シーメンス6DD1607-0AA2高性能PLCアプリケーション＆amp;制御モジュール

シーメンスの注文番号6DD1607-0AA2は,SIMATIC S7-400 FM458-1 DPアプリケーションモジュールの特定の変体です.標準的なCPUとは異なり,S7-400 PLCシステム内の時間の重要な計算密集型タスクをオフロードし,処理するために設計された専門的な高速機能モジュールです.このモジュールは,標準的なプロセッサのスキャン時間が短くなるシナリオで優れており,複雑な閉鎖ループ制御,高速カウント,および洗練されたモーション制御のための専用プロセッサとして機能します.

1.製品概要とシステムアーキテクチャ

FM458-1 DPは,SIMATIC S7-400フレームワーク内の高性能オートメーションソリューションを実装するための基石モジュールです.S7-400プラットフォームは,モジュール設計,強力なバックプレーンバス,およびマルチCPU操作のサポートで特徴付けられた中からハイエンドの性能要求のために設計された強力なPLCファミリーとして知られています.このシステムの中で、FM458-1 DPはユニークなニッチを占めています。

その主要な機能は、中央CPUの重い計算負荷を軽減することです。メインのS7-400 CPUは連続論理,通信,システム管理を処理するが,FM458-1 DPは専用の高速アルゴリズムを実行することができます.S7-400バックプレーンに直接接続し,統合されたPROFIBUS-DPインターフェースを備えており,ドライブ,I/O,その他のフィールドデバイスと直接通信するために高速DPネットワークでマスターまたはスレーブとして機能することができます.このアーキテクチャは,複雑なタスクがオープンループ制御,計算,通信などの技術に分割され,異なる専門プロセッサに割り当てられるマルチプロセッサコンピューティングに最適です.

2.Technical仕様およびハードウェア設計

モジュールは産業環境での信頼性のために設計され,S7-400ラックに単一のスロットが必要です.そのハードウェアは決定的で低遅延操作のために設計されています。

核心電気および性能データ:

電源:システムの5V DCバックプレーン電源で動作し,1.5Aの典型的な電流消費量と最大3A.Itはまた統合されたデジタル入力のための24V DC供給を必要とします.

処理および記憶:重要なパラメータおよびデータを保持するために,モジュールはバッファーされたSRAMを装備し,最大バックアップ電流15µAのバックアップ電池をサポートします.解像度500msのハードウェアクロック（リアルタイムクロック）が含まれています。

高速I/O:主要な特徴は,オンボードデジタル入力チャネルです.専用コネクタ（X2）を介して8つのデジタル入力を提供し、24V DC信号を受け入れます。これらの入力は,高速エンコーダ信号または正確なイベントトリガーをキャプチャするために重要な,わずか5マイクロ秒(µs)の"0"から"1"の入力遅延で超高速応答のために設計されています.

物理的特徴:モジュールはその堅固な構造を反映する約1000グラムの実質的な重量を持っています.

統合コミュニケーションと診断:

オンボードのPROFIBUS-DPインターフェースは,均距離(正確なバスタイミングのため)および直接データ交換(DX)のような高度な機能をサポートし,迅速なコントローラーからコントローラーへの通信を可能にします.包括的な警報および診断機能は統合され,詳細なシステム監視およびトラブルシューティングを可能にします.

3.Core特徴およびアプリケーションの利点

FM458-1 DPは,標準的なS7-400 PLCを最も厳しい制御課題に取り組むことができるプラットフォームに変換します.その利点は、いくつかの主要な分野で実現されています。

決定的で高速制御ループの実行:モジュールの専用プロセッサと高速なI/Oは,極めて短く,予測可能なサイクル時間で制御アルゴリズムの実行を可能にします.これは,精密モーション制御,タービン制御,または不安定性がミリ秒で起こることができるウェブ処理の張力制御などのアプリケーションに不可欠です.

複雑な数学関数のオフロード:ロボットの座標変換,フィードフォワード付き高度なPID制御,またはモデルベースの予測制御などの複雑なプロセッサ密集型計算を主なCPUのパフォーマンスに影響を与えることなく実行できます.これは、他のタスクに対するシステムの全体的な反応性を保持します。

直接高速フィールド通信:統合されたPROFIBUS-DPマスター機能を活用することで,FM458-1 DPはドライブ(例えば,SINAMICS)およびI/Oデバイスのネットワークと直接通信することができます.これは,中央CPUをバイパスする短く,高速な制御ループパスを作成し,モーション制御アプリケーションの遅延を大幅に減らします.

カスタムのための基礎、最適化された解決:エンジニアは特定の機械機能のための高度に専門化された、最適化されたコードでモジュールをプログラムできます。これは,すべてのために一般用途のCPUを使用することと対照的に,より効率的で強力な全体的なシステム設計を可能にします.

4.主要アプリケーションドメイン

このモジュールは,性能,精度,信頼性が交渉できない産業に展開されています.

複雑なモーション制御システム:印刷機,包装機械,および変換ラインのような機械で多軸調整されたモーションのために理想的です.電子ギア、カムプロファイル、複雑なインターポレーションタスクを処理できます。

高速プロセス制御:プラスチック（注射成形）、ゴム、または高高速、閉鎖ループ制御の温度、圧力、および位置の製品品質にとって重要な場所の高高速 高速プロセス制御:プラスチック（注射成形）、ゴム、または高高速 高速、

テストベンチおよびシミュレーションリグ制御:リアルタイムのデータ取得および高周波制御出力が必要なエンジン,タービン,または車両部品のための動的テストスタンドを制御するために使用されます.

専門化された機械自動化:先進的な重量計算システム,レーザー切断パス最適化,または複雑な組み立てステーションのようなユニークな,計算的に重い制御アルゴリズムを持つ任意のカスタム機械は,FM458-1 DPの専用の処理力から恩恵を受けることができます.

5.比較的なコンテキストとシステム統合

FM458-1 DPの役割を理解するには,制御処理の階層を理解することが役立ちます.

標準S7-400 CPU:主要なユーザープログラムを実行し、通信ネットワーク（HMIおよびIT接続のための産業イーサネットのように）を処理し、システムリソースを管理します。自動化システムの「マネージャー」です。

FM458-1 DP アプリケーションモジュール:"専門家"または"共同プロセッサー。"それは特定の高速タスクのための専用機能でプログラムされています。CPUと並行して動作し,バックプレーンおよび/またはPROFIBUSを介して必要なデータを交換します.

技術モジュール（例えば、カウンター、位置付け）：FM450-1カウンターまたはFM451位置付けモジュールのような他のS7-400モジュールは専用ハードウェア機能を取り扱いますが、通常は多用途のソフトウェアドライブFM458-1 DPよりもプログラミング可能性でより制限されています。

統合洞察:FM458-1 DPは,必要な制御速度または計算の複雑さが標準的なCPUサイクルの快適な機能を超えるときに選択されます.システムアーキテクトは,単一のコントローラーラック内で分散された処理モデルを実装することができ,よりクリーンで効率的で,より高性能な機械設計につながります.

よくある質問（FAQ）

1.FM458-1 DPのプログラミングは、標準S7-400 CPUのプログラミングとはどのように異なりますか？

FM458-1 DPは、SIMATICエンジニアリングフレームワーク内のCFC（連続機能チャート）言語のようなシメンスの特定のプログラミングパッケージを使用してプログラミングされます。CFCは機能ブロックで連続制御プロセスを表すために理想的です。FM458-1 DPのために開発されたプログラムは,モジュール上で独立して実行される専用"アプリケーション"であり,標準CPUは一般的な論理とシーケンシングのためにLadder Logic(LAD)またはStructured Text(ST)のような言語でプログラムされています.

2. 超高速5μsデジタル入力は何のために使用されていますか。

これらの入力は,高周波信号を直接キャプチャするために設計されています.主な用途は,モーション制御システムにおける位置フィードバックのための高解像度の増加エンコーダを接続することです.5µsの応答時間は,非常に高いモーター速度でさえ,エンコーダーパルスが見逃されないことを保証し,正確な位置制御を維持し,正確な速度を計算するために重要です.

3.FM458-1 DPは中央S7-400 CPUなしで動作できますか。

いや、できない。FM458-1 DPは,同じラックにS7-400中央処理ユニット(CPU)が必要な機能モジュールです.CPUはシステムの起動を処理し、モジュールを初期化し、プログラミングデバイス（PG）および人機インターフェイス（HMI）との全体的なプログラム調整および通信を管理します。FM458-1 DPは,CPUの制御システムの非常に強力な要素です.

4.What タイプの制御アルゴリズムは、このモジュールのために最も適しています。

迅速で定期的な実行を必要とする決定的アルゴリズムの実行に優れています。これには以下が含まれています:

高度なPID制御:複雑なfeedforwardおよび死時間補償を持つ多ループ、キャスケード、またはPID。

状態空間制御器：多変数制御システムで使用されます。

数学モデル：予測制御のためのリアルタイムシミュレーションまたはプロセスモデルを実行する。

モーション・トレクトリー・プランニング：調整された多軸運動のための複雑で滑らかなパスを計算する。

5.How PROFIBUS-DP マスター機能は、モーション制御におけるその性能を向上させますか。

典型的なモーション制御セットアップでは,FM458-1 DPはサーボドライブのネットワークのためのDPマスターとして設定できます.これにより,設定ポイント(位置,速度,トルク)を送信し,固定した高速バスサイクル時間(均距離)で直接実際の値を受信できます.これは,緊密に同期された"モーションバス"を作成し,通信のジターを最小限に抑え,すべての軸が同時に更新されることを確保します.