SIMATIC Technology

1. SIMATIC Technology • High-Speed Boolean Processor FM 352-5

2. High-Speed Boolean Processor FM 352-5 High-Speed Boolean Processor FM 352-5 Übersicht • Ultra schnelle Verarbeitung • 1 µsec Zykluszeit • Entwickelt für Applikationen • Mit höchsten Anforderungenan Verarbeitungsgeschwindigkeit • Mit höchsten Anforderungenan kürzeste Reaktionszeiten • Bei denen Jitterfreiheit benötigt wird • Bei denen gewöhnliche S7-CPUzu langsam sind • Einsetzbar in S7-300, ET 200M • Typische Applikationen • Fertigungsprozesse mit höchstemDurchsatz • Qualitätssicherung • Werkzeug-/Maschinenschutz Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

3. Highlights Übersicht • Höchste Geschwindigkeit und großer Speicher • Kürzeste Reaktionszeit, 1 µs • Speicherplatz, ca. 800 Binärverknüpfungen realisierbar • Datensicherung auf kostengünstiger Micro Memory Card für Baugruppentausch ohne PG • Einfache und schnelle Kommunikation • 16 Byte Datenschnittstelle (z.B. für Prozesswertvorgaben) • Einfachste Programmierung • Durch Verwendung von STEP 7 KOP/FUP • Keine neue Programmiersprache erforderlich Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

4. Highlights Übersicht • Umfangreiche Funktionen • UND, ODER, XOR, Schiebe-, Rotieroperationen • Zeiten, Zähler, Vergleicher • Pulsgenerator, Frequenzmessung, Periodendauermessung • Teiler, Schieberegister, FIFO, LIFO • Mathematische Funktionen: ADD, SUB, MULT, DIV, ABS • Für 16-Bit und 32-Bit Werte • Integrierte Peripherie • 12 schnelle Eingänge • 8 schnelle Ausgänge • Inkrementalgeber 5 V (RS 422), 24 V (HTL) • Geber Absolut SSI (Master, Mithören) • Standalone Betrieb möglich • Ohne übergeordnete CPU Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

5. * field programmable gate array Hardware Übersicht • Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit dank einesFPGA*-Prozessors • Anpassung an die Applikation durch Programmierung • Onboard Ressourcen zur Umgehung des Flaschenhalses “Systembus” • 12 DI/24 V • Eingangsverzögerung einstellbar (0 - 1600 µs) • Standard Eingänge • 8 DO/24 V/0.5 A • P-schaltend oder • M-schaltend • 1 Wegmessgeber anschließbar für positionsabhängige Aktionen • Inkrementalgeber 5 V(RS 422)/24 V (HTL) • SSI Geber Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

6. Systemintegration Übersicht Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

7. Programmierung und Systemeinbindung Übersicht • FM 352-5 Programmierung • Unter Verwendung des Standard STEP 7 KOP-, FUP-Editors • Unter Verwendung einer Untermenge des S7-300 Befehlssatzes: • Binary logic operations, comparator, timer, counter, move • Shift register, pulse width modulator, binary divider • Math-Functions: Add, Sub, Mult, Div, Abs • S7-CPUs können zum Testen des Programms benutzt werden • Programm wird in einer Micro Memory Card abgespeichert. • Schnittstelle zur Mastersteuerung • Schnelle 16 Byte Datenschnittstelle • Zu S7-CPU/PROFIBUS Master (z.B. zum Schreiben/Lesen von Variablen) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

8. Technische Features Übersicht • Übersicht • Zykluszeit 1 µs • Verknüpfungen ca. 800 (bei reiner Bitverküpfung) • Datenschnittstelle 16 Byte Peripherieadressraum (14 Byte Daten, 2 Byte Status) • Digitale Eingänge 9 + 3 (wenn kein 24 V Inkremental- geber verwendet wird) • Digitale Ausgänge 8 DI, 24 V, 0,5 A • Alarme 8 Prozessalarme (OB40), Diagnosealarm (OB82) • Geber 1 Inkrementalgeber 24 V, 5 V oder 1 Absolut/SSI (Master, Mithören) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

9. Befehlssatz Übersicht • Logische Operationen • Und, Oder, XOR, Schiebe, Rotiere • Flip-Flop, Flankenerkennung, Inverter • Zeiten, Zähler, Binärteiler, Vergleicher • Mathematische Funktionen • Addieren, Subtrahieren, Dividieren, Multiplizieren, Absolut • Register • Schieberegister, FIFO, LIFO • Pulsgenerator • Messfunktionen • Periodendauermessung, Frequenzmessung • Formatumwandlung • Bit – Wort - Doppelwort Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

10. Applikationen Übersicht • Anwendungen mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit • Z.B. bei der Automatisierung von Maschinen mit hohen Taktraten (Zigarettenfertigung, Verpackungsindustrie, usw.) • Anwendungen mit höchster Jitterfreiheit • Anwendungen, die mit einer Standard-SPS aus Performance- Gründen nicht mehr zu realisieren sind. Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

11. Lichttaster 2 Lichttaster1 0.5 m Applikationsbeispiel Geschwindigkeitsmessung Übersicht • Aufgabenstellung • Über zwei Lichtschranken soll die Geschwindigkeit von Fahrzeugen bis 300 km/h ermittelt werden • Genauigkeit < 0.1 % (< 5 µsec) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

12. Lichttaster 2 Lichttaster1 0.5 m Lösung der Applikation Geschwindigkeitsmessung Übersicht • Realisierung der Geschwindigkeitsmessung • Erzeugung einer internen Grundfrequenz von 500 KHz • Mit Erkennung des Lichttasters 1 wird ein Zähler mit der erzeugten Grundfrequenz getriggert • Mit Erkennung des Lichttasters 2 wird der Zähler wieder gestoppt • Der Zählwert kann von der CPU gelesen werden und in die Geschwindigkeit umgerechnet werden Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

13. Freq. Härteprofil Position Mikrowelle Lichttaster Geber Bandlauf 60m/min ApplikationsbeispielTeile härten Aufgabenstellung Übersicht • Längenmessung der Teile (gut/schlecht 0.1mm) • Kantenerfassung und Start des Härte-programmes nach erreichen der Offsetposition • Positionsabhängige Vorgabe der Mikrowellenfrequenz (10–50 KHz) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

14. Freq. Härteprofil Position Lösung der ApplikationTeile härten Übersicht • 1. Längenmessung der Teile (gut/schlecht 0.1mm) • Erfassen des Start- und Endwertes der Teile • Berechnung der Differenz  Länge • 2. Kantenerfassung und Start des Härteprogramms nach Erreichen der Offsetposition • Erfassen des Startwertes der Teile • Vergleich auf „Istwert > Kantenposition + Offsetposition“ • 3. Positionsabhängige Vorgabe der Mikrowellenfrequenz • Vergleich der Schaltpositionen • Direkte Ausgabe der Frequenzen über die integralen Funktion „PULSGENERATOR“ Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

15. FPGA Arbeitsweise der FM 352-5 • Herzstück der FM 352-5 ist ein FPGA (Field Programmable Gate Array) Übersicht Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

16. Ein FPGA (Field Programmable Gate Array) besteht im wesentlichen aus einer Anzahl von Eingängen, Ausgängen und Slices (Logikzellen) • Diesen Logikzellen kann durch Programmierung eine Funktion (UND, ODER, S/R, etc.) zugeordnet werden • Durch Verschaltung dieser Logikzellen,Funktionen können dann komplexe Funktionalitäten realisiert werden Eingänge & & & <1 <1 <1 Ausgänge Logikzellen Was ist ein FPGA? Übersicht Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

17. Letztendlich liegt das Programm als Hardwarestruktur in Form von verschalteten Logikzellen auf dem FPGA • Durch diese Hardwarestruktur werden alle Programmteile parallel abgearbeitet. • Dadurch sind sehr schnelle und konstante Reaktionszeiten erreichbar Eingänge & & & <1 <1 <1 Ausgänge Logikzellen Was ist ein FPGA? Übersicht Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

18. FPGA SPS parallele Bearbeitung sequenzielle Bearbeitung Eingänge Netzwerk 1 & & & <1 <1 <1 1 µs 1 ms Netzwerk 2 Ausgänge Vergleich FPGA mit SPS Programmbearbeitung Übersicht Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

19. Konfigurationsmöglichkeiten Übersicht Technische Features Zentral mitS7-300 CPU Dezentral über IM 153 als Normslave an beliebigen PROFIBUS-Master Stand-alone Applikationen Arbeitsweise FPGA (CPU314 und höher) (IM153-1 und höher) Konfiguration Migration Logistik Internet P-Bus PROFIBUS DP V0

20. Programm-Entwicklungs-Konfiguration Übersicht Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

21. Konfigurationssoftware Übersicht • Parametrierung der Baugruppe • Aufruf des Programmeditors • Das FM-Programm wird in einem Funktionsbausteinabgelegt • Liefert Rahmen für FM 352-5Programme • Zur einfachen undsicheren Programm-entwicklung • Liefert Schnittstellen-FB zum einfachen und sicheren Datenaustausch mit Master-CPU • Generiert Zielcode • Wird in STEP 7 integriert • Liefert einfachen Fahrplan für die Programmentwicklung Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

22. Erzeugen und Testen von Programmen Übersicht • Verwendung von Standard STEP 7 für Programmerstellung • STEP 7 Editor (KOP, FUP)zum Editieren des FM 352-5Programms • Umfassender Befehlssatz • And, Or, S/R, Timer, Counter, Compare, XOr, Move, Divider, PWM, Shift Register, Add, Sub, Mult, Div, Abs • Datentypen:BIT, INT, DINT • STEP 7 Online Funktionen zum Vortesten des Programms durch Simulation • Alle “STEP 7 CPUs” als Simulations-Equipment verwendbar (S7-300, S7-400, WinAC) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

23. Parametrieren und Daten speichern Übersicht • Parametrierung • Einfaches Einstellen des Baugruppenverhaltens durch die in der HW-Konfiguration integrierten Projektierungs-software • Download der FM-Daten durch • „Indirektes Laden“ auf MicroMemory Card über die S7-CPU(MPI, DP) • oder „Direktes Laden“ auf Micro Memory Card (mit PG) Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet MMC (>= 128 KB, < 4 MB) FM Programm

24. Migration der S5-IP265 –Unterschiede FM 352-5 Übersicht • FM 352-5 ist mehr als fünf mal so schnell • Bietet zusätzlich 4DI mehr • Programmcode kann mehr als fünf mal so umfangreich sein • Keine Laufzeitunterschiede durch „Multiphase Clocking“ • Auch SSI-Geber anschließbar • Bietet ein breiteres Interface zur Master-CPU (16 Byte DI/DO) • Simulation über reale S7-CPU oder S7-PLCSIM möglich • Kann im „Standalone Betrieb“ eingesetzt werden • 80 mm breit Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

25. Bestellinformationen Übersicht • Produktkomponenten FM 352-5, Zubehör: • Baugruppe:Ausgänge m-schaltend 6ES7352-5AH00-0AE0 Ausgänge p-schaltend 6ES7352-5AH10-0AE0 • Projektierpaket mit Handbuch und SoftwareIm Lieferumfang der Baugruppe enthalten • Micro Memory Card (immer erforderlich) • Ab 128 KB z.B. 6ES7953-8LG00-0AA0 • Frontstecker 40-polig z.B. 6ES7392-1AM00-0AA0 Technische Features Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

26. Alles rund um FM 352-5 im Internet www.siemens.de/techno Übersicht Technische Features Webseiteper klick Applikationen Arbeitsweise FPGA Konfiguration Migration Logistik Internet

27. Vielen Dank SIMATIC Technology