Siemens AG 2014 Die offene Geberschnittstelle für die Antriebsfamilie SINAMICS The open encoder interface for the SINAMICS drives family siemens.com/sinamics/drive-cliq Brochure Edition July 2014 Answers for industry.
SINAMICS S120 Das universelle Antriebssystem / The universal drive system SINAMICS S120 Das universelle Antriebssystem für Motion Control Anwendungen SINAMICS S120 ist innerhalb der Antriebsfamilie SINAMICS das Antriebssystem der Siemens AG für Motion Control Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau. Aufgrund seines weiten Leistungsbereiches, seiner Per formance und Dynamik, der Möglichkeit, sowohl Synchron- als auch Asynchronmotoren in den unter schiedlichsten Regelungsarten zu betreiben und nicht zuletzt wegen der Kombinierbarkeit der einzelnen Ausprägungen und Komponenten hat sich SINAMICS S120 zum weltweit führenden Antriebssystem für Motion Control Anwendungen entwickelt. Dabei kommt SINAMICS S120 in den unterschiedlichsten Maschinen- und Anlagentypen zum Einsatz, u. a. in: Werkzeugmaschinen Verpackungsmaschinen Druckmaschinen Papier-, Folienmaschinen (Converting-Anwendungen) Kunststoffmaschinen Umformtechnik Maschinen zur Herstellung und Bearbeitung von Holz, Glas, Keramik und Stein Textilmaschinen Handlingsgeräte Ein Kernelement des Antriebssystems SINAMICS S120 und auch weiterer Antriebe der SINAMICS-Familie ist die Systemschnittstelle. Diese innovative, leistungsfähige Schnittstelle ermöglicht die einfache datentechnische Verbindung der Umrichterkomponenten untereinander, erlaubt aber auch die datentechnische Integration der Motoren und rotatorischer sowie linearer, direkter Gebersysteme in das Antriebssystem. ist eine offene Schnittstelle und ermöglicht die Anbindung von Gebern und Messsystemen beliebiger Hersteller. SINAMICS S120 The universal drive system for Motion Control applications Within the SINAMICS drive family, SINAMICS S120 is the drive system of Siemens AG for Motion Control applications in machine and plant construction. Due to its broad output range, its performance and dynamics, its ability to drive synchronous as well as asynchronous motors in the different control modes, not to mention the facility for combining the different versions and components, SINAMICS S120 has become the leading drive system for Motion Control applications worldwide. SINAMICS S120 is being used in a wide range of different types of machines and plants, e.g. in: Machine tools Packaging machines Printing machines Paper, foil production machines (converting applications) Plastics processing machines Metal forming technology Machines for manufacturing and processing wood, glass, ceramics and stone Textile machines Handling units A core component of the SINAMICS S120 drive system and further drives of the SINAMICS family is the system interface. This innovative, high-performance interface supports simple data communication among the converter components, as well as IT integration of motors and direct rotary and linear encoder systems in the drive system. is an open interface and supports the connection of encoders and measuring systems from any manufacturer. Werkzeugmaschine / Machine tool Verpackungsindustrie / Packaging industry Keramikindustrie / Ceramics industry 2
Siemens AG 2014 SINAMICS S120 Bauformen / SINAMICS S120 construction types Moduleres Antriebssystem für anspruchsvolle Einachs- und Mehrachsanwendungen / Modular drive system for demanding single-axis and multi-axis applications Geräte für Einachsanwendungen / Devices for single-axis applications Geräte für Mehrachsanwendungen / Devices for multi-axis applications Blocksize Chassis Booksize Compact Booksize Chassis Cabinet Modules 0.12 90 kw 110 250 kw 0.9 9.7 kw 1.6 107 kw 75 5700 kw 1.6 4500 kw Highlights SINAMICS S120 SINAMICS S120 highlights Modulares, hoch performantes Antriebssystem für Motion Control Anwendungen mit innovativer, zukunftsgerichteter Systemarchitektur Modular, high-performance drive system for Motion Control applications with innovative, future-oriented system architecture Branchenübergreifend und weltweit etabliert in Maschinen und Anlagen aller Art Established in many sectors worldwide in machines and plants of all types Bei Produktionsmaschinen und Kranen in Verbindung mit dem Motion Control System SIMOTION bzw. dem Industrieautomatisierungssystem SIMATIC Werkzeugmaschinen in Verbindung mit der CNC-Steuerung SINUMERIK For production machines and cranes in combination with the Motion Control system SIMOTION or the industrial automation system SIMATIC Machine tools in combination with the SINUMERIK computerized numerical control Unterstützung von Synchron- und Asynchronmotoren Support for synchronous and asynchronous motors Breites Leistungsspektrum 0,12 5700 kw Broad performance spectrum from 0.12 to 5700 kw Antriebsintegrierte Funktionen, z. B. Positionierfunktionen Drive-integrated functions, such as positioning functions Integrierte Sicherheitsfunktionen Integrated safety functions Verschiedene Antriebsausprägungen für Einachs- und Mehrachsanwendungen Different drive variants for single-axis and multi-axis applications Freie Kombinierbarkeit der Antriebsausprägungen Drive variants can be freely combined Handlingsanwendung / Handling application Krananwendung / Crane application Glasindustrie / Glass industry 3
Die innovative Geberschnittstelle / The innovative encoder interface Die innovative Systemschnittstelle des Antriebssystems SINAMICS Im Antriebssystem SINAMICS S120 werden die zur Lösung einer Anwendung erforderlichen Systemkomponenten über die hoch performante Systemschnittstelle miteinander zu einem Antriebsverband verbunden. Optimale Performance Mit einer Übertragungsrate von 100 Mbit/s verfügt über die nötige Performance selbst für anspruchvollste Regelungsaufgaben. Autokonfigurierung mit elektronischem Typenschild Mit ist die automatische Konfigurierung des Antriebssystems bei der Inbetriebnahme möglich. Durch Auslesen der spezifischen Daten aus den elektronischen Typenschildern der Antriebskomponenten wird eine fehlerfreie Parametrierung der Antriebskonfiguration und eineschnelle Inbetriebnahme gewährleistet. Schnelle Diagnose im Fehlerfall Statusmeldungen können über aus den Antriebskomponenten zur Auswertung an eine übergeordnete Steuerung übertragen werden. Dies ermöglicht eine schnelle Diagnose. Offene Geberschnittstelle ist eine offene Geberschnittstelle. Dies ermöglicht Anwendern das auf ihre Applikation optimal zugeschnittene Messsystem auszuwählen. Auch die Anbindung von Gebern mit neuen innovativen Messverfahren (wie z. B. magnetische/ induktive Systeme, magnetostriktive Sensoren, Laser) ist über möglich. Damit sind sowohl funktional als auch preislich auf eine Anwendung genau zugeschnittene Messsysteme in das Antriebssystem SINAMICS integrierbar. Die -Schnittstelle ist hub-fähig Von einem achsnah platzierten Hub, an den die Datenleitungen von bis zu fünf Messsystemen angeschlossen werden können, muss nur noch eine einzige Datenleitung zum Schaltschrank geführt werden ein erheblicher Vorteil, insbesondere in Schleppketten. Neben Kabelmaterial spart das vor allem Installationszeit und es vereinfacht die Komplettverkabelung von Maschinenmodulen schon vor ihrer Installation in der Maschine bzw. Anlage. The innovative system interface of the SINAMICS drive system In the SINAMICS S120 drive system, the system components required for an application solution are connected together through the high-performance interface to form a drive network. Optimum performance With a transmission rate of 100 Mbits/s has the performance required for even the most demanding closedloop control tasks. Auto-configuring with electronic rating plate With, the drive system can be configured automatically during commissioning. By reading the specific data from the electronic rating plates of the drive components, error-free parameterization of the drive configuration and rapid commissioning are assured. Fast diagnostics in the event of a fault Status alarms can be transferred via to the drive components for evaluation in a higher-level controller. This supports fast diagnostics. Open encoder interface is an open encoder interface. This enables users to select the measuring system that is perfectly tailored to their application. Encoders that use new measuring techniques (such as magnetic/inductive systems, magnetostrictive sensors, lasers) can also be connected through. This means that measuring systems can be integrated into the SINAMICS drive system that are tailored to the application in terms of price and function. The interface is hub-capable Only one data cable needs to be taken to the control cabinet from a hub positioned at shaft level to which the data cables of up to five measuring systems can be connected a considerable advantage particularly for cable carriers. This cuts down not only on cable material, but above all reduces installation time and simplifies the entire cabling of machine modules prior to their installation in the machine or plant. Geber mit -Schnittstelle / Encoder with interface 4
Commissioning SIMOTION P SIMATIC HMI SIMOTION C SIMATIC S7 DC 24 V SIMOTION D 1 2 3 4 4 SINAMICS S120 5 6 PROFIBUS PROFINET 1 2 3 4 5 6 Control Unit Line Module Double Motor Module Single Motor Module Absolute angle measuring device with Absolute rotary encoder with 3 AC Synchronous motors Motors with interface Absolute length measuring device with PROFIBUS PROFINET G_PM21_EN_00117 Konfigurationsschema SINAMICS S120 Booksizeverband mit SIMOTION/SIMATIC / Configuration diagram for SINAMICS S120 Booksize network with SIMOTION/SIMATIC Highlights Leistungsfähige Systemschnittstelle für das Antriebssystem SINAMICS Anbindung von Gebern verschiedener Hersteller Unterstützung integrierter Sicherheitsfunktionen (SINAMICS Safety Integrated) Autokonfiguration durch elektronische Typenschilder Einfache, einheitliche Verkabelung für alle Gebertypen Kompakte Verbindungstechnik im Kabelschlepp Geringer Projektierungsaufwand Einfache und schnelle Diagnose des Messsystems highlights Powerful system interface for the SINAMICS drive system Connection of devices from various manufacturers Integrated safety functions are supported (SINAMICS Safety Integrated) Automatic configuration through electronic rating plates Easy, uniform cabling for all encoder types Compact connection technology in cable carrier Low configuration overhead Quick and easy diagnosis of the measuring system 5
Siemens AG 2014 Geberschnittstelle Schnelle und einfache Integration / Encoder interface Quick and easy integration 6 Schnittstellen-ASIC DQ100 / Interface ASIC, DQ100 Evaluation Board für Hersteller von Messsystemen Geberhersteller haben die Möglichkeit, lineare oder rotatorische Geber mit -Schnittstelle anzubieten. Zur Implementierung von unterstützt Sie Siemens mit: for manufacturers of measuring systems Encoder manufacturers have the option of offering linear or rotary encoders with interface. For implementing, Siemens supports you with: Schnittstelle-ASIC DQ100 Interface ASIC DQ100 Development Kit für Entwicklung und Test Development Kit for development and testing Treiber-Software und Dokumentation Driver software and documentation ASIC DQ100 Der Schnittstellen-ASIC DQ100 enthält die -Funktionalität. Durch Integration in die Geberelektronik erhält der Geber damit den direkten Zugang zur -Systemschnittstelle. Die Bausteine sind in den Losgrößen 60, 240 und 1.200 Stck. lieferbar. ASIC DQ100 The interface ASIC DQ100 contains the functionality. Through integration in the encoder electronics, the encoder has direct access to the system interface. The circuits can be ordered in batch sizes of 60, 240 and 1200 items. Development Kit Das Development Kit dient zur Entwicklung von -Komponenten. Es besteht aus DQ100 Evaluation Board, Treibersoftware, einem FPGA-Board zur elektronischen Gebernachbildung und Dokumentation. Development Kit The Development Kit is used to develop components. It comprises a DQ100 evaluation board, driver software, an FPGA board emulating an encoder and documentation. Hauptmerkmale des DQ100 Evaluation Boards Mit dem DQ100 Evaluation Board ist es möglich, schon vor der Fertigstellung der Zielhardware -Schnittstellensoftware zu entwickeln. Main features of the DQ100 Evaluation Board interface software can be developed before completion of the target hardware using the DQ100 Evaluation Board. Support und Zertifizierung Das Siemens Support Center unterstützt Geberhersteller bei der Integration der -Geberschnittstelle und führt die Zertifizierung des -Messsystems durch. Support and certification Siemens Support Center supports encoder manufacturers with integration of the encoder interface and will perform certification of the measuring system.
ARM7 ICE Encoder Sensor Sensor Opto ASIC Opto ASIC DQ100 Evaluation board Estern 5 V power pins SISI 1 Mbit I2C-EEPROM 8 Mbit SPI-Flash MAX6630 temp. Test pins SISI GPIO (5, 4, 3) I2C GPIO (7, 6, 0) LED red/green JTAG JTAG DQ100 ASIC SPI GPIO UART GPIO (2, 1) Clock DSA PHY MII Level shifters RS-232 RS-232 Monitor NSC PHY DP83848YB RESET Trafo Trafo + 5 V + 24 V + 3.3 V + 1.5 V Power supply GND GND RJ45 RJ45 RJ45 24 V connection Drive contol unit G_PM21_EN_00118 DQ100 Evaluation Board / DQ100 Evaluation Board Grundfunktionskomponenten Basic Functional Components DQ100 ASIC DQ100 ASIC ARM 7 TM *) basiertes System (interne RAM und ROM) ARM 7 TM *) based system (internal RAM and ROM) 50 MHz Takt 50 MHz clock Gehäuse 113-Pin Plastik FBGA (10 mm x 10 mm) Stromversorgung 3,3 V; 1,5 V Grundfunktion: Verarbeitung der Geberdaten Umwandlung der Geberdaten in das -Protokoll Unterstützte Gebertypen: Absolutdrehgeber sowohl Singleturn als auch Multiturn Absolute lineare Geber i2c Speicher 1 Mbit (8 x 128 kbit) EEPROM für Konfigurationsdaten, elektronisches Typenschild und Applikationscode Taktfrequenzen von 385 khz und 100 khz werden unterstützt -Schnittstelle Anschlussmöglichkeit über Stecker RJ45 und M12 DQ100 Evaluation Board enthält 3 Varianten der DQ-Schnittstelle (Auswahl über Jumper und/oder 0-Ohm-Widerstände) Interne PHY Interne PHY mit externem Übertrager Externe PHY (DP83848YB) mit externem Übertrager Verwendung des Transformators für eine interne PHY kann über Widerstände konfiguriert werden Stromversorgung der Leiterplatte über DQ-Kabel von der Antriebssteuerung möglich (24 V DC) UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) RS-232-Schnittstelle mit DB9M-Stecker Anschluss über Null-Modem-Kabel an externen PC Verwendung für Diagnose und Service-Funktionen mit DQ100-Monitorkommandos SPI (Serial Peripheral Interface, optional) DQ100-Evaluation Board unterstützt die Anschlussmöglichkeit z. B. von Temperatursensoren oder Flash-Speichern Stromversorgung Die Stromversorgung kann auf 2 Arten bereit gestellt werden: Externe 24-V-Stromversorgung (z. B. SITOP) oder über -Leitung von der Antriebssteuerung Die Testleiterplatte kann eine Nennspannung von 5 V für Geber bereit stellen. *) Prozessorkern des DQ100 / Processor kernel of DQ100 Housing 113-Pin Plastic FBGA (10 mm x 10 mm) Power Supply 3.3 V; 1.5 V Basic function: Process encoder data Conversion of encoder data to the protocol Supported types of encoders: Absolute rotary encoders both singleturn and multiturn Absolute linear encoders i2c Memory 1 Mbit (8 x 128 kbit) EEPROM for configuration data, electronic name-plate and application code Clock frequencies of 385 khz and 100 khz supported interface Available electrical s RJ45 and M12 The DQ100 Evaluation Board contains 3 variations of DQ interface (reflected via jumpers and/or 0-ohm-resistors) Internal PHY Internal PHY with external transformer External PHY (DP83848YB) with external transformer Use of transformer for internal PHY can be configured via resistors Possibility of supplying power to the board via DQ cable from drive control unit (24 V DC) UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) RS-232 interface with DB9M Connection via null modem cable to external PC Used for diagnostic and service purposes with DQ100 monitor commands SPI (Serial Peripheral Interface, optional) DQ100 Evaluation Board supports connection e. g. of temperatur sensors or flash memories Power Supply Power supply can be realized by 2 possibilities: External 24V power supply (e. g. SITOP) or via cable from drive control unit The test board can supply 5 V nominal voltage for encoder purposes. 7
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