Sommaire Positionnement avec Simatic S7.

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1 Sommaire Positionnement avec Simatic S7

2 Codeur Incrementaux Les codeurs incrémentaux sont destinés à des applications de positionnement et de contrôle de déplacement d'un mobile par comptage et décomptage des impulsions qu'ils délivrent. Le disque d'un codeur incrémental comporte deux types de pistes : La piste extérieure : (voie A ou voie A et B) est divisée en « n » intervalles d'angles égaux alternativement opaques et transparents, « n » s'appelant la résolution ou nombre de périodes ; c'est en effet le nombre d'impulsions qui seront délivrées par le codeur pour un tour complet de son disque.

3 Codeur Incrementaux Derrière la piste extérieure sont installées deux
photodiodes décalées qui délivrent des signaux carrés A et B en quadrature.

4 Codeur Incrementaux Fréquemment un traitement électronique (intégré au codeur) permet de délivrer les signaux complémentaires A, B, et Z. Nous disposons donc à la sortie du codeur incrémental de six signaux A, A, B, B, Z, Z qui autorisent trois niveaux de précision d'exploitation : Utilisation des fronts montants de la voie A seule : Exploitation simple correspondant à la résolution du codeur. Utilisation des fronts montants et descendants de la voie A seule : La précision d'exploitation est doublée. Utilisation des fronts montants et descendants des voies A et B: La précision d'exploitation est quadruplée.

5 Codeur Absolu Le disque de ce type de codeur comporte un nombre « N » de pistes ; chaque type a son propre système de lecture (diode D.E.L. et photodiode).

6 Codeur Absolu La première piste en partant du centre du disque est composée d'une moitié opaque et d'une moitié transparente, la lecture de celle piste permet de déterminer dans quel demi-tour du disque on se situe. C'est la piste MSB « Most Significant Bit » = bit de poids le plus fort. La piste suivante, en allant vers l'extérieur, est divisée en quatre quarts alternativement opaques et transparents. La lecture de cette piste, combinée avec la lecture de la piste précèdente, permet de déterminer dans quel quart de tour du disque on se situe. La piste suivante permet de déterminer dans quel huitième de tour on se situe, la suivante dans lequel seizième de tour on se situe. etc ... La dernière piste, la plus extérieure, est la piste LSB « Least Significant Bit » = bit de poids le plus faible. C'est elle qui donne la précision finale du codeur appelée résolution. Si on appelle N le nombre de pistes, cette dernière piste comportera 2N points. Le nombre de positions codées sur un tour du disque sera 2N, on dira alors que le codeur a une résolution de 2N points par tour. La lecture simultanée de toutes les pistes (informations binaires) nous donne un code binaire représentatif de la position du disque du codeur dans le tour. Le code binaire délivré par le codeur comporte autant de bits qu'il y a de pistes sur le disque soit N bits. Le câblage du codeur mobilisera donc N entrées du système de traitement (voies parallèles). Si plusieurs codeurs sont utilisés, le nombre d'entrées du système de traitement pourrait devenir prohibitif. Pour remédier à cela, chaque codeur possède une entrée MX permettant de bloquer ses sorties quand l'unité de traitement émet un signal d'inhibition. Il devient alors possible de raccorder plusieurs codeurs sur les mêmes entrées de l'unité de traitement. Le seul codeur actif est celui qui ne reçoit pas le signal d'inhibition MX.

7 Codeur Absolu Le code binaire délivré par un codeur rotatif absolu peut être soit du binaire naturel (binaire pur), soit du binaire réfléchi (code Gray). Le code binaire naturel a l'avantage de pouvoir être directement utilisé par l'unité de traitement ; en effet c'est un code pondéré, c'est-à-dire qu'il permet d'effectuer les quatre opérations arithmétiques sur des nombres exprimés dans ce code. Il présente cependant l'inconvénient d'avoir plusieurs bas qui changent d'état entre deux positions. Ces changements d'états ne pouvant rigoureusement pas être simultanés ils peuvent générer des erreurs si une lecture est effectuée à ce moment là par l'unité de traitement. Le code binaire réfléchi (Gray)ne présente pas cet inconvénient car un seul bit à la fois change d'état. Mais ce code n'est pas pondéré et ne peut donc être directement exploité par l'unité de traitement, celle-ci devra opérer un transcodage binaire réfléchi / binaire naturel avant toute utilisation.

8 Le Positionnement avec Simatic Positionnement Boucle Ouverte
On parle de fonctionnement en boucle ouverte quand on n’utilise pas la mesure de la grandeur reglee. Ce n’est pas une regulation. M vitesse courant puissance moteur 1 codeur signal tachy reconstitué FM S TOR

9 Le Positionnement avec Simatic Positionnement Boucle Ouverte
C ’est un système commandé avec par exemple des sorties TOR, pour la commande d ’un moteur en Grande Vitesse (GV) et Petite Vitesse (PV).

10 Module de positionnement FM 351/FM451

11 Module de positionnement FM 351/451

12 Module de positionnement FM 351/451
Le module peut assurer le positionnement de 2 axes/FM et 3 axes/FM451 selon le procédé de grande/petite vitesse. L’étage de puissance est piloté via les 4 sorties TOR Le module de positionnement détermine la valeur actuelle réelle de position de l’axe à partir des signaux du codeur qui sont proportionnels au trajet de déplacement Le module offre les modes de fonctionnement et les fonctions suivantes mode de fonctionnement “Manuel à vue” mode de fonctionnement “Prise de référence” mode de fonctionnement “Semi-automatique absolu/relatif” affectation des valeurs réelles définition du point de référence

13 Module de positionnement FM 351/451
2 types d’axe : axe linéaire axe rotatif Systèmes de mesure de déplacement : codeur incrémental 5V, symétrique codeur incrémental 24V, asymétrique codeur absolu SSI Fonctions de surveillance : surveillance de la plage de travail par fin de course logiciel surveillance de l’immobilisation surveillance des codeurs surveillance pour le mouvement d’axe et l’arrivée à destination Types d’entraînement/de moteur : moteur normalisé commandé par contacteur moteur normalisé raccordé à un variateur de fréquence (p. ex. Micromaster) moteur asynchrone raccordé à l’étage de puissance avec régulation vectorielle

14 Module de positionnement FM 351/451
Environnement système : SIMATIC S7-400/FM541 SIMATIC S7-300/FM351, à partir de la CPU 314 (recommandation : selon l’application et les besoins en mémoire utilisateur) SIMATIC C7 Utilisation déportée avec ET 200M Intégration système : remplacement de modules possibles sans PG téléservice possible

15 Module de positionnement ET200S PosInc/PosSSI digital ou analogique

16 Module de positionnement ET200S PosInc/PosSSI digital ou analogique

17 Module de positionnement ET200S PosInc/PosSSI digital ou analogique
Module de positionnement pour le positionnement commandé via grande/petite vitesse L’étage de puissance est piloté via les 3 sorties TOR pour les modules digitaux Déplacement sens moins Déplacement sens plus Grande/petite vitesse L’entraînement est commandé via une sortie analogique pour les modules analogiques ± 10 V, sortie TOR DO à commande libre V, sens via une sortie TOR DO Les modules PosInc/PosSSI offrent les modes de fonctionnement et les fonctions suivantes Arrêter Prise de référence Marche à vue Positionnement absolu Positionnement relatif

18 Module de positionnement ET200S PosInc/PosSSI digital ou analogique
Systèmes de mesure de déplacement : codeur incrémental 5V, symétrique codeur absolu SSI Types d’axe utilisables : Axe linéaire Axe rotatif 3 entrées TOR utilisables comme Fins de course matériels sens moins Fins de course matériels sens plus Came de décélération /Signal de verrou Diagnostic Surveillance du codeur Surveillance de la tension de charge Environnement système : Peripherie decentralise ET200S

19 Positionnement avec New CPU 314C DP/PtP

20 Positionnement avec New CPU 314C DP/PtP
New CPU 314C DP/PtP : 1 axe Positionnement avec sortie analogique L'activation de l'entraînement s'effectue au moyen d'une sortie analogique soit affectée de manière permanente, avec une tension de +/-10 V ou un courant de +/- 20 mA soit avec une tension de 0 à 10 V ou une courant de 0 à 20 mA et une sortie TOR 24V supplémentaire comme signal de direction Positionnement avec sorties TOR (activation à grande / petite vitesse) L'activation de l'entraînement s'effectue au moyen de quatre sorties TOR 24V affectées de manière permanente. En fonction du type d'activation, les sorties TOR commandent le sens et les niveaux de vitesse (grande / petite). Modes de fonctionnement : Marche à vue Prise de référence Semi-automatique relatif Semi-automatique absolu Définition du point de référence Mesure de longueur

21 Positionnement avec New CPU 314C DP/PtP
New CPU 314C DP/PtP : 1 axe Types d'axes Axe linéaire Axe rotatif Systèmes de mesure du parcours : Codeur incrémental 24 V, asymétrique avec deux pistes décalées de 90 degrés (avec ou sans top zéro) Fonctions de surveillance (activables individuellement) Impulsions erronées (top zéro) Plage de déplacement Plage de travail Arrivée à destination Zone de destination Système de mesure Toutes les valeurs sont indiquées en impulsions.

22 Positionnement avec New CPU 314C DP/PtP
New CPU 314C DP/PtP : 1 axe • Entraînements / moteurs typiques Moteur asynchrone à nombre de pôles variable raccordé via un ensemble de contacteurs Moteur asynchrone raccordé via un convertisseur de fréquence Servomoteur

23 Le Positionnement avec Simatic Positionnement Boucle Fermee
C'est le fonctionnement normal d'une régulation. La mesure de la grandeur réglée permet de mesurer son écart avec la consigne et d'agir en conséquence pour s'en rapprocher. M position vitesse courant puissance moteur 1 codeur signal tachy reconstitué analogique

24 Le Positionnement avec Simatic Positionnement Boucle Fermee
Erreur de poursuite Un axe régulé en position suit la consigne à l‘écart de poursuite près. V V Dépendant de : rigidité du système mécanique Concept d‘entraînement Gain sur erreur de poursuite Influence : la précision la réponse aux fluctuations de charge la vitesse du positionnement

25 Module de positionnement FM 353/354/453
Le FM 353/354/453 est un module de positionnement piloté par microprocesseur : FM353 : pour la commande d’un moteur pas à pas. FM354 : pour un entraînement (variateur de vitesse) avec interface de consigne analogique. FM453 : pour la commande de moteurs pas à pas ou d’entraînements (variateur de vitesse) avec interface de consigne analogique.. Le régulateur Asservissement de position assure : le pilotage en vitesse de l’entraînement durant le déplacement (p. ex. accélération et décélération réglable, limitation des à-coups, écart de traînage) l’arrivée à destination précise de l’axe sur la position de destination programmée le maintien de l’axe sur une position donnée en dépit de l’action de grandeurs perturbatrices

26 Module de positionnement FM 353/354/453
Le FM 353/354/453 dispose des modes suivants : manuel à vue Commande prise de référence semi-automatique relatif introduction manuelle des données (MDI = Manuel Data Input) Automatique automatique bloc par bloc

27 Module de positionnement FM 353/354/453
2 types d’axe (1axe pour FM353/354 3 axes pour FM453) axe linéaire axe rotatif Systèmes de mesure de déplacement : codeur incrémental 5V, symétrique codeur absolu SSI Les quatre entrées TOR et les quatre sorties TOR peuvent être utilisées selon les besoins spécifiques de l’utilisateur. Les signaux suivants peuvent p. ex. être raccordés : contact du point de référence (CPR) interrupteur pour départ externe palpeur de mesure position atteinte, arrêt rotation à droite/gauche L’affectation des fonctions de commutation aux numéros des entrées/sorties s’effectue par le biais des paramètres machine.

28 Module de positionnement FM 353/354/453
Fonctions de surveillance : surveillance de la plage de travail par fin de course logiciel surveillance de l’immobilisation surveillance des codeurs surveillance pour le mouvement d’axe et l’arrivée à destination Types d’entraînement/de moteur : FM353 :moteur pas à pas sans asservissement de position FM354 : servomoteur avec asservissement de position FM453 : servomoteur avec asservissement de position moteur pas à pas sans asservissement de position moteur pas à pas avec asservissement de position Environnement système : SIMATIC S7-400/FM453 SIMATIC S7-300/FM353/354, à partir de la CPU 314 (recommandation : selon l’application et les besoins en mémoire utilisateur) Intégration système : remplacement de modules possibles sans PG téléservice possible

29 Easy Motion Control Easy Motion Control est une solution soft qui permet le pilotage d‘axe en asservissement de position. Easy Motion Control est base sur des Block S7 utilises par les CPU 300,400,WinAC,C7 Le controleur de position compare la valeur reelle avec la valeur de consigne et genere ainsi une consigne de vitesse

30 Easy Motion Control Configuration DP
Une Configuration decentralisee est possible

31 Easy Motion Control Configuration DP
CPU DP CPU DP ET 200S 1 Count ET 200S 2 AO U +/- 10V Profibus Incr. SSI

32 Easy Motion Control Configuration Centralisee
Une configuration centralisee est possible

33 Easy Motion Control Easy Motion Control dispose des modes suivants :
manuel à vue Prise de reference/Definition reference Deplacement relatif Deplacement Absolu La CPU definie la performance CPU 315 ou new version, ou WinAC,CPU 400 Temps d‘execution < 1 ms par axe CPU 416 < 10 ms par axe CPU 315 Utilisable pour 1 a 5 axes par machine Cycle Control de position recommende ms

34 Easy Motion Control La configuration et le test peut-etre effectuee via un logiciel graphique

35 Simodrive Posmo A

36 Câbles moteur et codeur
Posmo A La structure actuelle Technologie entraînements centralisée Armoire 3AC Régulation BO et alimentation centralisée Câbles moteur et codeur

37 Posmo A Positionnement d‘axe par technologie conventionnelle
Mesures Courant Valeurs réelles Puissance Consignes Informations 100 % M A B Armoire

38 Posmo A Moteur, réducteur et électronique dans une unité distribuée
100 % M A B Puissance Informations Tâche Confirmation

39 Structure POSMOA - Technologie distribuée aux entraînements
Profibus DP Bus alimentation Armoire 3AC Section puissance 24VDC Commande maître PROFIBUS-DP

40 Posmo A Caractéristiques Degré de protection IP 54 Capot de connection
poids env. 3.7kg ou 5.4 kg Mémoire programme contrôle de position contrôle moteur étage de puissace réducteur température ambiante °C jusqu‘à 65°C déclassé Moteur 75 W ou 300W

41 Posmo A Fonctions de base Caractéristiques de base
SIMODRIVE POSMO A est un moteur de positionnement distribué intelligent, connecté à PROFIBUS-DP Caractéristiques de base Régulation en boucle fermée et module de puissance intégrés au moteur Connecté via les bus de communications et de puissance Esclave standard PROFIBUS DP Fonctionnalités extrêmement simples

42 Fonctionnalités de positionnement
Posmo A Fonctionnalités de positionnement Fonctionnalités de positionnement intégrées et séquences de programme de déplacement Axe rotatif / axe linéaire Unités en mm/pouce/degré Referencement sur capteur externe Changement de bloc à la volée Pour arrondir Signalisation de position programmable Forçage de la valeur réelle Pour le référencement Compensation de jeu Fin de course logiciel Déplacement absolu‘ Position à atteindre, vitesse et accélération max avec override 'Déplacement relatif‘ Distance, avec sens, vitesse et accélération max avec override

43 FM 352 / FM 452 Module pour Cames électroniques

44 FM 352 / FM 452 Boîte à Cames électroniques

45 FM 352 / FM 452 Module pour Cames électroniques
1 canal : Axe linéaire ou rotatif, Maxi de 128 cames / 32 pistes. 13 sorties TOR (piste de cames) pour la transmission rapide des signaux de commande (20 µs ) 4 Entrées TOR, (par exemple : autorisation de freinage) FM 352 C P U S7-300 Automate Retour Codeur Sorties TOR

46 FM 357-2 Carte 4 axes interpoles ou independant
CPU 315(mini) SIMATIC S7 1 FM357 S7-300 FM 357-2 Consigne analogique Profidrive Liaison directe vers 611U sur Profibus DP avec contrôle de position et interpolation réalisé par horloge de synchronisation sur le bus. OP17 SIMODRIVE 611U

47 FM 357-2 Fonction Carte 4 axes interpoles ou independant
B Positionement Interpolation linéaire Interpolation Circulaire Syncrhonisation d‘axes Couplage par valeur pilote 4 axes linéaire circulaires Programmation Flexible DIN 66025 x y Table d‘ Interpolation v t Limitation des à-coups Synchron Aktion x = y Actions Synchrones Calculs Aryithmétriques Oscillation X Mesure à la volée Spline X=X Gantry analog v Sortie Analogique Actions synchrones avec interruption STOP I Redémarrage après Arrêt d‘urgence

48 Concepts d‘entraînement pour le contrôle de position Influence sur le positionnement
Moteur standard Variateur U/F Bande Morte Oscillation durée A/B: 2s A B Mot. asy.compact vector control Petite vitesse B A durée A/B: 1s Mot. Synchrone Servo-moteur A B durée A/B: s

49 Moteurs pour positionnement Caractéristiques typiques
Type Moteur stand. Machine asynchrone variateur de fréquence sans mesure >100 KW tr/min > 5 mm Asy.compact Machine asynchrone variateur de fréquence avec codeur 3, KW tr/min 0.1 mm Servo-moteur Moteur synchrone variateur de fréquence avec codeur 0, KW tr/min 0.001 mm Principe Puissance Vitesse Précision Toutes les caractéristiques sont données à titre indicatif et non contractuel

50 Le Positionnement avec Simatic Positionnement Boucle Ouverte

51 Le Positionnement avec Simatic Positionnement Boucle Fermee

52 Le Positionnement avec Simatic