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Mit den neuen CPUs stehen dem Anwender zwei leistungsstarke Steuerungen für viele Automatisierungsanwendungen zur Verfügung.
Mit ihrer RJ45-Profinet-Schnittstelle mit integriertem Drei-Port-Switch bieten die Interface-Module ET200S IM151-8(F) PN/DP CPU die Möglichkeit, kostengünstig Linienstrukturen aufzubauen und zusätzliche Geräte wie PC oder HMI anzuschließen.
Mit der CPU-Funktion ‚Shared Device’ können zwei Steuerungen auf das gleiche Profinet IO-Device zugreifen. Da dann weniger Remote-Devices im Feld installiert werden müssen, verringern sich Engineering-, Verkabelungs- und Installationskosten.
Beide CPUs lassen sich auch mit Simatic Step7 V11 konfigurieren, programmieren, testen und diagnostizieren.

Bei Anpassungen für Kunden hilft es, wenn der Entwickler einfach nur die passenden Module auszuwählen muss. So wie beim dezentralen I/O-System Simatic ET200S von Siemens, das mit einem umfangreichen und feinmodularen Modulspektrum wirtschaftliche Lösungsmöglichkeiten für unterschiedliche Branchen und Anwendungen bietet. Die zwei im Portfolio der Simatic ET200S verfügbaren Interface-Module mit einer CPU-Funktionalität wurden erneuert. Sie bieten jetzt mehr Funktionen und sind im Vergleich zur jeweiligen Vorgängerversion leistungsfähiger.

Die Interface-Module lassen sich je nach Bedarf als dezentrale Intelligenz an Profibus DP (IM151-7-CPU als DP-Slave) oder an Profinet (IM151-8-PN/DP-CPU als I-Device) einsetzen. Genauso gut sind sie aber auch in Stand-alone-Lösungen einsetzbar. Kommen dabei Profibus-DP-Slaves zum Einsatz, lassen sich diese an das optionale Profibus-DP-Master-Modul anschließen. Somit erhält die CPU eine kostengünstige DP-Master-Schnittstelle, die bis zu 32 DP-Slaves betreiben kann. Auch an Profinet lässt sich eine ET200S-IM151-8-PN/DP-CPU als I/O-Controller für bis zu 128 I/O-Geräte einsetzen. Dabei lassen sich über den eingebauten Drei-Port-Switch Linienstrukturen aufbauen und zusätzlich Programmier- und HMI-Geräte anschließen. Und zwar, ohne eine zusätzliche Switch-Netzkomponente einsetzen zu müssen, was sich positiv auf die Kosten auswirkt.

Über die CPU-Funktion ‚Shared Device‘ können zwei I/O-Controller auf dasselbe Profinet-IO-Gerät zugreifen. Die I/Os einer dezentralen ET200 werden dabei ­modulweise unterschiedlichen I/O-Controllern zugewiesen. Da dann weniger ­Remote-Devices im Feld installiert werden müssen, verringern sich Engineering-, Verkabelungs- und Installationskosten. Die IM151-8 PN/DP-CPU unterstützt als I/O-Controller die ‚Shared-Device‘-Funktion und kann auch beim Einsatz als ­I-Device mit zwei unterschiedlichen I/O-Controllern zyklisch Daten austauschen. Dabei werden in der I-Device-CPU für den Datenaustausch zwei Übergabebereiche projektiert.

Die beiden Interface-Module können neben den fein gestaffelten digitalen und analogen Eingangs/Ausgangs-Modulen auch diverse Kommunikations- und Funktionsmodule aus dem Modulspektrum der ET200S betreiben. Auch Motorstarter und Frequenzumrichter verschiedener Ausprägungen lassen sich einsetzen.

Neue CPUs steigern die Leistung

Die neuen ET200S-CPUs basieren auf der Simatic S7-300 CPU314. Die neu entwickelte Hardware steigert die Anwenderprogramm-Performance um den Faktor zwei bis zehn im Vergleich zur jeweiligen Vorgänger-CPU. Wie die modulare S7-300-CPU-314 benötigen auch die ET200S-CPUs nur 60 ns, um einen Bit-Befehl auszuführen und nur 120 ns für einen Wort-Befehl. Die Gleit- und Festpunktbefehle haben noch mehr Leistung gewonnen. Diese benötigen mit 160 ns und 590 ns jetzt weniger als ein Zwölftel beziehungsweise ein Fünftel der Zeit als die Vorgängerversion der CPU.

Da die Maschinenkomplexität stetig steigt, erhöhten die Entwickler auch den Anwenderspeicher beider CPUs. So hat nun die IM151-7-CPU 128 kB und die IM151-8-PN/DP-CPU 192 kB Arbeitsspeicher. Insgesamt können Anwender bis zu 64 000 Anweisungen programmieren und 64 kB an Daten remanent ablegen. Diese stehen nach Spannungswiederkehr zur weiteren Bearbeitung bereit.

Inbetriebnahme beschleunigen

Serienmaschinen erfordern neue Wege zur Vergabe der Gerätenamen und IP-Adressen. Hintergrund dafür ist der Wunsch, eine Maschine vor Ort ohne die Programmiersoftware Step7 oder von anderen Engineering-Tools in Betrieb zu nehmen. Mit dem Systemfunktionsbaustein SFB 104 ‚IP_CONF‘ lässt sich die IP-Adresse und auch der Gerätename der IM151-8-PN/DP-CPU per Anwenderprogramm ändern. Die neue IP-Adresse oder den Gerätenamen kann der Anwender bequem am Bediengerät oder via Webserver eingeben. Auch im Servicefall verringert diese Funktion die Stillstandzeiten der Maschine. So kann ein Bediener bei einer Ersatzmaschine die IP-Adresse ohne Step7-Kenntnisse einstellen und somit die Verfügbarkeit der Gesamtanlage schnell wieder herstellen. Eine Erweiterung der Online-Status-Funktion erleichtert die Inbetriebnahme zusätzlich. Dabei wird das Beobachten von zwei Bausteinen gleichzeitig an einem PG/PC ermöglicht oder von je einem Baustein an zwei PG/PCs. Somit können an einer CPU zwei Inbetriebsetzer gleichzeitig arbeiten.

Systemdiagnose über Web-Mechanismen

Eine schnelle und sichere Diagnosemöglichkeit eines Maschinenzustands spielt für die Anlagenverfügbarkeit eine große Rolle. Mit dem integrierten Webserver in der IM151-8-PN/DP-CPU steht dem Anwender ein einfaches Werkzeug für die Erstdiagnose einer Automatisierungslösung – ohne Programmieraufwand – zur Verfügung. Alles, was er dazu benötigt, ist ein PC mit Internet-Browser. Alle dynamischen Seiten werden automatisch aktualisiert. Somit bekommt der Anwender die Daten immer auf dem aktuellen Stand, unabhängig davon, ob es sich um Diagnosepuffer oder projektierte Meldungen, Baugruppenzustände oder um eine Topologiesicht handelt. Für einen kontrollierten und sicheren Zugang gibt es ein Log-in-Konzept mit Passwort und das https-Protokoll.

Seit der Firmware V3.2 kann der Anwender auch eigene HTML-Seiten in den Webserver der CPUs integrieren. Diese Seiten können einfache Maschinenvisualisierungen darstellen und ermöglichen nicht nur lesend, sondern auch schreibend in den Steuerungsprozess einzugreifen. So lässt sich der CPU-Webserver an die jeweilige Maschine anpassen.

Mehr Security, mehr Safety

OEMs befinden sich in einem harten Wettbewerb. Deshalb ist es für sie wirtschaftlich überlebenswichtig, das erarbeitete Know-how zu schützen. Um dies zu erreichen, ermöglichen die neuen CPUs das Verschlüsseln von Funktionsbausteinen (FB) und Funktionen (FC) des Anwenderprogramms. Das Tool ‚S7-Block Privacy‘ markiert die zu verschlüsselnden Bausteine und verschlüsselt sie mit einem selbstdefinierten Passwort. Das ‚S7-Block Privacy‘-Tool ermöglicht es, alle zu verschlüsselten Bausteine mit einem Passwort zu versehen, jedem einzelnen Baustein ein eigenes Passwort zu vergeben oder auch Gruppen von Bausteinen zu bilden, die mit jeweils einem Passwort geschützt werden.

Um Safety-Anforderungen zu entsprechen, bieten die Simatic-Steuerungssysteme neben Standard-CPUs auch fehlersichere CPU-Varianten. Im Gegensatz zu einer Standard-CPU verarbeitet eine fehlersichere CPU Standard- und Sicherheitsprogramm gleichzeitig. Das bedeutet, dass nicht mehr zwei Baugruppen – Standard- und fehlersichere CPU – nötig sind, sondern beide Aufgaben platzsparend auf einer Baugruppe erledigt werden können. Dafür ist die fehlersichere CPU mit einem 1,5-fachen Arbeitsspeicher der Standard-Variante ausgestattet. Die fehlersichere CPU führt außerdem permanent Selbsttests und Diagnosen durch und sorgt dadurch für die funktionale Sicherheit der Anwendung.

Ein Engineering-System für alle Controller

Die ET200S-CPUs werden mit Simatic Step7 V5 oder V11 konfiguriert, programmiert, getestet und diagnostiziert. Die Version V11 ist in das durchgehende Engineering-Framework TIA Portal integriert. Dadurch braucht der Anwender nur ein Engineering-Paket für alle Automatisierungsaufgaben. Außerdem verkürzt sich die Engineering-Zeit, da Editoren das Programmieren der Controller beschleunigen. Der erforderliche Lernaufwand für die Konfiguration des Bedien- und Beobachtungssystems und des Netzwerks reduziert sich durch intuitive Drag-and-Drop-Funktionen. Die Produktqualität wird verbessert, indem der Anwender bewährte Engineering-Komponenten in einer Bibliothek ablegen und für zukünftige Projekte wieder verwenden kann. Die Investitionen bleiben durch Aufwärtskompatibilität für kommende Produktneuerungen gesichert.