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IT powered I/O

| Autor / Redakteur: Harald Grewe, Florian Parske / Reinhard Kluger

Der Vormarsch von Industrial Ethernet ist nicht zu übersehen. Wichtig ist die komplette Integration von Maschinen und Anlagen in ein Netzwerk, wodurch verschiedene Funktionen komfortabel über das Netzwerk durchgeführt werden können. Ein einheitliches E/A-System in den Schutzarten IP 20 und IP 67 mit Wireless-Funktionen bietet dabei entscheidende Vorteile.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Die Datenkommunikation hat sich zu einer Schlüsseltechnologie in allen Bereichen unserer modernen Gesellschaft entwickelt. Sie ermöglicht die sofortige Verfügbarkeit aller notwendigen Informationen und Daten quasi an jedem Punkt der Erde. Die Datenübertragung erfolgt heutzutage oft über das Ethernet, da es vor allem einfach und universell einsetzbar ist. Nach der rasanten Entwicklung im IT- und Office-Bereich hat die Ethernet-Technologie ebenfalls Einzug in die Produktion gehalten. Der Motor hierfür ist die Idee, eine durchgängige Kommunikationslösung durch alle Ebenen der Fertigung zu realisieren. Dadurch stehen Prozess- und Fertigungsdaten nicht mehr alleine auf der Feldebene zur Verfügung, sondern können bereichsübergreifend genutzt werden. Ebenso lassen sich Updates mit Hilfe von FTP und TCP/IP direkt vom Office-Bereich auf die Steuerung laden.

Flexibel installierenim Schaltschrank

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Doch nicht nur die Steuerungen kommunizieren über das Ethernet. Bis zur untersten Device-Ebene, den E/A-Systemen, ist diese Technologie vertreten, wobei sich für Industrial Ethernet die Protokolle Modbus/TCP, Profinet und Ethernet/IP verwenden lassen. Aufgrund zunehmender Komplexität der Maschinen und Anlagen stellt man immer vielfältigere Anforderungen an die Schutzart der E/A-Systeme. Um diesen optimal gerecht zu werden, ist ein gutes Zusammenspiel der verschiedenen E/A-Komponenten gefordert. Die meisten E/A-Funktionen lassen sich über Geräte in Schutzart IP 20 abdecken, die in einem Schaltschrank oder Klemmkasten installiert sind. Das Gängigste ist ein modulares E/A-System, das je nach Bedarf mit den benötigten Funktionen aufgebaut und erweitert werden kann. Die Funktionen werden durch Module des Installationssystems Inline realisiert, die über einen Buskoppler an das jeweilige Netzwerk anschließbar sind. Für Industrial Ethernet stehen Buskoppler für verschiedene Protokolle wie Modbus/TCP, Profinet oder Ethernet/IP zur Verfügung. Die Verbindung zum Netzwerk erfolgt bei den Geräten in Schutzart IP 20 über den aus der Office-Welt bekannten RJ45-Steckverbinder. Ein integrierter Switch auf dem Buskoppler bietet dabei einen entscheidenden Vorteil: Beim Vernetzen verschiedener E/A-Stationen kann man auf zusätzliche Ethernet-Infrastruktur-Komponenten verzichten und die durch die Feldbusse beliebte Linienstruktur schnell und einfach aufbauen. Das spart Materialkosten und Installationszeit. Die E/A-Stationen lassen sich entweder über eine direkt auf dem Buskoppler integrierte Homepage, die über einen Standard-Internet-Browser aufrufbar ist (Webbased-Management), oder über eine komfortable Konfigurations-Software konfigurieren. Hierbei werden Standard-Funktionen im Ethernet wie SNMP, BootP oder http unterstützt. Die unkomplizierten Erweiterungsmöglichkeiten des Installationssystems Inline durch Anreihen von E/A-Scheiben an eine bestehende Station oder durch Platzieren komplett neuer E/A-Stationen bieten Flexibilität beim Ausbau und der Erweiterung einzelner Maschinen und Anlagen.

Oft erfordern Applikationen, zusätzlich zu den E/A-Komponenten in Schutzart IP 20, noch einzelne Geräte in Schutzart IP 67. Zu diesem Zweck eignen sich E/A-Geräte der Produktfamilie Fieldline, die für digitale oder analoge Signale im Bereich der Schutzart IP 67 ins System integriert werden können. Für die unterschiedlichen digitalen und analogen Ein- und Ausgabefunktionen steht ein umfangreiches Spektrum an E/A-Geräten zur Verfügung. Das E/A-System Fieldline ist ebenfalls modular aufgebaut, das bedeutet jede Station besteht aus einem Ethernet-Buskoppler, an dessen Lokalbus sich die jeweiligen E/A-Geräte anschließen lassen. Sämtliche Diagnoseinformationen, wie zum Beispiel ein aufgetretener Kurzschluss oder eine Überlast, werden über den Buskoppler an das Ethernet-Netzwerk weitergeleitet. Auf diese Weise ist eine ortsgenaue Diagnose des E/A-Systems möglich. Dies trägt dazu bei, dass sich die Stillstandszeiten einer Anlage deutlich reduzieren lassen. Die Sensoren und Aktoren sind über M12-Rundsteckverbinder mit Speedcon-Schnellverriegelung anschließbar. Dadurch lassen sich die Installationszeiten bei der Inbetriebnahme oder Wartung auf ein Minimum reduzieren. Für Applikationen mit beengten Platzverhältnissen ist der Einsatz der E/A-Geräte Fieldline Modular M8 von Vorteil. Mit einer Baubreite von weniger als 30 mm können sie ohne Überstand auf Standardprofilen montiert werden. Erfordert eine Anwendung in der Nähe einer Inline-Modular-Station in IP 20 zudem einige E/A-Geräte in IP 67, lassen sich über eine spezielle Abzweigklemme sowohl Fieldline M12- als auch die schmalen M8-Geräte anschließen. Dabei kann man auf einen zusätzlichen Ethernet-Buskoppler für die IP67-Geräte sogar ganz verzichten, da die Geräte im Lokalbus des IP20-Buskopplers arbeiten.

Zunehmend kürzere Produkt- sowie Innovationszyklen sind kennzeichnend für den schnellen und dynamischen Wandel im Informationszeitalter. Brauchten Ethernet und Internet noch Jahrzehnte, um sich zu einer Main-Stream-Technologie zu entwickeln, sind durch den gestiegenen Informationsbedarf die Funktechnologien in nur wenigen Jahren zum festen Bestandteil des Lebens geworden. Das ist fast eine zwangsläufige Entwicklung, denn Flexibilität, Mobilität und Schnelligkeit sind in dieser dynamischen Zeit der Schlüssel zum Erfolg. Wer sich nicht schnell genug auf neue Situationen einstellen kann oder nicht in der Lage ist, schnell auf notwendige Informationen für Entscheidungen zugreifen zu können, bleibt zurück. Das trifft auf Organisations- wie auf Fertigungsprozesse gleichermaßen zu.

Gutes Zusammenspiel vereinfacht Projektierung

Das Wireless-IO-System von Phoenix Contact wird diesen Ansprüchen gerecht. Damit können z. B. temporäre Installationen wie Wechselwerkzeuge ins E/A-System integriert oder kritische Verbindungen über Schleifringe sowie Kabelschlepp ersetzt werden. Die Wireless-IO-Geräte stehen in IP 20 oder IP 67 zur Verfügung und übertragen digitale und analoge Signale über den Funkstandard Bluetooth zuverlässig an die Basisstation. Diese empfängt neben den Prozessdaten zudem Diagnoseinformationen, sowohl über den Status der E/A-Geräte als auch über Qualität und Zustand der Funkverbindung. Sämtliche Diagnosedaten werden hier ebenfalls über den im Ethernet-Netzwerk befindlichen Buskoppler zur Verfügung gestellt.

Oft sind E/A-Geräte in Schutzart IP 20 und IP 67 nötig. An bewegten oder schwer zugänglichen Anlagenteilen sind ferner integrierte Wireless-Funktionen nützlich. Entscheidend dabei ist, dass diese Systeme mit ihren speziellen Funktionen problemlos zusammenarbeiten − beispielsweise aufgrund ihres einheitlichen Verhaltens beim Installieren, Projektieren sowie Programmieren. Die Neuerstellung oder Erweiterung von Maschinen und Anlagen wird deutlich vereinfacht, wenn eine durchgängige Vernetzung vom Schaltschrank ins Feld bis hin zur Wireless-Funktion möglich ist. Dann müssen nicht verschiedene Systeme beherrscht und verwaltet werden. Das spart Einarbeitungszeit und sorgt für ein einheitliches Verhalten bei Wartung und Reparatur.(klu)

Dipl.-Ing. Harald Grewe, Produktmarketing IP67 E/A-Systeme,Florian Parske, Produktmarketing IP20 E/A-Systeme, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

(ID:201814)