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Thema: F: SPS-Fragen bzgl. kurzen Zykluszeiten etc. (lang)

  1. #11
    o.bartz ist offline Neuer Benutzer
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    Hallo Welt,

    hier mal die Loesungsansaetze, die ich bis jetzt ausgearbeitet habe.

    Ich habe mal in das STEP7-Programm der Anlage gekuckt. Der FB41, der als PID-Regler den Bandzug regelt, wird nicht in einem eigenen OB (z.B.: OB35) ausgefuehrt. Er befindet sich einfach im OB1, fragt mich nicht warum. Da, wie beschrieben, die "Scan Cycle Time" der S7 bei 11 - 15ms lag, wird also auch nur alle 11 - 15ms der Bandzug nachgeregelt, oder?

    Dazu kommt noch, dass die verwendete analoge Schnittstelle (6ES7- 134-4FB01-0AB0) eine "conversion time" von 65 ms hat. Das heisst ja, dass oben genannte der PID-Regler nicht nur lediglich alle 11 - 15 ms (also viel zu selten), sondern auch noch mit Werten Regelt, die sozusagen 65 ms alt sind.

    Weiteres moegliches Problem: Die analoge I/O Karte (Nr. s.o.) arbeitet mit einem integrativen Messprinzip. Damit haben wir doch 2 I-Anteile in der Regelstrecke, oder? Je nach Parameter der beiden I-Anteile kann dass, wie mir gesagt wurde, zu Problemen fuehren aufgrund der durch beide I-Anteile Verursachten Phasenverschiebungen.

    Als letztes Tuepfelchen auf dem i kommt dazu dann noch die Zeit, die das Signal ueber den Profibus von der ET 200 S, wo die analoge Schnittstellenkarte sitzt, bis zur S7-400 (mit 414-2DP) braucht. Laut Siemens kann die beim Standard Profibus zwischen 1 und 3 ms liegen. Dabei waeren ja, wie ich hier gelernt habe, gleichbleibende totzeiten besser als variierende.

    Loesung 1

    Erweiterung der S7-400 um eine FM 458-1 DP mit EXM 451. Superschnelle, allertollste Edelhardware von Siemens. Meiner Ansicht nach muesse das Problem sich das damit auf jeden Fall loesen lassen.

    Nachteil 1

    Das Ding ist mal richtig teuer, FM 458-1 DP mit EXM 451 laegen nach Listenpreis fuer Spanien so bei 9000 EUR.

    Nachteil 2

    Das Analoge, bereits aufbereitete Signal der Kraftmessaufnehmer muesste ziemlich weit durch die ganze Anlage bis zur S7-400 gefuehrt werden, das laesst viel Raum fuer moegliche Stoereinfluesse.

    Nachteil 3
    Alle, mit denen ich bis jetzt gesprochen habe, haben kein gutes Wort ueber die Programmierbarkeit der FM 458 verloren...

    Loesung 2

    Erweiterung der S7-400 um ein SM 431, ein analoges Eingangsmodul, das direkt an die S7-400 kommt. Irre schnelle "conversion time (0,052 ms)", mit voll einstellbarem Integrationsparametern fuer die Analogeingaenge etc.

    Nachteil 1

    wie bei FM 458: 2.000 EUR kostet die SM 431

    Nachteil 2

    auch wie oben: Das aufbereitete Analogsignal muesste durch die ganze Anlage zum SM 431 gefuehrt werden, was es Stoeranfaellig machen wuerde.

    Loesung 3

    Die S7-400 mit einer CPU ausstatten (414-3DP oder 416-3DP), die einen zusaetzlichen Profibus zulaesst. Den zu den Messkraftaufnehern gehoerigen Messkraftverstaerker mit Profibus-Schnittstelle bestellen.

    Nachteil 1

    Preis S7-400 mit 414-2DP: 4.537 EUR, mit 414-3DP: 7.431 EUR, mit 416-3DP 14.280 EUR. Dazu noch die Mehrkosten fuer einen Messkraftverstaerker mit A/D Wandler und Profibus, geschaetzt auf 2.500 EUR

    Loesung 4

    Die ET 200 S zum einen statt mit Profibus mit Synchronous Profibus ausstatten. Die Uebertragunszeit ueber den Sync. Profibus laege so laut Siemens immer bei ca. 1 ms.
    Die ET 200 S statt mit dem analogen Modul 6ES7 134-4FB01-0AB0 mit dem analogen Modul 6ES7 134-4gb51-0AB0 ausstatten. Hier werden (ohne Integration) kontinuierlich Momentanmesswerte aufgenommen. Die "conversion time" liegt hier bei 0,1 ms, die "cycle time" bei 1 ms.
    Ausserdem den FB 41 in der S7 400 in einem Zeit OB (also OB35 oder so) aufrufen und dessen Cycle time auf einen Wert von ungefaehr 3 - 5 ms setzen, wird man testen muessen was geht. Die gesamte Zykluszeit der S7-400 wurden wir dann auf 15 ms schaetzen, <=20 ms ist aber fuer unsere Anlagen ausreichend.

    Vorteil 1:

    Die Schnellere schnellere analoge Eingangskarte fuer die ET 200 S kostet 264 EUR, das sind ca. 30 EUR mehrkosten. Das Interfacemodul, um die ET 200 S via "synchronuous Profibus" anzubinden, kostet auch nur wenig mehr im Vergleich zum normalen Profibus Interface.

    Vorteil 2:

    Die bisherige Hard- und Software muss im Prinzip nur minimal veraendert werden.

    Zusammenfassung

    Ich denke, dass ich Loesung 4 empfehlen werde, wegen der einfachen Durchfuehrbarkeit und des grossen Preisvorteils. Falls das nicht klappt, bleibt immer noch folgendes:

    Die naechste Anlage wird wieder mit Simovert Masterdrive VC Antrieben ausgestattet sein. Sollte die obige Loesung nicht funktionieren, kann man immer noch wieder die PID funktionalitaet der Antriebe nutzen und bei der folgenden Anlage zu teurerer Hardware greifen...

    (Nur nochmal kurz: die PID-Regelung sollte in der SPS realisiert werden, um beim Hersteller der Antriebe und deren Funktionen flexibel zu bleiben)

    Waere zwar nicht sehr elegant, aber ich habe halt keine Moeglichkeit, die verschiedenen Loesungsansaetze in der Praxis zu testen, da mir die Hardware und eine Anlage nicht zur Verfuegung stehen.

    Ich bitte um Hinweise auf bloede Ideen und Denkfehler, denn aus Fehlern wird man bekanntlich klueger.

    Ich wuensche Euch allen ein schoenes Wochenende.
    Gruß aus San Sebastian,

    Oliver

    Derzeit schreibe ich an meiner Abschlussarbeit. Es geht um Bandzugmessung und -regelung z.B. in Umwickelanlagen fuer Coils. Die Regelung soll in einer S7-400, CPU 414-2DP erfolgen.
    Zitieren Zitieren Loesungsansaetze + Preise  

  2. #12
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    Standard

    Habe jetzt die anderen Lösungen nicht gelesen. Bei der Lösung 4 ist noch wichtig:
    Im OB35 (oder welchen ihr nehmt) muß auch vor dem Aufruf des FB41 der Istwert vom Profibus gelesen werden und nach dem Aufruf die Stellgröße ausgegeben werden. Wenn das im OB1 geschähe, würdet ihr ja wieder mit alten Daten arbeiten.
    Eventuell mußt du dich auch noch mit der Geschwindigkeit der Digital/Analogwandlung befassen. (oder kriegt der Antrieb seinen Sollwert direkt vom Profibus)?
    Falls ja: die Siemens-Antriebe haben häugig frei belegbare Analog-Ein- und Ausgänge. Wenn die Anlage noch zum testen zur Verfügung steht, könnte man mal das Zugsignal der auf einen solchen Eingang geben. Ich vermute der ist schneller als 65ms. Der Rest ist dann nur Software und ihr könnt vielleich schon sehen ob es klappt

  3. #13
    Anonymous Gast

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    Hallo Oliver,

    hier noch ein paar Gedanken zur Lösung 4.
    Die Aussage
    Die Uebertragunszeit ueber den Sync. Profibus laege so laut Siemens immer bei ca. 1 ms.
    kommt mir sehr allgemein vor und ist abhängig von u.a. folgenden:
    - was hängt alles an diesem Profibusstrang?
    - evtl. unterstützen nicht alle Slaves an diesem Strang einen taktsynchronen Profibus
    - beherscht der gewünschte FU den taktsynchronen Profibus, wenn du den Istwert schnell einlesen und verarbeiden kannst sollte dein Stellglied das auch können.
    -welche Übertragungsrate kann gefahren, bei grosser Entfernung in einer rauen Umgebung kann das kritisch werden
    - der Regler-FB müsste nicht im OB35 sondern im OB61 (-OB64) aufgerufen werden
    - Siemens schreibt im Handbuch "Taktsynchronität" bei einer S7-400
    wären Taktzeiten >= 5ms erreichbar


    viel Spass und Erfolg

    Günter

  4. #14
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    Hallo o.bartz,
    deine Lösung 1 habe ich bereits mehrfach gesehen und halte sie bei der gegebenen Aufgabenstellung für die Beste.
    Für alle anderen Lösungen fehlt mir für schnelle Regelungen die Erfahrung.

    Und was die Kosten angeht, die mußt du im Rahmen des gesamten Projektes sehen.
    Gruß Wilfried

  5. #15
    o.bartz ist offline Neuer Benutzer
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    Hallo Guenter,

    danke erstmal fuer Deinen Beitrag.

    - der Regler-FB müsste nicht im OB35 sondern im OB61 (-OB64) aufgerufen werden
    1. Ich suchte gerade in der Hilfe von "Simatic Manager STEP 7 ", spanische Version 5.3 + SP 2, nach den OBs 61 bis 64 gesucht....und nix gefunden.

    Gibts die erst in neueren Versionen der Software?

    - was hängt alles an diesem Profibusstrang?
    - evtl. unterstützen nicht alle Slaves an diesem Strang einen taktsynchronen Profibus
    2. An dem Profibus haengen soweit ich weiss unter anderem mehrere ET200S und auch der Simovert Masterdrive VC. Der verwendete Masterdrive VC unterstuetzt synchronen Profibus. Mir wurde auch gesagt, dass man an einem Profibusstrang geraete mit Sync. und ohne Sync. kombiniert anschliessen koenne?

    - Siemens schreibt im Handbuch "Taktsynchronität" bei einer S7-400 wären Taktzeiten >= 5ms erreichbar
    Zur Taktsynchronitaet: 5 - 7 ms sollten ausreichen fuer unsere Anwendung. Ich denke, es ist einen Versuch wert, es mit der "guenstigsten" Hardware zu Versuchen. Bei der geplanten Anlage, wie oben geschrieben, haben wir ja immer noch die Moeglichkeit, notfalls auf die PID-Funktion des Masterdrive VC auszuweichen. Der Vorteil laege ja nicht nur im Preis der Hardware, sondern auch darin, das die Hardwarezusammenstellung kaum geaendert wuerde.

    - beherrscht der gewünschte FU den taktsynchronen Profibus, wenn du den Istwert schnell einlesen und verarbeiten kannst sollte dein Stellglied das auch können
    Den verstehe ich irgendwie gar nicht, vielleicht ist bei der Satzstellung da was durcheinandergeraten. Ist das Stellglied in dem Fall der Masterdrive VC? Ich zitiere dazu mal aus einer Mail vom Siemens:

    Leider kann ich ihnen da keine verbindlichen Werte liefern, sondern nur eine Schätzung abgeben:
    Vom Einlesen des Analogwertes über die Bearbeitung im VC bis zur Stromänderung vergehen vermutlich 5ms (Systemreaktionszeit) bei einer Zykluszeit von 2ms.
    Was sagt mir das den wohl ueber die Systemreaktionszeit, wenn ich nicht den Analogwert in den Masterdrive einlese und da dann der PID-Regler laeuft, sondern nur der Sollwert fuer Drehzahl etc. ueber den Sync. Profibus kommt?

    Irgendwie komisch, dass das alles auf Raten und Ausprobieren hinauslaeuft... :-)
    Gruß aus San Sebastian,

    Oliver

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    Zitieren Zitieren Fragen an Gast: Guenter wg. OB 61 etc.  

  6. #16
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    Hallo,

    wenn Sie eine richtig schnelle CPU brauchen, die mit S7 von Siemens programmierbar ist, dann können Sie mal einen Blick auf unsere Speed7 werfen.

    www.Speed7.com

    mfg. vipaner_112

  7. #17
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    Zitat Zitat von o.bartz
    Den verstehe ich irgendwie gar nicht, vielleicht ist bei der Satzstellung da was durcheinandergeraten. Ist das Stellglied in dem Fall der Masterdrive VC?
    Ja. Du hast ja einen Zugregelkreis, in der die SPS Regler ist. Dort ist das Antriebsgerät Stellglied. Wenn das Antriebsgerät einen Drehzahlregeler enthält, is in diesem unterlagerten Regelkreis das Signal von der SPS Sollwert und der Frequenzerzeuger Stellglied.
    Ich möchte dich noch einmal auf einen Vorschlag aus meinem letzten Beitrag hinweisen: Die Siemens-Umrichter haben normalerweise frei verfügbare Analogeingänge, deren Wert man über den Profibus einlesen kann. Die sollten aller Wahrscheinlichkeit nach schneller als 65 ms sein. Auch wenn ihr von Siemens-Antrieben unabhängig sein wollt: Erstens haben auch anderer Anbieter solche Eingänge. Zweitens könnt ihr eben einfach mal für einen Versuch das Signal über den Umrichter einlesen und seht dann, was euch ein schnellerere Analogeingang bringt. Das ist das, was ich machen würde, wenn ich dein Problem und deine Hardware hätte.
    Zitieren Zitieren Re: Fragen an Gast: Guenter wg. OB 61 etc.  

  8. #18
    Anonymous Gast

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    Irgendwie komisch, dass das alles auf Raten und Ausprobieren hinauslaeuft...
    Code:
    so komisch finde ich das nicht. Bei solchen Sachen ist am Anfang immer
    etwas "Jugend forscht" dabei.
    Was deinen Profibus anbetrifft kann man auch meines Wissens nach die
    taktsynchronen und nicht synchronen mischen &#40;ich habe es selbst noch
    nicht ausprobiert&#41;, aber das wird den Bus bestimmt nicht beschleunigen.
    Stelle doch einfach mal die gewünschte Hardwarekonfiguration im Step7
    zusammen und schau was rauskommt. Es gibt bei Siemens im Internet
    &#40;oder gab??&#41; eine Exceldatei, die dir die Reaktionszeiten des Buses
    ausrechnet.
    Weitere Infos im "S7Takts_d.pdf", auch bei S. im I.
    
    Günter

  9. #19
    o.bartz ist offline Neuer Benutzer
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    Hallo Zottel,

    deine Idee mit dem Analogeingang des Masterdrive ist jetzt auch bei mir angekommen. Das Problem ist aber, dass ich das ja gar nicht ausprobieren kann, weil die Anlage, an der herumprobiert wurde, in Shanghai steht, schon in Betrieb ist und kein Techniker mehr vor Ort. Ansonsten hast du recht; mit dem PID in einem eigenen FB mit kurzer Zykluszeit und de wahrscheinlich schnelleren A/D-Wandler des Masterdrive koennte man dann tatsaechlich testen, ob sich etwas bessert. Leider bleibt es bei koennte. Falls aber die Loesung, die jetzt fuer die naechste Anlage erarbeitet wird, nicht so klappt wie gewuenscht, kann man Deinen Vorschlag ja mal austesten. Da bin ich dann aber nicht mehr dabei...

    Schoenen Gruss,

    Oliver
    Gruß aus San Sebastian,

    Oliver

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