IEE 06 Turck

Das Backplane Ethernet Extension ­Protocol (Beep) ist für alle digitalen Module der Block-I/O-Familien von Turck verfügbar. (Bild: ©Josiah.S - tock.adobe.com)

Auf die Schnelle

Das Wesentliche in 20 Sek.

  • Beep reduziert die Anzahl benötiger IP-Adressen
  • Bis zu 33 Module werden in Linientopologien unter einer Adresse zusammengefasst
  • Der Austausch von Beep-Slaves erfolgt konfigurationslos
  • Mehrere Beep-Subnetze sind kombinierbar

Ein Gerät – drei Protokolle! Unter diesem Motto steht Turcks Multiprotokoll-Technologie, die I/O-Module in die Lage versetzt, ohne Hardware-Anpassungen in Profinet-, Ethernet/IP- und Modbus-TCP-Netzen zu arbeiten. Der Vorteil liegt auf der Hand: Es sind weniger Geräte-Varianten vorzuhalten. Mit dem Backplane Ethernet Extension Protocol, kurz: Beep, erreicht Turck einen weiteren Meilenstein. Beep löst ein in großen Netzwerken häufig auftretendes Problem: In solchen Anlagen können IP-Adressen rar werden. Außerdem ist die Anzahl an Verbindungen, die Steuerungen verwalten können, begrenzt. Das Protokoll fasst bis zu 33 I/O-Module mit insgesamt 480 Byte Prozessdaten unter einer einzigen IP-Adresse zusammen. Ein solches Subnetz benötigt nur eine IP-Adresse und kommuniziert über eine einzige Verbindung mit der Steuerung – unabhängig davon, ob es sich um ein Profinet-, Ethernet/IP- oder Modbus-TCP-Netzwerk handelt.

Beep vereinfacht Kommunikation

In einem Beep-Netzwerk (Subnetz) agiert ein Modul als Master, die anderen maximal 32 Module als Slaves. Jedes Block-I/O-Modul kann entweder als Beep-Master oder -Slave fungieren. Das hat zwei Vorteile: Zum einen müssen Anwender keine speziellen Gateways (Master) mit proprietärer Verkabelung zu den Slaves (I/O-Modulen) anschaffen, um Subnetze zu etablieren und IP-Adressen zu reduzieren. Zum anderen entstehen durch die Reduktion der IP-Adressen I/O-Netzwerke mit hoher Dichte. Das ermöglicht es, kostengünstigere Steuerungen mit einer geringeren Zahl von unterstützen Verbindungen einzusetzen.

Beep verlangt eine Linientopologie: Mehrere Beep-Subnetze können hintereinander in einem Strang konfiguriert werden. [2] Jedes I/O-Modul kann als Beep-Master oder -Slave konfiguriert werden. Turck

Beep verlangt eine Linientopologie: Mehrere Beep-Subnetze können hintereinander in einem Strang konfiguriert werden. Turck

Eine weitere Eigenschaft von Beep: Es funktioniert mit allen gängigen Ethernet-Komponenten. Auch die Konfiguration ist über den integrierten Webserver einfach gehalten: Der Projekteur definiert das erste Gerät in einem Strang als Beep-Master. Alle nachgeschalteten Module erhalten dadurch automatisch ihre Zuordnung als Slave. Dabei speichert der Beep-Master die Konfiguration aller Slaves. Sollte also ein Modul auf Grund eines Defekts oder aus anderen Gründen ausgetauscht werden müssen, lässt sich das per Drop-in erledigen. Der eingesetzte Slave wird automatisch vom Beep-Master erkannt und mit den entsprechenden Parametern versorgt. Eine erneute manuelle Konfiguration ist nicht notwendig.

Bei der Konfiguration ist zu beachten, dass ein Beep-Netzwerk immer in einer Linientopologie installiert sein muss. Dabei hat der Beep-Master stets eine statische IP-Adresse, wohingegen den Beep-Slaves keine IP-Adressen zugewiesen sind. Auch können mehrere Beep-Netzwerke hintereinander in einer Linie betrieben werden: ein neuer Beep-Master beendet das vorherige Subnetz.

Multiprotokoll-Ethernet

Unter dem Begriff Multiprotokoll bietet Turck Feldbus-Gateways und Block-I/O-Module an, die Profinet RT, Modbus TCP und Ethernet/IP in einem Gerät vereinen. Die Multiprotokoll-Geräte erkennen nach dem Hochfahren den jeweiligen Master und stellen sich selbstständig auf das entsprechende Protokoll ein, ­lassen sich somit automatisch in jedem der drei Ethernet-Systeme betreiben. ­Zudem ist auch der lesende Zugriff über Modbus TCP auch bei einer bestehenden Steuerungsverbindung über Profinet oder Ethernet/IP möglich. Über diese Funktion können beispielsweise HMIs, aber auch Edge-Gateways und Cloud-Systeme, parallel zur SPS auf alle Prozesswerte zugreifen.
Bei Profinet unterstützen die Module Real Time (RT) Conformance Class B mit ­Topologie-Erkennung und automatischer Adresszuweisung sowie Schnelles ­Hochfahren (FSU) mit < 150ms und Ringredundanz (MRP).
Die Ethernet/IP-Varianten starten ebenfalls innerhalb von 150 ms (Quick Connect), unterstützen die Ringredundanz (DLR) sowie verschiedene Konfigurationsmöglichkeiten für unterschiedliche Steuerungsumgebungen.
Bei Modbus TCP werden die gängigen Modbus Function Codes unterstützt.

Beep nachrüsten

Beep ist als Firmware-Update für alle Multiprotokoll-Module mit digitalen Signalen der Baureihen TBEN-S und TBEN-L sowie auf den FEN20-Modulen verfügbar.

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Jedes I/O-Modul kann als Beep-Master oder -Slave konfiguriert werden. Turck

Die IO-Module im Detail

TBEN-L-Module zählen zu den Klassikern unter den IP67-Block-I/Os. Neben Modulen mit normalen I/O-Schnittstellen umfasst die TBEN-L-Reihe auch IO-Link-Master sowie Interfaces für Profisafe, CIP-Safety- und RFID-Reader.

Mit der TBEN-L-PLC hat Turck auch ein Modul mit vollwertiger Codesys-SPS im Programm. Durch ihr robustes Gehäuse und die Schutzarten IP65, IP67 und IP69K eignet sich diese Baureihe für die Automobil-Branche sowie für die Logistik und den Maschinenbau. Während dieser Modultyp dort zum Einsatz kommt, wo extrem robuste Geräte mit hohen Schutzarten benötigt werden, sind die FEN20-Module für den Schaltschrank konzipiert. Dort punkten sie als eine der kleinsten Block-I/O-Module unter anderem beim Nachrüsten von Ethernet-Funktionalität in kleinen Schaltkästen.

Die TBEN-S-Produktfamilie kombiniert die Vorteile von TBEN-L und FEN20. Durch das vollvergossene Gehäuse und den erweiterten Schutzbereich ist es robust und entspricht den Schutzklassen IP65/67 und IP69K, bei einer kompakteren Bauform.

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Bei mittlerer bis kleiner I/O-Dichte wie in Roboter-Applika­tionen tritt das Problem mit den IP-Adressen nicht auf, oft aber in weitläufigen Anlagen. Turck

Wie die anderen Beep-fähigen Block-Module sind auch die TBEN-S-Module Multiprotokollfähig, unterstützen somit die drei gängigen Ethernet-Protokolle. Die Detektion des jeweiligen Protokolls erfolgt dabei automatisch. Somit können Kunden die Module problemlos an unterschiedliche Steuerungssysteme anschließen. Insbesondere global agierende Unternehmen profitieren von dieser Eigenschaft wie auch von dem lesenden Zugriff auf Module via Modbus TCP parallel zur Steuerungsverbindung. Über diesen Weg können HMIs und Leitsysteme, aber auch Edge-Gateways und Cloud-Systeme, auf sämtliche Prozesswerte eines Busstrangs zugreifen. Zu den Anwendungsfällen zählen Prozessvisualisierung, Asset-Management, Datenanalysen und Predictive Maintenance ohne die zentrale Steuerung zu belasten.

Für Flexibilität sorgen ebenso die universellen Kanäle der DXP-Module. Deren I/Os können beispielsweise konfigurationslos als Ein- oder Ausgänge genutzt werden. Die Analogmodule verarbeiten neben Strom- und Spannungssignalen auch die Signalpegel von Thermoelementen und Temperaturfühlern. Damit helfen auch diese Module, die Zahl vorzuhaltender Varianten klein zu halten.

Turck hat es sich zur Aufgabe gemacht, den Ingenieuren die Inbetriebnahme und Wartung der Module so einfach wie möglich zu gestalten; sowohl konstruktiv als auch elektrisch und beim Engineering. Diesem Ansatz entsprechend ist die Verdrahtung der TBEN-S-Familie im Feld denkbar einfach – ebenso wie die direkte Integration in Industrial-Ethernet-Netzwerke. Probleme lassen sich in Anlagen nie ganz vermeiden. Umso wichtiger sind umfangreiche Diagnosefunktionen für die Erkennung von Überspannung, Strom und Kurzschluss. Sollte ein Geräteaustausch nötig sein, so ist dies einfach und ohne aufwändige Konfiguration möglich.

Aurel Buda

ist Produktmanager Fabrikautomation Systeme bei Turck in Mülheim.

(sk)

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