Step 7 Siemens S7 Zykluszeit unter 2ms für Messaufgabe

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LMB AG

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Hallo zusammen

Erstmals vorweg, ich arbeite normalerweise mit Beckhoff Steuerungen und kenne mich deshalb im Siemens Portfolio nicht wirklich aus. Ein Kunde wünscht sich nun jedoch, dass wir Siemens Komponenten verwenden für seine Anlage.

Wir müssen eine Mess- / Prüfstation bauen welche relativ kurze Zykluszeiten erfordert, da wir mit rund 400Hz Messwerte auswerten müssen und wir haben keinerlei Erfahrungen welche Zykluszeiten bei Siemens realisitisch sind bei folgenden Anforderungen:
  • 12 Sensoren welche per IO-Link angebunden sind, diese liefern je 5 Messwerte (DWord) mit ca. 400Hz
  • 1 Drehgeber
  • 3 Servoantriebe, 1x synchonisiert auf Drehgeber, 2x Linerachse teilweise synchronisiert
  • ca. 60x I/O, nicht zeitrelevant
  • Datenverbindung zu übergeordneter Siemens SPS für HMI
  • Datenverbindung zu Kepserver OPC UA oder MQTT (Übergabe einiger Durchschnittswerte)
Es ist nicht kritisch dass jeder Messwert erfasst wird, aber der Grossteil der Messwerte soll erfasst werden können. Die Auswertung der Messwerte ist relativ simpel, grösser oder kleiner als x -> Fehlerteil. Eventuell müssen auch noch Durchschnittswerte berechnet werden über ca. 400 Messpunkte, aber dies kann nach der Messung erfolgen in einem Zeitfenster von ca. 200ms Dauer bevor die nächste Messung beginnt.

Könnt ihr mir eine Empfehlung abgeben in welcher Leistungsklasse der CPU's wir uns da bewegen müssen damit dies funktionieren wird?

Grüsse Luca
 
Das könnte im Grunde fast jede 1500er CPU leisten (>= 1515).
Der Trick dabei ist, dass du das Aufzeichnen der Messwerte in einem Zeit-OB machst, der das gewünschte Aufruf-Intervall hat (ist in der HW-Konfig einstellbar).
Im zyklischen Programm machst du dann das Drum-herum und auch das anschliessende Auswerten der Messung.
 
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LMB AG schrieb:
12 Sensoren welche per IO-Link angebunden sind, diese liefern je 5 Messwerte (DWord) mit ca. 400Hz
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Da würde ich eher einhängen.
Was für einen IO-Link-Master wollt Ihr verwenden und kann der diese Abtastrate + Aktualisierung über Feldbus?

Larry Laffer schrieb:
Das könnte im Grunde fast jede 1500er CPU leisten (>= 1515).
Der Trick dabei ist, dass du das Aufzeichnen der Messwerte in einem Zeit-OB machst, der das gewünschte Aufruf-Intervall hat (ist in der HW-Konfig einstellbar).
Zum Vergrößern anklicken....
Das funktioniert so einwandfrei. Ich habe z.B. für eine Anwendung auch eine Abtastrate von 2ms per OB für einen Eingang + Auslesen der Istposition einer Servoachse im S120 zur Lageerfassung (Profinet) zzgl. ein bisschen Auswertung und Logik realisiert.
Wichtig ist hierfür nur, dass die Peripherie über EWxxx : P zeitgenau im OB eingelesen wird.

Wenn Ihr die Servo-Achsen per Technologie-Objekt in der CPU synchronisieren wollt, würde ich eine S7-1516 empfehlen.
Bei Synchronisierung im Servo-Regler, wie Sinamics S120 würde wahrscheinliche eine S7-1515 reichen. (Vom Gefühl her würd ich trotzdem ne 1516 einbauen...)

Edit: Smiley gegen : P ersetzt.
 
Zuletzt bearbeitet:
man kann ja mal überschlagen, wenn man den schnellen Programmteil in nen 2ms Weckalarm legt, darf die Abarbeitungszeit ungefähr 1ms betragen, damit für den langsamen Programmteil noch was übrig bleibt.
die neuen S7-1515 haben ne Bearbeitungszeit für Gleitpunktarithmetik von 37ns. Könnte man theoretisch 27000 Befehle in der 1ms abarbeiten.
1694066110990.png

Ich würd aber auch eher wie schon geschrieben schaun, ob die Messwerte wirklich auch alle 2ms aktuell reinkommen können...
 
Hallo zusammen

Besten Dank für eure Antworten.

Bezüglich IO Links Master haben wir z.B. den "Simatic ET 200eco PN, CM 8x IO-Link" (6ES7148-6JG00-0BB0) gefunden, dieser müsste die 2ms erreichen wenn unsere Recherchen korrekt sind. Im TIA Portal kann eine Aktualisierungszeit von 1ms eingestellt werden.

2023-09-07 08_35_10.png

Grüsse Luca
 
Danke für die Info, diese Auflistung hatte ich noch nicht gesehen, da hast du recht dass dieser Master zu langsam sein wird.
Dann wird es wohl eher ein WAGO IO Link Master werden (z.B. 765-4101/100-000), aber auch da müssen wir die genauen Aktualisierungszeiten noch abklähren, auf jeden Fall ist die IO-Link Zykluszeit mit 0.4ms schon einmal deutlich schneller wie bei dem Siemens.
 
DeltaMikeAir schrieb:
So wie ich das aus den technischen Daten lese, nein. 2ms ist der "Grund"-Takt, dazu kommt noch 1,4ms für die Verarbeitung + Zeit für EM Wandlung.
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Zuzüglich der Zeit, die das IO-Link-Device braucht um die Messung zu wandeln und zum IO-Link-Master zu übertragen.
Das ist aber auch bei dem WAGO-Master zu beachten.

winnman schrieb:
Warum die Sensorik nicht direkt auf Baugruppen an der CPU einlesen?
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Die S7-1500 CM 8xIO-Link ( 6ES7547-1JF00-0AB0 ) hat als minimale Zykluszeit auch 2ms in den technischen Daten angegeben.
 
@Holzmichl ich glaube @winnman meint direkt an den analogen Eingängen, ohne den IO-Link dazwischen, je nachdem welche Sensoren das sind gestaltet sich das schwierig, es gibt ja auch Sensoren welche einen Switch dazwischen brauchen der sie über PoE versorgt (Wenglor hat solche zB)
 
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DeltaMikeAir schrieb:
Dann brauchts aber ein HS-Analogmodul ( High Speed ) weil:
Anhang anzeigen 71395
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Das war mir auch bewusst :D

Was auch noch als Zeit on top kommt, ist wie hoch ist die Ausgaberate von dem Sensor? @LMB AG schreibt ja 400Hz.. bezieht sich das darauf? Das wären ja alle 2ms.. aber dann müsste der OB auch maximal genauso schnell laufen wie die Ausgaberate ist..

Mittlerweile sinds ja schon
Code: 
+ X,Xms -- Ausgaberate Sensor
+ 2,0ms -- IO-Link RPI
+ 1,4ms -- IO-Link E/A Verarbeitung
+ X,Xms -- Übertragungszeit
+ 1,0ms -- Aktualisierungszeit IO-Link Baugruppe
+ X,Xms -- OB-Zyklus
--------------------------------------------------------
= 4,4ms mindestens
 
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LMB AG schrieb:
Dann wird es wohl eher ein WAGO IO Link Master werden (z.B. 765-4101/100-000), aber auch da müssen wir die genauen Aktualisierungszeiten noch abklähren, auf jeden Fall ist die IO-Link Zykluszeit mit 0.4ms schon einmal deutlich schneller wie bei dem Siemens.
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Dazu muss die Profinet Aktualisierungszeit addiert werden.
Kann die Wago Master Modul Profinet IRT, auch als 'Profinet Class C' genannt ?
Wenn ja, dann kann die mindeste Aktualisierungszeit theoretisch 31.25 us sein. Wenn nein, dann 1 ms.
 
Gefühl: Da hat wieder jemand Anforderungen aufgestellt, ohne sich Gedanken über die Realisierbarkeit zu machen.
winnman schrieb:
Warum die Sensorik nicht direkt auf Baugruppen an der CPU einlesen?
Zum Vergrößern anklicken....
Wir haben 12 Sensoren mit 5 Meßwerten (die Servoantriebe und Drehgeber lasse ich mal außen vor, da sie vermutlich unveränderlich an der SPS hängen). Das macht 60 Meßwerte.

Wenn man die die wie vorgeschlagen direkt an eine Baugruppe hängen würde, benötigte man eine Summenabtastrate von 24.000Hz.

Da muß man ja dann auch noch das Multiplexen des AD-Wandlers dazurechnen.



LMB AG schrieb:
Es ist nicht kritisch dass jeder Messwert erfasst wird, aber der Grossteil der Messwerte soll erfasst werden können. Die Auswertung der Messwerte ist relativ simpel, grösser oder kleiner als x -> Fehlerteil. Eventuell müssen auch noch Durchschnittswerte berechnet werden über ca. 400 Messpunkte, aber dies kann nach der Messung erfolgen in einem Zeitfenster von ca. 200ms Dauer bevor die nächste Messung beginnt.
Zum Vergrößern anklicken....

Die 400Hz beziehen sich ja darauf, wie schnell der I/O-Link Sensor die Datensätze mit 5 Meßwerten liefern kann.

Ich würde jetzt mal anders herum fragen: Wie viele Meßwerte werden benötigt? "Großteil" heißt die Hälfte? Dann wären wir schon "nur" noch bei 5ms Zykluszeit.

Ich würde ggf. nach einem speziellen Meßgerät/Datenlogger schauen, an dem die I/O-Link-Sensoren direkt angeschlossen werden können, der entsprechend hohe Geschwindigkeiten realisieren kann und den man dann über Start/Stoph triggert. Von dem holt man sich am Ende das Ergebnis ab. Der kann die notwendigen Berechnungen (Durchschnitt) dann sicherlich bereits intern abarbeiten.
Dann braucht sich die Steuerung nur noch um die Achsen, Drehgeber, anderen I/Os und die Meßablaufsteuerung zu kümmern. Anstatt daß man jetzt versucht, an die Grenzen einer Steuerung zu gehen, die dafür so eigentlich nicht gedacht ist.
 

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