeldet.
Ja, ich habe die FAQ vorher gelesen.
Ja, ich habe das Board vor dem Posten nach Antworten durchsucht.
Falls ich die Anlage unklar beschrieben habe, erlklaere ich das gerne genauer.
Ich bin Student fuer Control & Information Systems. Ich schreibe derzeit bei einer Firma in Spanien meine Abschlussarbeit.
1. Zu Steuerndes/ Regelndes System
Es geht dabei um die Automatisierung der Bandzugmessung z. B. bei Umwickelanlagen fuer Stahl-Coils (Coil = Grooooße Rolle Stahlblech, max. 36 t schwer, max. 2 m breit, max. 2 m Durchmesser).
Das heisst, dass das Stahlblech von einem Coil abgewickelt wird, und zu einem neuen Coil wieder aufgewickelt wird. Dazwischen ist dann unter anderem ein von einem Elektromotor angetriebenes Walzenpaar, das sozusagen bei Bedarf "gebremst" werden kann und den Bandzug beim Aufwickeln erhoeht. Zwischen dieser "Bremse" und dem Aufwickler fuer das Coil wird das Stahlbblech ueber eine Walze umgelenkt. Unter den Auflagern dieser Walze sind sogenannte Bandzugmessaufnehmer der Firma www.dr-brandt-gmbh.de aus Bochum angebracht. Ueber einen Messsignalverstaerker liefern sie ein lineares, analoges Signal (0..10V,0..20mA), das Auskunft ueber die Vertikal auf die Umlenkwalze wirkende Kraft gibt. Aus diesem Signal laesst sich, wenn man den "Umschlingungswinkel" um die Umlenkrolle kennt, die tatsaechliche Bandspannung ermitteln. Mit diesem Ist-Wert und einem voreingestellten Soll-Wert soll mittels eines in der S7-400 realisierten PID-Reglers der Motor des "bremsenden" Walzenpaars so geregelt werden, dass die Bandspannung am Aufwickler dem Sollwert entspricht.
2. Folgende Hardware wird verwendet:
Siemens S7-400, CPU 414-2DP, Profibus-Anbindung
ET200S u.a. mit analogem Eingangsmodul 6ES7 134-4FB00-0AB0, mit der S7-400 ueber Profibus verbunden.
Ich habe mittlerweile herausgefunden, dass die "conversion time" oder Wandlungszeit dieses analogen Eingangsmoduls 65 ms betraegt.
Laut Siemens braucht kein Funktionsbaustein laenger als 0,5 ms bis er abgearbeitet ist.
Die Verzoegerung durch die Uebermittlung des Wertes von der ET 200 S zur S7-400 via Profibus liegt laut Siemens bei 1 - 3 ms
Alles klar soweit?
3. Problem
Bei einer bereits realisierten Anlage hat das aber nicht geklappt. Im stationaeren Betrieb, dass heisst bei einer Bandgeschwindigkeit von ca. 60 m/min, war die Regelung stabil und ausreichend genau. Sobald allerdings das Band beschleunigt oder verlangsamt wurde, begann die Bandspannung (auch am Band sichtbar) um einen Wert herum zu pendeln.
Die gemessene "Scan Cycle Time" lag im Schnitt bei 11 ms, der maximalwert war 15 ms.
4. Provisorische, umgesetzte Problemloesung:
In der Annahme, dass diese "Scan Cycle Time" zu hoch war, um eine stabile Regelung zu gewaehrleisten, wurde folgende Loesung (von einem Siemens Ingenieur) erarbeitet und umgesetzt:
Die PID-Regelung wurde nicht in der S7-400 vorgenomen. Stattdessen uebermittlete die S7-400 nur per Profibus DP den Sollwert an den Antrieb SIMOVERT Masterdrive VC, der die Motoren des "bremsenden" Walzenpaars steuert. Die Analogsignale der o.g. Bandzugmessaufnehmers wurden direkt zu dem o.g. Antrieb gefuehrt. Es wurde die PID-Funktion des Masterdrive VC zur Zugkraftmessung verwendet. So wurde eine Reaktionszeit von <2 ms erreicht statt der oebn genannten 15 ms. Die Anlage funktioniert so Problemlos.
5. Aber...
Schoen und gut. Das Problem ist aber, dass die Firma hier wuenscht, dass die PID-Regelung in der SPS stattfindet. Warum? Verschiedene Kunden bestehen auf verschiedene Hersteller fuer Antriebe. Mit einer PID-Regelung in der SPS waere man unabhaengig von den Herstellern und Faehigkeiten der Antriebe; es wuerde direkt die Drehzal usw. an den Antrieb, egal welchen Herstellers, uebergeben.
6. Aufgabe:
Die Aufgabe und Loesung des Problems besteht also (wahscheinlich) darin, die S7-400 dazu zu bekommen, das Signal der o.g. Bandzugmessaufnehmern mit einer kuerzeren "Scan Cycle Time" als 11 ms, moeglichst nah an den o.g. 2 ms, zu betreiben.
7. Meine Idee:
1. Einsatz einer FM-458-1 DP Baugruppe als Erweiterung der S7-400, in Verbindung mit einer EXM 438 A zum Einlesen der analogen Daten von den Bahnzugmessaufnehmern. So wie ich das verstehe, wuerde die Steuerung dann doch unabhangig von der "Scan Cycle Time" der S7-400 stattfinden, weil die FM-458 eine eigene CPU hat, die die PID-Regelung etc. durchfuehren wuerde?
2. Statt das Analogsignal dezentral in die ET200 einzuspeisen, das Signal direkt z.B. ueber eine SM 431 Analogbaugruppe in die S7-400 einfuehren.
Die Frage ist nur, ob das einen erheblichen Geschwindigkeitsvorteil bringt?
3. Dem Programmierer der SPS (das bin ich nicht, mit dem Programmieren habe ich nix am Hut) sagen, dass er keine Ahnung hat, den Programmcode klauen, hier posten und Vorschlaege zur Optimierung Sammeln.
8. Meine Fragen also:
1. Wer hat Erfahrung mit der FM458-1 DP oder ausreichend Erfahrun mit SPS, um abschaetzen zu koennen, ob die Loesung ueberhaupt eine Loesung ist?
2. Wo sind in der obigen Beschreibung des Problems etc. Denkfehler? Wie gesagt bin ich SPS-Anfaenger.
3. Ist mein Verstaendniss der "Scan Cycle Time" ueberhaupt richtig? Ich verstehe darunter die Zeit vom Einlesen der Signale an den Eingaengen der SPS uber das durchlaufen des Programmcodes, dem entsprechenden Setzen der Ausgaenge der SPS bis zum erneuten Einlesen.
4. Was habe ich denn unter sogenannten "Funktionsbausteinen" zu verstehen? Heisst das, dass ich eine Funtkion, z.B. einen PID-Regler, per Software realisiere? Gibt es auch eine Hardware-PID-Funktion? Ist die dann schneller? Oder steuert der "Funktionsbaustein" lediglich den Zugriff auf die Hardware, die den PID-Regler realisiert?
9. Schlusswort
Mehr schreibe ich erstmal nicht.
Das ist ja schon fast die ganze Abschlussarbeit, die hier jetzt steht.
p.s. Wie sagt man so schoen? Wer Rechtschreibfehler findet, darf sie behalten. Ich habe mir groesste Muehe gegeben.
ich habe mich gerade neu auf dem Board angemeldet.
Ja, ich habe die FAQ vorher gelesen.
Ja, ich habe das Board vor dem Posten nach Antworten durchsucht.
Falls ich die Anlage unklar beschrieben habe, erlklaere ich das gerne genauer.
Ich bin Student fuer Control & Information Systems. Ich schreibe derzeit bei einer Firma in Spanien meine Abschlussarbeit.
1. Zu Steuerndes/ Regelndes System
Es geht dabei um die Automatisierung der Bandzugmessung z. B. bei Umwickelanlagen fuer Stahl-Coils (Coil = Grooooße Rolle Stahlblech, max. 36 t schwer, max. 2 m breit, max. 2 m Durchmesser).
Das heisst, dass das Stahlblech von einem Coil abgewickelt wird, und zu einem neuen Coil wieder aufgewickelt wird. Dazwischen ist dann unter anderem ein von einem Elektromotor angetriebenes Walzenpaar, das sozusagen bei Bedarf "gebremst" werden kann und den Bandzug beim Aufwickeln erhoeht. Zwischen dieser "Bremse" und dem Aufwickler fuer das Coil wird das Stahlbblech ueber eine Walze umgelenkt. Unter den Auflagern dieser Walze sind sogenannte Bandzugmessaufnehmer der Firma www.dr-brandt-gmbh.de aus Bochum angebracht. Ueber einen Messsignalverstaerker liefern sie ein lineares, analoges Signal (0..10V,0..20mA), das Auskunft ueber die Vertikal auf die Umlenkwalze wirkende Kraft gibt. Aus diesem Signal laesst sich, wenn man den "Umschlingungswinkel" um die Umlenkrolle kennt, die tatsaechliche Bandspannung ermitteln. Mit diesem Ist-Wert und einem voreingestellten Soll-Wert soll mittels eines in der S7-400 realisierten PID-Reglers der Motor des "bremsenden" Walzenpaars so geregelt werden, dass die Bandspannung am Aufwickler dem Sollwert entspricht.
2. Folgende Hardware wird verwendet:
Siemens S7-400, CPU 414-2DP, Profibus-Anbindung
ET200S u.a. mit analogem Eingangsmodul 6ES7 134-4FB00-0AB0, mit der S7-400 ueber Profibus verbunden.
Ich habe mittlerweile herausgefunden, dass die "conversion time" oder Wandlungszeit dieses analogen Eingangsmoduls 65 ms betraegt.
Laut Siemens braucht kein Funktionsbaustein laenger als 0,5 ms bis er abgearbeitet ist.
Die Verzoegerung durch die Uebermittlung des Wertes von der ET 200 S zur S7-400 via Profibus liegt laut Siemens bei 1 - 3 ms
Alles klar soweit?
3. Problem
Bei einer bereits realisierten Anlage hat das aber nicht geklappt. Im stationaeren Betrieb, dass heisst bei einer Bandgeschwindigkeit von ca. 60 m/min, war die Regelung stabil und ausreichend genau. Sobald allerdings das Band beschleunigt oder verlangsamt wurde, begann die Bandspannung (auch am Band sichtbar) um einen Wert herum zu pendeln.
Die gemessene "Scan Cycle Time" lag im Schnitt bei 11 ms, der maximalwert war 15 ms.
4. Provisorische, umgesetzte Problemloesung:
In der Annahme, dass diese "Scan Cycle Time" zu hoch war, um eine stabile Regelung zu gewaehrleisten, wurde folgende Loesung (von einem Siemens Ingenieur) erarbeitet und umgesetzt:
Die PID-Regelung wurde nicht in der S7-400 vorgenomen. Stattdessen uebermittlete die S7-400 nur per Profibus DP den Sollwert an den Antrieb SIMOVERT Masterdrive VC, der die Motoren des "bremsenden" Walzenpaars steuert. Die Analogsignale der o.g. Bandzugmessaufnehmers wurden direkt zu dem o.g. Antrieb gefuehrt. Es wurde die PID-Funktion des Masterdrive VC zur Zugkraftmessung verwendet. So wurde eine Reaktionszeit von <2 ms erreicht statt der oebn genannten 15 ms. Die Anlage funktioniert so Problemlos.
5. Aber...
Schoen und gut. Das Problem ist aber, dass die Firma hier wuenscht, dass die PID-Regelung in der SPS stattfindet. Warum? Verschiedene Kunden bestehen auf verschiedene Hersteller fuer Antriebe. Mit einer PID-Regelung in der SPS waere man unabhaengig von den Herstellern und Faehigkeiten der Antriebe; es wuerde direkt die Drehzal usw. an den Antrieb, egal welchen Herstellers, uebergeben.
6. Aufgabe:
Die Aufgabe und Loesung des Problems besteht also (wahscheinlich) darin, die S7-400 dazu zu bekommen, das Signal der o.g. Bandzugmessaufnehmern mit einer kuerzeren "Scan Cycle Time" als 11 ms, moeglichst nah an den o.g. 2 ms, zu betreiben.
7. Meine Idee:
1. Einsatz einer FM-458-1 DP Baugruppe als Erweiterung der S7-400, in Verbindung mit einer EXM 438 A zum Einlesen der analogen Daten von den Bahnzugmessaufnehmern. So wie ich das verstehe, wuerde die Steuerung dann doch unabhangig von der "Scan Cycle Time" der S7-400 stattfinden, weil die FM-458 eine eigene CPU hat, die die PID-Regelung etc. durchfuehren wuerde?
2. Statt das Analogsignal dezentral in die ET200 einzuspeisen, das Signal direkt z.B. ueber eine SM 431 Analogbaugruppe in die S7-400 einfuehren.
Die Frage ist nur, ob das einen erheblichen Geschwindigkeitsvorteil bringt?
3. Dem Programmierer der SPS (das bin ich nicht, mit dem Programmieren habe ich nix am Hut) sagen, dass er keine Ahnung hat, den Programmcode klauen, hier posten und Vorschlaege zur Optimierung Sammeln.
8. Meine Fragen also:
1. Wer hat Erfahrung mit der FM458-1 DP oder ausreichend Erfahrun mit SPS, um abschaetzen zu koennen, ob die Loesung ueberhaupt eine Loesung ist?
2. Wo sind in der obigen Beschreibung des Problems etc. Denkfehler? Wie gesagt bin ich SPS-Anfaenger.
3. Ist mein Verstaendniss der "Scan Cycle Time" ueberhaupt richtig? Ich verstehe darunter die Zeit vom Einlesen der Signale an den Eingaengen der SPS uber das durchlaufen des Programmcodes, dem entsprechenden Setzen der Ausgaenge der SPS bis zum erneuten Einlesen.
4. Was habe ich denn unter sogenannten "Funktionsbausteinen" zu verstehen? Heisst das, dass ich eine Funtkion, z.B. einen PID-Regler, per Software realisiere? Gibt es auch eine Hardware-PID-Funktion? Ist die dann schneller? Oder steuert der "Funktionsbaustein" lediglich den Zugriff auf die Hardware, die den PID-Regler realisiert?
9. Schlusswort
Mehr schreibe ich erstmal nicht.
Das ist ja schon fast die ganze Abschlussarbeit, die hier jetzt steht.
p.s. Wie sagt man so schoen? Wer Rechtschreibfehler findet, darf sie behalten. Ich habe mir groesste Muehe gegeben.