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"Es geht darum, wie man im Endeffekt Usability, Platzbedarf und Performance am besten kombiniert." Timo Mühlhausen

Das erste Thema bei einem I/O-System ist der Platzbedarf im Schaltschrank. Sie behaupten, dass Sie mit der ET 200SP 50 % schmaler sind als andere dezentrale I/O-Systeme. Wie haben sie das hinbekommen?

Wir haben mehrere Faktoren verändert. Zum einen haben wir die Push-In-Klemmtechnik eingeführt. Die Federöffner waren früher zwischen den einzelnen Klemmen. Jetzt sind sie um 90° gedreht direkt neben der zugehörigen Klemme angeordnet. Dadurch ließ sich der Platzbedarf für die Klemme um 64 % reduzieren. Deswegen bekommen wir jetzt 18 Klemmen auf weniger Platz unter als vorher acht Klemmen. Das System ist bei einer Höhe von 117 mm mit 18 Klemmen und stehender Verdrahtung einzigartig am Markt. Wir haben uns bewusst für die stehende Verdrahtung entschieden, weil das System für möglichst kleine Schaltschränke und -kästen bestimmt ist. Dadurch muss es extrem flach sein. Flach bauen kann man nur, indem die Verdrahtung, unter Beibehaltung der vorgeschriebenen Biegeradien, nicht über die Kontur des Systems hinaus ragt. Und damit können wir 50 % kleiner bauen als vergleichbare Systeme. Stehende Verdrahtung heißt auch, Module austauschen zu können, ohne dabei in die Verdrahtung eingreifen zu müssen. Früher musste erst jeder einzelne Leiter entnommen oder ein Frontstecker entfernt werden bevor das Modul getauscht werden konnte.

Was ist mit der Stromversorgung? Die nimmt doch auch Platz weg.

Bei diesem System – auch einzigartig – kann das Elektronikmodul direkt auf die Einspeise-Base-Unit gesteckt werden. Damit wird die Lastgruppe mit der Wahl der Base Unit definiert. Eigentlich ist ein Powermodul im Grundsatz nur zur Einspeisung der Lastspannung für Diagnoseanzeige und -meldung, Verpolschutz und für eine Filterung notwendig. All diese Funktionen sind jetzt in das System integriert. Damit können pro Lastgruppe 15 mm Baubreite eingespart werden, da ein zusätzliches Powermodul nicht nötig ist.

Was hat sich bei den Modulen getan?

Das neue System ist feiner skalierbar. Bei einem solchen System – deswegen auch der Name skalierbares Peripheriesystem – geht es darum, bei möglichst geringem Platzbedarf mit möglichst kleinen Peripheriemodulen eine hohe Kanaldichte zu erreichen. Insgesamt erlaubt das System den Betrieb von bis zu 64 Modulen pro Station. Im Maximalausbau können somit 1 024 Signale angeschlossen werden.

Ein wichtiger Punkt ist auch die Funktionsverdichtung. In der Regel gibt es bei Analogmodulen für jede Anschlussart – Ein- oder Mehrleiteranschluss – und Betriebsart – zum Beispiel Spannung oder Strom – jeweils unterschiedliche Module. Unsere Analogmodule kennzeichnen sich durch seine hohe Funktionsdichte. Zum Beispiel kann mit einem Analogmodul sowohl Spannung wie auch Strom gemessen werden. Damit reduziert sich die Teilevarianz und die Flexibilität beim Einsatz der Module wird erhöht. Die Wahl der Betriebsart definiert der Anwender in der Inbetriebnahme. Auch der gewünscht Messbereich kann über Engineeringsoftware ausgewählt werden.

Was haben Sie gemacht, um die Fehlersuche übersichtlich zu gestalten?

Dabei geht es um die Feinheiten und darum, wie man im Endeffekt Usability, Platzbedarf und Performance am besten kombiniert. Zum Beispiel ist die Zugänglichkeit der Klemmen ganz entscheidend. Wenn die Base Units mit Leitern voll belegt sind, wird es oft knifflig. Man muss mit dem Schraubendreher eine Stelle finden, um zwischen den Leitern an die Federöffner der Klemmen zu kommen. Bei ET 200SP sieht man auf einen Blick die Klemme mit zugehörigem Federöffner – und der Inbetriebnehmer oder Instandsetzer kommt ganz einfach dran. Außerdem befinden sich zu Diagnosezwecken an der Seite der Federöffner selbsthaltende Messabgriffe. Damit kann im Betrieb gemessen und diagnostiziert werden, ohne den Leiter vorher zu entnehmen. Das System erlaubt auch eine kanalgenaue Diagnose: Damit ist direkt am Peripheriemodul genau erkennbar, ob es Probleme an einem einzelnen Kanal gibt.

Praxisrelevant ist auch die Möglichkeit der Referenzkennzeichnung jeder Einzelkomponente über ein steckbares Beschriftungsschild. Typischer Weise wird bei Problemen an einem Modul ein Kreuztausch vorgenommen. Also, man nimmt den gleichen Modultyp und vergleicht, ob das Fehlerbild wieder auftritt. Oft wird dann das Modul zur Seite gelegt und mit einem zweiten oder dritten weitergemacht. Welches war dann jenes, was eigentlich zuerst rausgenommen wurde? Mit den Referenzkennzeichnungs-Schildern direkt oben am Modul, lassen sich die Module wieder klar zuordnen.

Außerdem sind auf den Modulen 2D-Matrix-Codes aufgebracht. Die hinterlegten Bestell- und Seriennummern lassen sich einfach durch die App Industry Online Support mit einem Smartphone oder Tablet-PC auslesen und bieten direkten Zugriff auf unsere Support-Seite. Hier bieten wir technische Daten wir Handbücher, Firmwareupdates oder FAQs zur betreffenden Baugruppe.

Des Weiteren kann der Matrix-Code vom Schaltschrankbauer für einen automatisierten Soll/Ist-Abgleich des Stationsaufbaus als auch zur Generierung einer Modulendverbleib-Datenbank genutzt werden. Zusätzlich gibt es noch eine Diagnosemöglichkeit per Software: Die Diagnosemeldung kann dann per Webserver in einem Browser oder mit Inbetriebnahmesoftware ab TIA-Portal V11 oder Step7 Version 5.5 dargestellt werden.

Bei einem I/O-Systeme, geht es um Signale, rein, raus, und das möglichst schnell. Wie schnell wird man mit diesem System?

Das System bietet mit einem 100 MBit/s schnellen Rückwandbus und einer minimalen Datenübertragungsrate von 31,25 µs genügend Reserven für schnelle Anwendungen. Passend dazu wurde auch die Konstruktion hinsichtlich EMV-Stabilität ausgelegt. Deshalb haben wir das System mit einem selbstaufbauenden vollgeschirmten Rückwandbus ausgestattet. Dieser verfügt über eine automatische 1-Bit-Fehlerkorrektur. Hierdurch wird eine hohe Datenübertragungssicherheit bei gleichzeitig hoher Performance sicher gestellt.

Welchen Einfluss hat die EMV-Stabilität auf die Datengeschwindigkeit- und qualität?

Die EMV-Stabilität spielt für die Performance und Signalgüte, gerade bei Analogsignalen, eine große Rolle. Neben dem oben beschriebenen geschirmten Rückwandbus führen weitere konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung. Zum Beispiel mit dem einfach steckbaren Schirmanschluss, der niederimpedant auf die Funktionserde kontaktiert. Durch die platzsparende Konstruktion verringert der Schirmanschluss die Fläche für potenzielle EMV-Störeinstrahlung.

Sie hatten vorhin schon über die integrierte Stromversorgung gesprochen. Sobald es um Stromversorgung geht, geht es auch um Energieeffizienz. Inwiefern ist die verbessert worden?

Oft sind ganze Maschinen oder Anlagen während produktionsfreier Zeiten eingeschaltet und benötigen weiter Energie. Mit der ET 200SP können, über das bei Profinet standardisierte Profi­energy-Profil, die Lastversorgung einzelner Signale oder Module abgeschaltet werden. Alles in Pausenzeiten nicht prozessrelevante ist damit in definiertem Zustand abgeschaltet und kann schnell wieder aktiviert werden. Somit sind mit Profienergy auch kurze Pausenzeiten zur Energieeinsparung nutzbar.

Wie viel kleiner kann ein I/O-System denn noch werden?

Ich behaupte, wenn ein Anschlussquerschnitt von 2,5 mm² mit stehender Verdrahtung, wie bei der neuen ET 200SP, in Verbindung mit einer guten Usability nutzbar bleiben soll, geht es nicht kompakter. Zudem gibt es vorgeschriebene Luft- und Kriechstrecken, die eingehalten werden müssen, um ein System weltweit einsetzen zu können. Jeder, der noch kleiner bauen will, wird bei der Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit Einschränkungen in Kauf nehmen müssen.