Control Units

Systemarchitektur mit zentraler Regelungsbaugruppe

Elektronisch koordinierte Einzelantriebe lösen ihre Antriebsaufgabe gemeinsam. In Mehrachsantrieben werden durch überlagerte Steuerungen die einzelnen Antriebe so geführt, dass die gewünschte koordinierte Bewegung entsteht. Dazu ist ein zyklischer Datenaustausch zwischen der Steuerung und den Antrieben erforderlich. Eine zentrale Regelungsbaugruppe führt übergreifend die Antriebsregelung für alle angeschlossenen Achsen aus und stellt zusätzlich die technologischen Verknüpfungen zwischen den Antrieben bzw. zwischen den Achsen her. Da alle erforderlichen Informationen in der zentralen Regelungsbaugruppe vorliegen, müssen sie nicht aufwändig übertragen werden. Achsübergreifende Verkopplungen lassen sich innerhalb einer Baugruppe realisieren und werden im Inbetriebnahme-Tool SINAMICS Startdrive oder STARTER einfach per Mausklick projektiert.

• Einfache technologische Aufgaben löst die Regelungsbaugruppe von SINAMICS allein
• Die Control Units CU310‑2 DP bzw. CU310‑2 PN werden zusammen mit Power Modules und Einzelantrieben verwendet.
• Die Control Units CU320‑2 DP bzw. CU320‑2 PN werden in Verbindung mit allen Motor Modules bzw. Line Modules bei Einzel- und Mehrmotorenantrieben eingesetzt.
• Anspruchsvolle Motion-Control-Aufgaben werden durch die leistungsfähigen Control Units D410‑2, D425‑2, D435‑2 und D445‑2 von SIMOTION D, nach Performance gestaffelt, unterstützt.

Weitere Informationen zu SIMOTION enthalten SiePortal und der Katalog PM 21.

Jede dieser Control Units baut auf einer objektorientierten SINAMICS Standard-Firmware auf, die alle gängigen Steuerungs- und Regelungsarten enthält, skalierbar bis hin zu höchsten Performance-Ansprüchen.

Bereits als konfigurierbare Antriebsobjekte vorbereitet sind die Antriebsregelungen:

• Infeed Control für die Netzeinspeisung
• Vector Control
  • Drehzahlgeregelte Antriebe mit hoher Drehzahl- und Drehmomentkonstanz im allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau
  • Besonders geeignet für Asynchronmotoren
  • Optimierte Pulsmuster für effiziente Motor-Umrichtersysteme
• Servo Control
  • Antriebe mit hochdynamischer Bewegungsführung
  • Winkelgleichlauf mit taktsynchronem PROFIBUS/PROFINET
  • Einsatz bei Werkzeugmaschinen und taktgesteuerten Produktionsmaschinen

Die gängigen U/f-Steuerungsarten sind im Antriebsobjekt „Vector Control“ hinterlegt, womit auch einfache Anwendungen, wie z. B. Gruppenantriebe mit Synchronmotoren, bestens gelöst werden können.

CompactFlash Card

Die Funktionalität der Antriebe ist auf einer CompactFlash Card gespeichert. Dort sind die Firmware und die eingestellten Parameter für alle Antriebe als Projekt abgelegt. Auf der CompactFlash Card lassen sich weitere Projekte speichern, so dass für die Inbetriebnahme unterschiedlicher Serienmaschinen sofort das passende Projekt vorhanden ist. Nach dem Hochlauf der Control Unit werden die Daten von der CompactFlash Card gelesen und in den Arbeitsspeicher geladen.

Die Firmware ist in Objekten organisiert. Die Steuerung und Regelung der Line Modules, Motor Modules, Power Modules sowie der über DRIVE-CLiQ angeschlossenen Systemkomponenten erfolgt über Antriebsobjekte.

Antriebsobjekte

Ein Antriebsobjekt ist eine eigenständige, in sich geschlossene Software-Funktionalität, die ihre eigenen Parameter und ggf. auch ihre eigenen Störmeldungen und Warnungen hat.

Umfangreiches Paket an Steuerungs- und Regelungsfunktionen

Vielfältige Standardfunktionen, wie z. B. Sollwertvorgabe, Datensatzumschaltung, Regleroptimierung, kinetische Pufferung, usw. sorgen für hohe Betriebssicherheit und äußerst flexible Einsatzbedingungen.

Übersicht der wichtigsten Steuerungs- und Regelungsfunktionen

Erweiterte Technologie mit SIMOTION

Die Control Units SIMOTION D ermöglichen eine koordinierte Bewegungsführung mehrerer Antriebe. Neben den Antriebsobjekten sind bei diesen Control Units auch Technologie-Objekte vorhanden. Diese sind in Technologiepaketen zusammengefasst und stellen erweiterte Motion Control-Funktionen (z. B. Gleichlauf, Kurvenscheibe bis hin zur Bahninterpolation) oder technologische Funktionen (z. B. ein Nockenschaltwerk, eine Temperatur- oder Druckregelung) zur Verfügung. Durch die integrierte PLC nach IEC 61131‑3 können die Control Units SIMOTION D nicht nur den Bewegungsablauf, sondern auch die gesamte Maschine inklusive HMI und Peripherie steuern.

Weitere Informationen zu SIMOTION enthalten SiePortal und der Katalog PM 21.

BICO-Technik

In jedem Antriebsobjekt gibt es eine Vielzahl von Eingangs- und Ausgangsgrößen, die sich auch objektübergreifend mit Hilfe der BICO-Technik (Binector Connector Technology) frei verschalten lassen. Ein Binektor ist ein Logiksignal und kann den Wert 0 oder 1 annehmen. Ein Konnektor ist ein Zahlenwert, z. B. der Drehzahlistwert oder der Stromsollwert.

Einfachpositionierer (EPOS)

Der Einfachpositionierer EPOS stellt leistungsfähige und präzise Positionierfunktionen zur Verfügung. Aufgrund seiner Flexibilität und Anpassungsfähigkeit ist EPOS für ein breites Spektrum an Positionieranwendungen nutzbar. Die Funktionen sind einfach zu nutzen, sowohl bei der Inbetriebnahme als auch im operativen Betrieb, und zeichnen sich darüber hinaus durch umfangreiche Überwachungsfunktionen aus. Somit kann in vielen Anwendungsfällen auf externe Positioniersteuerungen verzichtet werden.

Weitere Informationen zum Einfachpositionierer (EPOS) enthält der Abschnitt Technologiefunktionen.

EPOS ist nur für SINAMICS S120 Booksize und Booksize Compact verfügbar.

SINAMICS Drive Control Chart (SINAMICS DCC)

SINAMICS DCC erweitert die Gerätefunktionalität mittels frei verfügbarer Regelungs-, Rechen- und Logikbausteine und bietet die Möglichkeit, eigene technologische Funktionen im Antriebssystem SINAMICS durch grafische Projektierung zu konfigurieren. Darüber hinaus unterstützt die Verarbeitung vor Ort im Antrieb die Umsetzung modularer Maschinenkonzepte und führt zu einer Steigerung der gesamten Maschinen-Performance.

Weitere Informationen zu Drive Control Chart (DCC) enthält der Abschnitt Engineering Tools.

SINAMICS Technology Extensions (SINAMICS TEC)

SINAMICS TEC sind konfigurierbare Funktionen oder Technologien von Siemens, die additiv die Firmware-Funktionen erweitern. Die Erweiterungen lösen hochperformante und zielgerichtete anwendungsspezifische Aufgabenstellungen für verschiedene Bereiche, z. B. bei Regalbediengeräten.

Weitere Informationen zu Technology Extensions (TEC) enthält der Abschnitt Technologiefunktionen.

Integrierte Sicherheitsfunktionen (Safety Integrated)

Die Control Units unterstützen umfangreiche Sicherheitsfunktionen.

Die integrierten Sicherheitsfunktionen sind die Safety Integrated Basic Functions

• STO = Safe Torque Off
• SBC = Safe Brake Control
• SS1 = Safe Stop 1 (Time controlled)

sowie die lizenzpflichtigen Safety Integrated Extended Functions

• STO = Safe Torque Off
• SS1 mit SBR/SAM = Safe Stop 1 mit Safe Brake Ramp/Safe Acceleration Monitor
• SS2 = Safe Stop 2
• SBC = Safe Brake Control
• SOS = Safe Operating Stop
• SLS = Safely-Limited Speed
• SSM = Safe Speed Monitor
• SDI = Safe Direction
• SLA = Safely-Limited Accelaration
• SBT = Safe Brake Test

und Safety Integrated Advanced Functions

• SLP = Safely-Limited Position
• SP = Sichere Positionsübertragung
• SCA = Safe Cam

(Abkürzungen nach IEC 61800‑5‑2)

Zur Nutzung der integrierten Sicherheitsfunktionen sind ggf. Lizenzen, ergänzende Systemkomponenten, z. B. Terminal Module TM54F oder geeignete sicherheitsgerichtete Steuerungen erforderlich.

Weitere Informationen zu den integrierten Sicherheitsfunktionen enthält der Abschnitt Safety Integrated.

Optimale Unterstützung der Diagnose durch Trace-Funktion

Die Eingangs- und Ausgangsgrößen der Antriebsobjekte können über die integrierte Trace-Funktion in ihrem zeitlichen Verlauf erfasst und mit dem Inbetriebnahme-Tool STARTER angezeigt werden. Dabei können auch mehrere Signale gleichzeitig aufgezeichnet werden. Die Aufzeichnung lässt sich abhängig von frei einstellbaren Randbedingungen starten, z. B. dem Wert einer Eingangsgröße oder Ausgangsgröße.