Simotion, la mécatronique mise en pratique

Le Siemens Motion Control (Simotion) proposeune nouvelle gamme de produits pour remplacercomplètement les commandes et mouvementsmécaniques par des entraînements disposantde leur propre intelligence. Simotion est destinéaux machines à concept modulaire. Le systèmeest totalement intégré à la TIA (TotallyIntegrated Automation) et utilise des stan-dards comme MS-Windows, Logic-Open, IEC611313 et OPC (OLE for Process Control).Simotion met l’accent tout naturellement sur la convivialité, tant pour le concepteur et leresponsable de la mise en service chez les constructeurs de machines, que pour le per-sonnel d’entretien et les opérateurs chez leclient final.

La mécatronique avecSimotion, le ”motion control” ultime

Nous sommes loin de l’axe d’entraîne-ment central et unique que l’on re-trouvait dans les usines au début del’ère de l’industrialisation. Aujourd’hui,chaque machine dispose de son propresystème d’entraînement (mécaniqueplus électrique) avec de nombreusesfonctions auxiliaires. Simotion constitueen quelque sorte une ”troisième révo-lution industrielle” car les diversestransmissions mécaniques de lamachine sont remplacées par une régu-lation servo entièrement électrique.

Simotion a clairement été conçu pourles machines et installations attribuantune grande importance à la fonctionde contrôle de mouvement (motioncontrol). Ces mouvements sont habituellement complexes, rapides etprécis. Simotion convient aux applica-tions les plus diverses.

Au sein des diverses ”disciplines”reprises dans le concept de la TotallyIntegrated Automation, Simotion

occupe une place unique. Nousavons, par exemple, la solution uni-verselle pour les tâches de com-mande Simatic S7. A l’opposé duspectre, nous retrouvons les com-mandes machines CNC Sinumerik.Qu’il soit confronté à Simotion,Simatic ou Sinumerik, l’utilisateurretrouve les mêmes systèmes d’en-traînement Simodrive et Master-drives et peut ainsi réaliser aisé-ment son contrôle de mouvement.

Simotion se caractérise par l’intégra-tion de fonctions logiques et par desfonctionnalités technologiquescomplémentaires. Ce système com-prend le matériel et le logicielnécessaires pour les mouvements,les fonctions logiques, les liaisonsavec les signaux d’entrée, le calculet le réglage des signaux de sortie.

L’intégration du contrôle de mouve-ment et des fonctions logiques ettechnologiques offre plusieursavantages : les interfaces critiquesen temps entre les composantsdistincts disparaissent tout commela programmation du logiciel qui

Simotion est conçu pour des applica-tions nécessitant un contrôle de mou-vement complexe. Ce système est lepremier au monde à offrir une appli-cation conséquente des nouveauxconcepts de mécatronique. Les avan-tages des solutions mécatroniquessont nombreux: ingénierie et mise enservice rapides sur la base de moduleslogiciels et matériels standardisés,plus grande flexibilité quant au type demachine, hausse du facteur de cyclepar l’optimisation des mouvementsd’axes, temps de conversion courts etpièces moins sensibles à l’usure.

Simotion exploite ces avantages grâceà un puissant logiciel de contrôle demouvement. Le système s’adressesurtout aux constructeurs de machi-nes en série. Simotion évite l’intégra-tion coûteuse d’entraînements et decommandes d’origines diverses, demême que les fastidieuses ”rupturestechnologiques”, puisque le systèmerassemble en une seule entité les fonc-tions de commande, d’entraînementet technologiques.

La nouvelle familleSimotion –Caractéristiques

• Dédiée à la mécatronique• ingénierie rapide• mise en service rapide• modules matériels et

logiciels standardisés• flexibilité• temps de cycle plus

rapide• optimisation des

mouvements d’axes• temps de conversion

courts• réduction de l’usure

• Pour des entraînementsintelligents

• Pour des concepts demachines modulaires

• Pour les constructeurs demachines en série

• Fonctions de commande,d’entraînement et techno-logiques

• Pour les mouvementscomplexes

• Totalement intégré à laTIA

• MS-Windows, Logic-Open,IEC 611313 et OPC

• Puissant logiciel de contrôle de mouvement

• Convivial

Simotion, le CD!

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Caractéristiques et champsd’applications

La famille Simotion: D435 Drive-based,

C230-2 controller-based, P350 pc-based

leur est destiné. La programmation etle diagnostic de toute la machine ouinstallation sont uniformes. La trans-parence est identique à celle offertepar les plc Simatic.

Simotion comprend trois types decomposants : un système de dévelop-pement, un logiciel run-time et uneplate-forme matérielle. L’environ-nement de développement SCOUTcomprend les outils destinés au déve-loppement du projet, au paramétrage,aux tests et à la mise en service. Lelogiciel run-time pour les fonctions decontrôle de mouvement et les fonctionstechnologiques est modulaire et pro-pose une fonctionnalité évolutive. Laplate-forme matérielle complète lespectre actuel et futur des compo-sants Simotion.

Le Simotion C230-2 est un bel exempledu nouveau matériel offert. Basé sur

le concept de construction d’un plcS7-300, il permet le contrôle de 8axes. Le raccordement à l’entraîne-ment passe par Profibus. Tous lesesclaves Profibus conformes au proto-cole DP-V0 relèvent de la périphériedécentralisée. Les E/S centraliséessont celles du S7-300. Une connexionEthernet (100 Mb/s) est égalementprévue.

Autre exemple: le Simotion P350, unpanel pc en version industrielle avectouches ou écran tactile qui pilote unmaximum de 16 axes, sous Windows NTou 2000, avec un noyau temps réel.En option, vous disposez d’un logicielHMI tel que ProTool/Pro pour la commande et la visualisation, d’unserveur OPC, d’un logiciel d’ingénierieet de MS-Office pour la connexion àl’environnement de bureau.

Techniques d’entraînement

Le thème actuel par excellence: Simotion – une approche intégrale des systèmes ”mécatroniques”

Pour les constructeurs de dispositifsde commande et d’entraînements,cela représente naturellement unénorme défi. Les machines doiventnon seulement être plus productivesmais aussi pouvoir être développéesplus rapidement. Un contrôle de mou-vement intelligent suppose des systè-mes de contrôle de mouvement baséssur diverses plates-formes, commeune technique d’entraînement décen-tralisée reliée par un bus rapide etcompatible. Voilà l’unique manièred’obtenir des améliorations durablesen termes d’efficacité. Avec Simotion,nous offrons une approche intégrale,indépendante de toute plate-forme,axée sur des machines et conceptsd’installation mécaniques et modulaires.

Jusqu’ici, les divers mouvementsd’une machine étaient pris en charge

Les environnements de production modernes s’appuient de plus en plus sur une approche mécanique et électronique intégrée. Le concept idéal pour les installations combinéesmécaniques-électroniques s’appelle Simotion, un concept quiintègre, pour la première fois, le mouvement et la commandeen une seule et même unité.

par différentes unités fonctionnelles:la commande pilotait le déroulement,les systèmes de motion control sechargeaient du positionnement ou dela synchronisation et les régulateurstechnologiques veillaient au réglagede pression et de température. Il enrésultait une multiplication des unités,bien souvent de constructeurs diffé-rents, qu’il fallait harmoniser entreelles et concevoir séparément. AvecSimotion, en revanche, le motioncontrol, la commande et la technologiese combinent en une seule et uniqueinstallation, ce qui permet de recourirà une solution globale et homogènedu système.

Simotion comprend le progiciel d’in-génierie Scout, divers kits technolo-giques et un Runtime qui tourne surdiverses plates-formes matérielles.Une application, une fois développée,peut tourner sans grandes adaptationssur un automate programmable, unPC industriel ou un entraînementdécentralisé intelligent. Aujourd’hui, ilexiste trois plates-formes matérielles:Simotion C, basé sur un automateprogrammable, et Simotion P, basésur un PC, auxquelles est venue s’ajouter récemment Simotion D, uneplate-forme basée sur un entraîne-

ment.

Le système d’ingénierieScout est naturellementidentique pour toutes lesplates-formes. En d’autrestermes, l’utilisateur nedoit pas se soucier, lorsde la programmation, dumatériel sur lequel tour-nera son programme. Ilne doit pas non plus s’in-quiéter de la réalisationfinale. Les kits technolo-

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La mécatronique représente une desprincipales tendances dans la construc-tion mécanique actuelle. Selon larevue allemande ”Manager Magazin”,elle fait partie des ”sept principalestechnologies du futur”. La mécatro-nique constitue un mariage parfaitentre la mécanique, l’électronique etle logiciel. Le succès économique ettechnique d’une machine ne résideplus dans l’optimisation de compo-sants distincts mais dans une approcheglobale du système. Les limites éta-blies à ce jour par la mécanique ontété successivement abolies par unedissociation de l’entraînement et uncontrôle de mouvement intelligent.Les composants mécaniques tels queles cames électroniques, les transmis-sions, les accouplements ou axes prin-cipaux disparaissent progressivement.

Simotion en bref

MatérielSimotion C – sur automateprogrammable

• Architecture Simatic S7-300

• Extensible avec de la périphérie S7-300

• Universel pour les entraî-nements offrant uneinterface numérique etanalogique

Simotion P – sur PC

• Ouvert et flexible

• Niveau de performancesdu monde des PC

• Universel pour les entraî-nements offrant uneinterface numérique etanalogique

LogicielSystème d’ingénierie Scoutpour les entraînements, lecontrôle de mouvement etla commande

• Pour la configuration, la programmation et le paramétrage

• Pour une programmationtextuelle ou graphique

Kit technologique decontrôle de mouvement

• Motion Control Basic

• Positionnement, synchronisation, cameélectronique

Fonctions technologiques

• Régulateur de pression, de température...

Logiciel Runtime Simotion

• Peut tourner sur diverses plates-formes matérielles

giques peuvent être chargés à toutinstant et libérés au moyen d’une cléde licence. Les solutions intégrantSimotion peuvent de la sorte êtreréalisées sur mesure pour chaqueapplication particulière.

Simotion fait partie intégrale de laTotally Integrated Automation et estdonc compatible avec le paysage d’au-tomatisation Simatic. Le progiciel d’in-génierie Scout est par exemple intégrédans Simatic-manager et souscrittotalement à la philosophie d’ingénierieSimatic. En d’autres termes, il présenteun aspect et une convivialité iden-tiques, une même simplicité, une programmation graphique et uneorientation technologique. Simotions’appuie sur des composants Simatic,parmi lesquels la périphérie décentra-lisée ET 200 et les systèmes de com-mande et de surveillance. Il s’intègresans problème dans un concept d’au-tomatisation. Enfin, le bus de terrainProfibus-DP se charge de la communi-cation tant pour la Totally IntegratedAutomation que pour Simotion. Lebus d’instrumentation standard, basésur un entraînement synchronisé etéquidistant fait office de bus de com-mande et d’ingénierie vers les entraî-nements pour la majorité des machineset installations.

L’intégration de la commande, ducontrôle de mouvement et des fonc-tions technologiques permet une éco-nomie substantielle sur l’investisse-ment et la mise en service. Scout rendégalement l’ingénierie nettement plussimple et conviviale. Un seul et mêmeoutil pour toutes les tâches, avec uneseule interface de travail et une seulebase de données, autant d’élémentsqui contribuent à une réduction sensi-ble des coûts d’ingénierie. On peutdire sans se tromper que Simotionconfère une valeur utile très élevée authème du ”contrôle de mouvement”.

Simotion convient parfaitement auxmachines multi-axes, les plus concer-nées actuellement par la transition dela technique conventionnelle – baséesur une commande centralisée et desmouvements d’axes à accouplementmécanique - vers les systèmes decommande et d’entraînement intelli-gents. Cette transition se note surtoutdans des secteurs tels que l’emballage,les matières synthétiques, le textile,les presses et la transformation dubois.

Par ex. Simodrive 611 universel,Simodrive Masterdrives MC

Par ex. module ET 200

périphérie décentralisée

Simotion CSimatic

HMIpériphériecentralisée

Profibus-DP

Synchronisation des horloges

Entraîne- ment servo

Entraîne- ment servo

Entraîne- ment servo

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Simotion P350, motion control goes PC

Simotion P350, la plate-forme PC du système de contrôle de mouvement Simotion

Profibus reconnaît seultous les composants quise partagent le bus. Lesapplications Windowssont exécutées durant letemps attribué restant.En cas de perturbationau niveau de Windows, Simotion RTmet la machine en état de sécurité.Une alimentation de courant intelli-gente maintient la tension tant quecela s’avère nécessaire, afin de protégerles variables utilisateur.

L’intégration du contrôle de mouve-ment, de la HMI et d’autres tâches surune plate-forme matérielle présentantune capacité de stockage énormeconstitue l’avantage décisif de la solu-tion sur PC. L’échange de donnéesavec les applications Windows se faitdirectement sur le PC, via le serveurOPC. Une telle procédure réduit lebesoin en interfaces, matériel etcâblage et donc les coûts qui y sont liés.

Avec Simotion P350, Siemens vousoffre une plate-forme PC pour contrôlede mouvement intégré, HMI et autrestâches de construction mécanique. Labase matérielle est un PC industrielrésistant à la température, aux vibra-tions et aux chocs. Il est équipé d’unecarte Profibus enfichable à deux inter-faces. Celle-ci se charge, en tant quemaître, de la commande synchronedes participants du bus: périphériedécentralisée ET 200, convertisseursde fréquence et ”esclaves” normalisésmais aussi entraînements servo hau-tement dynamiques tels queSimodrive et Masterdrives.

Le comportement en temps réel naîtde la répartition de la charge de travailentre Windows et le logiciel Runtime(RT), déterminée par une base detemps paramétrable. Simotion RTcomplète les programmes de contrôlede mouvement et/ou de logique. Deson côté, le processeur de la carte

Simotion D Une palette complète

A l’automate programmable modulaireSimotion C et au PC industriel ouvertSimotion P, est venue s’ajouter lavariante compacte Simotion D. Cettevariante matérielle basée sur unentraînement rassemble la fonction-nalité Simotion et le logiciel d’entraî-nement dans un même matériel decontrôle. Simotion D rencontre lademande d’un contrôle de mouve-ment offrant unité de traitement,

technologie et technique d’entraîne-ment ainsi qu’une fonctionnalitémaximale et des performances élevées dans un appareil compact.

Grâce à son exécution compacte,Simotion D convient tout particulière-ment aux concepts d’automatisationdécentralisés tels que les machinesmultiaxes. Puisqu’avec Simotion D,l’entraînement devient commande, lematériel doit également être équipédes interfaces nécessaires pour assumer

les tâches de commande. Simotion Ds’appuie à cet égard surtout surProfibus et Industrial Ethernet. Lorsdu développement d’une machinemodulaire, diverses liaisons d’axesSimotion D peuvent aussi, si nécessaire,être établies de manière synchronisée.

Une liaison typique d’axes Simotion Dse compose de composants de puis-sance pour l’entraînement moteur, del’entrée par laquelle l’énergie pour lescomposants de puissance est mise àdisposition et du contrôleur de mou-vement Simotion D. Ce contrôleur demouvement peut commander unnombre d’axes variable.

www.siemens.de/simotion

Un logiciel standard (comme PC-Anywhere) autorise l’accès à distanceau PC, en raccordant une console deprogrammation externe dotée du package SoftNET de Siemens. Le télé-service et l’ingénierie via le Web sontpossibles au travers de l’Ethernet.

Pour plus d’informations, surfez surwww.siemens.de/simotion

Contact:drives.center@siemens.be

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