Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Sinumerik 840Di – optimální řešení retrofitu obráběcích strojů

číslo 8-9/2003

Sinumerik 840Di – optimální řešení retrofitu obráběcích strojů

Retrofit, tj. rekonstrukce pohonů a řídicích systémů obráběcích strojů s použitím číslicové techniky, nabývá v současném průmyslu stále většího a většího významu. Firma Siemens proto při vývoji svých řídicích systémů a pohonů věnuje této oblasti trvalou pozornost.

Při retrofitu starého obráběcího stroje mohou nastat následující tři případy:

  • stroj byl původně řešen bez číslicového řízení: pro pohony jeho pohybových os slouží klasický náhon s asynchronním motorem přepínaným spojkami do jednotlivých souřadnic a v řízení jsou integrovány pevné cykly modifikovatelné nastavením mechanických narážek,

  • stroj je vybaven číslicovým řízením s reléovými výstupy pro řízení pohybových os přepínáním spojek,

  • jde o stroj s číslicovým řízením a regulovanými pohony, jehož řídicí systém disponuje analogovým rozhraním. Dále mohou být stroje vybaveny různými pomocnými zařízeními, která podporují technologické možnosti (např. výměna nástrojů, výměna palet apod.).

Z krátkého přehledu je zřejmé, jak různorodé úlohy je třeba při retrofitu obráběcích strojů řešit. Firma Siemens vzala toto vše v úvahu a nabízí pro oblast retrofitu řešení, kterým lze optimálním způsobem obsáhnout všechny uvedené varianty. Jde o řešení skrývající se pod názvem Sinumerik 840Di (S840Di). V systému S840Di nabízí Siemens řešení založené výhradně na PC, které při použití standardní průmyslové komunikační sběrnice Profibus-DP sjednocuje jednotky pohonů a vstupní a výstupní periferní zařízení do jednoho decentrálního systému. Tento hardwarově i softwarově zcela otevřený řídicí systém je určen zejména těm uživatelům, kteří hledají decentrální řešení pro automatizaci nejen tam, kde stačí programovatelné automaty (Programmable Logic Controller – PLC), ale také v oblasti pohonů a dávají přednost řídicímu systému na bázi PC. Systém S840Di lze ve výrobních i manipulačních strojích a zařízeních použít téměř bez omezení: od jednoduchých úloh, vyžadujících pouze nastavování polohy nebo lineární interpolaci, přes manipulátory a montážní automaty až po obráběcí stroje (dřevo, kovy) a aplikace obráběcím strojům blízké.

Obr. 1.

Sinumerik 840Di – hardware

Systém S840Di se skládá z dále stručně popsaných hardwarových komponent (viz také obr. 1).

PCU50 (PCU70)

Základem systému S840Di je průmyslové PC se dvěma (PCU50) nebo čtyřmi (PCU70) pozicemi pro rozšiřujícími desky (obr. 2). Základní deska PC je osazena procesorem Intel Pentium II 333 MHz nebo Intel Pentium III 500 MHz. Jednotka PCU má rozhraní pro připojení standardních ovládacích panelů systému Sinumerik (velikosti OP010 až OP015).

Deska MCI

Deska MCI (Motion Control Interface – MCI board) s integrovanou centrální jednotkou na bázi PLC Simatic S7 315-DP je ústřední jednotkou systému S840Di. Disponuje rozhraním Profibus-DP s funkcemi Motion Control pro řízení pohonů (po taktech synchronní ekvidistantní komunikace) s přenosovou rychlostí 12 Mb/s a rozhraním MPI (Multi-Point Interface) pro připojení obslužného panelu, externího programovacího přístroje typu PG a terminálů typu BHG či HT 6.

Obr. 2.

Rozšíření desky MCI

Rozšíření desky MCI (MCI board – extension) slouží k připojení dvou ručních nastavovacích koleček a disponuje čtyřmi rychlými vstupy NC.

ADI4

Jednotka ADI4 umožňuje připojit k systému čtyři osy s pohony s analogovým rozhraním. K systému S840Di lze připojit čtyři tyto jednotky.

PLC IN/OUT – periferie

Jako periferie PLC lze použít komponenty z řady Simatic S7-300: decentrální periferní jednotky řady Simatic ET200 nebo jednotku PP72/48, komunikující po sběrnici Profibus.

Tab. 1. Možnosti nastavení interpolačního taktu v syst. S840Di
Varianta softwaru Základní Univerzální Plus2)
Výchozí provedení 8 ms 8 ms 8 ms
Provedení 1 1) 4 ms 4 ms
Provedení 2 2 ms
1) nastavení není v nabídce
2) vyžaduje PCU s procesorem s taktovací frekvencí 500 MHz

Sinumerik 840Di – software

Operační systém, na kterém je S840Di založen, je Windows NT. Pod ním jsou provozovány všechny aplikace, jako např. operátorských rozhraní (Human-Machine Interface – HMI). Protože systém Windows NT pracuje v reálném čase pouze omezeně, byla firmou Siemens vyvinuta speciální aplikace, která umožňuje činnost softwaru NC v reálném čase, aniž by bylo nutné Windows NT modifikovat. Tato aplikace, označená jako NCK (Numerik Control Kernel), je inicializována automaticky při spuštění Windows a běží cyklicky na pozadí. Na konci cyklu přepisuje všechna data z paměti SRAM na pevný disk. Aby bylo možné systém S840Di co nejlépe přizpůsobit potřebám jednotlivých automatizačních úloh, je dodáván ve variantně se třemi různými softwarovými pakety s odlišnou výkonností. K těmto paketům lze pro optimalizaci doby trvání interpolačního taktu nastavit výkonnost systémového softwaru, jak uvádí tab. 1.

Pohony

Pro vlastní pohon os v jednotlivých souřadnicích pod řízením systémem S840Di dodává firma Siemens tyto pohony:

  • Simodrive 611 universal s modulem nastavení MotionControl se sběrnicí Profibus-DP,

  • Simodrive 611 universalE s modulem nastavení MotionControl se sběrnicí Profibus-DP,

  • Simodrive 611 POSMO CD/CA,

  • Simodrive 611 POSMO SI.

Závěr

V článku byla popsána hardwarová i softwarová struktura systému Sinumerik 840Di. Z uvedeného popisu vyplývá, že řídicí systém Sinumerik 840Di, doplněný o odpovídající pohony, snímače a komunikaci, se může v široké oblasti retrofitu obráběcích strojů výborně uplatnit jako univerzální systém, splňující všechny požadavky uživatelů.

Ing. Jiří Urban, Siemens s. r. o.
(jiri.urban@siemens.com)

Inzerce zpět