SIMOTION mit SINAMICS S120 Safety Integrated Extended ... · PDF fileFunktionsbeispiel Nr....

Funktionsbeispiel Nr. MC-FE-I-007-V11-DE

SIMOTION mit SINAMICS S120 Safety Integrated Extended Functions

Fehlersichere Antriebe Ansteuerung einer D435 über TM54F und F-CPU

SIMOTION mit SINAMICS S120 Fehlersichere Antriebe Beitrags-ID: 31410726

I DT Safety Integrated Seite 2/67 MC-FE-I-007-V11-DE

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Vorbemerkung Die Funktionsbeispiele zum Thema "Safety Integrated" sind funktionsfähige und getestete Automatisierungskonfigurationen auf Basis von I DT & IA -Standardprodukten für die einfache, schnelle und kostengünstige Realisierung von Automatisierungsaufgaben in der Sicherheitstechnik. Jedes der vorliegenden Funktionsbeispiele deckt dabei eine häufig vorkommende Teilaufgabe einer typischen Kundenproblemstellung innerhalb der Sicherheitstechnik ab.

Neben der Aufzählung aller benötigten Soft- und Hardware-Komponenten und der Beschreibung deren Verschaltung miteinander beinhalten die Funktionsbeispiele getesteten und kommentierten Code. Damit können die hier beschriebenen Funktionalitäten innerhalb kurzer Zeit nachgestellt und so auch als Basis für individuelle Erweiterungen genutzt werden.

Wichtiger Hinweis Die Safety-Funktionsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten. Die Safety-Funktionsbeispiele stellen keine kundenspezifischen Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen Aufgabenstellungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschrieben Produkte selbst verantwortlich.

Diese Safety-Funktionsbeispiele entheben Sie nicht der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Durch Nutzung dieser Safety-Funktionsbeispiele erkennen Sie an, dass Siemens über die oben beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden kann. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Safety-Funktionsbeispielen jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesen Safety-Funktionsbeispielen und anderen Siemens-Publikationen, wie z. B. Katalogen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang.



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Inhaltsverzeichnis

1 Gewährleistung, Haftung und Support ......................................................... 5

2 Automatisierungsfunktion ............................................................................. 6 2.1 Beschreibung des Funktionsbeispiels .............................................................. 6 2.2 Vorteile / Kundennutzen ................................................................................... 9

3 Erforderliche Komponenten ........................................................................ 10 3.1 Hardware-Komponenten................................................................................. 10 3.2 Software-Komponenten .................................................................................. 11 3.2.1 Engineering-Software ..................................................................................... 11 3.2.2 Firmware......................................................................................................... 11

4 Aufbau und Verdrahtung ............................................................................. 12 4.1 Übersicht zum Hardware-Aufbau.................................................................... 12 4.2 Verdrahtung der Hardware-Komponenten...................................................... 12 4.2.1 Verdrahtung Steuerspannung......................................................................... 12 4.2.2 Prinzipieller Anschluss F-CPU an TM54F ...................................................... 14 4.2.3 DRIVE-CLiQ-Verschaltung ............................................................................. 15 4.3 Wichtige Einstellungen an den Hardware-Komponenten ............................... 16 4.3.1 Bus-Schnittstellen ........................................................................................... 16 4.3.2 Bustopologie ................................................................................................... 18

5 Übersicht und Bedienung ............................................................................ 19 5.1 Beschreibung der Bedienung ......................................................................... 19 5.2 Zusammenfassung der Eingangssignale........................................................ 21

6 Beispielprojekt .............................................................................................. 22 6.1 Passwörter...................................................................................................... 22 6.2 Hardware-Konfiguration der fehlersicheren Steuerung .................................. 23 6.3 Programmierung der fehlersicheren Steuerung.............................................. 27 6.4 Projektierung SINAMICS Integrated ............................................................... 30 6.4.1 SIMOTION in das bestehende SIMATIC-Projekt einfügen............................. 30 6.4.2 Grundinbetriebnahme der SINAMICS-Antriebe (ohne Safety) ....................... 33 6.5 Parametrierung der Sicherheitsfunktionen im SINAMICS Integrated ............. 39 6.5.1 Telegrammprojektierung................................................................................. 39 6.5.2 Projektierung fehlersicheres Terminalmodul TM54F ...................................... 40 6.5.3 Projektierung der Sicherheitsfunktionen auf den Antrieben............................ 43 6.5.4 Projektierung des Safety-Datenblocks auf Seiten des SINAMICS ................. 47 6.6 SIMOTION ...................................................................................................... 49 6.6.1 SIMOTION Achsen anlegen ........................................................................... 49 6.6.2 SIMOTION Programme .................................................................................. 57 6.6.3 Konfiguration Ablaufsystem ............................................................................ 61 6.6.4 Meldungen der SIMOTION ............................................................................. 63 6.7 Download des Beispielprojekts....................................................................... 63 6.7.1 Laden der Projektierung der S7-F-CPU.......................................................... 63 6.7.2 Laden der Projektierung der SIMOTION und des SINAMICS Integrated ....... 65



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6.8 Abnahmetest................................................................................................... 67

7 Historie .......................................................................................................... 67



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1 Gewährleistung, Haftung und Support

Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr.

Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwen-dung der in diesem Safety-Funktionsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hinweise, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursach-te Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z. B. nach dem Produkthaf-tungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der groben Fahrlässigkeit, wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen Verletzung wesentli-cher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadensersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den vertragstypi-schen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweis-last zu Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden.

Copyright© 2009 Siemens I DT. Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Applikationsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von Siemens I DT zugestanden.

Bei Fragen zu diesem Beitrag wenden Sie sich bitte über folgende E-Mail-Adresse an uns: [email protected]



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2 Automatisierungsfunktion

2.1 Beschreibung des Funktionsbeispiels

In SINAMICS S120-Antrieben sind folgende Sicherheitsfunktionen nach IEC 61800-5-2 integriert:

Name Funktion Beschreibung

STO Safe Torque Off • Sicheres Abtrennen der momentenbilden-den Energiezufuhr zum Motor.

• Das Wiedereinschalten ist über die Ein-schaltsperre verriegelt. (Stoppfunktion der Kategorie 0 nach EN 60204-1)

SBC Safe Brake Control

• SBC wird nur bei vorhandener Motorbremse genutzt, die Motorbremse ist über die Aus-gänge am Leistungsstecker angeschlossen.

• SBC reagiert immer in Verbindung mit STO oder beim Ansprechen von internen Safety-Überwachungen mit sicherer Impulslö-schung.

SS1 Safe Stop 1 • Schnelles und sicher überwachtes Stillset-zen des Antriebs an AUS3-Rampe.

• Nach Ablauf einer Verzögerungszeit oder Erreichen der Abschaltdrehzahl Übergang nach STO. (Stoppfunktion der Kategorie 1 nach EN 60204-1)

SS2 Safe Stop 2 • Schnelles und sicher überwachtes Stillset-zen des Antriebs an AUS3-Rampe.

• Nach Ablauf einer Verzögerungszeit Über-gang nach SOS; der Antrieb bleibt in Rege-lung. (Stoppfunktion der Kategorie 2 nach EN 60204-1)

SOS Safe Operating Stop

• Die Funktion dient zur sicheren Überwa-chung der Stillstandsposition eines Antriebs; der Antrieb bleibt in Regelung.

SLS Safely-Limited Speed

• Sichere Überwachung der Geschwindigkeit des Antriebs.

• Parametrierbare Abschaltreaktion bei Grenzwertverletzung.

SSM Safe Speed Mo-nitor

• Sichere Anzeige der Unterschreitung einer Geschwindigkeitsgrenze (n < nx).

Die Ansteuerung dieser erweiterten Sicherheitsfunktionen kann sowohl über PROFIsafe mit PROFIBUS als auch über ein Klemmen-erweiterungsmodul TM54F erfolgen. Im vorliegendenm Beispiel werden die Sicherheitsfunktionen über das TM54F angesteuert.



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Aufgabenstellung Eine Anlage mit SINAMICS S120 Antrieben wird von einer SIMOTION D435 geregelt. In der Anlage sind unterschiedliche Sicherheitsfunktionen notwendig.

Die SIMOTION enthält keine eigenen Sicherheitsfunktionen. Es werden die in den SINAMICS S120 Antrieben integrierten erweiterten Sicherheits-funktionen genutzt.

Diese antriebsintegrierten Sicherheitsfunktionen sollen über Hardware-Signale durch ein TM54F angesteuert werden. Die Antriebe gehören unterschiedlichen Antriebsgruppen an. Die sicherheitsgerichtete logische Vorverarbeitung der Eingangssignale wird von einer F-CPU erledigt.

Dieses Funktionsbeispiel basiert auf dem SIMOTION D435 Trainingskoffer (6ZB2 470-0AE00) und dem SAFETY Trainingskoffer.

Folgende Abbildung gibt eine beispielhafte Übersicht über die angenommene Maschinenkonfiguration.



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Für die weiteren Betrachtungen werden die folgenden Sicherheitsfunktio-nen zu Grunde gelegt.

Sicherheits-funktion Beschreibung Reaktion

SF1 Betätigung Not-Halt-Taster.

schnelles geregeltes Stillsetzen von Antrieb 1 -> nachfolgend Impulslöschung (SS1).

Stillsetzen von Antrieb 2 mit sofortiger Impulslöschung (STO).

SF2

Beim Öffnen der Schutztür 1 ist der Antrieb 1 schnell stillzusetzen. Danach muss der Antrieb 1 mit Drehzahlsoll-wert = 0 gehalten und die Stillstandsposition sicher überwacht werden.

Die SIMOTION bremst Antrieb 1 lagegeregelt ab. Nach Ablauf einer Wartezeit wird die Stillstandsposition sicher überwacht (SOS).

SF3 Bei geöffneter Schutztür 2 darf Antrieb 2 eine maximale Drehzahl nicht überschreiten.

Überwachung der Drehzahl an Antrieb 2 (SLS).

Lösung Hardware-Übersicht

In diesem Funktionsbeispiel wird die Ansteuerung der Sicherheitsfunktio-nen STO, SS1, SOS und SLS über das Klemmenerweiterungsmodul TM54F an einer SIMOTION D435 mit SINAMICS S120 Antriebsverband gezeigt.



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Der Antriebsverband in Bauform Booksize besteht aus einer Einspeisung und einem Double Motor Module. Die Bewegungsregelung und Motorrege-lung erfolgt über eine SIMOTION D435. Über das Double Motor Module werden die beiden voneinander unabhängigen Servomotoren angesteuert. Als Einspeisung wird ein Smart Line Module genutzt.

Die sicherheitsrelevanten Signale werden über fehlersichere Eingänge ET200M erfasst und in der F-CPU ausgewertet. Über fehlersichere Ausgänge ET200M werden die vorverarbeiteten Signale an das Klemmenerweiterungsmodul TM54F übergeben. Dieses steuert die antriebsintegrierten Sicherheitsfunktionen im SINAMICS S120 an.

Bei Anforderung Not-Halt wird Antrieb 1 mit der antriebsintegrierten Sicher-heitsfunktion SS1 und Antrieb 2 mit STO stillgesetzt.

Die anderen beiden Schalter (-S2 und -S3)im Safety-Trainingskoffer simu-lieren je eine Schutztür für Antrieb 1 und 2. Wird die Schutztür 1 geöffnet, so wird Antrieb 1 von der SIMOTION bis zum Stillstand abgebremst. Nach Ablauf einer projektierbaren sicheren Wartezeit wird dann die Stillstands-position sicher überwacht (Anwahl Funktion SOS). Ein Schließen der Tür bewirkt einen Wiederanlauf der Achse 1 (Abwahl Funktion SOS). Mit Öff-nen der Schutztür 2 wird für Antrieb 2 die Geschwindigkeit auf einen vom Anwender projektierbaren Grenzwert überwacht (Funktion SLS). Die Soll-geschwindigkeit wird auf 80% der angewählten SLS-Stufe begrenzt. Wird die simulierte Tür wieder geschlossen, dann wird die Begrenzung der Ge-schwindigkeit aufgehoben. Der jeweils andere Antrieb wird nicht beein-flusst.

2.2 Vorteile / Kundennutzen

• Einfache Ansteuerung der im Antrieb integrierten Sicherheitsfunktionen.

• Einfacher Aufbau durch standardisierte Technik.

• Das bestehende System ist schnell und einfach erweiterbar.

• Platzsparender und kostengünstiger Aufbau durch integrierte Sicherheitsfunktionen – keine zusätzliche Hardware notwendig.

• komfortable Auswerte- und Diagnoseinformationen stehen im SIMOTION-System zur Verfügung.

• Anwenderspezifische Sicherheitskonzepte lassen sich auf dieser Basis realisieren.



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3 Erforderliche Komponenten

In diesem Kapitel sind die benötigten Hardware-Komponenten und Soft-ware-Versionen zur Realisierung des Funktionsbeispiels zu finden.

3.1 Hardware-Komponenten

SAFETY Trainingskoffer (wesentliche Komponenten) Komponente Typ MLFB/Bestellangaben Anz Hersteller

SITOP Stromversorgung SITOP SMART 120W 6EP1 333-2AA01 1 Siemens

CPU 315F-2 PN/DP 6ES7 315-2FH13-0AB0 1 Siemens SIMATIC S7-300 CPU SIMATIC Micro Memory Card,

512KB 6ES7 953-8LJ20-0AA0 1 Siemens

SIMATIC S7 fehlersichere Eingangsbaugruppe SM 326 F-DI 24 6ES7 326-1BK01-0AB0 1 Siemens

SIMATIC S7 fehlersichere Ausgangsbaugruppe SM 326 F-DO 8 6ES7 326-1BF40-0AB0 1 Siemens

SINAMICS fehlersicheres Terminal Module TM54F 6SL3055-0AA00-3BA0 1 Siemens

Drive-CLiQ Leitung, grau, Metallstecker 6FX2002-1DC00-1AC0 1 Siemens

Knebelschalter 0-I, verrastend, 16mm, schwarz 3SB2000-2AB01 2 Siemens Schutztür-

Simulationsschalter S2 und S3 Halter mit Lötstiften 3SB2908-0AB 2 Siemens

Pilzdrucktaster, rot, 16mm 3SB2000-1AC01 1 Siemens Not-Halt-Befehlsgerät S1 Halter mit Lötstiften 3SB2908-0AB 1 Siemens

Drucktaster, flacher Druckknopf, 16mm, weiß 3SB2000-0AG01 1 Siemens

Reset-Taster S4 Halter mit Lampenfassung,

Lampe und Lötstiften 3SB2455-1B 1 Siemens

Lastwiderstände R1 .. R8

1kOhm 1W Type PO595-0 Style 0207

Power Metaloxide film resistors

1 Yageo Europe

ST 2,5-QUATTRO-TG 3038451 8 Phoenix Contact Klemmen für Lastwider-

stände (R1..R8) Bauelemente-Stecker P-CO 3036796 8 Phoenix

Contact

Lastwiderstand R9 SMA0207 1K2 1% TK WID_MET_SHT_1K2_+-1%_600mW_+50ppm_02

07 1 Beyschlag

KLEMMEN_ZUB_LEERSTECKER_TYP1_GRAU 280-801 1 WAGO Klemmen für

Lastwiderstand (R9) KLEMME_4-LEITER_GRAU 280-686 1 WAGO

SIMOTION Trainingskoffer Komponente Typ MLFB/Bestellangaben Anz Hersteller

Trainingskoffer SIMOTION D435 6ZB2 470-0AE00 1 SIEMENS



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Hinweis Das Funktionsbeispiel wurde mit den hier aufgeführten Hardware-Komponenten getestet. Alternativ können auch andere, funktional gleichwertige Komponenten verwendet werden. In einem solchen Fall ist ggf. eine andere Parametrierung und eine andere Verdrahtung der Komponenten erforderlich.

Hinweis Voraussetzung für dieses Funktionsbeispiel ist die Verwendung einer SIMOTION D435 (6UA1 435-0AA00-0AA1) mit Version D (oder höher) sowie eines Double Motor Modules dessen Bestellnummer mit 0AA3 (oder höher) endet.

3.2 Software-Komponenten

3.2.1 Engineering-Software

Komponente Typ MLFB / Bestellangaben Anz Hersteller

STEP 7 V5.4 SP4 6ES7810-4CC08-0YA5 1 Siemens

S7 Distributed Safety Pro-gramming V5.4 SP4 6ES7833-1FC+02-0YA5 1 Siemens

S7 F ConfigurationPack V5.5 SP5 1 Siemens

SIMOTION SCOUT V4.1 SP2 6AU1810-1BA41-2XA0 1 Siemens

3.2.2 Firmware

Auf allen SINAMICS-Komponenten muss der Firmware-Stand V2.5 SP1 oder höher vorliegen.

Die SIMOTION muss mit einem Firmware-Stand V4.1 SP1 oder höher be-trieben werden.



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4 Aufbau und Verdrahtung

4.1 Übersicht zum Hardware-Aufbau

Grundkonfiguration

4.2 Verdrahtung der Hardware-Komponenten

4.2.1 Verdrahtung Steuerspannung



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4.2.2 Prinzipieller Anschluss F-CPU an TM54F

fehlersicherer Ausgang von F-CPU TM54F

-X5201 L3+2 M1

1 L1+-X521

2 DI 03 DI 1+4 DI 25 DI 3+6 DI 1-7 DI 3-8 M1

F-DI 0

F-DI 1

DO 0+

DO 0-

M1

F-DO 0R2R1

Anschluss F-DO P-/M-schaltend (F-CPU) → F-DI (TM54F)

Dimensionierung der Lastwiderstände

Ein Widerstand wird benötigt, wenn der Reststrom (bei “0“-Signal) in einem Kanal (P- oder M-Kanal) größer als 0.5mA ist. Bei kleineren Restströmen ist kein Widerstand erforderlich.

Bei der Berechnung des notwendigen Lastwiderstands kann der Innenwi-derstand der F-DIs des TM54F vernachlässigt werden, da dieser hinrei-chend groß ist. Die maximale Spannung bei der am P- bzw. M-Kanal ein “0“-Pegel erkannt wird beträgt 5V. Für die Berechnung des Lastwiderstands gilt folgende Formel:

]A[RuhestromV5Rx ≤

Für die am Lastwiderstand abfallende Verlustleistung gilt:

V8.28%20V24U;RUP

2

=+==

Sind in der Herstellerdokumentation für den digitalen Ausgang Bedingun-gen genannt, z.B. eine Mindestlast bzw. ein maximaler Lastwiderstand, sind diese zu berücksichtigen. Zum Beispiel ist für die SIMATIC ET200S I/O-Baugruppe 4 F-DO ein Lastwiderstandsbereich von 12Ω bis 1kΩ an-gegeben.

Hinweis: Bei Einsatz von geregelten SITOP-Stromversorgungen ist die Spannungstoleranz auf der 24V-Seite bedeutend geringer als die maximal zulässige Toleranz von +20% der Versorgungsspannung an den ET200S-Baugruppen. Die umgesetzte Leistung am Widerstand ist in diesem Fall ge-ringer als die oben berechnete maximale Leistung.

Hinweis: Beim Einsatz eines ET200S 4 F-DO Moduls wird für reale Appli-kationen wird für die Anschaltung an die TM54F die Nutzung des 1 F-RO Moduls empfohlen.



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4.2.3 DRIVE-CLiQ-Verschaltung

Die SINAMICS-Geräte sind wie im folgenden Bild dargestellt per DRIVE-CLiQ-Kabel zu verbinden.

DRIVE-CLiQ-Verschaltung



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4.3 Wichtige Einstellungen an den Hardware-Komponenten

Die PROFIBUS-Schnittstellen der F-CPU und der D435 werden in diesem Funktionsbeispiel nur für die Programmierung benutzt. Der sicherheitsge-richtete Signalaustausch zwischen F-CPU und TM54F geschieht aus-schließlich über fest verdrahtete 24 V-Signale.

4.3.1 Bus-Schnittstellen

Programmiergerät / PC

• PROFIBUS-Adresse = 0

• Da die verwendete F-CPU der Busmaster ist darf die PROFIBUS-Schnittstelle des Prgrammiergeräts nicht als einziger Master am Bus projektiert sein (kein Häckchen im Feld „PG/PC ist einziger Master am Bus“).



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SIMOTION D435


• Die PROFIBUS-Adresse wird über die HW-Konfig eingestellt.

SIMATIC 315F-2 PN/DP CPU




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4.3.2 Bustopologie

Ansicht in NetPro

Voraussetzungen zum Betrieb

• Die SIMATIC-Komponenten sind montiert und miteinander verbunden. Die PROFIsafe-Adressen der fehlersicheren Ein- und Ausgangsbau-gruppen müssen per DIL-Schalter eingestellt sein; siehe dazu Kapitel 6.2.

• Alle Komponenten sind entsprechend Kapitel 4.2 angeschlossen.

• Die DRIVE-CLiQ-Topologie der SINAMICS-Komponenten ist eingehalten.

• Die Motoren sind per Leistungs- und Geberleitung mit dem Motor Module verbunden.

• Das Motor Module ist ordnungsgemäß mit der Einspeisung verbunden (DC-Zwischenkreis und Steuerspannung DC 24 V).

• Die Einspeisung ist an das speisende Netz angeschlossen.

• Die Komponenten werden mit DC 24 V versorgt.



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5 Übersicht und Bedienung

5.1 Beschreibung der Bedienung

Hardware-Übersicht

Um die Antriebe verfahren zu können muss zuerst die SIMOTION in den Zustand „RUN“ geschaltet werden. Im Beispiel geschieht dies über den SCOUT. Dazu markiert man das Objekt D435 und betätigt die rechte Maus-taste. Nun ist folgende Auswahl zu treffen: Zielgerät -> Betriebszustand.

Damit öffnet sich das Fenster indem man den Betriebszustand der SIMOTION einstellen kann. Der Drehschalter ist in Stellung RUN zu brin-gen.



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Die Schalter -S1 bis -S4 befinden sich auf einem zum Safety-Trainingskoffer gehörenden Schalterkästchen. Hiermit werden die ver-schiedenen Sicherheitsfunktionen angewählt. Die Schalter -S5 bis -S10 be-finden sich auf einem Schalterkästchen, das zum SIMOTION-Trainingskoffer gehört. Mit diesen Schaltern werden Achsfreigaben ge-schaltet, Verfahrprogramme gestartet, die Testfunktion der Sicherheitsfunk-tionen ausgelöst und anstehende Fehler quittiert.

Zum Verfahren der Antriebe muss der Not-Halt-Taster -S1 entriegelt sein

Mit dem Schalter -S5 wird die Achsfreigaben für Antrieb 1 (oberer/roter Mo-tor) geschaltet. Mit -S6 kann das zugehörige Verfahrprogramm gestartet und gestoppt werden. Für Achse 2 (unterer/blauer Motor) wird die Freigabe per -S7 gegeben und das Verfahrprogramm mit -S8 aktiviert bzw. deakti-viert. Anstehende Alarme auf der SIMOTION sowie Alarme der Antriebe können mit -S9 quittiert werden. Eine Ausnahme stellen hier die Safety-Alarme dar, die fehlersicher über -S4 quittiert werden müssen. Der zyklisch auszuführende Teststopp der Sicherheitsfunktionen in den Antrieben sowie des TM54F wird über -S10 aktiviert.

Wird der Not-Halt-Taster -S1 gedrückt, dann wird bei Antrieb 1 (oberer/roter Motor) die Sicherheitsfunktion SS1 ausgelöst; d.h. der Antrieb wird an der AUS3-Rampe abgebremst und in der Folge STO aktiviert. Bei Antrieb 2 (unterer/blauer Motor) wird direkt STO ausgelöst; d.h. der Antrieb trudelt aus. Bei Auslösung Not-Halt steht Antrieb 1 damit früher als Antrieb 2.

Bei geschlossener Schutztür 1 (Knebelschalter -S2) kann Antrieb 1 verfah-ren werden. Wird -S2 geöffnet, dann wird die Sicherheitsfunktion SOS aus-gelöst; d.h. der Antrieb wird von der SIMOTION bis zum Stillstand abge-bremst. Nach Ablauf einer projektierbaren Zeit wird die Stillstandsposition vom Antrieb sicher überwacht. Wird die simulierte Schutztür -S2 wieder ge-schlossen, dann wird das Verfahrprogramm wieder gestartet. Ein EIN-Befehl ist hier nicht notwendig.

Bei geschlossener Schutztür 2 (Knebelschalter -S3) kann Antrieb 2 mit be-liebiger Drehzahl verfahren werden. Wird -S3 geöffnet dann wird die Ver-fahrgeschwindigkeit von der SIMOTION auf 80% des Geschwindigkeits-grenzwertes von Stufe 1 der Sicherheitsfunktion SLS begrenzt. Nach Ab-lauf einer definierten Zeit wird dieser Grenzwert durch die Sicherheitsfunk-tion SLS überwacht. Wird -S3 wieder geschlossen, dann wird SLS abge-schaltet und die Begrenzung der Geschwindigkeit auf der SIMOTION auf-gehoben. Der Antrieb kann nun wieder mit der projektierten Geschwindig-keit verfahren.



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5.2 Zusammenfassung der Eingangssignale

Digitale Eingänge des SINAMICS integrated an der SIMOTION D435

DI0 -S5 Antrieb 1 Achsfreigaben setzen / wegnehmen

DI1 -S6 Antrieb 1 Verfahrprogramm starten / stoppen

DI2 -S7 Antrieb 2 Achsfreigeben setzen / wegnehmen

DI3 -S8 Antrieb 2 Verfahrprogramm starten / stoppen

DI6 -S9 Antrieb 1 / Antrieb 2 / TM54F / SIMOTION Alarme quittieren

DI7 -S10 Antrieb 1 / Antrieb 2 / TM54F Teststopp auslösen

Fehlersichere Eingänge am F-DI-Modul

F-DI0 -S1 Not-Halt-Taster Antrieb 1: SS1 Antrieb 2: STO

F-DI1 -S2 Schutztür 1 (für Antrieb 1) SOS

F-DI2 -S3 Schutztür 2 (für Antrieb 2) SLS

F-DI3 -S4 Quittiertaster

Fehlersichere Quittierung (Antrieb 1 & 2) und Depassivierung (alle F-Slaves)



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6 Beispielprojekt

In diesem Kapitel erfahren Sie, wie die einzelnen Komponenten paramet-riert werden müssen. Als Engineering-Software für die SIMOTION und den SINAMICS S120 wird SIMOTION SCOUT eingesetzt. Für die Programmie-rung der F-CPU ist Distributed Safety Voraussetzung.

Nachfolgend wird schrittweise beschrieben, wie das zu diesem Funktions-beispiel gehörende Software-Projekt erstellt wurde.

6.1 Passwörter

Der Einfachheit halber wird im Projekt auf den SIMATIC-Komponenten ein gemeinsames Sicherheits-Passwort für Programm und Hardware verwen-det. Auch bei der Safety-Projektierung der SINAMICS-Komponenten wird für die Antriebe und für das Klemmenerweiterungsmodul TM54F jeweils ein Passwort benutzt.

• Sicherheitspasswort auf F-CPU: "0"

• Sicherheitspasswort auf SINAMICS-Komponenten: "1" In einer realen Applikation sollten diese Passwörter geändert werden!



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6.2 Hardware-Konfiguration der fehlersicheren Steuerung

Beschreibung Anmerkung

Im SIMATIC-Manager eine SIMATIC 300-Station in das Projekt einfügen.

In der HW-Konfig die Station vollständig anlegen und paramet-rieren. Dazu die in der Stück-liste aus Kap. 3.1 ent-haltenen Baugruppen per Drag&Drop aus dem Katalogfenster in das Konfigurations-fenster ziehen. Adresseinstellungen der DP-Schnittstelle wie in Kap. 4.3 be-schrieben vornehmen.



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Projektierung der F-CPU Im Fenster Eigen-schaften der F-CPU in der Lasche Schutz den Zugriffsschutz für die F-CPU aktivieren und durch ein Passwort schützen. Sicherheitsprogramm aktiv schalten ("CPU enthält Sicherheits-programm.")

Projektierung der F-DI Baugruppe. PROFIsafe-Adresse gemäß DIL-Schaltern projektieren.

Projektierung der F-DI Baugruppe. Projektierung F-DI 0 (Kanal 0, 12)



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Projektierung der F-DI Baugruppe. Projektierung F-DI 1 (Kanal 1, 13) Projektierung F-DI 2 (Kanal 2, 14) Projektierung F-DI 3 (Kanal 3, 15) Projektierung F-DI 5 (Kanal 5, 17)

Projektierung der F-DO Baugruppe. PROFIsafe-Adresse gemäß DIL-Schaltern projektieren.



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Projektierung der F-DO Baugruppe. Projektierung F-DO 0 Projektierung F-DO 1 Projektierung F-DO 2 Projektierung F-DO 5 Projektierung F-DO 7

HW-Konfig speichern und übersetzen HW-Konfig in die F-CPU laden.



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6.3 Programmierung der fehlersicheren Steuerung

Das Sicherheitsprogramm wurde bewusst so einfach wie möglich gewählt. Im vorliegenden Fall ist die Hauptaufgabe des Sicherheitsprogramms die Signale an den F-DIs an die F-DOs weiter zu leiten. Die F-DOs sind mit F-DIs des TM54F verdrahtet. Über das TM54F werden die Sicherheitsfunkti-onen der Antriebe angesteuert. Zuerst müssen die notwendigen Bausteine für das Sicherheitsprogramm angelegt werden.

Achtung: Das Programm darf in dieser Form nicht für eine reale Applikation einge-setzt werden.

Man beginnt mit dem F-Call Baustein. Dieser wird zum Aufruf des Sicher-heitsprogramms benötigt. Dazu muss im Bausteinordner eine Funktion (hier FC1) mit der Erstellsprache F-Call eingefügt werden. Zum zyklischen Aufruf des Sicherheitsprogramms wird noch der Weckalarm OB35 benötigt.

Das eigentliche Sicherheitsprogramm wird in diesem Beispiel in einem Funktionsbaustein (hier FB1) abgearbeitet; d.h. es muss nun der FB 1 mit der Erstellsprache F-KOP oder F-FUP eingefügt werden.


Programmierung OB35 Aufruf des Sicherheits-programms



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Programmierung FB1 Netzwerk 1: automatische Quittierung aktivieren Netzwerk 2: Ansteuerung Signallampe in -S4.

Programmierung FB1 Netzwerk 3: -S1 (Not-Halt) wird auf F-DO 0 verschaltet. Netzwerk 4: -S2 wird invertiert auf F-DO 1 verschaltet. Netzwerk 5: -S3 wird auf F-DO2 verschaltet. Netzwerk 6: -S4 wird auf F-DO5 verschaltet. Netzwerk 7: -S4 wird zur Quittierung genutzt.



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Erstellung neue F-Ablaufgruppe Hier wird das Sicherheits-programm (FB1) dem FC1 zugeordnet, sowie der zugehörige I-DB definiert.

Danach das Sicherheitsprogramm generieren und in die CPU laden. Zusätzlich noch die Standardbausteine in die F-CPU laden.



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6.4 Projektierung SINAMICS Integrated

In diesem Abschnitt wird die Grundprojektierung des SINAMICS Integrated beschrieben. Die Safety-Inbetriebnahme wird im nächsten Punkt betrach-tet.

6.4.1 SIMOTION in das bestehende SIMATIC-Projekt einfügen


In das bestehende Objekt eine weitere SIMATIC 300-Station einfügen.



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Anschließend (falls gewünscht) die Station umbenennen; z.B. in „SIMOTION D“

Aus dem Katalog die ensprechende SIMOTION-Komponente auswählen und in den Arbeitsbereich übernehmen (Drag&Drop).



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Verwendete DP-Schnittstelle der SIMOTION projektieren und vernetzen. Im Beispiel wird DP2 verwendet (siehe auch Abschnit 4.3.2) Anschließend noch speichern und übersetzen. Danach die HW-Konfig in die SIMOTION laden. Nun kann die HW-Konfig geschlossen werden.

Die SIMOTION ist nun in das bestehende Projekt integriert.



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6.4.2 Grundinbetriebnahme der SINAMICS-Antriebe (ohne Safety)


SCOUT / STARTER aus dem SIMATIC-Projekt heraus öffnen (-> Doppelklick auf „Inbetriebnahme“)

Online gehen.

Automatische Konfigu-ration der Antriebe starten.

Regelungsart „Servo“ für beide Antriebe auswählen.

Offline gehen und „Speichern und Übersetzen“



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Nachkonfiguration Antrieb 1 Im Projektnavigator bei Antrieb 1 (SERVO_02) das Fenster Konfiguration öffnen. „DDS Konfigurieren“ startet die geführte Nachkonfiguration. Hinweis: Es werden im Folgenden nur die Masken beschrieben in denen eine Änderung notwendig ist.

Nachkonfiguration Antrieb 1 Es muss ein Signal für „Einspeisung in Betrieb“ (p0864) projektiert werden. Hier im Beispiel wird der Festbinektor 1 verwendet. Hinweis: In einer realen Applikation sollte nicht der Festbinektor 1 als Signal für „Einspeisung in Betrieb“ (p0864) verwendet werden.



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Nachkonfiguration Antrieb 1 Das PROFIdrive-Telegramm (p0922) für den Antrieb muss ein-gestellt werden. Hier im Beispiel wird Tele-grammtyp 105 ver-wendet.

Nachkonfiguration Antrieb 2 Konfigurator starten wie für Antrieb 1 be-schrieben (Antrieb 2 ist SERVO_03). Hinweis: Es werden im Folgenden nur die Masken beschrieben in denen eine Änderung notwendig ist. Es muss ein Signal für „Einspeisung in Betrieb“ (p0864) projektiert werden. Hier im Beispiel wird der Festbinektor 1 verwendet. Hinweis: In einer realen Applikation sollte nicht der Festbinektor 1 als Signal für „Einspeisung in Betrieb“ (p0864) verwendet werden.



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Nachkonfiguration Antrieb 2 Der zweite Antrieb verfügt nicht über ei-nen Drive-CLiQ-Geber; der Motor muss manu-ell ausgewählt werden. Beim Motor handelt es sich im, Beispiel um den Typ 1FK7022 - 5AK71 - 1AG0.

Nachkonfiguration Antrieb 2 Ebenso wie der Motor muss auch der Geber manuell ausgewählt werden. Dies ge-schieht ebenfalls wie-der über die Typnum-mer (MLFB).



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Nachkonfiguration Antrieb 2 Das PROFIdrive-Telegramm (p0922) für den Antrieb muss ein-gestellt werden. Hier im Beispiel wird Tele-grammtyp 105 ver-wendet.

Das TM54F wird au-tomatisch angelegt, wenn es bei der auto-matischen Konfigurati-on mit der D435 per Drive-CLiQ verbunden war. Die Topologie für das Funktionsbeispiel ist hier zu sehen.

Projektierung spei-chern, danach online gehen und geändertes Projekt laden.



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Über den Projektnavi-gator beim Objekt SERVO_02 das Fens-ter „Drehzahlregler“ öffnen. Für beide Antriebe wurde im Beispiel der Drehzahlregler wie folgt eingestellt: P-Verst. = 0.1 Nms/rad Nachstellzeit = 10ms

Auf beiden Antrieben müssen nun noch eini-ge Parameter in der Expertenliste ange-passt werden. Anpassung auf 230V-Betrieb. Projektierung AUS3-Rampe.

Alarmquittierung mit -S9 (= DI 6 SINAMICS Integrated) verschal-ten.

p2101 = r722.6 in Expertenliste der CU

Nun RAM nach ROM kopieren (auf SINAMICS Integrated), Projektierung ins PG laden und speichern.



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6.5 Parametrierung der Sicherheitsfunktionen im SINAMICS Integrated

6.5.1 Telegrammprojektierung


Im SCOUT das Fenster für die Projektierung des PROFIdrive-Telegramms öffnen

Telegrammverlänge-rung für sogenannten Safety-Datenblock einfügen. Es werden 3 Worte für Datenübertragung vom Antrieb zur SIMOTION benötigt. Diese Telegrammver-längerung für beide Antriebe einfügen. Telegrammtyp 390 für CU auswählen. Änderungen in die HW-Konfig übertragen.

Die Telegrammpro-jektierung sollte nun wie hier dargestellt ausshen (gleiche Adressvergabe vorausgesetzt).

Speichern, online gehen und Projektierung laden.



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6.5.2 Projektierung fehlersicheres Terminalmodul TM54F

Hinweis: Die Projektierung des fehlersicheren Terminalmoduls muss online erfolgen.


Fenster „Safety integrated“ der TM54F öffnen und Inbetrieb-nahmemodus mit „Einstellungen ändern“ aktivieren. Default-Passwort bei Erst-IBN lautet „0“.

Fenster „Konfiguration“ Im Beispiel ist zu projektieren: Zuordnung Antriebe / Antriebsgruppen

Diskrepanzzeit F-DI

F-DI für fehlersichere Quittierung

Signalquelle für Zwangsdynamisierung



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Fenster „Antriebsgruppe 1“ Im Beispiel ist zu projektieren: STO statisch inaktiv

SS1 über F-DI 0

SOS über F-DI 1

SS2 und SLS statisch inaktiv

Fenster „Antriebsgruppe 2“ Im Beispiel ist zu projektieren: STO über F-DI 0

SS1, SS2 und SOS statisch inaktiv

SLS über F-DI 2



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Fenster „Ausgänge“ Im Beispiel ist zu projektieren: 1. Signal für F-DO 0 mit Rückmeldung SSM für Antriebsgruppe 1.

2. Signal für F-DO 0 mit Rückmeldung SSM für Antriebsgruppe 2.

Parameter kopieren und danach Dialog zum Ändern des Passwortes öffnen.

Neues Passwort vergeben. Im Beispiel wird der Wert „1“ verwendet.

Einstellungen aktivieren.

RAM nach ROM Sicherung ausführen (Start mit „OK“).

Hinweis: Neustart kann sofort erfolgen. Zu empfehlen ist aber vorher noch die Safety-Projektierung der Achsen durchzuführen.



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6.5.3 Projektierung der Sicherheitsfunktionen auf den Antrieben

Hinweise: Die Projektierung der Sicherheitsfunktionen auf den Antrieben muss online erfolgen.

Es werden nur die Fenster beschrieben in denen Parameteränderungen notwendig sind.

Bei beiden Antrieben werden die Sicherheitsfunktionen STO, SS1, SS2, SOS, SLS und SSM so weit in Betrieb genommen um angesteuert werden zu können. Das Beispiel beschränkt sich jedoch für Antrieb 1 auf die An-wahl von SS1 und SOS. Für Antrieb 2 werden STO und SLS angesteuert.

Die Projektierung der Sicherheitsfunktionen ist bei beiden Antrieben iden-tisch.


Fenster „Safety integrated“ von Antrieb 1 & 2 (SERVO_02 & SERVO_03) öffnen und Inbetriebnahme-modus mit „Eistellungen ändern“ aktivieren. Default-Passwort bei Erst-IBN lautet „0“.



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Fenster „Safety integrated“ Im Beispiel ist zu projektieren: Auswahl Ansteuerung mit „Motion Monitoring über TM54F“

Freigaben auf „Freige-ben“ setzen.

Fenster „Konfiguration“ Im Beispiel ist zu projektieren: Geschwindigkeits-grenze (SSM) mit 100 mm/min Signalquelle Teststopp mit DI7 des SINAMICS Integrated



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Fenster „Sichere Stops“ Im Beispiel ist zu projektieren: Verzögerungszeit SS1 -> Impulslöschen = 500msec Verzögerungszeit Anw. SOS -> SOS aktiv = 500msec Verzögerungszeit SS2 -> SOS aktiv = 500msec Beschleunigungs-überwachung = 500mm/min Abschaltdrehzahl SS1 = 100mm/min Stillstandstoleranz SOS = 2.5mm

Fenster „Sicher reduzierte Geschwindigkeit“ Im Beispiel ist zu projektieren: n_max für Stufe 1 = 625mm/min

Parameter kopieren und danach Dialog zum Ändern des Passwortes öffnen.



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Neues Passwort vergeben. Im Beispiel wird der Wert „1“ verwendet.

Einstellungen aktivieren.

RAM nach ROM Sicherung ausführen. Achsiale Sicherung ist ausreichend (Start mit „Achsparameter“). Hinweis: Neustart erst nach Abschluss der Projektierung ausführen.

Bei Version V2.5 (SINAMICS integrated) muss nun bei beiden Antrieben noch die Anpassung an den taktsynchronen internen PROFIBUS vorgenommen werden.

1. p10 = 95 2. p9761 = Passwort (im Beispiel „1“) 3. p9510 = 1 4. p9700 = 57hex 5. p9701 = AChex 6. p10 = 0

Nun RAM nach ROM kopieren (auf SINAMICS Integrated).

Power-On-Reset ausführen.

Online gehen, Projektierung ins PG laden und speichern.

Wenn Sie die Safety-Inbetriebnahme für alle Antriebe ausgeführt haben, können Sie die Antriebe bei abgewähltem Not-Halt über die Steuertafel oder SIMOTION verfahren.



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Die Nutzung der antriebsintegrierten Sicherheitsfunktionen ist ausgewählt und diese können über die Bedienelemente an der F-CPU aktiviert bzw. deaktiviert werden.

Es sollten nur noch folgende Meldungen sichtbar sein.

Diese Meldungen beeinflussen nicht die oben beschriebene Funktionalität. Sie sagen lediglich aus, dass der Teststopp der Sicherheitsfunktionen in den Antrieben notwendig ist (A1697) bzw. die Zwangsdynamisierung der TM54F ausgeführt werden muss (A35014). Es handelt sich hier um War-nungen, d.h. die Antriebe können eingeschaltet und verfahren werden.

6.5.4 Projektierung des Safety-Datenblocks auf Seiten des SINAMICS

Die Telegrammerweiterung für den sogenannten Safety-Datenblock wurde in Abschnitt 6.5.1 angelegt. Hier geht es nun darum diesen Datenblock vom SINAMCS Integrated mit den benötigten Daten zu versorgen. Es wer-den 6 Byte / 3 Worte benötigt. Die Daten werden vom Antrieb an die SIMOTION gesendet. Es werden keine Safety-Signale von der SIMOTION an den Antrieb gesendet. Die Prozessdaten werden vom Anwender mittels der BiCo-Verschaltung im SINAMICS verdrahtet. Die Reihenfolge der einzelnen Signale im Safety Datenblock darf nicht verändert werden. Im ersten Wort werden die Rückmeldebits der Sicherheitsfunktionen des Antriebs übertragen.



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Folgende BiCo-Verschaltung ist für jeden Antrieb durchzuführen:

Das Zustandswort steht dann an Parameter r2089[3] zur Verfügung.

Im zweiten und dritten Wort wird die wirksame Sollgeschwindigkeitsbe-grenzung bei Anwahl von SLS (r9733) als Gleitpunktzahl übertragen.

Die Verschaltung des Safety-Datenblock auf Antriebsseite hat folgende Zu-ordnung:

Die SINAMICS Safety-Statussignale werden in der SIMOTION Systemvari-ablen D435.Axis_1.drivedata.drivesafetyextendedfunctionsinfodata.state an-gezeigt.

Der Wert der Sollgeschwindigkeitsbegrenzung wird in D435.Axis_1.drivedata.drivesafetyextendedfunctionsinfodata.safespeedlimit angezeigt.

Safety Zustandswort r2089[3]

wirksame Sollgeschwindigkeitsbegrenzung r9733 [0] = p9531 [x] * p9533 / p9520 (x: angewählte SLS-Stufe)



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6.6 SIMOTION

6.6.1 SIMOTION Achsen anlegen

Auf SIMOTION-Seite sind die Achsen über den Inbetriebnahme-Assistenten wie folgt anzulegen. SERVO_02 wird Axis_1 zugeordnet, SERVO_03 wird entsprechend mit Axis_2 verbunden. Das Vorgehen wird hier beispielhaft für eine Achse (Axis_1) gezeigt. Bevor das Projekt in die SIMOTION geladen wird müssen beide Achsen konfiguriert sein.


Inbetriebnahme-Assistenten durch Doppelklick auf „Achse einfügen“ im Projektnavigator starten. Im Beispiel wird die erste Achse „Axis_1“ genannt. Es wird „Drehzahl-regelung“ und „Positionieren“ aktiviert.

Es werden die voreingestellten Werte beibehalten. Es handelt sich um eine Linearachse mit elektrischem Antrieb.



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Auch im Fenster „Einheiten“ wurden im Beispiel die vorein-gestellten Werte beibehalten.

Die Modulo-Korrektur wird im Beispiel nicht aktiviert.



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In diesem Fenster wird die Zuordnung zwischen SIMOTION Objekt (Axis_1) und der SINAMICS-Achse (SERVO_02) getroffen. Datenabgleich mit dem Antrieb ausführen (Normierungsdrehzahl und Maximaldrehzahl). Kontrolle ob das PROFIdrive Tele-gramm 105 ausgewählt ist. Mit Schaltfläche „PROFIdrive Telegramm ändern“ das folgende Fenster öffnen.

Da die Projektierung der SINAMICS-Antriebe abgeschlos-sen ist, muss hier lediglich geprüft werden ob die Werte korrekt übernommen wurden. Änderungen sind i.d.R. nicht not-wendig. Speziell die Tele-grammerweiterung um 3 Worte eingangsseitig prüfen, da diese für die Übertragung der Safety-Daten vom Antrieb an die SIMOTION benötigt wird.



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Hier wird der Geber zugeordnet. Die Geberdaten können mit der Schalt-fläche „Datenüber-nahme vom Antrieb“ in den Wizzard über-nommen werden.

Hier werden die weiteren Geberdaten angezeigt. Änderungen sind nicht notwendig, wenn die Datenüber-nahme vom Antrieb fehlerfrei abgelaufen ist.



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Abschluss des Wizzards zum Anlegen des Objekts Achse auf der SIMOTION.

Nach Abschluss des Inbetriebnahme-assistenten sind beim Beispiel noch einige Parameränderungen nötig. Diese sind in den folgenden Fenstern dargestellt. Fenster „Vorbelegung“ Geschwindigkeit wird auf den Wert 83.33 mm/s gesetzt (entspricht 300U/min). Für die Beschleuni-gung und Verzögerung wird der Wert 333.33mm/s2 eingetragen.



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Fenster „Begrenzungen“ Maximale Geschwind-igkeit auf den Wert 500mm/s setzen.

Fenster „Regelung“ Im Beispiel wird der Kv-Faktor auf den Wert 12 1/s gesetzt.

Bei der zweiten Achse gibt es Unterschiede im Fenster „Antriebszuordnung“. Hier sind die logischen Hardware-Adressen gemäß Servo_03 eingetragen.



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Bei der zweiten Achse gibt es auch Unterschiede im Fenster „Geberzuordnung“. Die Geberdaten können mit der Schalt-fläche „Datenüber-nahme vom Antrieb“ in den Wizzard über-nommen werden.

Bei der zweiten Achse gibt es auch Unterschiede im Fenster „Geber Daten“. Hier werden die weiteren Geberdaten angezeigt. Änderungen sind nicht notwendig, wenn die Datenüber-nahme vom Antrieb fehlerfrei abgelaufen ist.



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Da die „Safety-Alarme“ der SIMOTION noch nicht ganz der Spezifi-kation entsprechen ist es empfehlenswert diese für beide Achsen auszublenden. Das Fenster wird geöffnet in dem man im Ablaufsystem die TechFault-Task anwählt und dann die Schaltfläche „Alarm-konfiguration“ betätigt. Die achspezifischen Reaktionen in diesem Beispiel bauen nicht auf diese Alarme auf. Hinweis: Ab Version 4.1.4 ist die Funktion der Alarme korrekt. Es wird aber weiterhin empfohlen die Alarme nicht für die Programmierung der achspezifischen Reaktionen zu nutzen.

Nach Abschluss der Inbetriebnahme beider Achsen auf Seiten der SIMOTION muss das Projekt gespeichrt und in die SIMOTION geladen werden (Im Projektnavigator Fokus auf D435 legen).

Wurde bei der Inbetriebnahme wie hier gezeigt vorge-gangen, dann sind alle Einstellungen für den Safety-Datenblock korrekt. Es sollte nun lediglich kontrolliert werden, dass die Startadresse korrekt eingetragen wurde (276 für Axis_1 und 320 für Axis_2)

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6.6.2 SIMOTION Programme

In diesem Abschnitt werden die im Funktionsbeispiel verwendeten Pro-gramme kurz vorgestellt. Auf die Darstellung des Programmcodes bzw. ei-ne sehr detaillierte Beschreibung wird verzichtet, da die Programme selbst mit Kommentaren versehen sind.

ST-Programme beinhalten den Kommentar direkt im Code. Bei MMC-Programmen sind kommentierte Blöcke mit einem grünen Dreieck in der rechten oberen Ecke gekennzeichnet. Der Kommentar kann geöffnet wer-den, indem man den Block markiert und mit der rechten Maustaste ein Me-nü öffnet. Hier muss dann der Eintrag „Kommentar eingeben ...“ ausge-wählt werden.

6.6.2.1 IO_ReadWrite (Digitale I/Os einlesen bzw. schreiben)

Zur Steuerung der Bewegungen der Achsen werden die Digitalen Eingänge des SINAMICS Integrated der SIMOTION D435 genutzt. Diese Eingänge werden über die I/O-Variable „io_cu320_inword“ in die SIMOTION eingele-sen. Über die Variable „io_cu320_outword“ können die Ausgänge des SINAMICS Integrated angesteuert werden, worauf in diesem Beispiel aber verzichtet wird. Die Eingänge werden genutzt um z.B. die Antriebe einzu-schalten, Verfahrprogramme zu starten, Störungen zu quittieren und den Teststopp bzw. die Zwangsdynamisierung zu starten.

Diese beiden Variablen werden im Projektnavigator unter „I/O“ wie nachfol-gend dargestellt angelegt.

Die DIs werden vom SINAMICS Integrated in diesem Beispiel an Adresse 298 (entspricht PZD 2 der Control Unit Senderichtung) zur Verfügung ge-stellt. Für die Ausgänge ist hier ebenfalls die Adresse 298 (entspricht PZD 2 der Control Unit Empfangsrichtung) zu nutzen.

Das Programm „IO_ReadWrite“ wurde aus dem FAQ mit der Nummer 29063656 übernommen. Die nicht benötigten Programmteile wurden nach-träglich entfernt. Eine detaillierte Dokumentation sowie der Programmcode kann unter folgendem Link herunter geladen werden: http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/29063656

Das Programm wird in der Background-Task abgearbeitet und stellt die Signale an den digitalen Eingängen des SINAMICS Integrated über die oben genannten Variablen für den Programmablauf der SIMOTION zur Verfügung.

6.6.2.2 Axis_01.mmc_bg_task1 (Ablaufsteuerung für Axis_1)

Mit diesem Programm wird der obere Antrieb des Vorführkoffers (Axis_1; bzw. SERVO_02) angesteuert. Das Programm wird in der BackgroundTask zyklisch bearbeitet und ist zuständig für das Ein-/Ausschalten der Achsfrei-



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gabe, die Fehlerquittierung sowie für das Starten und Anhalten des Ver-fahrprogramms „mt_axis_1“.

Programmfunktionen: -S5 (DI 0) Freigaben für Axis_1 setzen bzw. wegnehmen -S6 (DI 1) Verfahrprogramm „mt_axis_1“ starten bzw. stoppen. -S9 (DI 6) Alarme quittieren

6.6.2.3 Axis_02.mmc_bg_task2 (Ablaufsteuerung für Axis_2)

Mit diesem Programm wird der untere Antrieb des Vorführkoffers (Axis_2; bzw. SERVO_03) angesteuert. Das Programm wird in der BackgroundTask zyklisch bearbeitet und ist zuständig für das Ein-/Ausschalten der Achsfrei-gabe, die Fehlerquittierung sowie für das Starten und Anhalten des Ver-fahrprogramms „mt_axis_2“.

Programmfunktionen: -S7 (DI 2) Freigaben für Axis_2 setzen bzw. wegnehmen -S8 (DI 3) Verfahrprogramm „mt_axis_2“ starten bzw. stoppen. -S9 (DI 6) Alarme quittieren

6.6.2.4 Axis_01.mt_axis_1 (Verfahrprogramm für Axis_1)

Das Verfahrprogramm besteht aus 3 Verfahrbefehlen, die von „mmc_bg_task1“ zyklisch aufgerufen werden, solange an -S1 ein HIGH-Pegel anliegt. D.h. nach einmaligem Start des Verfahrprogramms hat man eine „Endlosbewegung“ der Achse bis diese durch Anwahl einer Safety-Funktion oder durch einen LOW-Pegel an -S1 abgebrochen wird. Dieses Programm wird in der MotionTask_3 abgearbeitet. Diese Task wird vom Programm „Axis_01.mmc_gb_task1“ zyklisch gestartet.

6.6.2.5 Axis_02.mt_axis_2 (Verfahrprogramm für Axis_2)

Das Verfahrprogramm besteht aus 3 Verfahrbefehlen, die von „mmc_bg_task2“ zyklisch aufgerufen werden, solange an -S3 ein HIGH-Pegel anliegt. D.h. nach einmaligem Start des Verfahrprogramms hat man eine „Endlosbewegung“ der Achse bis diese durch Anwahl einer Safety-Funktion oder durch einen LOW-Pegel an -S3 abgebrochen wird. Dieses Programm wird in der MotionTask_4 abgearbeitet. Diese Task wird vom Programm „Axis_02.mmc_bg_task2“ zyklisch gestartet

6.6.2.6 Axis_01.mt_safety_axis_1

In diesem Programm werden die achsspezifischen Reaktionen auf die An- bzw. Abwahl der Sicherheitsfunktionen ausgeführt. Da mehrere Sicher-heitsfunktionen gleichzeitig aktiv sein können muss zuerst die Priorität er-mittelt werden, bevor die achsspezifische Reaktion ausgeführt werden kann. Dazu wird der Wert einer Variablen ermittelt die dann genutzt wird um die Reaktion auszuwählen (mittels CASE-Anweisung). Im Beispiel wer-den für die einzelnen Funktionen die nachfolgend beschriebenen Reaktio-nen eingeleitet. Nach deren Ausführung werden die Variablen für den Zu-stand der einzelnen Sicherheitsfunktionen (ermittelt in ST_Main.extsafety)



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als auch für die Priorisierung (ermittelt in Axis_01.mt_safety_1) zurück ge-setzt. Das Programm wird in MotionTask_6 abgearbeitet.

STO Bei Anwahl von STO ist keine spezielle Reaktion notwendig, da die Impulse sofort gelöscht werden. Bei Abwahl ist ebenfalls keine Reaktion notwendig, da nach Abwahl von STO ein erneuter EIN-Befehl gesetzt werden muss.

SS1 Bei Anwahl von SS1 muss die Achse in den Nachführbetrieb geschaltet werden und das Bewegungsprogramm „Axis_01.mt_axis_1“ abgebrochen werden. Dazu wird die MotionTask_3 und der aktuelle Verfahrbefehl ab-gebrochen. Bei Abwahl von SS1 wird die MotionTask_3 zurück gesetzt um erneut gestartet werden zu können. Da SS1 zwangläufig zu einem STO führt ist ein erneuter EIN-Befehl notwendig um die Bewegung der Achse wieder zu starten.

SS2 Bei Anwahl von SS2 muss die Achse in den Nachführbetrieb geschaltet werden und das Bewegungsprogramm „Axis_01.mt_axis_1“ abgebrochen werden. Dazu wird die MotionTask_3 und der aktuelle Verfahrbefehl ab-gebrochen. Bei Abwahl von SS2 wird die MotionTask_3 fortgesetzt. Die Bewegung wird bei Abwahl automatisch fortgesetzt. Es ist kein weiterer Be-fehl notwendig.

SOS Bei Anwahl SOS wird die Achsbewegung durch einen STOP-Befehl lage-geregelt bis zum Stillstand abgebremst. Danach wird die MotionTask_3 ab-gebrochen um das Verfahren durch den nächsten Positionierbefehl zu un-terbinden. Bei Abwahl SOS wird die MotionTask_3 wieder fortgesetzt und der nächste anstehende Positionierbefehl abgearbeitet. D.h. es ist auch hier kein Befehl notwendig um die Achsbewegung wieder zu starten.

SLS Bei Anwahl SLS wird die zulässige Maximalgeschwindigkeit (SIMOTION-Variable: pluslimitsofdynamics.velocity) der Positionierung auf den Wert re-duziert, der vom SINAMICS Integrated (über den sogenannten Safety-Datenblock) an die SIMOTION übermittelt wird. Die Bewegung wird nun mit der reduzierten Geschwindigkeit ausgeführt. Bei Abwahl von SLS wird die-ser Grenzwert auf den ursprünglichen Wert zurück gesetzt.

6.6.2.7 Axis_02.mt_safety_axis_2

Siehe 6.6.2.6 wobei dieses Programm in MotionTask_7 bearbeitet wird und die Achsbewegung von Axis_2 über MotionTask_4 kontrolliert wird.

6.6.2.8 ST_VarGlobal

In diesem ST-Programm werden notwendige Variablen für die Auswertung des Safety-Zustandsworts definiert.

6.6.2.9 ST_Main

Dieses Programm besteht aus den drei Unterprogrammen „startup“, „extsafety“ und „techfault“.



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Hinweis: Ab Version 4.1.4 ist die Funktion der Safety Meldungen der SIMOTION 50201 bis 50203 korrekt. In früheren Versionen entsprachen diese noch nicht ganz der Spezifikation. Es ist aber generell zu empfehlen das Safety-Zustandswort zyklisch auszuwerten und nicht die Alarme für die achspezifi-schen Reaktionen zu verwenden.

„startup“ In diesem Programm werden die Achsinstanzen zugeordnet, d.h. es wird festgelegt welche Achse welcher Variablen entspricht. Des Weiteren wird hier noch der Geschwindigkeitsgrenzwert der SIMOTION-Projektierung in einer Variablen zwischengespeichert. Bei Anwahl SLS wird dieser Wert überschrieben und muss bei Abwahl wieder zur Verfügung stehen. Das Programm wird in der StartupTask bearbeitet.

„extsafety“ In diesem Programm wird das Safety-Zustandswort ausgewertet um Infor-mationen darüber zu erhalten welche der Safety-Funktionen sich in wel-chem Zustand befindet. Es werden die Zustände „angewählt“ (kommendes Ereignis), „aktiv“ „abgewählt“ (gehendes Ereignis) und „inaktiv“ unterschie-den. Abhängig von dieser Information wird dann die Motion-Task gestartet, die das Programm zur achsspezifischen Reaktion auf die Safety-Funktionen enthält (MotionTask_6 für Axis_1 und MotionTask_7 für Axis_2).

Im Beispiel wird das Programm in der IPO-Task bearbeitet, was aber nur dann notwendig ist, wenn man die Funktionen SS2 oder SS1 nutzt. Ohne diese beiden Funktionen ist die Bearbeitung in der BackgroundTask aus-reichend. Bei Anwahl der Sicherheitsfunktionen SS1 bzw. SS2 koppelt sich der Antrieb sofort bei Anwahl der Funktion vom übergeordneten Sollwert der SIMOTION ab und es muss nun vermieden werden, dass ein Schlepp-abstandsfehler auftritt, der dann (bei Standard-Einstellung) eine Impulslö-schung zur Folge hätte. Aus dem Grund muss die Bearbeitung in diesen Fällen so schnell wie irgend möglich erfolgen. Die Funktionen SOS und SLS verfügen über einen projektierbaren Timer zwischen Anwahl und Akti-vierung, aus dem Grund hat man für die Reaktion der SIMOTION mehr Zeit zur Verfügung.

„techfault“ Hierbei handelt es sich um ein „leeres“ Programm (Dummy), das in die TechnologicalFaultTask eingebunden werden muss. Fehlt dies, dann wechselt der Betriebszustand der SIMOTION bei einem Technological-Fault-Alarm in den Betriebszustand „STOP“.

6.6.2.10 other_MMCs.peripheralfault

Hierbei handelt es sich um ein „leeres“ Programm (Dummy), das in die Pe-ripheralFaultTask eingebunden werden muss. Fehlt dies, dann wechselt der Betriebszustand der SIMOTION bei einem Peripheral-Fault-Alarm in den Betriebszustand „STOP“.



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6.6.2.11 other_MMCs.executionfault

Hierbei handelt es sich um ein „leeres“ Programm (Dummy), das in die ExecutionFaultTask eingebunden werden muss. Fehlt dies, dann wechselt der Betriebszustand der SIMOTION bei einem Execution-Fault-Alarm in den Betriebszustand „STOP“.

6.6.3 Konfiguration Ablaufsystem

Die verschiedenen Programme der SIMOTION müssen nun noch den ver-schiedenen Tasks zugeordnet werden. Dem Funktionsbeispiel liegt folgen-de Konfiguration zugrunde.



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6.6.4 Meldungen der SIMOTION

6.6.4.1 Safety-Meldungen

Auf Seiten der SIMOTION existieren 3 Meldungen für die erweiterten Si-cherheitsfunktionen.

50201: Safety-Alarm im Antrieb

50202: Antrieb startet Safety Integrated Extended Function

50203: Antrieb beendet Safety Integrated Extended Function

Diese Meldungen sollten nicht für die Projektierung der achspezifischen Reaktionen der SIMOTION genutzt werden.

6.6.4.2 Sonstige Meldungen

Bei der Anwahl der unterschiedlichen Sicherheitsfunktionen werden noch weitere Meldungen angezeigt. Diese sind zu erwarten und stellen kein feh-lerhaftes Verhalten dar.

20005: Gerät Typ: X, log. Adresse: Y gestört. Dieser Fehler tritt u.a. bei der Anwahl von STO und SS1 auf und besagt, dass sich der Antrieb abgeschaltet hat.

30002: Befehl abgebrochen (Grund: X, Befehlstyp: Y) Diese Meldung ist ebenfalls bei der Anwahl von STO und SS1 zu beobach-ten sowie beim „Anhalten“ der Positionierung mit durch Abschalten von -S6 bzw. S8. Die Ursache ist, dass der aktuelle Positionierbefehl vor oder wäh-rend der Bearbeitung abgebrochen wurde.

40002: Programmierte Geschwindigkeit wird begrenzt Der Fehler tritt bei Anwahl SLS auf, wenn die projektierte Geschwindigkeit oberhalb der Grenze für SLS liegt.

40005: Fehlende Freigabe(n) (Parameter1: X) und/oder falscher Modus (Parameter2: Y) Der Fehler tritt bei Anwahl STO auf und bedeutet, dass bei einem anste-henden Bewegungsbefehl Achsfreigaben fehlen.

6.7 Download des Beispielprojekts

Bisher wurde Schritt für Schritt die Erstellung der Projektierung des Funkti-onsbeispiels beschrieben. Für den Fall, dass das Beispielprojekt direkt auf die Hardware geladen werden soll sind folgende Schritte zu beachten.

Zuerst sollten alle Komponenten (S7-F-CPU, SIMOTION und SINAMICS Integrated) urgelöscht bzw. auf Werkseinstellung zurück gesetzt werden.

6.7.1 Laden der Projektierung der S7-F-CPU

Zuerst muss die HW-Konfiguration der S7-F-CPU herunter geladen wer-den. Die HW-Konfiguration wird per Doppelklick auf „Hardware“ geöffnet.



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Abhängig von voreingestellten Werten bzw. der vorherigen Projektierung auf Seiten der F-CPU muss ggf. die Baudrate der PC/PG-Schnittstelle für das Download der Hardwarekonfiguration der F-CPU angepasst werden. Hat die SIMOTION und die F-CPU die gleiche PROFIBUS-Adresse (De-faultwert für beide ist 2), dann ist es notwendig zuerst nur die F-CPU mit dem PC/PG zu verbinden um die HW-Konfiguration herunter zu laden und damit die Busadresse und die Baudrate auf die in Abschnitt 4.3.1 genann-ten Werte zu ändern. Nun kann auch die SIMOTION wieder in das PROFIBUS-Netz eingebunden werden. Bevor man nun online gehen kann muss die Baudrate wieder gemäß 4.3.1 geändert werden.

Hinweis: Falls vorher ein Safety-Programm auf der CPU vorhanden war ist dieses durch ein Passwort geschützt. Dieses muss für den Download bekannt sein. Falls es nicht bekannt ist muss die Speicherkarte mittels eines geeig-neten Geräts (z.B. SIEMENS PG) gelöscht werden. Ein Löschen bzw. For-matieren mit einem Card-Reader zerstört die Karte.

Nach erfolgtem Download der HW-Konfiguration müssen die Programm-bausteine auf die F-CPU geladen werden.

Zuerst wird das Fenster zum Laden der Sicherheitsfunktion über die „gelbe“ Schaltfläche in der Funktionsleiste geöffnet. Der Download wird dann aus diesem Fenster über die Schaltfläche „Laden“ angestoßen. Die restlichen (nicht sicheren) Bausteine werden normal geladen.



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6.7.2 Laden der Projektierung der SIMOTION und des SINAMICS Integrated

Auch hier ist zuerst die HW-Konfiguration der SIMOTION zu laden. Ohne diesen Schritt wird man i.d.R. keine Online-Verbindung zum SINAMICS In-tegrated bekommen. Die HW-Konfiguration wird per Doppelklick auf „Hardware“ geöffnet.

Nach dem Download wird aus dem SIMATIC-Projekt heraus der SCOUT geöffnet (Doppelklick auf „Inbetriebnahme“).

Hier kann nun die gesamte Projektierung der SIMOTION und des SINAMICS Integrated geladen werden.

Da die Seriennummern der Gebermodule, der Motormodule und der TM54F nicht mit den Geräten übereinstimmen die zur Erstellung des Bei-spielprojektes genutzt wurden stehen nach dem Download diverse Safety-Störungen an. Nun müssen wie bei jeder Serien-Inbetriebnahme die neuen Seriennummern in die Safety-Projektierung übernommen werden. Das wird mittels „Hardwaretausch quittieren“ ausgeführt. Der einfachste Weg ist es auf beiden Antrieben die Safety-Maske zu öffnen und dort die Schaltfläche „Hardwaretausch quittieren“ zu betätigen.



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Bei der TM54F existiert diese Funktion nicht als eine Schaltfläche. Hier ist ebenfalls die Safety-Maske zu öffnen und der IBN-Modus über die Schalt-fläche „Einstellungen ändern“ anzuwählen und mit „Einstellungen aktivie-ren“ wieder zu verlassen. Dazu muss das Safety-Passwort („1“) eingege-ben werden.

Danach muss für den SINAMICS Integrated der Sicherungsvorgang von RAM nach ROM angestoßen und ein Neustart (Power-On-Reset) ausge-führt werden.



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6.8 Abnahmetest

Zur Verifizierung sicherheitsgerichteter Parameter muss bei der Erstinbe-triebnahme der Maschine und auch bei Veränderungen der sicherheitsrele-vanten Parameter ein Abnahmetest durchgeführt werden. Der Abnahme-test muss entsprechend protokolliert werden. Die Abnahmeprotokolle sind angemessen zu verwahren und zu archivieren.

Der Abnahmetest muss nach erfolgter Parametrierung und einem Power-On-Reset erfolgen.

Informationen über den Abnahmetest, das Abnahmeprotokoll und ein Bei-spiel für ein entsprechendes Abnahmeprotokoll finden Sie im "Funktions-handbuch SINAMICS S120 Safety Integrated" (FHS) im Kapitel Abnahme-test und Abnahmeprotokoll.

7 Historie

Version Datum Änderung

V1.0 05/2009 Erste Ausgabe V1.1 10/2009 Erste überarbeitete Ausgabe

SIMOTION mit SINAMICS S120 Safety Integrated Extended ... · PDF fileFunktionsbeispiel Nr....

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