Dezentrale Peripherie: Die nächste Ausbaustufe

Unabhängig vom verwendeten I/O-System, die Konfiguration erfolgt ohne Systembruch im ­Selection Tool.Siemens

Bedingt durch die Einsatzschwerpunkte liegt bei der ET 200MP der Fokus auf höheren Spannungsebenen. Das bestehende Produktportfolio mit 8- und 16-kanaligen Triac- und Relaisbaugruppen wird ergänzt mit sogenannten UC-Baugruppen, die gleichermaßen für Gleich- wie auch Wechselspannungen geeignet sind. Auch der IP67-Peripherie ET 200AL steht ein Update ins Haus: Mehr Leistung und M12-Steckverbinder erweitern das Einsatzspektrum der Module.

Bei der ET 200SP liegen die anstehenden Erweiterungen auf LWL-Busadapter mit Glasfaser. Hiermit lassen sich Leitungslängen bis zu 3 km realisieren, ohne dass ein separater Medienkonverter benötigt wird. Diese Adapter gibt es in zwei Varianten, mit zwei LWL-Ports oder als Mischmodul mit jeweils einem RJ45/Fast-Connect- und LWL-Port.

Die IP65/IP67-Baureihe steht demnächst mit M12-Steckverbindern und mit höheren Ausgangsströmen zur Verfügung.Siemens

Siemens setzt bei den Anschlussmodulen auf Glasfasern, die in den letzten Jahren deutlich an Attraktivität gegenüber POF-Adern (Plastik) gewonnen haben. Der Grund: Während vor einigen Jahren die Konfektionier-Koffer für Glas-LWL noch fast so viel wie ein Mittelklasse-PKW kosteten, gibt es das Equipment inzwischen unter 1 000 Euro. Außerdem hat sich das Verarbeiten von Glas-LWL vor Ort deutlich vereinfacht. Insgesamt wiegen die Vorteile der größeren Leitungslänge und die eindeutige Diagnose den geringen Mehraufwand gegenüber POF auf. Ein Beispiel: Wird der Biegeradius einer POF-Ader unterschritten, kann das zu schleichenden Dämpfungen führen. Die sind anfangs gar nicht spürbar und später nur schwer zu diagnostizieren. Glas verhält sich ganz anders. Es bricht, die Bruchstelle ist eindeutig diagnostizierbar und kann ohne nennenswerte Dämpfungsverluste repariert werden.

Die zwei Controller mit integrierten I/Os bauen nochmals etwas schmaler als die Standard-Module.Siemens

Generell: Aufgrund der gestiegenen Anforderungen werden die Baugruppen intelligenter. Das fängt bei den digitalen I/O-Modulen an, die über verschiedene Betriebsarten eine Vorverarbeitung der Signale übernehmen. Als Beispiele sind hier das Zählen mit Digitaleingabemodulen oder die Pulsweitenmodulation (PWM) mit Digitalausgabemodulen zu nennen. Hinzu kommen Steuerungen und PC-Systeme im kompakten Formfaktor der ET 200SP. Und hinsichtlich der umzusetzenden Energieeffizienzrichtlinie – bis 5. Dezember 2015 müssen Unternehmen mit dem Aufbau eines Energiemanagementsystems begonnen haben – steht mit der Baugruppe Energy Meter ein rasch implementierbarer Lösungsansatz zur Verfügung. Nach den 400-V-Varianten steht das Upgrade auf 480 V Betriebsspannung an.

Mehr Intelligenz vor Ort

Die erweiterten Funktionen und Betriebsarten betreffen diverse Peripheriemodule der ET 200MP. In der Betriebsart Pulsweitenmodulation (DQ 8x24V DC/2A HS) erzeugen zwei Kanäle variabel einstellbare PWM-Signale mit einem Puls/Pause-Tastverhältnis von 0,0 bis 100 %, das zyklisch aus dem Anwenderprogramm heraus aktualisiert werden kann. Das Modul gibt die Stellsignale als eine Impulsfolge von Ein- und Ausschaltimpulsen digital aus.

Bei der ET 200SP wurde außerdem eine spezielle Ventilansteuerung implementiert. Diese schaltet bei Ausgabe eines High-­Signals (logisch 1) den Ausgang für eine parametrierbare Haltezeit ein. Anschließend wechselt der Ausgang in ein Puls-Pausen-Signal, dessen Frequenz und Tastverhältnis einstellbar ist. Das Stellsignal wird als eine Impulsfolge von Ein- und Ausschaltimpulsen digital ausgegeben. Der Vorteil: Die Leistungsaufnahme eines Ventils verringert sich typischerweise um 30 %.

Systemlandschaft der dezen­tralen Peripherie von Siemens. Siemens

Eingänge: Welche Betriebsart darf‘s denn sein?

Bei den Eingangsmodulen der ET 200SP stehen in der Betriebsart Zählen (DI 8x24VDC HS) bis zu vier Kanäle für den Anschluss von Impulsgebern zur Verfügung. Die Eingänge haben eine Zählbreite von 32 Bit und sind für Frequenzen bis maximal 10 kHz ausgelegt. Diverse Parametrieroptionen erlauben Anpassungen an die Applikation: Die obere und unter Zählgrenze sind ebenso einstellbar wie das Verhalten bei Überschreitung und die Auswahl der zu zählenden Flanken (steigend/fallend). Hinzu kommen zwei Vergleichswerte zum Setzen eines Status-Bits und der Eingangsverzögerungen.

Bei der ET 200MP verfügen die beiden High-Feature-Digitaleingabemodule (16×24 V DC HF und 32×24 V DC HF) jeweils über zwei integrierte Vorwärtszähler. Die Grenzfrequenz liegt hier bei 1 kHz, was für viele Applikationen ausreicht.

Über das modulinterne Shared Input/Output (MSI/MSO) können die Eingangssignale einer Baugruppe bis zu vier I/O-Con­trollern zur Verfügung gestellt werden. Jeder Controller kann dazu auf dieselben Kanäle lesend zugreifen. MSO unterstützt die Rücklesbarkeit der Status eines Ausgangskanals an bis zu drei andere I/O-Controller.

Der Konfigurator für die I/O-Ebene, das Selection-Tool, unterstützt jetzt die Bearbeitung großer Mengengerüste. In wenigen Minuten entsteht aus einfachen Skizzen (rechts) ein komplettes Mengengerüst für die Kalkulation und das spätere Engineering im TIA-PSiemens

Dieses logische Verteilen der Informationen erspart den Anwendern Verdrahtungsaufwand. Was früher häufig über Direkt- oder Parallelverdrahtung auf verschiedene Baugruppen, die in unterschiedlichen Controllern gesteckt waren, gelöst wurde, erfolgt nun durch logisches Spiegeln der I/O-Daten auf den Baugruppen.

Mit der Betriebsart Oversampling lassen sich bei moderaten CPU-Zyklen die Informationen über schnelle Prozesse äquidistant erfassen und ausgeben. Zwei oder mehrere Messwerte eines Eingangs oder eines Eingangsmoduls werden auf diese Weise inner­halb eines Profinet-Sendetaktes taktsynchron und in konstant gleichen Abständen erfasst. Anschließend überträgt das ­Modul alle Messwerte in chronologischer Reihenfolge zum Profinet-Con­troller, wo sie zur weiteren Auswertung bereitstehen. Oversampling ist immer dann sinnvoll, wenn Messwerte in einer hohen zeitlichen Auflösung benötigt werden, die Anwendung selbst aber keine schnelle Reaktion auf einen einzelnen Messwert benötigt und somit moderate CPU-Zykluszeiten ausreichen. Wesentlicher Vorteil des Oversampling ist, dass die hochauflösende Erfassung der Messwerte keinen schnellen CPU-Zyklus verlangt. Typische Anwendungen sind in der Regel das Erfassen von Qualitätsdaten oder von genauen Positionsdaten, aus denen sich später zeitlich präzise Steuerungseingriffe ableiten lassen. Die Funktion Oversampling ist ebenso für Ausgangsmodule realisiert. Beispielsweise lässt sich der Analogwert mit dem zweikanaligen High-Speed-Analogmodul ET 200SP AQ 2xU/I HS feinstufiger ausgeben.

Kompakte Controller braucht das Land

Mit zwei kompakten Steuerungen erweitert Siemens das Portfolio der Advanced Controller S7-1500. Simatic S7-1511C und ­S7-1512C kombinieren Controller, Front-Display sowie 32 digitale Ein- und Ausgänge in einem Gehäuse mit 85 mm Breite (­S7-1511C) beziehungsweise 64 digitale I/Os auf 110 mm (­S7-1512C). Bei Bedarf lassen sich beide Modelle über weitere Signal­baugruppen erweitern. Technologie-Funktionen wie Zählen, Messen und Positionieren sind bereits in der Hardware integriert. Die Steuerungen eignen sich vor allem für kompakte Konstruktionen, wie sie im Serienmaschinenbau typisch sind.

Trotz der kleinen Abmessungen brauchen sich die Steuerungen nicht zu verstecken: So verfügt die S7-1511C über eine Bitperformance von 60 ns, die etwas größere S7-1512C erreicht 48 ns. Anwender profitieren gerade beim Umstieg von älteren Controller-Generationen vom großen Funktionsumfang der aktuellen Steuerungsgeneration. Für die Netzwerk-Einbindung verfügen beide Modelle über einen Profinet-Anschluss (zwei Ports) sowie über einen integrierten Webserver.

Das Engineering von S7-1511C und S7-1512C erfolgt über das TIA-Portal. Siemens hat das TIA-Portal V13 mit dem Service Pack 1 aktualisiert. Die aktuelle Version bietet Funktionen wie das Variantenmanagement. Mit automatischer Adressanpassung sowie dem Optionenhandling – zentral, dezentral und im Netzwerk – ergeben sich neue Möglichkeiten, Maschinen in modularer und erweiterbarer Form zu konstruieren.

(sk)