Fallstudie: Leistungsstarkes I/O-System für Kompakt-Schaltschränke

Die Designüberlegungen bei der Entwicklung von Input-/Output-Systemen (I/O) umfassen: kleinere Baugrößen, schnellere Reaktionszeiten, energiesparende Funktionalitäten, Diagnostik und der Erfüllung von Normen für den Einsatz in rauen Umgebungen.

VON RAJ RAJENDRA, 16. Februar 2019

Input-/Output-Systeme (I/O oder E/A = Eingabe/Ausgabe) sind darauf ausgelegt, einfacher, kleiner und leistungsfähiger zu sein. Die Installation und die Verkabelung sollten leicht und schnell mit wenig bis gar keinem Werkzeug vorgenommen werden können. Erwartet werden eine kompakte Größe, schnellere Reaktionszeiten, Diagnosemöglichkeiten und bessere Funktionsfähigkeit.

Diese Konstruktionen helfen Unternehmen dabei, den sich ständig ändernden Anforderungen des Marktes in wettbewerbsintensiveren Fertigungsbereichen gerecht zu werden. Sie treiben sie dazu an die Leistung ihrer Automatisierungssysteme zu maximieren, um die Effizienz zu verbessern, die Flexibilität zu erhöhen und die Ausfallzeiten zu verringern. Zugleich wird dabei der Platzbedarf des Automationssystems insgesamt verringert. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, ist eine Steuerung erforderlich, die kleiner und leistungsfähiger ist sowie eine größere Funktionalität bietet.

Die im Schaltschrank installierten IP20 I/O-Module lassen sich mit IP65/67 Feldmodulen erweitern. Diagnostik steht auf der HMI Ebene und direkt am Modul mit LED-Beleuchtung für jeden Kanal zur Verfügung.

Das I/O-System bietet verschiedene Ein-/Ausgangskonfigurationen an – von einfachen Ein-/Ausgängen bis zu Hochgeschwindigkeitsmodulen mit zahlreichen Funktionen, die Systemdiagnosen detailliert erkennen, melden und eine höhere Leistung für komplexe Maschinen unterstützen können. Auch Intelligente I/O-Module (IO-Link) und fehlersichere Varianten im selben System sind verfügbar.

Auf Grund der niedrigerer Teilevarianz bieten diese Systeme beträchtliche Kosteneinsparungen. Farblich gekennzeichnete und nummerierte Klemmen beschleunigen und vereinfachen die Installation.

Das ausfallsichere Siemens Simatic ET 200SP F-AI 4xI 0(4).20 mA Modul für analoge Inputs hat 2019 einen Engineers‘ Choice Award in der Kategorie „Netzwerkintegration – I/O-Systeme” gewonnen. Mit freundlicher Genehmigung von Siemens Industry Inc.

Mehrfachkommunikation

Während die Station über ein dem Industriestandard entsprechendes Feldbusnetzwerk mit einer Steuerung verbunden wird, kann sie auch mit einfachen Feldbus-Geräten kommunizieren, die in der Industrie eingesetzt werden. Technologiefunktionen wie z. B. Hochgeschwindigkeitszählen, Positionierung, Kurvenscheibenfunktionen, Zustandsüberwachung und Wiegen machen die Station attraktiv für komplexe Anwendungen an Maschinen.

Fortgeschrittene Anwender verlangen außerdem eine I/O-Verarbeitung über die I/O-Zyklusdauer der Steuerung hinaus – mit Funktionen wie Zeitstempelung, Oversampling und Modul-zu-Modul-Kommunikation (M2M). Stromzähler und die entsprechenden Berichte sind auch von größerer Wichtigkeit für das Management, das auf die Energiekosten des Unternehmens achtet.

Ein weiterer Trend in der Industrie ist es, die I/O-Systeme in einer zentralen Konfiguration mit einer CPU und dezentral aufzubauen. So kann man Maschinen mit eigenen Steuerungsfunktionen und der Möglichkeit zur Vernetzung mit anderen Steuerungs- und Überwachungsstationen aufbauen.

Manche Anwender verwenden I/O-Stationen, um extreme mechanische Bedingungen und Umweltbedingungen zu bewältigen. Der Anwender hat den Vorteil, dass er dieselbe und dem Entwickler bekannte Hard- und Software verwenden kann.

Außerdem erwarten die Kunden eine Richtlinie zum Produkt-Lebenszyklus-Management, damit die Hardware auch nach Ablauf der Produkte für längere Zeit unterstützt wird.

Während sich die I/O-Systeme voneinander unterscheiden, sollten Anbieter bemüht sein, die Produkte der I/O-Systeme kontinuierlich zu verbessern, um es den Anwendern zu ermöglichen, ihre Automationssysteme zu optimieren und so einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen.

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