© Siemens AG 2012. Alle Rechte vorbehalten. SIMOTION Wickler V2.3.0

© Siemens AG 2012. Alle Rechte vorbehalten.

SIMOTION Wickler V2.3.0


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxEinleitung

Die Standardapplikation SIMOTION Wickler wurde mit dem Ziel entwickelt, eine Vielzahl der bekannten Wicklerapplikationen mit einer einzigen Projektierung abdecken zu können.

Durch die Offenheit der Applikation ist es möglich, je nach Bedarf die Applikation zu projektieren oder zu ändern.

Die Standardapplikation SIMOTION Wickler realisiert auf der Basis der Steuerungsplattform SIMOTION einen Auf- bzw. Abwickler, z.B. für Folienanlagen, Druckmaschinen, Beschichtungsanlagen, Spuler oder Textilmaschinen.

Kombinierbar mit: SIMOTION Axis Function BlockSIMOTION Splice ControlSIMOTION VerlegerSINAMICS DCC Lastverteilung


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxNutzen der Applikation

Zeitersparnis bei Engineering und Service (gleiches “look & feel”)

Anwendung in allen Programmiersprachen möglich

Nutzung von Industriestandards und Normen

Support über PM Applikationszentren

ständige Aktualisierung im Intranet

überwiegend offener Quellcode für eigene Anpassungen

Anwenderhandbücher in deutsch und englisch

einfache Einarbeitung mit Beispielapplikationen

Die Applikation wird unentgeltlich zur Verfügung gestellt


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxInhalt der Applikation

Powerpoint Präsentation (deutsch / englisch)

Units / Bibliotheken (Programmierung in ST oder MCC)

Anwenderhandbücher (deutsch / englisch)

Beispielapplikation für SIMOTION D Vorführkoffer

Feedback Bögen (deutsch / englisch)


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht

Achswickler oder Tandem Achswickler Wickelt das Material um einen Kern oder eine

Hülse

Der Wickel wird über einen Motor angetrieben

Der Wickler kann über Drehzahl oder Moment geregelt werden

Drehzahl und Drehmoment sind durchmesserabhängig

Optional Tänzer / Pendel oder Zugmessdose zur Zugregelung

Wendewickler Zwei oder mehr Achswickler auf einem

Drehkreuz

Fliegender Rollenwechsel bei Betriebsgeschwindigkeit

Tension

Coil

Tension

Coil

Nip


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung


Min. Durchmesser DMin

Max. Durchmesser DMax

Materialbreite w

Getriebefaktor iGetriebeträgheitsmoment Jgear

Bahn-geschwindigkeit VExternes

Trägheitsmoment JCore

MotorträgheitsmomentJMotor

Dact Aktueller Durchmesser


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung


V+ , F+

Aufwickeln von oben

V+, F+

Aufwickeln von unten

V+, F+

Abwickeln von unten

V+, F+

Abwickeln von oben

n+

no+

Mf+

MP+

MT+

n-

no-

Mf-

MP-

MT-

n-

no+

Mf-

MP-

MT+

n+

no-

Mf+

MP+

MT-

Mf: ReibmomentMP: BeschleunigungsvorsteuerungMT: Zugmomentn: Wicklerdrehzahlno: Geschwindigkeitsübersteuerung


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Prozesskopplung

Die Ankopplung an den Prozess erfolgt über den Eingangsparameter lineAxis, dabei sind folgende Varianten möglich:

lineAxis = TO#NIL:

Es ist keine Leitachse spezifiziert, die Ankopplung erfolgt über Variablen der Struktur sWinderConfigType.

lineAxis = TO#driveAxis:

Die Leitachse ist eine Drehzahlachse, der Referenzdurchmesser der Leitachse muss spezifiziert werden. Lageinformationen können optional extern verschaltet werden.

lineAxis = TO#posAxis:

Die Leitachse ist eine Positionierachse. Lageinformationen sind vorhanden.

lineAxis = TO#externalEncoderType:

Die Leitachse ist ein Maschinengeber. Lageinformationen sind vorhanden.


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Betriebsart

Die Wickelachse kann entweder

drehzahlgeregelt

oder

lagegeregelt

betrieben werden.

Die Ankopplung an den Prozess erfolgt immer über einen Geschwindigkeitssollwert.


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Einheitensystem


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Regelungsarten

Die Wickler FB‘s decken die gängigsten Funktionen ab und durch den offenen Quellcode kann eigenes Know How implementiert werden!

Regelungsmodi (FB Winder):

Drehmomentensteuerung (indirekte Zugregelung)

Zugregelung mit Momentenbegrenzung

Tänzerlagenregelung mit Drehzahlkorrektur

(Tänzerlagenregelung mit Momentenbegrenzung)

(Zugregelung mit Drehzahlkorrektur)

V-Konstant-Regelung


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Indirekte Zugregelung

keine Messwertrückführung

Bahngeschwindigkeit wird durch Klemmstelle vorgegeben

Zugmoment wird über das Moment gesteuert vorgegeben.

gute Kompensation des Beschleunigungs- und Reibmomentes erforderlich

Durchmesserbereich bis ca. 10:1

Zugbereich bis ca. 6:1

Wickelmomentenbereich bis ca. 40:1

Bahngeschwindigkeit bis ca. 600 m/min

vorzugsweise für Blech, Textil und Papier


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Indirekte Zugregelung


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Zugregelung mittels Momentenbegrenzung

Messgröße (Zugmesswert) wird über einen Regler rückgeführt


Zugmoment wird direkt über das Moment eingestellt

Klemmstelle erforderlich, Messdose ist empfindlich gegen Überlast

gute Kompensation des Beschleunigungsmomentes erforderlich


Zugbereich bis ca. 20:1

Wickelmomentenbereich bis ca. 100:1


Eingriff in die Drehmomentbegrenzung

vorzugsweise für Papier u. dünne Folien


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Zugregelung mittels Momentenbegrenzung


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Tänzerlageregelung mittels Drehzahladaption

Messgröße (Lagemesswert) wird über einen Regler rückgeführt


Zugmoment wird einen zusätzlichen Drehzahlsollwert eingestellt

Klemmstelle erforderlich, Tänzerrolle greift in den Bahnverlauf ein


Zugbereich nur veränderbar bei einstellbarer Tänzerabstützung

Wickelmomentenbereich bis ca. 40:1, abhängig von der Ausführung der Tänzerabstützung


vorzugsweise für Gummi, Kabel, Textil, Folie u. Papier


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Tänzerlageregelung mittels Drehzahladaption


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – V-Konstant-Regelung

Wickler wird auf vorgegebene Umfangsgeschwindigkeit (Bahngeschwindigkeitssollwert) geregelt

Zugkraft wird nicht geregelt

Bahntacho erforderlich (Durchmesserberechnung)

Keine Klemmstelle erforderlich


Bahngeschwindigkeit: abhängig vom mechanischen Aufbau

vorzugsweise für Sortierroller


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – V-Konstant-Regelung


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Durchmesserrechner

Der Durchmesserrechner ist das zentrale Element einer Wickelregelung. Der Durchmesserwert wird z.B. für die Umrechnung der Bahngeschwindigkeit in die entsprechende Motordrehzahl sowie für die Berechnung der erforderlichen Drehmomente benötigt.Der Durchmesser wird aus dem Bewegungsverhältnis von Warenbahn und Wickler bestimmt oder extern gemessen.

Folgende Durchmesserberechnungsarten sind implementiert: Externer Sensor Verhältnis von Warenbahngeschwindigkeit und Drehzahl Integration der Materialdicke Berechnung durch Integration (Weg zu Winkel) Berechnung durch Messen der Lage (Weg zu Winkel)


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung


Modus DIAM_CALC:Der Durchmesser wird auf Basis des Verhältnisses der Bahngeschwindigkeit zur Wicklerdrehzahl berechnet. Typischerweise ist die Berechnung in den Beschleunigungs- oder Verzögerungsphasen nicht stabil.

Modus DIAM_CALC_INTEGRAL:Der Durchmesser wird auf Basis des Verhältnisses von Bahnlänge zu Wickelumdrehungen berechnet. Die Bahnlänge bzw. der Wickelwinkel werden dabei durch Integration der Bahngeschwindigkeit bzw. der Wicklerdrehzahl berechnet. Die Länge des Messintervalls (gemessen in Wickelumdrehungen) wird über Parameter festgelegt. Die Ergebnisse bei Beschleunigung / Verzögerung der Maschine sind besser als bei der V/n Berechnung.

Modus DIAM_CALC_POSITION:Der Durchmesser wird auf Basis des Verhältnisses von Bahnlänge zu Wickelumdrehungen berechnet. Für die Bestimmung der Lageinformationen wird die Lageerfassung genutzt. Die Länge des Messintervalls (gemessen in Wickelumdrehungen) wird über Parameter festgelegt. Die Ergebnisse bei Beschleunigung / Verzögerung der Maschine sind besser als bei der V/n Berechnung.

Modus DIAM_THICKNESS_ADDITION:Durchmesserberechnung auf Basis der Integration der Materialdicke (der Durchmesser ändert sich pro Wickelumdrehung um 2 * Materialdicke). Der Wicklerwinkel wird durch Integration der Wicklerdrehzahl bestimmt.

DIAM_CALC_EXT:Der Durchmesser wird durch ein externes Messgerät bestimmt (z.B. Ultraschallsensor, Anlegewalze).


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung


Im Anschluss an die Durchmesserberechnung wird der berechnete Durchmesserwert auf Plausibilität geprüft (Durchmesseranstiegsbegrenzung) und interpoliert.

Folgende Verfahren sind implementiert:

Interpolation mit Hochlaufgeber über die Materialdicke

Interpolation mit Hochlaufgeber (für lagebasierte Durchmesserberechnung)

Interpolation ohne Hochlaufgeber (nur lagebasierte Durchmesserberechnung). Die Materialdicke wird für die Plausibilitätsprüfung benötigt.

Wicklerumdrehungen

Dur

chm

esse

r

2n1n 3n

Latch

Interpoliert

Interpoliert und geglätett

n: Anzahl von Umdrehungen für neu berechneten Durchmesserwert


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung



Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung


Optional bei Aufwicklern, wenn der Zug mit steigendem Durchmesser des Wickels abnehmen soll.

Wickelhärtenkennlinie ist abhängig vom aktuellen Durchmesser

Die folgenden Methode zur Berechnung der Kennlinie sind implementiert:

Hyperbolische Kennlinie, max. Zugabschwächung im Unendlichen

Hyperbolische Kennlinie, max. Zugabschwächung bei max. Durchmesser

Lineare Kennlinie, maximale Zugabschwächung bei max. Durchmesser

Stützpunkttabelle mit linearer Interpolation

D

Tap

er

r32TensionTaperRatio

100%

r32TensionTaperDiameterStart

r32TensionTaperDiameterMax

NO_TAPERLINEARHYPERBOLIC_1HYPERBOLIC_2TABLE


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Regleradaption

Reglerverstärkung des Zugreglers kann in Abhängigkeit des Durchmessers angepasst werden

höhere Reglerverstärkung bei hohem Durchmesser

Reglerverstärkung des Drehzahlreglers im Antrieb kann in Abhängigkeit des Trägheitsmomentes oder des Durchmessers der Wicklerrolle angepasst werden

notwendig um auch bei einem vollem Wickel diesen dynamisch zu verfahren


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Drehmomentenvorsteuerung

Das Drehmoment während des Wickelvorgangs wird aus drei Komponenten gebildet:Beschleunigungsmonent

Während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphase des Materials wird ein Kompensationsmoment auf den Antrieb geschaltet um dynamischer auf Geschwindigkeitsänderungen zu reagieren und Zugeinbrüche zu vermeidenBeschleunigungsvorsteuerung in Abhängigkeit von Durchmesser sowie Bahnbreite, Getriebestufe und Materialdichte

ReibkompensationKompensation der mechanischen Verluste zur genauen Einstellung des Zugs.

ZugvorsteuerungEinstellung des Zugmoments, speziell bei der indirekten Zugregelung

Bei Verwendung der Drehmomentenvorsteuerung ist der Technologiedatenblock zwingend notwendig.


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Zugbetrieb (Bahnbetrieb)

Zugbetrieb kann nur im Modus Betrieb und bei nicht anstehender Bahnrissmeldung angewählt werden

Umschaltung von Bahn- in den Zugbetrieb und umgekehrt sollte wenn möglich bei stehender Maschine erfolgen

Eine Aufschaltung der Sollwerte bei Umschaltung im Betrieb erfolgt über einstellbare Rampen

Abwahl Zugbetrieb bedeutet Bahnbetrieb, d.h. der Durchmesser wird gehalten und die Achse fährt ohne Übersteuerung, bzw. Drehzahlkorrektur im drehzahlgeregelten Betrieb


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Technologieregler

Technologieregler auf Basis eines PID-Reglers zur Verwendung als Zug- oder Tänzerlageregler in Wickel- oder Bahnregelungen

Sollwerthochlaufgeber mit Setzfunktion

PID-Regler

Rampenfunktion als Reglerausgangsbegrenzung

Kp-Adaption

D-Anteil optional zuschaltbar im Istwertzweig


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxFunktionsübersicht – Restlängenberechnung

Restlängenberechnung – FCRLC (LConLib)

Die Restlänge einer Rolle wird berechnet durch Eingabe folgender Parameter:

Dicke des Materials

Aktueller Durchmesser

Zieldurchmesser

Ausgabe der Länge des Materials auf der Rolle oder das noch aufzuwickelnde Material

d2d1

Materialmenge zwischen aktuellen und Zieldurchmesser

d1

d2

X

X

Δlength

p

p


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxBausteinübersicht

Die Converting- Bibliothek wird ausgeliefert als:Bibliotheksexport (SIMOTION Converting Library)Beispielprojekt (SIMOTION Winder)

Die Converting- Bibliothek besteht aus vier Komponenten:

aVersion:Changelog

fConvTools:Allgemeine antriebsbasierte Funktionen, Regelungs- sowie Systembausteine usw.

fWinderTools:Wickler-interne Funktionsbausteine (Durchmesserrechner, Technologieregler, Wickelhärtekennlinie usw.)

fWinder:Wicklerbaustein (FBWinder)


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxBausteinübersicht – FBWinder


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxBeispielkonfiguration

Beispielkonfiguration:(stand alone / geringe Performance)

•SIMOTION D410 DP/PN•SINAMICS S120 AC/AC•Bremswiderstand (optional)•TM31 (optional)•Drive-Cliq Hub (optional)•z.B. 1PH8 Motor

Standards:SIMOTION WicklerSIMOTION Axis Function Block

Vorteile:Modulare Lösung basierend auf StandardproduktenHöhere Hardware Integration (keine zusätzliche Wicklersteuerung)Schnelle und skalierbare PlattformOnboard E/A und Schnittstelle des Maschinengebers

Ethernet / PROFIBUS

HMI

1PH8

PM340

SIMOTION D410


Industry Sector


SIMATIC S7

Maschinen-automatisierung

PROFIBUS

HMIBahnregelung

Maschinengeber (HTL/TTL/SSI)oder Analogkopplung

TM31

SIMOTION D410 SINAMICS S120

AC/AC

1PH8

Wickler

Tänzer (oder Zugmessdose)

Klemmstelle


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung


Vorteile:Zeitersparnis bei Projektierung, Test und InbetriebnahmeHöhere Hardware Integration (keine zusätzliche Wicklersteuerung)Schnelle und skalierbare PlattformModulare Lösung basierend auf Standardprodukten

SIM

OT

ION

D4

x5

Motor Module

PROFINET / PROFIBUS

Wickler1PH8

Hilfsachsen / Warenbahn

Beispielkonfiguration:(Maschinensteuerung)

•SIMOTION D4x5•SINAMICS S120 DC/AC•Einspeisung (ALM / SLM / BLM)•TB30/TM31 (optional)•1PH8 Motor

Standards:SIMOTION WicklerSIMOTION Axis Function Block


Industry Sector


Maschinen-automatisierung

HMI

Bahnregelung

TM31

SIMOTION D4x5 SINAMICS S120 DC/AC

1PH8

WicklerTänzer (oder Zugmessdose)

KlemmstelleS

IMO

TIO

N D

4x

5

Ethernet / PROFIBUS

1PH8


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxBeispielprojekt


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxBeispielprojekt


Industry Sector

Tools

Beispielprojekt

Beispiel-

konfiguration

Baustein-

übersicht

Funktions-

übersicht

Inhalt der

Applikation

Nutzen der

Applikation

Einleitung

Converting ToolboxTools - Auslegung


ApplikationszentrumI DT MC PMA APC

Frauenauracher Str. 80D-91056 Erlangen

E-Mail: [email protected]

SIMOTION Wickler V2.2.3Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Documents

© Siemens AG 2012. Alle Rechte vorbehalten. SIMOTION Wickler V2.3.0