TIA Zykluszeit umgehen für Sensorabfrage und Steuerung Aktivator

[Wolfgang vom Berg]

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Grüße an alle, ich bin der Neue, arbeite mich aktuell in SPS ein und brauche eine Inspiration zur Lösungsfindung.

Gibt es eine Möglichkeit einen Aktivator zu steuern bei einer Zykluszeit von langsamen 13ms da komplette Anlage ?

gegeben : Eingang-Lichtschranke_Sensor, wechselnde Förderbandgeschwindigkeit am Sensor ca. 130ms+-50 je nach Anlageneinstellung. Weitere Abhängigkeiten vom System die gelöst sind.(Not aus usw.) müssen berücksichtigt werden - Ausgang - Ansteuerung für Aktivator.

Problem: Die aktuelle Steuerung ist durch die hohe Zykluszeit im Zusammenhang mit dem Sensor, der das vorhanden sein vom Werkstück erkennt für einen gewissen Zeitraum blind. Das Ende und der Anfang wird nicht perfekt erkannt um den Aktivator anzusteuern. Die Abstände von den Werkstücken sind zudem unterschiedlich, von 0cm bis hin zu 50 cm ist alles möglich und variiert während der Produktion.

Gibt es eine Möglichkeit den Sensor z.b alle 3 ms abzufragen und den Aktivator schneller als alle 13ms anzusteuern bei der Zykluszeit von 13ms ? (evtl mit Weckalarm oder Taktgeber oder so ?) In der aktuellen Programmierung arbeite ich mit Zeitbausteinen die kleine Lücken abdeckt und der Aktivator damit aktiv bleibt. Dabei geht natürlich aufzutragendes Material verloren und verschmutzt die Anlage wenn kein Werkstück in dem Moment vorhanden ist.

Würd mich über eine Inspiration zu einem Lösungsansatz freuen

 

[Ludewig]

Du solltest bei solchen Fragen den genauen SPS-Typ und Deine Softwareversion mitliefern.

 

[Wolfgang vom Berg]

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Ich werd das mal morgen prüfen und nachtragen. Software ist TIA V14 und eine Update Möglichkeit könnte möglich sein falls erforderlich

 

[Larry Laffer]

Der Äußerung meines Vorredners kann ich mich erstmal nur anschließen.
Aber unabhängig :
- es gibt ja CPU`s in unterschiedlichen Leistungsklassen
- es gibt OB's, für die du eine feste Abfrage-Rate einstellen kannst - 3ms wäre gar kein Problem
- in gleicher Weise wäre das auch für die Ausgänge möglich

Allerdings, so wie du schreibst, würde ich auch noch auf irgendetwas anders in der Hardware drum herum tippen. Außerdem macht mich gerade deine Äußerung zum Thema "Not-Aus" etwas skeptisch. Was hat das mit der SPS-Zykluszeit zu tun ?

Also Fazit : du solltest schon "ein paar" mehr Info's liefern ...

 

[Wolfgang vom Berg]

CPU Typ liefer ich morgen abend ab. Not-Aus war nur ein Beispiel und hat nichts mit der Zykluszeit zu tun, es kommt zb. auch vor das der Sensor aktiv ist umd mit dem Werkstück belegt ist und das Förderband aber steht usw. dies und mehr ist alles abgefangen. Die hohe Zykluszeit ist der Komplexität der gesamten Anlage zu schulden die aus mehreren Teilabschnitten besteht. Abfragerate einstellen klingt zuversichtlich, könnt schon eine Lösung sein muss ich nur mal schauen wie das funktioniert. Welche OB´s könnten dazu in Frage kommen ? Würd dann mal schauen ob ichg den integriert bekomme und Problem wäre vermutlich gelöst

 

[Ludewig]

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Der beste Weg ist eigentlich ein Interrupt bzw. Prozessalarm.

 

[Heinileini]

Gibt es eine Möglichkeit einen Aktivator zu steuern bei einer Zykluszeit von langsamen 13ms da komplette Anlage ?

Ja, gibt es. Verschiedene Möglichkeiten. Aber alle sorgen irgendwie dafür, dass das Programm komplizierter, umfangreicher und vor allem unübersichtlicher (und langsamer) wird. Ja, die Bereiche des Programms, bei denen es nicht so sehr auf Geschwindigkeit ankommt, werden dadurch auch automatisch langsamer/zeitaufwändiger, was man nicht ganz ausser Acht lassen sollte.
13 ms ZyklusZeit klingen (für mich, der viel mit ZyklusZeiten von 100 ms und mehr zu kämpfen hatte) nicht wirklich dramatisch lang.
Ich würde nicht unbedingt mit dem Minimieren der ZyklusZeit anfangen, sondern mit der Untersuchung der Hardware. Sensoren, EntprellMassnahmen, Aktoren.
Ich fand es immer wieder erschreckend, wie träge manche Sensoren reagierten. Insbesondere DruckSchalter haben sich als üble ZeitVerschwender erwiesen.
Vielleicht kann die Mechanik so geändert werden, dass schnellere RückMeldungen ermöglicht werden.
Vielleicht gibt es Varianten, die weniger oder keine Entprell-/EntstörMassnahmen erfordern? Das kann recht viele künstlich hinzugefügte Verzögerungen ersparen.

... Ausgang - Ansteuerung für Aktivator.

Wie schnell bzw. langsam ist der Aktivator? Gibt es schnellere Exemplare?

Problem: Die aktuelle Steuerung ist durch die hohe Zykluszeit im Zusammenhang mit dem Sensor, der das vorhanden sein vom Werkstück erkennt für einen gewissen Zeitraum blind.

Wenn zwischen den Sensor und den Aktivator eine SPS geschaltet ist, dann fällt die ZyklusZeit schlimmstenfalls zweimal an, einmal zwischen Sensor und Programm und zum zweiten zwischen Programm und Aktor. Beim Programmieren also im Hinterkopf behalten, dass solche Fälle möglichst vermieden werden.

Das Ende und der Anfang wird nicht perfekt erkannt um den Aktivator anzusteuern.

"Perfekt" wird das leider nicht werden. Man muss einen Kompromiss finden, mit dem man gut zufrieden sein kann.
Die "Granularität" ist und bleibt auch bezüglich der Zeit bei den digitalen Lösungen ein Thema.

Die Abstände von den Werkstücken sind zudem unterschiedlich, von 0cm bis hin zu 50 cm ist alles möglich und variiert während der Produktion.

Welcher Zusammenhang besteht zur ReaktionsGeschwindigkeit?

Gibt es eine Möglichkeit den Sensor z.b alle 3 ms abzufragen und den Aktivator schneller als alle 13ms anzusteuern bei der Zykluszeit von 13ms ? (evtl mit Weckalarm oder Taktgeber oder so ?)

Wie bereits gesagt, ja. Zu diesem Thema werden sich bestimmt noch genügend viele andere äussern.
Mein Tipp: keine Wunder erwarten und gut überlegen, ob der MehrAufwand überhaupt gerechtfertigt wäre.

In der aktuellen Programmierung arbeite ich mit Zeitbausteinen die kleine Lücken abdeckt und der Aktivator damit aktiv bleibt.

??? Meinst Du damit, dass Du die Vorteile, die Du Dir durch eine schnellere Reaktionszeit mühsam erarbeiten willst, sowieso wieder kaputt machen musst?

 

[Wolfgang vom Berg]

Um die Zykluszeit der Anlage zu reduzieren fehlt mir aktuell die Erfahrung und wird wohl auch sehr aufwendig. Von daher werde ich mir das mit dem Prozessalarm anschauen. Ob die Zykluszeit doppelt anfällt kann ich nicht beantworten alles läuft in einer Funktion. Aktuell sehe ich das Problem darin das der Sensor einfach keine kleinen Lücken von ca . 4-5 cm bei 100m/min Förderbandgeschwindigkeit erkennt,die hauptsächlich vorhanden sind. ich spiele einfach mal mit diesem Problem und nutze dies um Erfahrungen zu sammeln und mich einzuarbeiten.

 

[NBerger]

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Was da wirklich wichtig ist um helfen zu können ist welche Hardware hast du?

Da spielt die CPU eine Rolle ebenso wie die verwendeten E/A-Karten

Mal kurz etwas gerechnet:
100m/min sind 1,666 m/s , dann ist der Weg in einer ms 1,666 mm.
In 13ms also 21.66 mm
Für eine Erkennung benötigst du minestens den Doppelten Weg , also 43 mm

Klar das da nichts erkannt wird.

Für eine eine Erkennung/Ungenauigkeit von 4 mm braucht du also mindestens eine Scanrate von 1 ms !!!

Je nach Möglichkeiten der HW könnte das mit einem Weck- oder einem Prozessalarm und Lesen/Schreiben direkt auf die Perepherie so gerade Funktionieren.

 

[Wolfgang vom Berg]

so schauts aus 4-5 cm sind mein Problem. Die Angaben reiche ich morgen abend nach

 

[renno]

Für das erfassen kleiner Lücken wäre vielleicht Laserlichtschranken eine Lösung, die gibt es mit extrem kurzer Erfassungszeit. Einfach nach Lichtschranken mit kurzer Erfassungszeit suchen.

 

[PN/DP]

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Für das erfassen kleiner Lücken wäre vielleicht Laserlichtschranken eine Lösung, die gibt es mit extrem kurzer Erfassungszeit. Einfach nach Lichtschranken mit kurzer Erfassungszeit suchen.

Das Hauptproblem ist wohl nicht der Sensor, sondern die Erfassung des Sensorsignals mit der SPS.

13 ms ZyklusZeit klingen (für mich, der viel mit ZyklusZeiten von 100 ms und mehr zu kämpfen hatte) nicht wirklich dramatisch lang.
Ich würde nicht unbedingt mit dem Minimieren der ZyklusZeit anfangen, sondern mit der Untersuchung der Hardware. Sensoren, EntprellMassnahmen, Aktoren.

Meine ich auch.
Man könnte die Situation durch Prozessalarm oder durch schnellen Weckalarm verbessern.
Man könnte zusätzliche Hardware zur externen Impulsverlängerung der Lücken auf Mindestlänge 30 ... 50 ms vorsehen, z.B. eine kleine S7-1200 und diese als Profinet IO Device / I-Device anbinden.

Die Abstände von den Werkstücken sind zudem unterschiedlich, von 0cm bis hin zu 50 cm ist alles möglich und variiert während der Produktion.

Vielleicht kann ein mechanisches Auseinanderziehen der Werkstücke realisiert werden z.B. durch Übergang zu einem schnelleren Bandabschnitt oder eine Kurve?

 

[renno]

Die Abstände von den Werkstücken sind zudem unterschiedlich, von 0cm bis hin zu 50 cm ist alles möglich und variiert während der Produktion.

Bei 0 cm ist es natürlich schwierig
Bei einem Abstand von 40mm wäre ein Signal von 24ms Länge minus Verzögerung vorhanden.

 

[Wolfgang vom Berg]

Richtig ist - Das Hauptproblem ist nicht der Sensor, sondern die Erfassung des Sensorsignals mit der SPS. Es ist bereits ein Laser als Sensor vorhanden und die äußeren Umstände sind als gegeben anzusehen. Weck- oder Prozessalarm klingt erstmal vielversprechend.

 

[Heinileini]

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Richtig ist - Das Hauptproblem ist nicht der Sensor, sondern die Erfassung des Sensorsignals mit der SPS.

Wenn es Dir vornehmlich darum geht, die u.U. sehr kurze Lücke zwischen zwei Werkstücken nicht zu "übersehen", und es nicht so sehr darauf ankommt, mit dem Aktivator am vorbeihuschenden Werkstück eine exakte Position zu erwischen, dann sieht es doch nicht ganz so kritisch aus.

Dass Du mit "Abstände von den Werkstücken" die (zeitlichen) Abstände zwischen zwei aufeinander folgenden Werkstücken meinst, ist mir leider erst jetzt klar geworden.
Wenn dieser Abstand sehr klein werden kann, besteht natürlich die Gefahr, dass je nach Anordnung der Werkstücke und Lichtschranke zueinander sogar gar kein Abstand mehr optisch erkennbar sein wird. Da hilft dann auch keine weitere Verkürzung der ZyklusZeit.
Die Mechanik, die Logik, die Geometrie müssen passen. Man kann/darf nicht davon ausgehen, dass sich die Unzulänglichkeiten per SoftwareTricks ausbügeln lassen.

 

[Larry Laffer]

Richtig ist - Das Hauptproblem ist nicht der Sensor, sondern die Erfassung des Sensorsignals mit der SPS. Es ist bereits ein Laser als Sensor vorhanden und die äußeren Umstände sind als gegeben anzusehen. Weck- oder Prozessalarm klingt erstmal vielversprechend.

Ja ... aber tatsächlich ist der Einwand / die Rechnung von @NBerger für mich so einfach nicht von der Hand zu weisen / vielleicht auch dein eigentliches Problem ...

 

[renno]

Ich habe das Problem noch nicht ganz verstanden. Ein Werkstück Abstand von 40-50mm sollte ein Sensorsignal von 24 - 30ms minus Verzögerung erzeugen. Bei einer Zykluszeit von 13ms sollte das doch für eine halbwegs gescheite SPS möglich sein das zu erkennen und zu verarbeiten. Natürlich ist die Verwendung eines Weck/Prozessalarmes auch eine saubere Sache. Bei der Berechnung von NBerger habe ich auch nicht verstanden wieso eine Scanrate von 1ms benötigt wird ?
MfG
Renno

 

[NBerger]

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Bei der Berechnung von NBerger habe ich auch nicht verstanden wieso eine Scanrate von 1ms benötigt wird ?

Ein Erklärungsversuch:
Zwei Werkstücke haben einen Abstand von 50mm.
Die Geschwindigkeit beträgt 100m/min.
Ziel ist es in den 50mm keine "Bearbeitung" (Aktivator o.ä. aufbringen) durchzuführen.

Dann reicht es doch nicht innerhalb der 50mm (mit einer Ungenauigkeit von 50mm) die Lücke zu erkennen, sondern gezielt die Bearbeitung auszusetzen. Dafür braucht's, nach meiner Erfahrung, halt mindestens eine Größenordnung besser.

 

[urlaub]

Kann man den Aktivator direkt mit der Lichtschranke ansteuern über Optokoppler?

 

[Wolfgang vom Berg]

Hardware: Simatec S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP

Optokoppler müsst ich prüfen . Viele Wege führen zum Ziel. Würd aber gern mal versuchen SPS einfach mal auszureizen . Der Erklärungsversuch von NBerger trifft es auf den Punkt