Wickelsteuerung mit einer 319-3 PN/DP 2ms Zykluszeit?

[Mecki]

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Hallo zusammen,

ich schreibe zur Zeit meine Abschlussarbeit, in der ich, falls möglich, eine Wickelsteuerung auf einer S7 319 umsetzen soll.
Die genannte Wickelsteuerung existiert bereits in einem Leitsystem LOGIDYN-D2 und soll nun 1 zu 1 nach Siemens portiert werden. Problem an der ganzen Sache ist, dass die Steuerung mit 2ms ablaufen muss, da die Bandgeschwindigkeit ca. 800 m/min beträgt und alles sauber aufgewickelt werden soll.
Mein Ansatz ist, alle zeitkritischen Aufgaben in den OB35 zu packen und diesen dann mit 2ms arbeiten zu lassen und den Rest im OB1 oder einem anderen OB3X ablaufen zu lassen.
Das ganze ist im Wesentlichen eine Lageregelung, die dann die Wicklung übernimmt. Zur Verfügung stehen 2 Inkrementalgeber (Keine Absolutgeber), die mir die Ticks-, sowie die Geschwindigkeit der beiden Antriebe (Haspel und Traversierung) liefern. Ich muss also über die Ticks im OB35 zusätzlich noch die Positionen ausrechnen und die Geschwindigkeiten über einen Softwarefilter schicken.

Getestet habe ich mein Programm (ohne Peripherieansteuerung) auf einer 315F-2 PN/DP mit dem OB35 (10ms) und OB1. Beim Abfragen der Zykluszeit kam ich auf einen maximalen Wert zw. 6ms und 7ms.

Meine Frage nun an euch ist, ob es eurer Meinung und erfahrung nach möglich ist diese Wickelsteuerung erfolgreich auf einer 319-3 PN/DP laufen zu lassen? Einfach so kaufen und probieren wird wohl nicht gehen, da die Firma in der ich die Arbeit schreibe, nicht mal eben tausende von Euros ausgibt, nur um zu Probieren. Die Mitarbeiter von Siemens waren bisher bei der Zykluszeit nur am stutzen, aber vlt hat ja hier jmd. Erfahrung, ob es nun möglich ist, oder nicht.

Ich Danke euch für eure Hilfe.

Gruß
Mecki

 

[godi]

Erkläre mal genau die Zeitkritischen aufgaben die du hast.
Vielleicht kann man das ja auch anders lösen.

godi

 

[Larry Laffer]

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Sehe ich auch so wie Godi ...
Du must doch in der Hauptsache die Geschwindigkeit der Wickelantriebe nachführen. Das passiert Durchmesser-abhängig und der wird sich auch bei 800 m/s nicht im 3 ms - Takt ändern ...

 

[Mecki]

dann werde ich mal näher darauf eingehen.
Der Aufhaspel wird über eine andere Steuerung geregelt. Das bedeutet, wenn das Band 800 m/min macht, dreht er sich entsprechend schnell am Anfang, wenn er noch leer ist und wird dann zunehmend langsamer. Aber das gehört nicht mit in meine Steuerung.

Die zeitkritische Aufgabe ist im Wesentlichen die Lagegerelung. Der gesamte, sich drehende haspel sitzt auf einer Spindel, die über einen Motor angetrieben wird und damit vor- und zurück gefahren werden kann. Die Positionierung dieser Spindel muss hochgenau sein, da sich sonst das Stahlband an den beiden Haspelrändern aufbaut und somit das Wickelbild in Form eines Diabolo ergibt, was unerwünscht ist. Damit ich nun aber genau genug positionieren kann, muss die Abtastzeit entsprechend klein sein, laut meiner Berechnung ca 2ms (je kleiner, desto besser).

Die Steuerung muss also diese Lageregelung abarbeiten, dann die umkehrpunkte der Traversierung bei jedem Durchlauf neu bestimmen. Weiterhin wird ein Beobachter eingesetzt der die tatsächliche Position des Bandes auf dem Haspel errechnet, da das Band ja eine Eigendynamik besitzt. Auch dieser Bandbeobachter muss schnell abgearbeitet werden. Dann müssen die Positionen und die Drehgeschwindigkeiten der Motoren ausgerechnet werden. Es existiert auch eine Funktion die, die Bandumkehr ermittelt auch die muss wenn möglich in den schnellen Programmteil integriert werden.
Alles Weitere, wie Konstantenberechnung und die Erzeugung der Logiksignale können hingegen langsam abgearbeitet werden. Für weitere Fragen stehe ich natürlich zur Verfügung, ich hoffe ich konnte das problem nun besser umschreiben, bzw. konkretisieren.

Gruß
Mecki

 

[WL7001]

Die zeitkritische Aufgabe ist im Wesentlichen die Lagegerelung. Der gesamte, sich drehende haspel sitzt auf einer Spindel, die über einen Motor angetrieben wird und damit vor- und zurück gefahren werden kann. Die Positionierung dieser Spindel muss hochgenau sein, da sich sonst das Stahlband an den beiden Haspelrändern aufbaut und somit das Wickelbild in Form eines Diabolo ergibt, was unerwünscht ist. Damit ich nun aber genau genug positionieren kann, muss die Abtastzeit entsprechend klein sein, laut meiner Berechnung ca 2ms (je kleiner, desto besser).

Die Steuerung muss also diese Lageregelung abarbeiten, dann die umkehrpunkte der Traversierung bei jedem Durchlauf neu bestimmen. Weiterhin wird ein Beobachter eingesetzt der die tatsächliche Position des Bandes auf dem Haspel errechnet, da das Band ja eine Eigendynamik besitzt. Auch dieser Bandbeobachter muss schnell abgearbeitet werden. Dann müssen die Positionen und die Drehgeschwindigkeiten der Motoren ausgerechnet werden. Es existiert auch eine Funktion die, die Bandumkehr ermittelt auch die muss wenn möglich in den schnellen Programmteil integriert werden.
Alles Weitere, wie Konstantenberechnung und die Erzeugung der Logiksignale können hingegen langsam abgearbeitet werden. Für weitere Fragen stehe ich natürlich zur Verfügung, ich hoffe ich konnte das problem nun besser umschreiben, bzw. konkretisieren.

Gruß
Mecki

Zum Wickelvorgang an sich : vergiß den Umkehrversatzwinkel nicht, damit das Band sich nicht immer an der selben Stelle des Vollkreises wendet und so einen zusätzlichen Diaboloeffekt erzeugt )

Gruß WL7001

 

[Mecki]

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Zum Wickelvorgang an sich : vergiß den Umkehrversatzwinkel nicht, damit das Band sich nicht immer an der selben Stelle des Vollkreises wendet und so einen zusätzlichen Diaboloeffekt erzeugt )

Gruß WL7001

Hi WL7001,

vielen Dank. Ich habe bei der Berechnung der Verlegebreite einen Versatzwinkel berücksichtigt. Dadurch fließt dieser automatisch mit in den Wickelvorgang ein.

 

[rs-plc-aa]

Zur CPU 319...

Hallo Mecki,

was jetzt nichts mit der Aufgabenstellung zu tun hat sondern rein mit der Zykluszeit ist ja im einfachsten Sinne die Größe deines Programms - speziell der Part der im OB35 passieren soll und die Anzahl und Art der Anweisungen die dort abgearbeitet werden müssen.

Vorab kann ich so viel sagen daß ich selber schon Benchmarks mit der CPU319 machen durfte und eigentlich nur platt über die Geschwindigkeit war.

Jedoch muss das jetzt wiederum nichts heissen wie lange sie für dein spezielles Programm brauchen würde - aber so mal als Hausnummer:

Knapp 200kB AWL-Code hat eine 317-2 in <30ms abgespult; die 319-3 den selben in <6ms...

Das wird dir jetzt natürlich nur bedingt was helfen aber wenn du z.B. die zeit nimmst was deine 315er dafür benötigt hat (was ja schon ziemlich wenig im Vergleich zu meinem Beispiel ist) bin ich mir ziemlich sicher daß die 319 das in 1-2ms erledigen wird (beachte ich habe mit der 317 verglichen welche ja auch schon schneller als die 315 ist! und siehe den Unterschied...)

Wie schätztst du deinen Code ein ? Wie groß ist der Speicherbedarf ?

Gib man nen groben Anhaltspunkt.

 

[Mecki]

Danke für deine Antwort rs-plc-aa.

Also im Simatic - Manager sagt er bei Größe im Arbeitsspeicher: 1326 an. Schwer zu sagen, wieviele Operationen da nun genau drin sind. Auf jeden Fall wird dort auch einmal für die Lageregelung der FB41 aufgerufen (PID - CONTROL). Ist als einfacher P-Regler verschaltet, mit einer Geschwindigkeitsvorsteuerung.
Ingesamt habe ich 10 Netzwerke im OB 35. Hoffe ich habe die richtigen Werte erwischt.

Gruß
Mecki

 

[edison]

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Bist Du auf eine Siemens CPU festgelegt?

Ansonsten frag doch mal bei Vipa eine Speed7 an,
Die Dinger sind superschnell und mit ner MusterCPU für 14 Tage haben Die auch kein Problem.

 

[Mecki]

Also vom Thema her ist meine Abschlussarbeit festgelegt auf Siemens und es muss eine S7 300 Station sein, weil mehr wird die Firma nicht dafür ausgeben "nur" um eine Verlegung zu realisieren.
Denn das LOGIDYN-D2 schafft das ja noch locker "nebenbei" sag ich mal, und kann dabei auch noch die gesamte Tandemanlage regeln und steuern.
Und die 319 ist ja auch schon ziemlich teuer.

Daher fallen andere Hersteller leider raus. Hatte mich auch schonmal bei VIPA umgesehen, aber leider nützt mir das ja nichts. Danke dir trotzdem für den Tipp.

Gruß
Mecki

 

[rs-plc-aa]

Danke für deine Antwort rs-plc-aa.

Also im Simatic - Manager sagt er bei Größe im Arbeitsspeicher: 1326 an. Schwer zu sagen, wieviele Operationen da nun genau drin sind. Auf jeden Fall wird dort auch einmal für die Lageregelung der FB41 aufgerufen (PID - CONTROL). Ist als einfacher P-Regler verschaltet, mit einer Geschwindigkeitsvorsteuerung.
Ingesamt habe ich 10 Netzwerke im OB 35. Hoffe ich habe die richtigen Werte erwischt.

Gruß
Mecki

"1326" ist in Byte angegeben -> das entspricht 1,29kB...

Das "Bisschen" wird wahrscheinlich sogar eine 317er in deiner vorgegeben Zeit bezwingen, mit der 319er KANN da gar nichts schief gehen !

Vergleiche einfach den Speicherbedarf den ich bei der Messung zu grunde legte -> mehr als Faktor 100 !


@edison: VIPA ist schnell, ja...

Ich hatte vor längerer Zeit mal Kontakt aber die haben mich nicht voll überzeugen können. Geschwindigkeit ist eben doch nicht alles.

 

[Ralle]

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Also vom Thema her ist meine Abschlussarbeit festgelegt auf Siemens und es muss eine S7 300 Station sein, weil mehr wird die Firma nicht dafür ausgeben "nur" um eine Verlegung zu realisieren.
Denn das LOGIDYN-D2 schafft das ja noch locker "nebenbei" sag ich mal, und kann dabei auch noch die gesamte Tandemanlage regeln und steuern.
Und die 319 ist ja auch schon ziemlich teuer.

Daher fallen andere Hersteller leider raus. Hatte mich auch schonmal bei VIPA umgesehen, aber leider nützt mir das ja nichts. Danke dir trotzdem für den Tipp.

Gruß
Mecki

Da gehts dann aber nur um den Namen auf der SPS, oder? Die Speed7 ist zu 99,..% kompatiebel zur S7, mit den gleichen Werkzeugen zu programmieren, aber noch um einiges schneller als die 319!!!
Mit SPS-Programmen, die die 315 auf 80ms bringen, läuft die Speed7 bei 2-3ms. Nicht zu vergessen der Speed-Bus, denn was nützt dir eine schnelle 319, die die E nicht schnell genug über den Rückwandbus einsammelt?
Ich arbeite gerne mit der Speed7, die 319 ist auch super, das betrifft aber auch den Preis und vor allem das GEWICHT !

 

[rs-plc-aa]

@Ralle: Hast du denn schon konkrete Erfahrungen (ausser jetzt die Zykluszeit - da ist mir klar daß sie sauschnell ist) mit der Speed7 ?

Also wie oft schon und wie lange bereits im Einsatz, Rückläufer, Feedback vom Kunden, Support usw...

Mich interessiert hauptsächlich die zuverlässigkeit und die Akzeptanz beim Kunden.

Im Augenblick wird i.d.R. der Name immer noch gerne bezahlt. Kann sich ja alles ändern...

...das betrifft aber auch den Preis und vor allem das GEWICHT !

... und den Anlaufstrom (-> Technische Daten beachten!)

 

[MSB]

Vielleicht sehe ich ja jetzt was falsch,
es ist ja vielleicht realistisch das eine 319 irgend
ein Programm in 2ms Abarbeitet, aber was hängt
dann eigentlich an der 319 sprich welches Antriebssystem
und wie ist dieses angebunden.

2ms fürs Programm sind realisierbar, 2ms als "garantierte" Reaktionszeit für die EA,
ist bei der Siemens EA-Busstrucktur ziemlich schwierig denke ich.

Mfg
Manuel

 

[Longbow]

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Hallo zusammen,

Getestet habe ich mein Programm (ohne Peripherieansteuerung) auf einer 315F-2 PN/DP mit dem OB35 (10ms) und OB1. Beim Abfragen der Zykluszeit kam ich auf einen maximalen Wert zw. 6ms und 7ms.


Gruß
Mecki

Hallo,

Die 319 und die Speed7 CPUs sind bei der AWL-Codeverarbeitung so um die 50 mal schneller als eine 315 von SIEMENS. Wenn es bei der 315 schon so läuft sollte es bei den schnellen CPUs keine Probleme geben.

Aber am besten ist es natürlich schon wenn man es einfach mal probiert,
vielleicht geht es ja auch mit dem einem Zeit-OB in 1ms, 500µs oder sogar in 250µs.

Und wie edison schon erwähnt hat, zum testen kann man sich ja mal ein VIPA 314ST schicken lassen, die hätte bereits vier Zähler mit 100 kHz integriert und kostet (für den Fall das man sie doch behält) nur 1/3 der 319 laut Liste.

Und das Ändern der Hardwarekonfiguration von einer 318(Speed7) zur 319 sollte nicht das Problem sein.

Aber wie bereits gesagt, die 319 hat genug Power für so einen Job.

Gruß

Longbow

 

[rs-plc-aa]

@MSB: Nö, das siehst du schon richtig.

Die Anforderungen an die jeweilige Konfig sind ja auch sehr unterschiedlich - daher habe ich meinen Test auch nicht nur am Schreibtisch sondern in der realen Station unter realen Bedingungen durchgeführt.

Meine Aufgabenstellung war auch nicht zeitkritisch in dem Sinne sondern das Programm so umfangreich daß ich bei der 318er die Zyklusüberwachungszeit auf 200ms erhöhen musste daß sie nicht auf Stop geht wenn mal ein Ausreisser dabei ist.

Gefühlsmäßig (und so wird ja oft entschieden) hätte ich auf Grund der Tatsache daß seine 315 das schon ziemlich schnell abspult gesagt daß es die 319 im Schongang erledigt.

Der reale Test ist aber im Endeffekt immer durch nichts zu ersetzen...

 

[Ralle]

Vielleicht sehe ich ja jetzt was falsch,
es ist ja vielleicht realistisch das eine 319 irgend
ein Programm in 2ms Abarbeitet, aber was hängt
dann eigentlich an der 319 sprich welches Antriebssystem
und wie ist dieses angebunden.

2ms fürs Programm sind realisierbar, 2ms als "garantierte" Reaktionszeit für die EA,
ist bei der Siemens EA-Busstrucktur ziemlich schwierig denke ich.

Mfg
Manuel

100% Ack , wie einige so schön zu schreiben pflegen.

@rs-plc-aa

@Ralle: Hast du denn schon konkrete Erfahrungen (ausser jetzt die Zykluszeit - da ist mir klar daß sie sauschnell ist) mit der Speed7 ?

Also wie oft schon und wie lange bereits im Einsatz, Rückläufer, Feedback vom Kunden, Support usw...

Mich interessiert hauptsächlich die zuverlässigkeit und die Akzeptanz beim Kunden.

Im Augenblick wird i.d.R. der Name immer noch gerne bezahlt. Kann sich ja alles ändern...

Ich hatte schon beide Steuerungen zu programmieren. Selbst die 319 war am Anfang nicht 100% kompatibel, das Problem hat auch Siemens . Die Speed7 läuft seit längerem problemlos in einigen unserer Anlagen. Bisher keine Defekte oder Ausfälle, allerdings ohne den schnellen Speed-Bus, zu dem kann ich also nichts sagen. Es gibt sicher einige Einschränkungen. Bei den von mir verwendeten Speed7-Versionen konnte man keinen CP342-5 anschalten, wie es mit den Ethernet-CP ist weiß ich im Moment nicht. Vipa hat jetzt einen eigenen Profibus-CP für den Speed-Bus, das ist auch sehr interessant. Der FB125 von Siemens, zur Profibus-Störungsanalyse, ging bisher auch noch nicht, Abhilfe ist versprochen, k.A., wie weit das ist. Vipa bemüht sich jedenfalls sehr und ist immer am Ball. Sicher muß man mit jedem Kunden reden, ob man die Speed7 einsetzen kann, aber da sie mit Step7 programmiert wird und auch bei Defekten schnell verfügbar wäre, ist das ganz gut zu vermitteln.

 

[Mecki]

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Vielleicht sehe ich ja jetzt was falsch,
es ist ja vielleicht realistisch das eine 319 irgend
ein Programm in 2ms Abarbeitet, aber was hängt
dann eigentlich an der 319 sprich welches Antriebssystem
und wie ist dieses angebunden.

2ms fürs Programm sind realisierbar, 2ms als "garantierte" Reaktionszeit für die EA,
ist bei der Siemens EA-Busstrucktur ziemlich schwierig denke ich.

Mfg
Manuel

Ganz genau das ist auch meine Überlegung. Bisher konnte ich ja nur mein Programm testen, also ohne, dass ich tatsächlich Werte und Signale von Außen einlese, bzw. nach Außen schreiben lasse.
Der wohl Wichtigste Wert, den ich schreiben muss in der realen Anlage, wird die Drehgeschwindigkeit des Motors für die Traversierung sein, da das das Ergebnis der Lageregelung ist, also quasi die Stellgröße für den Motor aus dem PID-Control - Block.
Die Umrichter an der gedachten Anlage, die momentan die Verlegung ausüben, sind von der Firma Control Techniques, die benutzen einmal den Profibus-DP und zum anderen den schnelleb CT-Bus (denke mal der wird nicht genormt sein, also kann ich darüber meinen Wert nicht ausgeben). Daher bestünde nunmher "nur" die Möglichkeit, dass man den Wert einfach als Analogwert ausgibt. Und lt. meinem Katalog sind die analogen Auagabegruppen nicht gerade sehr fix, habe Angaben von einer maximalen Wandlungszeit von 1,8ms, was ja schon fast die komplett erlaubte Bearbeitungszeit ist. Der Rest der Signale müsste ich mir aus der S7 400 - Steuerung holen, die angebunden ist. Das würde dann denke ich mal über Profibus, oder einer der anderen verfügbaren Schnittstellen von Siemens gehen.
Die Frage ist auch noch Momentan, ob man mal eben an die Sensorwerte der Inkrementalgeber rankommt, da diese ja momentan von den Umrichtern direkt verarbeitet werden. Das alles wäre ja auch noch ein schwer zu kalkulierender Faktor, was die Zykluszeit angeht.

Habe heute auch nochmal mit Siemens telefoniert und es gibt im Moment wie es scheint keine Möglichkeit, dass ich eine SPS zum Test zur Verfügung gestellt bekomme, daher kann das ganze wohl auch nicht so einfach getestet werden, um mal zu sehen, wie schnell sie das programm tatsächlich bearbeiten kann.

Gruß
Mecki

 

[rs-plc-aa]

Die Problematik hast du ja nun schon sehr schön umschrieben...

Genau dort solltest du auch als erstes ansetzen -> also schauen wegen der Busanbindung/Raktionszeit; passende E/A Module mit denen das generell gehen müsste usw.

Die Programmbearbeitung selber sehe ich nach wie vor als vernachlässigbar an - zumindest so lange bis du den Aufbau real so weit beineinander hast daß ein Test überhaupt sinnvoll stattfinden kann.

Denn jetzt so ne CPU auf den Schreibtisch zu legen und die Programmbearbeitungszeit zu beobachten löst ja nicht dein eigentliches Problem...