Napęd pozycjonujący SINAMICS S110

Positioning Drive SINAMICS S110 Napęd pozycjonujący SINAMICS S110 Nowy napęd Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań Materiały informacyjne

Miejsce w rodzinie napędów SINAMICS Nowy napęd SINAMICS G110 SINAMICS G120 SINAMICS S110 SINAMICS S120 § Umiejscowienie § Typowe aplikacje Przegląd Funkcje The range of uses that electric drives can be put to is extremely wide: It begins with very simple applications such as pumps and fans, which normally only require a drive with a speed control feature, and extends as far as complex machinery such as packaging, plastic and printing machines, among others This is where drives are called for that can execute very specific movements dynamically, precisely and in unison. In order to cover this wide spectrum of requirements, a corerspondingly wide portfolio of drives is essential. In this context, Siemens offers the SINAMICS series of drives, which encompasses all types of drive from the frequency converter to the high-performance servo. The latest drive system is SINAMICS S110, a so-called "basic performance servo": It is specifically intended for single-axis positioning applications and, to this end, has been precisely optimized to in terms of functions, performance, handling and price. Applications such as rotary indexing tables, spindle drives, tool positioning, handling and such can be implemented in an extremely easy and economically efficient manner. Przykłady zastosowań U/f przemiennik częstotliwości Ogólne zastosowanie vector Basic performance servo High performance servo Materiały informacyjne Pompy, wentylatory, pasy transportowe, kompresory, mieszalniki, rozdrabniarki, ekstrudery Jednoosiowe aplikacje pozycjonujące, np. stoły obrotowe, napęd wrzeciona, pozycjonowanie narzędzi, handling Aplikacje sterowania ruchem np. pakowanie, obróbka tworzyw sztucznych i metalu, maszyny drukarskie Pompy, wentylatory, pasy transportowe

Typowe aplikacje Oparte na silnikach krokowych Nowy napęd Oparte na silnikach krokowych Napędy osi pionowych i poziomych (podnoszenie, handling) Proste jednostki składujące i przechowujące Podajniki i maszyny drukarskie Pozycjonujące stoły obrotowe Przemysłowe szybkie drzwi Pozycjonowanie narzędzi w maszynach Maszyny do handling’u (np. przenoszenie CDs/DVDs) § Pozycjonowanie § Typowe aplikacje Przegląd Funkcje Here, we can see some typical applications for which SINAMICS S110 is predestined ((See slide)) Przykłady zastosowań Materiały informacyjne Gdziekolwiek oś musi być pozycjonowana w sposób tak prosty, szybki i precyzyjny jak to możliwe, tam SINAMICS S110 jest doskonałym rozwiązaniem!

Positioning Drive SINAMICS S110 Napęd pozycjonujący SINAMICS S110 Nowy napęd Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań Materiały informacyjne

Jednostka kontrolna CU305 Nowy napęd Gniazdo Sub-D dla enkodera HTL/TTL Przegląd Terminal Bus (PROFIBUS, CAN lub PROFINET (w przygotowaniu) § Konstrukcja Gniazdo DRIVE-CLiQ dla enkodera § Wydajność, cechy i osiągi § Silniki The heart of the drive is the CU305 closed-loop control module where all the intelligence of the drive is to be found. The picture shows the module with everthing that can possibly be connected to it. ((See slide)) Funkcje Zasilanie 24V Diody statusowe LED Przykłady zastosowań We/Wy wbudowane: 4 DI, 24 V, floating 4 DI/DO, 24 V 1 AI (12 bit) 1 PT/KTY czujnik temperatury 3 F-DI (wejście safety) 1 F-DO (wyjście safety) Materiały informacyjne Basic operator panel (BOP, opcjonalny) Interfejs szeregowy RS232

Moduł mocy PM340 120 - 750 W 1 AC 200 - 240 V 3 AC 380 - 480 V 0.37 kW Nowy napęd 120 - 750 W Przegląd § Konstrukcja 1 AC 200 - 240 V § Wydajność, cechy i osiągi § Silniki The closed-loop control module can now be combined with different power modules. It simply has to be plugged into the front of the power module. As a result, SINAMICS S110 can handle different voltage ranges and a wide power range: For single-phase 220 V input voltage, there are 3 different power levels: 120, 370 or 750 W For three-phase 400 V networks, there are even 19 different power levels available ranging from 0.37 to 90 kW. The main characteristics of the power modules are as follows: With TN, IT and TT network capability Integrated chopper, connection for external brake resistor Optionally integrated line filter (C2 in accordance with EN61800-3, 3 kW and higher, only for TN networks) Internal DC link for speedy compensation of mains power variance Funkcje 3 AC 380 - 480 V Przykłady zastosowań Materiały informacyjne 0.37 kW 90 kW Przystosowany do pracy w sieciach TN, IT oraz TT Zintegrowany chopper, podłączenie do zewnętrznego rezystora hamującego Opcjonalnie zintegrowany filtr liniowy (C2 zgodnie z normą EN61800-3, 3 kW i więcej, tylko dla sieci TN) Internal DC link for speedy compensation of mains power variance

Komponenty systemu napędowego SINAMICS S110 Nowy napęd Przegląd STARTER do uruchomienia § Konstrukcja § Wydajność, cechy i osiągi § Silniki Once the CU305 control unit has been plugged into the selected PM340 power module, the SINAMICS S110 drive is ready for operation. For all other components needed for a complete drive system, use can be made of already existing and proven components of the SINAMICS family. ((See slide)) Funkcje SINAMICS S110: Moduł mocy PM340 z jednostką kontrolną CU305 Przykłady zastosowań Materiały informacyjne Basic Operator Panel BOP (opcja) Kabel mocy Kabel enkoderowy DRIVE-CLiQ Servomotor (np. 1FK7 z interfejsem DRIVE-CLiQ)

Wydajność, cechy i osiągi Nowy napęd Kontrola serwo* (prąd/prędkość/pozycja) dla silników synchronicznych i asynchronicznych ü Pozycjonowanie* z max. 16 blokami Wolne bloki funkcyjne (pętla regulacji, bloki arytmetyczne i logiczne) Funkcje Safety Integrated STO, SS1, SS2, SBC, SOS, SLS, SSM Bezpieczne we/wy wbudowane Różne metody aktywacji/dezaktywacji dzięki PROFIsafe Interfejs enkoderowy DRIVE-CLiQ lub Sub-D dla HTL/TTL Interfejs komunikacyjny Profibus lub CAN Wejście analogowe +/-10V Cyfrowe wejścia i wyjścia Pamięć danych: Wewnętrzny ROM, z back-up na/z opcjonalną kartę MMC Opcjonalnie: Basic Operator Panel (BOP) Przegląd § Konstrukcja § Wydajność, cechy i osiągi § Silniki ((See slide)) Funkcje Przykłady zastosowań Materiały informacyjne *) Czas cyklu pętli kontroli prądu/prędkości pozycji/pozycjonowania: 250 / 250 / 1000 / 4000 µs

Obsługiwane silniki Silniki „skrojone na miarę”: Nowy napęd Silniki „skrojone na miarę”: Synchroniczny serwo silnik 1FK7 CT Wznios wału 20 - 100 mm Moment statyczny 0.18 do 48 Nm Zintegrowany interfejs Drive-CLiQ Automatyczna konfiguracja dzięki elektronicznej tabliczce znamionowej Specjalna, kompaktowa konstrukcja Dostępny także z przekładniami różnego rodzaju Przegląd § Konstrukcja § Wydajność, cechy i osiągi § Silniki In principle, any synchronous or asynchronous motors can be used with Sinamics S110. For most applications, however, the 1FK7 CT synchronous servomotor is the first choice: In terms of power range, performance data and encoder interface, it is optimally matched to the SINAMICS S110. ((For further information on the motor, see slide)) If necessary, other motors can also be used of course: Other synchronous servomotors, e.g. 1FK7 HD, 1FT7, third-party motors Asynchronous servomotors, e.g. 1PH, 1LA, 1LE, 2KJ, third-pary motors Funkcje Przykłady zastosowań Materiały informacyjne Inne silniki: Synchroniczne serwo silniki np. 1FK7 HD, 1FT7, obce silniki Asynchroniczne serwo silniki np. 1PH, 1LA, 1LE, 2KJ, obce silniki

Positioning Drive SINAMICS S110 Napęd pozycjonujący SINAMICS S110 Nowy napęd Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań Materiały informacyjne

Pozycjonowanie zintegrowane Nowy napęd Proste pozycjonowanie (EPos): Przegląd Funkcje: Osie liniowe i obrotowe Pozycjonowanie absolutne i relatywne Limity prędkości, przyspieszenia i udar mogą być ustawiane Jazda do ustalonego stop (najazd na zderzak) Funkcje monitorowania Zmiany (np. wartość zadana prędkości) możliwe nawet podczas ruchu Tryby pracy: Bezpośrednie zadawanie wartości (MDI) Pozycjonowanie, przejazdy blokowe (do16 bloków) Homing osi Przejazdy w trybie ręcznym - Jog Funkcje § Pozycjonowanie § Bloki funkcyjne § Bezpieczeństwo This slide provides an overview of the integrated positioning functions of the SINAMICS S110. In the examples of use given later, we will see what is possible with all these different functions. ((See slide)) ((These positioning functions are a real highlight and enable much, much more than "simple positioning")) § Inżyniering Przykłady zastosowań Materiały informacyjne Sklasyfikowany jako "basic performance servo", SINAMICS S110 oferuje szeroki zakres funkcji dla pozycjonowania!

Bloki funkcyjne Nowy napęd Biblioteka ze swobodnie konfigurowalnymi blokami funkcyjnymi: Bloki logiczne (AND, XOR, Inverter, itp.) Bloki arytmetyczne (licznik, dodawanie, mnożenie, dzielenie itp.) Bloki pętli kontrolnej (urządzenie opóźnienia on/off, limiter, integrator itp.) Przegląd Funkcje § Pozycjonowanie § Bloki funkcyjne § Bezpieczeństwo The SINAMICS S110 comes with an extensive library of freely configurable function blocks: Logic blocks (AND, XOR, Inverter, etc.) Arithmetic blocks (counter, adder, multiplier, divider, etc.) Control-loop blocks (on/off-delay device, limiter, integrator, etc.) "Freely configurable" means that almost any number of blocks can be used and interconnected with each other or with process signals. In the example shown here, the internal signal could be "Position Reached", for example. Once the input signal has been set, the end of the positioning movement is signaled towards the outside after a short delay. The advantages are: Open-loop control functions and technology directly at the drive Easy implementation of functions from ready-made blocks § Inżyniering Wejście Przykłady zastosowań AND Urządzenie opóźnieniaOn/Off Materiały informacyjne ms Wyjście & Sygnał wewnętrzny Funkcje kontroli w pętli otwartej i technologia bezpośrednio w napędzie Prosta implementacja funkcji z gotowych bloków

Zintegrowana funkcjonalność safety Nowy napęd SINAMICS S110 oferuje następujące funkcje safety: Safe Torque Off (STO) Safe Stop 1 (SS1) Safe Brake Control (SBC) Safe Operating Stop (SOS)* Safe Stop 2 (SS2)* Safe Limited Speed (SLS)* Safe Speed Monitor (SSM)* Przegląd Funkcje § Pozycjonowanie § Bloki funkcyjne § Bezpieczeństwo The SINAMICS S110 features integrated safety functions that go far beyond the standard in this class of drive. What functions are these in detail? ((See slide)) These functions can be used to implement completely new safety concepts. Let's take a simple example: A storage and retrieval unit where someone has to remain near the drive (see picture). The typical safety solution with an external connection is to separate the drive from the power supply as soon as the person enters the hazard zone With the integrated safety functions, in contrast, it is possible to allow the drive to operate at a restricted speed (Safe Limited Speed) and stop the drive when anyone approaches a particular position (Safe Stop). All SINAMICS safety functions have been implemented in accordance with the standard IEC 61800-5-2, which stipulates safety requirements for electric drives. The safety functions can be activated or deactivated via: the on-board terminals PROFIBUS with PROFIsafe profile This results in the following: Easy implementation of safety concepts (IEC 62061, ISO 13849) Facilitated machine acceptance due to functions in line with standards § Inżyniering Przykłady zastosowań Materiały informacyjne Wszystkie funkcje zgodne z normą IEC 61800-5-2 dla bezpieczeństwa podczas użytkowania napędów elektrycznych. Funkcje safety mogą być aktywowane/dezaktywowane poprzez: wbudowane wejścia PROFIBUS z profilem PROFIsafe *) Funkcje wymagające licencji Proste implementacja koncepcji sefety (IEC 62061, ISO 13849) Uproszczony proces akceptacji dzięki funkcjom zgodnym z normami

Projektowanie napędu: Program narzędziowy STARTER Inżyniering Nowy napęd Projektowanie napędu: Uruchomienie: Przegląd Program SIZER Program narzędziowy STARTER Funkcje § Pozycjonowanie § Bloki funkcyjne § Bezpieczeństwo For drive design, the SIZER tool is available. Here, all the knowledge needed for drive configuration is stored, i.e.: all SINAMICS components with data, characteristic curves, and possibilities of combination and the physical and technical laws applicable to drive design. The sheets in catalogs and formula collections, manual calculating, checking and altering are all no longer necessary. At the end of configuration, SIZER supplies a list of components dimension drawings for the motors and location diagrams for the cabinet. ----------------------------------------------------------------------------------- For commissioning, the STARTER tool is available. STARTER is a comprehensive tool: for all engineering steps, from project creation, parameterization and testing to optimization and diagnosis for all drive functions as well as for positioning, free blocks and safety § Inżyniering Przykłady zastosowań Materiały informacyjne Program prowadzi użytkownika poprzez kolejne etapy projektowania Wynik: Lista części z numerami zamówieniowymi Rysunki wymiarowe, diagramy i charakterystyki Moduł mocy i silnik* wykrywane automatycznie: tylko kilka kliknięć dzieli nas od uruchomienia napędu Dodatkowa parametryzacja dzięki graficznym maskom dialogowym *) Przy zastosowaniu silników z interfejsem DRIVE-CLiQ

Positioning Drive SINAMICS S110 Napęd pozycjonujący SINAMICS S110 Nowy napęd Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań Materiały informacyjne

Podstawowy handling Wymagania Nowy napęd Przenoszenie płyt CD: Przegląd Funkcje SygnałStart Przykłady zastosowań This example show a simple handling application with only one axis: Loading and unloading CDs for burning: Once burning has been completed, opening of the CD drawer gives the signal to start unloading and loading. When this is done, the following steps are carried out: 1. Suction attachment of CD 2. Approach position 2 (the storage stack for burned CDs) and release of the CD 3. Approach position 3 (stack of empty CDs) and suction attachment of a new CD 4. Approach position 1, release of the CD and output of the signal "CD inserted" to trigger burning of the next CD 5. The position is maintained during burning. This task can be elegantly performed with the SINAMICS S110. § Podstawowy Handling 1 Pobranie płyty CD Uwolnienie płyty CD i ustawienie sygnału: "CD Inserted" § Stół obrotowy § Składowanie i przechowywanie Materiały informacyjne Przeniesienie do poz. 2 2 Uwolnienie CD 3 Pobranie nowej płyty CD Przejazd do pozycji 3 Powrót do pozycji 1

Prosty handling Rozwiązanie Nowy napęd Całe zadanie może być zaimplementowane w napędzie: Wszystkie procesy pozycjonowania Ich sekwencje i czas oczekiwania Ustawianie i resetowanie wyjść cyfrowych Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań And this is what the solution looks like: A SINAMICS S110 drive with a servomotor for axial movement and a pneumatic module for suction-attachment and release of the CD. The on-board terminals are used for the input and output signals: 1 digital input for receiving the start signal ("Burning completed") 2 digital outputs for controlling the pneumatic module and outputting the "CD inserted" signal The entire handling task is performed by means of the integrated EPos positioning functions. For this purpose, the following information is permanently recorded in a table: All positioning actions Their sequence and possible waiting times Setting and resetting of the digital outputs § Podstawowy Handling § Stół obrotowy § Składowanie i przechowywanie Materiały informacyjne Moduł pneumatyki Wej/Wyj Wypalanie zakończone Płyta CD włożona

Prosty handling Zalety Sinamics S110 Nowy napęd Cała sekwencja ruchu zawierająca aktywację/dezaktywację modułu pneumatycznego jest zaimplementowana w napędzie: Prosta i przejrzysta parametryzacja Nie wymagana komunikacja wartości docelowych i aktualnych, brak monitoringu Łatwe uruchomienie i niezależne testowanie dzięki toggle switch Automatyczna konfiguracja napędu dzięki elektronicznej tabliczce znamionowej Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań ((See slide)) § Podstawowy Handling § Stół obrotowy § Składowanie i przechowywanie Materiały informacyjne

Stół obrotowy Zadanie Nowy napęd Detal jest zamocowany na stole obrotowym i obrabiany kolejna na trzech stacjach (ustalona sekwencja). Napęd automatycznie ustawia detal na odpowiedniej pozycji i po jej osiągnięciu wystawia sygnał „Na_Pozycji”. Sygnał zezwalający na kolejny przejazd przychodzi z zewnątrz. Przegląd Funkcje Stacja 3 Przykłady zastosowań This example shows a rotary indexing table: The drive turns the table to 4 different positions, i.e. 3 processing stations and one clamping/unclamping station. The drive is to automatically approach the individual positions and emit a signal when the destination is reached in each case. The position must then be maintained until an external signal triggers movement to the next position. The sequence of the stations has been specified in advance. § Podstawowy Handling § Stół obrotowy Stacja 1 Stacja 2 § Składowanie i przechowywanie 3 0 (clamping/ unclamping) Materiały informacyjne 2 1

Stół obrotowy Rozwiązanie Nowy napęd Całe zadanie może być zaimplementowane jedynie poprzez sparametryzowanie tabeli "Traversing Block": Wszystkie przejazdy pozycjonujące Ustawianie i resetowanie sygnału „Na_Pozycji" Oczekiwanie na zewnętrzny sygnał „Kontynuuj_Przejazd" Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań And this is what the solution looks like: The entire task can be implemented solely through parameterization of the "Traversing Block" table: All positioning movements Setting and resetting of the "Position Reached" signal, and Interrogation of the "Continue Movement" signal All processing actions at the individual stations are carried out by a higher-level control unit. It starts the processing procedure when it receives the "Position Reached" signal and, after processing has been completed, sends the "Continue Movement" signal to the drive. § Podstawowy Handling § Stół obrotowy Kontynuuj_Przejazd Na_Pozycji 245° § Składowanie i przechowywanie Tabela „Traversing block”*: 0° Materiały informacyjne 1 Jedź do 75° 2 Ustaw sygnał na 1 3 Czekaj kiedy sygnał = 1 Ustaw wyjście na 0 Jedź do 135° … 135° 75° *) Ilustracja schematyczna

Stół obrotowy Zalety Sinamics S110 Nowy napęd Wszystkie przejazdy są całkowicie zaimplementowane w napędzie: Łatwa, przejrzysta parametryzacja Nie wymagane skomplikowane programowanie PLC (program PLC skoncentrowany na obróbce detalu) Nie wymagana komunikacja wartości docelowych i aktualnych Stół obrotowy może być całkowicie uruchomiony bez udziału PLC Komunikacja pomiędzy PLC i napędem jest możliwa poprzez wej/wyj lub magistralę bus Możliwa elastyczna sekwencja przejazdów: PLC określa kolejną stację poprzez podanie odpowiedniego numeru w tabeli traversing block Homing stołu po restarcie może także być wykonane autonomicznie przez napęd Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań (( See slide)) § Podstawowy Handling § Stół obrotowy § Składowanie i przechowywanie Materiały informacyjne

Składowanie i przechowywanie Wymagania Nowy napęd Napęd otrzymuje pozycję docelową (X,Y) miejsca składowania z PLC Pozycja Y może być osiągnięta przez napęd niezależnie Pozycja X nie może być osiągnięta bezpośrednio ze względu na poślizg Krótko przed dojazdem, właściwa pozycja jest ustalana z czujnika optycznego Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań This example shows an application for a storage and retrieval unit. The storage space is approached with two drives, one for the horizontal axis and one for the vertical axis. The storage space to be approached and the starting signal are stipulated by the PLC in advance, i.e. each drive is given its target position (x or y) The Y position can be approached by the drive independently The X cannot be approached directly because of the slip. Shortly before the destination, the exact position is therefore indicated by an optical signal § Podstawowy Handling § Stół obrotowy X Y Obszar przechowywania Czujnik optyczny dla pozycji § Składowanie i przechowywanie Materiały informacyjne

Składowanie i przechowywanie Rozwiązanie Nowy napęd Dwa napędy SINAMICS S110 z funkcją EPos i MDI (Manual Data Input). Pozycja docelowa i sygnały kontrolne są wysyłane przez PLC przez Profibus. Pozycja X jest osiągana w dwóch krokach, ze względu na poślizg: Najpierw X1 ustalany umownie (zawiera offset z powodu poślizgu) Po otrzymaniu sygnału z czujnika optycznego, aktualna pozycja w napędzie jest resetowana (homing w locie), nowa pozycja docelowa X2 jest ustawiana przez PLC i akceptowana przez napęd podczas ruchu. Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań And this is what the solution looks like … ((See slde)) § Podstawowy Handling § Stół obrotowy § Składowanie i przechowywanie y Materiały informacyjne X1 Aktualna wartość = 0 X2

Składowanie i przechowywanie Zalety Sinamics S110 Nowy napęd Zmniejszenie kosztów dzięki użyciu czujników optycznych do kompensacji poślizgu: Nie wymagany bezpośredni system pomiarowy Nie jest wymagana skomplikowana, niskowibracyjna i bezpoślizgowa mechanika Dokładny dojazd do celu bez chwilowych zatrzymań na korektę. To wszystko dzięki: Funkcjom EPos „bazowanie w locie" i „akceptacja wartości podczas ruchu" Wolne bloki funkcyjne do przetwarzania sygnałów z czujników optycznych Zintegrowane funkcje safety w SINAMICS dla łatwej i pewnej implementacji koncepcji safety, np.: Safe Brake Control dla osi Y Safe Torque Off, Safe Stop 1 lub Safe Stop 2 dla osi X Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań ((See slide)) § Podstawowy Handling § Stół obrotowy § Składowanie i przechowywanie Materiały informacyjne

Positioning Drive SINAMICS S110 Nowy napęd Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań Materiały informacyjne

Materiały informacyjne Nowy napęd Broszura: „Simple and cost-effective positioning – Sinamics S110 single-axis drive“ Katalog: Catalogue PM22 Internet: www.siemens.pl/sinamics-s110 Zapytania techniczne prosimy kierować na adres automatyka.pl@siemens.com Przegląd Funkcje Przykłady zastosowań ((See slide)) Materiały informacyjne

Positioning Drive SINAMICS S110 Siemens Sp. z o.o. Industry Sector DT MC PM ul. Żupnicza 11 03-821 Warszawa Dziękuję za uwagę! SINAMICS_S110_pl.ppt