TIA Stillstandsüberwachung über F-DI

[Holzmichl]

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Hallo zusammen,

ich hab aktuell ein Retrofit zu bearbeiten.
Hier ist zur S7-300 ein Pilz Pnoz Multi Classic mit ms1p Stillstandsüberwachungen in der Ausführung mit 2 PNP-Sensoren je Überwachung verbaut.
Es soll auf S7-1500F-CPU und ET200SP als IOs umgebaut werden.

Der reguläre Fall ist mir bekannt, indem man explizite Stillstandsüberwachungs-Geräte verbaut und die Ausgangsrelais dieser Geräte auf die F-DI verdrahtet.

Jetzt ist bei uns intern die Frage aufgeworfen worden, ob man nicht die Stillstandswächter einspart und die beiden Sensoren je Achse direkt auf die F-DI verdrahtet und die Logik in der F-CPU verarbeitet.
Wäre aus meiner Sicht logisch möglich und habe sogar nach einem vorgefertigten Baustein in einer der Libraries gesucht, aber nichts gefunden.
Was sicher ein Thema ist, ist die Zykluszeit zur Abarbeitung des F-Programms. Bei Nenndrehzahl + 30% Sicherheit hätte man eine gleichförmige Taktung von 5ms ON / 5ms OFF, wobei das eigentlich nicht relevant und eine Abfrage bei regulärem Lauf der Spindel eigentlich uninteressant ist.
Jede Bearbeitungseinheit ist ein eigener Sicherheitskreis mit F-DO, Lastschützen und Rückführung. Die Verriegelung des Zutritts darf erst abfallen, wenn Last getrennt, FDBACK ok und Spindel im Stillstand. Die Stillstandsüberwachung selbst ist notwendig, da die Spindel per Keilriemen angetrieben wird.
(Man will definitiv Stillstand überwachen und kein Safe Speed etc.)

Die spezielle F-TM Count 1x1Vpp sin/cos HF fällt aus meiner Sicht aus, da diese Karte die Variante mit 2 PNP-Sensoren nicht unterstützt.

Jetzt ist die Frage, ob etwas grundsätzlich dagegen spricht und ob jemand sowas schon mal umgesetzt hat.
Die Kostenfrage kann ich dann im Anschluss selbst klären.

Der Vollständigkeit halber:
TIA V18 Upd 3
S7-1514SP F / 6ES7514-2SN03-0AB0
F-DI 8x 24VDC HF / 6ES7136-6BA01-0CA0

 

[DeltaMikeAir]

Jetzt ist die Frage, ob etwas grundsätzlich dagegen spricht und ob jemand sowas schon mal umgesetzt hat.

Ich noch nicht aber ich kann dich auf folgendes Siemens PDF verweisen:
Siemens Handbuch: Sichere Positions-, Stillstands-, Richtungs- und Geschwindigkeitserfassung

Vielleicht findest du dort ein paar passende Info´s

Du musst es vielleicht später proobieren, die S-Seite ist gerade nicht erreichbar

 

[Holzmichl]

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Ich noch nicht aber ich kann dich auf folgendes Siemens PDF verweisen:

Ich habs jetzt nur überflogen, aber im gesamten PDF gehts auf den ersten Blick nur um die Konfiguration und Auswertung von Safety-Encodern per Feldbus. Heut Abend hab ich vielleicht mehr Zeit für das PDF, ob nicht doch noch ein wichtiger Hinweis enthalten ist.
Trotzdem danke

 

[Heinileini]

Die spezielle F-TM Count 1x1Vpp sin/cos HF fällt aus meiner Sicht aus, da diese Karte die Variante mit 2 PNP-Sensoren nicht unterstützt.

Die 1Vpp-Schnittstelle kommt ohne "Bastelei" nicht mit den PNP-Sensoren klar.
Aber schnelle Eingänge wird man schon benötigen. Bei Betrieb mit maximaler DrehZahl sollte die AuswerteElektronik schon korrekt zählen können. Ich weiss, Du willst den StillStand überwachen und die Frequenz der Impulse bei höheren Drehzahlen interessieren Dich (eigentlich) nicht. Aber man muss bedenken, dass der StroboskopEffekt zuschlagen und einen vermeintlichen Stillstand vorgaukeln kann, wenn die ZyklusZeit zur Frequenz der Impulse "passt".

 

[winnman]

Wenn mann mit Timern arbeitet 8immer wieder neustartet bei Flankenerkennung), die zb erst nach 10 s (oder mehr) den Stillstand melden dann sollte das sogar mir einer langsameren Baugruppe gehen, es spielt ja keine Rolle ob hier nur hin und wieder Impulse kommen, Stillstand ist dann wenn beide INI´s keine Impulse mehr liefern und das Zeit x lang.
Auswertung noch wenn nur von einem INI Impulse Kommen -> Störung

 

[Larry Laffer]

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Ich muss an dieser Stelle @Heinileini zustimmen ... Es ist zwar egal ob man alle Impuls mitbekommt aber gerade bei einer langen Abtastzeit ist die Chance relativ hoch, dass das System genau das meint obwohl immer noch zahlreiche Impulse reinkommen. Das wäre mir an dieser Stelle zu unsicher ...

10s Nachlaufzeit würden das zwar relativieren ... aber will man das haben ?

Aber muss dieser Teil denn überhaupt im F-Programm ablaufen ? Das zyklische (Nicht-F-) Programm hätte hier mit der Erfassung ja keine Probleme und letztlich geht es ja (am End nur) darum das sicher asuzuwerten ...

 

[Holzmichl]

Aber muss dieser Teil denn überhaupt im F-Programm ablaufen ? Das zyklische (Nicht-F-) Programm hätte hier mit der Erfassung ja keine Probleme und letztlich geht es ja (am End nur) darum das sicher asuzuwerten ...

Interessante Überlegung, aber das wüsste ich jetzt nicht, wie ich das sauber ins F-Programm bekommen würde. Oder meinst Du im F-Programm den Standard-DI, wie bei einem Rückführkreis auswerten?

Was ich gerade gefunden habe ist diese Einstellung:
Aufruf einer F-Ablaufbaugruppe zur Zykluszeit. Davon wird laut Hilfe (F1) abgeraten, weil nicht immer konsistent gleich, aber evtl doch besser als Standard-DI, weil per F-DI eingelesen.



Diese Einstellung war mir bis jetzt unbekannt.

Mir gehts hier gezielt um eine zweite F-Ablaufgruppe nur für die Impulsauswertung. Das reguläre F-Programm läuft weiter im Weckalarm-Zyklus.

 

[Holzmichl]

10s Nachlaufzeit würden das zwar relativieren ... aber will man das haben ?

Das wäre in dem Fall eigentlich kein Problem. Vielleicht reichen auch 5 Sekunden.

 

[Larry Laffer]

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Interessante Überlegung, aber das wüsste ich jetzt nicht, wie ich das sauber ins F-Programm bekommen würde. Oder meinst Du im F-Programm den Standard-DI, wie bei einem Rückführkreis auswerten?

Ich hatte eigentlich gedacht die Auswertung komplett im Standard-Programm zu machen und dann via Merker ins F-Programm zu übergeben. Da weiß ich aber nicht ob das okay wäre. Aber grundsätzlich kann ich ja "unsichere" Signale in Reihe zu sicheren Signalen legen - also z.B. die Auswertung wie genannt und wenn der Merker da ist frgt das F-Programm dann ab ob die F.DI's statisch sind (also sich nicht mehr ändern). Das müßte dann eigentlich auch sauber sein ...

Deine Variante allerdings mit einer 2. Ablaufgruppe, die ggf. schneller getaktet ist (geht das ?), wäre natürlich die absolut bessere Lösung.

 

[s_kraut]

Ich hab Stillstandswächter eigentlich immer als externe Hardware verbaut.
Aber frag doch dein Siemens-Ansprechpartner und sag gern Bescheid was rauskam!

 

[maxder2te]

Ich hab das ms1p selbst mal für genau sowas mit 2 PNP-Inis für ein Serienprodukt ausgesucht und eingesetzt. Das durch was anderes zu ersetzen ist gar nicht mal so einfach.

Zum Einen überwachen das ms1p den Minus-Anschluss der PNP-Schalter im Hinblick auf Sensorausfall. Außer sind die Sensoren mechanisch nicht 90° versetzt, sondern müssen ein überlappende Pulsmuster haben. Mit Siemens F-Baugruppen geht da nichts.

Du brauchst jedenfalls ein externes Schaltgerät oder eine zusätzliche Kleinsteuerung.

 

[s_kraut]

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Siemens 3TK2810 haben wir für sowas auch schon verplant. Induktiv am Motor oder mit zwei Inis. Es gibt da ein paar Varianten im Katalog.

 

[Holzmichl]

Als Alternative oder Plan-B hab ich mir das ifm DA102S rausgesucht.

DA102S - Auswertesystem für eine sichere Stillstandsüberwachung - ifm

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www.ifm.com

Das arbeitet identisch zu den Pilz ms1p und ich bräuchte zur Verdrahtung die identischen 2x F-DI, wie man für den direkten Anschluss der PNP-Sensoren braucht.
Ich bräuchte im Endeffekt halt 9 Stück davon, deshalb die Überlegung.

 

[rostiger Nagel]

So richtig kann ich mir nicht vorstellen das du das Sicher bekommst,
ich könnte da nicht bei ruhig schlafen.
Meiner Meinung nach müssten das Zertifizierte Sensoren sein, die selbständig
die Drehzahl überwachen und können, diese Signale als gut oder böse an die
F-Eingänge geben.

 

[rostiger Nagel]

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Wie währe den so etwas https://www.dina.de/stillstandswaechter-safeone-dn3ps2
Dann brauchst du auch keine Sensoren mehr, die musst du ja auch so anbringen
und bewerten das es Safe ist.

 

[Holzmichl]

@rostiger Nagel
Zum einen hab ich ein Retrofit einer Maschine mit gültiger CE. Das muss ich überall im Hinterkopf behalten.
Die 0815-INI-Sensoren sind passend verbaut und liefern mit dem Pilz ms1p laut Pilz-Doku PL e.
Wenn ich jetzt die ifm-Baugruppe einbaue mit den identischen Sensoren erhalte ich laut deren Doku ebenfalls PL e. Hängt natürlich noch mehr dran, aber das wäre für den Part ein "keine wesentliche Änderung", da identische Funktion mit identischem PL. Platzmäßig passt die ifm-Klamotte in eine Standard-EA-Klemmkiste neben die ET200SP.
Die motorseitigen Stillstandswächter kenne ich natürlich und habe ich selbst schon oft genug in Betrieb genommen. Meistens von Phoenix.
Allerdings habe ich in diesem Fall eine Maschinengruppe mit etlichen Bandsägen, die folgende Kraftübertragung aufweist:
Motor -> Keilriemen -> Bandsägenrad 1 -> Bandsäge -> Bandsägenrad 2
Die Stillstands-Inis sind auf dem Bandsägerad 2 angebracht.
Laut der Gefährdungsbeurteilung können (vereinfacht) 3 außerordentliche Fälle eintreten
a) Keilriemen reißt -> Rad1 und Rad2 werden nicht gebremst und trudeln aus
b) Bandsäge reißt -> Rad 2 trudelt aus
c) FU geht in Störung und kann nicht bremsen -> Rad 1 und Rad 2 werden nicht gebremst und trudeln aus
Dementsprechend ist die Stillstandsüberwachung auf Rad 2 richtig angebracht.
Ansonsten könnte ich auch ausschließlich ein verzögertes Stoppen nach SS1 über Zeitbeschränkung mit Bremsung über den FU ausführen.

Der Gedanke war stark vereinfacht, ob nicht die F-DI "High Feature" das selbe können wie ein externes Gerät und mit der identischen Logik eine passende Funktion bereitstellen. Das wäre meiner Ansicht nach schöner und eher "Keep it simple and stupid".

Wenn's nicht geht, geht's nicht. Dann mit Auswertegerät und Schema-F.

 

[s_kraut]

Ich kann mir vorstellen dass es geht mit einer F-DI HF, möglicherweise sogar über non-F-DI.

Es gibt beispielsweise auch ähnliche Schaltungsbeispiele mit TÜV-Zertifikat wo zwei PTC über zwei non-F-AI eingelesen und verglichen werden und bis SIL2/PLd hoch kommt.

Gehen wird es, nur halt mit den Herstellern abklären wie du es aufs Papier bekommst.

Im Übrigen wäre dabei auch interessant ob es mit NAMUR-Sensoren geht. Weniger Kupfer und Drahtbruchsicherheit.

 

[Heinileini]

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... dann sollte das sogar mir einer langsameren Baugruppe gehen, es spielt ja keine Rolle ob hier nur hin und wieder Impulse kommen, ...

Doch, leider spielt es eine Rolle, ob hier nur hin und wieder Impulse kommen.
Wenn die Impulse bzw. ImpulsPausen kürzer sind als die ZyklusZeit, dann kann man sich nicht mit Sicherheit darauf verlassen, dass Impulse bzw. ImpulsPausen überhaupt erkannt werden.
Für das abfragende Programm in der PLC kann es ZUFÄLLIG so aussehen, als kämen keine Impulse mehr bzw. als kämen keine ImpulsPausen mehr.
Auf eine sicherheitsrelevante Information, wie eine StillstandsErkennung, die auf Zufällen basiert, möchte ich mich aber nicht verlassen (müssen).

Stillstand ist dann wenn beide INI´s keine Impulse mehr liefern und das Zeit x lang.
Auswertung noch wenn nur von einem INI Impulse Kommen -> Störung

Da hier zwei Signale ausgewertet werden, ist die Wahrscheinlichkeit, dass beide gleichzeitig einen Stillstand vorgaukeln, wohl viel geringer. Aber der Faktor Zufall ist damit nicht wirklich eliminiert.
Dies ist aber ein "logisches" Problem und nicht davon abhängig, ob die CPU ein "F" in ihren Namen trägt oder nicht.

Der Gedanke war stark vereinfacht, ob nicht die F-DI "High Feature" das selbe können wie ein externes Gerät und mit der identischen Logik eine passende Funktion bereitstellen.

Die identische "Logik" ist in diesem Fall nicht ausreichend, wenn die AbtastHäufigkeit in der CPU nicht ausreicht.

 

[Holzmichl]

In der Betriebsanleitung des ifm-Moduls steht recht verständlich beschrieben, was zur Fehlerreaktion des Gerätes führt:
- erhöhter Unterschied in der Impulsfrequenz der einzelnen Sensoren (kann man über einen Zähler realisieren, der über das reguläre F-Programm zyklisch abgefragt und rückgesetzt wird)
- Zustand "beide Signale OFF" (logischer Fehler)

Ich denke mal, dass es darauf hinausläuft ob eine zweite F-Ablaufgruppe mit freilaufender Zykluszeit zum einlesen der Signale funktioniert oder nicht. Der F-DI als solches sollte schnell genug sein, sonst könnte man nicht in der Hardware-Konfig eine Verzögerungszeit von 0,4ms einstellen (Standard 3,2ms). Was ich aktuell nicht bewerten kann ist, wie hoch der Overhead für die dezentrale F-Peripherie ist.

Laut meiner Überschlagsrechnung aus der aktuellen Zykluszeit der verbauten S7-315 PN/DP FW V2.6 (ca 25ms) im Vergleich zu den aktuellen "Middle Performance"-CPUs sollte eine Zykluszeit von 1-3ms der S7-1514SP rauskommen.

Wie gesagt, sollte es nicht stabil funktionieren bei einem Test, kann ich mir der vorhandenen Hardware (2x F-DI je Spindel) immer noch ein fertiges Auswertegerät dazwischenschalten.

Mein zuständiger Siemens Ansprechpartner ist was solche Fragen angeht eher "verschlossen" oder besonders geschäftstüchtig und verweist mich auf die von Big-$ angebotenen Auswerterelais.

Wahrscheinlich habt Ihr alle Recht und die Abtastrate ist realistisch zu gering.

 

[Heinileini]

- Zustand "beide Signale OFF" (logischer Fehler)

Keine Ahnung, ob "beide Signale OFF" ein logischer Fehler wäre.
Ich hatte unterstellt, dass mit "2 Signalen" ein durchaus übliches "AB-Signal" gemeint ist, also 2 "um 90° verschobene" Signale alias sinus/cosinus gemeint ist. In dem Fall wäre "beide Signale OFF" kein logischer Fehler, sondern zeitweise zulässig.