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PLC speicherprogrammierbare Steuerung
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| Herkunftsort | Deutschland |
| Markenname | SIMENS |
| Zertifizierung | CE RoHS |
| Modellnummer | 6ES7350-2AH01-0AE0 |
Das Siemens 6ES7350-2AH01-0AE0 ist die FM 350-2 — die achtkanalige Zähler- und Messfunktionsbaugruppe von Siemens für das SIMATIC S7-300 System.
Während die integrierten Hochgeschwindigkeits-Zählereingänge von kompakten S7-300 CPUs zwei Kanäle mit 10kHz bieten, erweitert die FM 350-2 die Kapazität auf acht unabhängige Kanäle mit 20kHz, die jeweils in ihrem eigenen, unabhängig ausgewählten Modus betrieben werden können, wobei ihre eigenen Gate-Funktionen und Ausgangszuweisungen unabhängig konfiguriert werden.
Für Maschinen, die mehrere Encoder überwachen, Produkte an mehreren Messpunkten zählen oder die Drehzahl mehrerer Maschinenachsen gleichzeitig messen müssen, ersetzt die FM 350-2, was sonst eine Sammlung separater intelligenter Zählhardware erfordern würde.
Die acht Kanäle arbeiten vollständig im eigenen Prozessor der FM 350-2 — unabhängig vom Scan-Zyklus der S7-300 CPU. Ein Encodersignal bei 20kHz vervollständigt einen vollen Puls in 50 Mikrosekunden; kein SPS-Scan-Zyklus, der mit 10ms läuft, könnte jeden Puls mit dieser Rate zuverlässig erfassen, indem er normale digitale Eingangsverarbeitung verwendet.
Die Hardware-Zähler der FM 350-2 erfassen jeden Puls unabhängig von der aktuellen Auslastung der CPU, und der gezählte Wert, die gemessene Frequenz oder die berechnete Drehzahl ist im Pufferspeicher des Moduls verfügbar, damit die CPU sie im nächsten Scan lesen kann — genau bis zum letzten Puls.
Die fünf Betriebsarten — Zählen, Frequenzmessung, Drehzahlmessung, Periodendauermessung und Dosieren — machen die FM 350-2 zu einer Mehrzweck-Messmaschine im S7-300 Rack.
Der Modus jedes Kanals wird unabhängig eingestellt, sodass eine einzelne FM 350-2 gleichzeitig einen Kanal als Längenzähler für ein Förderband, einen anderen als Frequenzmesser für einen Durchflusssensor und zwei weitere als Drehzahlüberwacher für verschiedene Maschinenachsen betreiben kann — alles von derselben Baugruppe.
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Kanäle | 8 |
| Max. Frequenz | 20kHz |
| Encoder-Typen | NAMUR, 24VDC |
| Digitale Eingänge | 8 × NAMUR, max. 20kHz |
| Digitale Ausgänge | 8 × 24VDC, 500mA |
| Zählerbreite | 32-Bit |
| Betriebsarten | Zählen, Frequenz, Drehzahl, Periode, Dosieren |
| Baugruppenbreite | 80mm |
| Gewicht | 0,5kg |
| Steckverbinder | 40-polig (separat zu bestellen) |
Zählen ist die grundlegendste Betriebsart. Der Zähler akkumuliert Impulse vom Encodereingang und inkrementiert oder dekrementiert den 32-Bit-Zählerwert bei jeder Pulsflanke. Gate-Eingänge (externe Signale oder Softwarebefehle) steuern, wann das Zählen aktiv ist.
Am Ende eines Zählintervalls oder wenn ein voreingestellter Wert erreicht ist, aktiviert sich der konfigurierte Ausgang — und löst ein Gate, ein Relais oder einen Alarm in der Maschine aus. Kontinuierliche, einzelne und periodische Zählvarianten decken unterschiedliche Anwendungsanforderungen ab.
Frequenzmessung zählt Impulse über eine definierte Gate-Zeit und gibt die Frequenz in Hertz aus. Die Gate-Zeit ist konfigurierbar — längere Gate-Zeiten ergeben eine bessere Genauigkeit bei niedrigen Frequenzen, kürzere Gate-Zeiten ergeben eine schnellere Reaktion bei hohen Frequenzen.
Ein Durchflusssensor, der 100 Impulse pro Liter bei einer Durchflussrate von 5 Litern pro Minute erzeugt, liefert 500 Impulse pro Minute (8,33Hz); die FM 350-2 misst dies und stellt den Frequenzwert für die Durchflussberechnung im CPU-Programm bereit.
Drehzahlmessung erweitert die Frequenzmessung, indem die Pulsfrequenz mithilfe der konfigurierten Encoder-Auflösung (Impulse pro Umdrehung) in einen Drehzahlwert umgerechnet wird. Die CPU liest das Drehzahlregister im Datenpuffer der FM 350-2 und erhält einen direkten Wert für U/min oder Peripheriedrehzahl zur Anzeige, Protokollierung oder Regelung.
Periodendauermessung misst die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Encoder-Impulsen und liefert eine inverse Frequenzmessung, die bei niedrigen Drehzahlen genauer ist als die direkte Frequenzzählung.
Bei sehr niedrigen Drehzahlen — bei denen ein Zähl-Gate von einer Sekunde nur wenige Impulse erfassen und somit eine schlechte Frequenzauflösung ergeben würde — liefert die Messung der Periode zwischen den Impulsen eine wesentlich höhere Genauigkeit.
Dosierbetrieb ist das anwendungsspezifischste Merkmal der FM 350-2. Die Baugruppe zählt Impulse von einem Durchflussmesser, gibt die akkumulierte Gesamtsumme weiter und aktiviert einen Ausgang, wenn eine programmierte Gesamtzahl (die "Dosis") erreicht ist.
Der Ausgang steuert direkt das Dosierventil, die Magnetspule oder die Pumpe — ohne Umleitung über den SPS-Scan-Zyklus.
Diese hardwaregesteuerte Dosierung vermeidet die Latenz beim Lesen des Zählers im SPS-Programm und Schreiben des Ausgangs im nächsten Scan, was bei Hochgeschwindigkeits-Dosieranwendungen kritisch ist, bei denen eine Latenz von wenigen Millisekunden einen erheblichen Volumenfehler darstellt.
Die Eingangs-Schnittstelle der FM 350-2 akzeptiert NAMUR-Sensoren — eine Zwei-Draht-Schnittstelle, die in IEC 60947-5-6 definiert ist und häufig für Näherungssensoren in explosionsgefährdeten Bereichen verwendet wird.
NAMUR-Sensoren werden vom Feldgerät (nicht vom Sensor selbst) mit Strom versorgt und ändern ihren Stromverbrauch, um die beiden logischen Zustände darzustellen: ca. 1mA für den inaktiven Zustand und ca. 8mA für den aktiven Zustand.
Die NAMUR-Schnittstelle der FM 350-2 wertet diese Stromvariation aus und ermöglicht den Anschluss von Sensoren, die in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 1 oder Zone 2 installiert sind, wenn sie mit geeigneten NAMUR-kompatiblen eigensicheren Barrieren (Zener-Barrieren oder galvanische Trennschalter) zwischen Sensor und Baugruppe verwendet werden.
Dies macht die FM 350-2 für Drehzahlmessung und Zählung in Chemieanlagen und Raffinerien geeignet, wo rotierende Maschinen in explosionsgefährdeten Bereichen eine Drehzahlüberwachung erfordern.
Standard-24V-DC-Näherungsschalter und Encoder können ebenfalls an die Eingänge der FM 350-2 angeschlossen werden und arbeiten im 24V-Encoder-Modus, der Standard-PNP-Digital-Signale anstelle von NAMUR-Stromsignalen akzeptiert.
Die acht digitalen Ausgänge der FM 350-2 arbeiten mit einer Schaltfrequenz von bis zu 500Hz und können ohne CPU-Eingriff aktiviert werden, wenn der Zähler einen programmierbaren Vergleichswert erreicht. Diese Hardware-Interrupt-Ausgangsfähigkeit ist der Schlüssel für Dosier- und Vergleichsauslösungen, bei denen die Zykluszeit wichtig ist.
In einer Vergleichskonfiguration schreibt die CPU einen Ziel-Zählwert über die K-Bus-Kommunikation in das Vergleichsregister der FM 350-2.
Während der Zähler Impulse akkumuliert, vergleicht die FM 350-2 intern den laufenden Gesamtwert mit dem Zielwert. Wenn sie übereinstimmen, aktiviert die FM 350-2 direkt den entsprechenden Ausgang — ohne Beteiligung des SPS-Scan-Zyklus.
Die Reaktionszeit des Ausgangs ist hardwarebestimmt: typischerweise im Mikrosekundenbereich für die Vergleichslogik und den Ausgangstreiber, anstatt der Millisekunden-Bereich der SPS-Scan-Zykluszeit, die gelten würde, wenn die CPU den Zähler lesen, im Programm vergleichen und den Ausgang in einem nachfolgenden Scan schreiben müsste.
F1: Benötigt die FM 350-2 einen speziellen Frontstecker oder ein Encoder-Kabel, oder sind dies Standard-S7-300-Zubehörteile?
Die FM 350-2 verwendet den Standard-40-poligen S7-300-Frontstecker (6ES7392-1AM00-0AA0 für Schraubklemmen oder 6ES7392-1BM01-0AA0 für Federklemmen) — denselben Stecker, der auch von anderen 40-poligen S7-300 Signalmodulen verwendet wird. Er wird separat bestellt und ist nicht im Lieferumfang der Baugruppe enthalten.
Für die Encoder-Verkabelung ist ein Standard-geschirmtes Twisted-Pair-Kabel geeignet; kein proprietäres Kabel oder spezieller Encoder-Stecker ist erforderlich.
Die Verdrahtung erfolgt an die Klemmen des 40-poligen Frontsteckers gemäß der Anschlussbelegungstabelle der FM 350-2 in der Konfigurationsdokumentation.
F2: Kann die FM 350-2 in einem S7-300-Erweiterungsrack installiert werden, das über IM 361 verbunden ist, oder muss sie im Zentralrack sein?
Die FM 350-2 ist eine Funktionsbaugruppe (FM), die über den K-Bus mit der CPU kommuniziert. Der K-Bus wird zu Erweiterungsracks geleitet, die über das IM 360/361-Paar verbunden sind, aber nicht über das einfachere IM 365-Paar.
Daher: Die FM 350-2 kann in Erweiterungsracks installiert werden, die mit IM 361-Schnittstellenmodulen verbunden sind (K-Bus vorhanden), aber nicht korrekt in Erweiterungsracks funktionieren, die über IM 365 verbunden sind (kein K-Bus).
Dies ist eine der anwendungsspezifischen Einschränkungen, die bestimmen, ob das IM 365- oder das IM 360/361-Paar für eine gegebene S7-300-Mehrrack-Konfiguration geeignet ist.
F3: Welche Konfigurationssoftware ist im Lieferumfang der FM 350-2 enthalten und ist sie mit TIA Portal kompatibel?
Die 6ES7350-2AH01-0AE0 enthält ein Konfigurationspaket auf CD-ROM — dies ist die STEP 7 Funktionsbausteinbibliothek und das Konfigurationstool, das speziell für die FM 350-2 entwickelt wurde und mit STEP 7 Classic (v5.x) verwendet wird.
TIA Portal-Unterstützung für die FM 350-2 ist über STEP 7 in TIA Portal (bei Verwendung von TIA Portal zusammen mit dem STEP 7 Professional-Paket) oder über das TIA Portal-Konfigurationstool für die FM 350-2 erhältlich, das vom Siemens Industry Online Support bezogen werden kann.
Für Systeme, die bereits in STEP 7 Classic entwickelt werden, bietet die mitgelieferte CD-ROM alle notwendigen Konfigurationstools; für TIA Portal-Benutzer sollte das entsprechende TIA Portal-kompatible Paket von Siemens geprüft und bezogen werden.
F4: Können die Kanäle der FM 350-2 gleichzeitig in verschiedenen Betriebsarten genutzt werden?
Ja. Jeder der acht Kanäle ist unabhängig konfigurierbar. Innerhalb einer einzelnen FM 350-2 Baugruppe können Kanäle gleichzeitig in verschiedenen Modi betrieben werden — zum Beispiel die Kanäle 1-4 im kontinuierlichen Zählmodus zur Überwachung der Produktionsmenge, die Kanäle 5-6 im Drehzahlmessmodus zur Überwachung von Motor-Drehzahlen und die Kanäle 7-8 im Dosierbetrieb zur Steuerung der Abgabe.
Die Konfiguration wird während der Inbetriebnahme über das Konfigurationstool eingestellt und auf die Baugruppe heruntergeladen.
Das CPU-Programm liest die Daten von jedem Kanal unabhängig und greift auf die entsprechenden Datenbausteinstrukturen für die Betriebsart jedes Kanals zu.
F5: Was passiert mit den Zählerwerten der FM 350-2, wenn die S7-300 CPU in den STOP-Modus geht?
Wenn die S7-300 CPU in den STOP-Modus wechselt, arbeitet die Zählerhardware der FM 350-2 weiter — die Zähler laufen weiter und akkumulieren Impulse von angeschlossenen Encodern.
Die Kommunikation der CPU mit der FM 350-2 über den K-Bus wird im STOP-Modus unterbrochen, sodass die CPU während der STOP-Periode keine aktualisierten Zählerwerte lesen oder neue Sollwerte schreiben kann.
Die FM 350-2 selbst und ihre Hardware-Zähler bleiben jedoch mit Strom versorgt und aktiv. Wenn die CPU in den RUN-Modus zurückkehrt, wird die K-Bus-Kommunikation wieder aufgenommen, und die CPU kann die aktuellen Zählerwerte lesen, die die während des STOP-Intervalls akkumulierten Zählungen widerspiegeln.
Dieses Verhalten ist wichtig für Dosier- und Zählapplikationen, bei denen Material während eines kurzen CPU-STOPs weiter durch die Maschine bewegt werden kann — die Zähldaten gehen nicht verloren.
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