Automation and Drives Isochronisme : Maîtrise des opérations à évolutions rapides ! Besoins et définitions Hier : sans isochronisme Aujourdhui : avec isochronisme

Automation and Drives

Isochronisme : Maîtrise des opérations à évolutions rapides !

Besoins etdéfinitions

Hier : sansisochronisme

Aujourd‘hui : avecisochronisme

Configuration

Domainesd‘applications

Avantages

IsochronismeTechnique et cas d‘applications


Industrial Automation Systems 2Isochronisme : système SIMATIC déterministe





Configuration


Avantages

L’isochronisme

L’isochronisme est le couplage synchrone des solutions d’automatismes SIMATIC par

le PROFIBUS-DP équidistant

L’isochronisme est le couplage synchrone des solutions d’automatismes SIMATIC par

le PROFIBUS-DP équidistant







Configuration


Avantages

PROFIBUS-DP V2Mode isochrone avec télégrammes équidistants

L‘équidistance est une caractéristique de PROFIBUS-DP V2, qui garantit des cycles bus totalement déterministes

„Cycles bus équidistants" signifie que le cycle bus DP démarre toujours après la même période de temps

Exemple d‘application : synchronisation d‘axes

Le temps de réaction peut être réglé et est reproductible amélioration de la qualité de production

Le temps de réaction peut être réglé et est reproductible amélioration de la qualité de production

Cycle DP

TEqui

Cycle DP

TEqui

Cycle DP

TEqui

Cycle DP

TEqui

...







Configuration


Avantages

Quand un cycle de bus est terminé, démarre le cycle suivant

Quand un cycle de bus est terminé, démarre le cycle suivant

Partie cycliqueéchange de données avec tous les slaves

Cycle DP

…mais désormais à la s près

…mais désormais à la s près

équidistant

Partieacyclique

2ième canalmaître cl. 2

Partieacyclique1er canal

maître cl. 1

Mode isochrone avec télégrammes équidistants.Un cycle DP est composé de 3 parties

Top synchro

DP V0 DP V1







Configuration


Avantages

Cas de figures nécessitant une horloge de synchronisation

Temps de réaction court et déterministe entre l‘acquisition d‘entrées et la réaction vers les sorties

Lecture déterministe des données d‘entrées (mesures)

Données d‘entrées cohérentes et synchrones

Ecriture déterministe des sorties (consignes) équidistantes

Données de sorties cohérentes et synchrones







Configuration


Avantages

Comportement temporel non isochrone – libre et non coordonné

Plusieurs temps non coordonnés

T1: lecture entrées T2: Bus de fond de panier

ET 200 T3: PROFIBUS DP T4: Temps cycle CPU T5: PROFIBUS DP T6: Bus de fond de panier

ET 200 T7: écriture sorties

T5

T1

T2

T3

T4

T6

T7

ET 200S ET 200M

CPU







Configuration


Avantages

Comportement temporel non isochrone – libre et non coordonné

Temps de réponse Best case: somme des temps de cycle individuels Worst case: 2 x (somme des temps de cycle

individuels)

Précision temporelle du signal de commande (sortie)

2 x somme des cycles de la CPU jusqu’aux sorties (T4 à T7)







Configuration


Avantages

Comportement temporel avec synchronisme d‘horloge – déterministe

I: lecture d‘entrées synchronisée

OB:traitement des données dans la CPU

Q: écriture sorties synchronisée

Tous les temps sont synchronisés par le temps de cylce constant de PROFIBUS-DP (Isochrone via service DP V2)

Nouveau: coordination via une horloge système fixe

ET 200

CPU

QOB

I QOB

I QOB

I

Horloge système







Configuration


Avantages

L’isochronisme

L’isochronisme permet des niveaux d’éxécution strictement déterminismes et reproductibles dans le SIMATIC :

Il se caractérise par deux propriétés : Le programme utilisateur est synchronisé avec le

traitement des E/S Les données d’entrées et de sorties sont

toujours traités à des intervalles équidistants







Configuration


Avantages

Vue d’ensemble de la configuration– optimisation des paramètres temporels

Fenètre pour :•Maître•Esclaves•Modules

Contribution des composantspour les paramètres temporels

Affichage clair des paramètres temporels dans le HW config

Step 7 V5.2







Configuration


Avantages

Composants SIMATIC standard supportant l‘isochronisme







Configuration


Avantages

Technologies de sécurité et de haute disponibilité

L’isochronisme peut être utilisé simultanément avec la technologie de sécurité à savoir PROFIsafe, il en résulte un temps d’horloge du système légèrement augmenté.

L’isochronisme ne peut pas être utilisé conjointement avec la technologie de haute disponibilité.







Configuration


Avantages

Temps de cycle système accessible

10 ms ou plus est recommandé (application standard)

Temps de cycle plus élevé avec la technologie de sécurité PROFIsafe







Configuration


Avantages

Segment de marché – process rapide

Machines rapides Cadences de 5 à 10 produits à la seconde

= 300 – 600 / Minute= env. 2000 / h

Tâches de régulation avec modification dynamique de la mesure

Ex: synchronisation d‘axes, régulation de pression Lorsque des cartes centralisées sont utilisées

pour des questions de performances Tâches de mesures pour lesquelles une

acquisition simultanée de deux mesures est nécessaire. Ex.: régulation de mélange

Contrôle plus simple de machines rapides







Configuration


Avantages

Nouvelles possibilités (1)

Autorise des calculs précis basés sur le temps, ex.: Mesure de rotation Débit

Intégration de quantités sur la base d‘un débit de volume instantané

Courant pour le chauffage Débit d‘un fluide

Pour le dosage... Calculé depuis la différence de la valeur d‘un

compteur d‘une mesure de débit ... La queue de jetée peut aussi être prise en compte ... Le point de commande de la vanne peut être réajusté

Le dosage est précis et du matériel sophistiqué peut être économisé

L‘horloge de synchronisation offre une base de temps précise







Configuration


Avantages

ExempleMesure de vitesse de rotation

Tâche: comptage d‘une valeur toutes les 32 ms et calcul de la différence par rapport au calcul précedent

Erreur de mesure: décentralisé sans isochronisme 10 % centralisé avec alarmes cycliques 3 % décentralisé avec isochronisme 0,1 %

1500

1700

1900

2100

2300

2500

2700

2900







Configuration


Avantages

Exemple: séquenceur à cames

Il s’agit de mesurer avec une règle la levée des différentes cames pour chaque angle de rotation d’un arbre à cames

Déroulement sans isochronisme Tourner légèrement l’arbre à cames

Arrêt

Lecture de la position, mesurer toutes les cames

Tourner, arrêter, mesurer ...

Déroulement avec isochronisme Tourner l’arbre une fois

Lecture synchrone de la position et des levées durant la rotation continue

Traitement de l’arbre suivant






Configuration


Avantages

L‘isochronisme

Contrôle sûr de process rapides







Configuration


Avantages

Avantages

Traitement fiable et reproductible des E/S

Des applications à fortes contraintes temporelles résolues jusqu’à maintenant de façon centralisée peuvent enfin être décentralisées.

Haute répétabilité des signaux de sorties.

Conception des programmes utilisateurs plus flexibles par exemple orienté objet.

Précisions accrues des boucles de régulations rapides et des tâches de positionnement avec un matériel standard et non dédié.

Installations technologiques décentralisées plus compactes et modulaires.

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