Steuerung inclusive

Autoren:Helmut Rivinius, Entwicklungs-Ing.Bruno F. Staiger, Geschäfts-führer der Steuerungstechnik Staiger GmbH u. Co. KG,Erligheim

Die Entstehung des Kompaktmoduls geht im Hause Staiger auf das Jahr 1976 zurück, als die Idee, Pneumatik und Elektronik auf kürzestem Wege zu verbinden entstanden ist. Durch die konsequente Weiterentwicklung dieser Grundidee ist das programmierbare Kompaktmodul entstanden. Da es gelang die Funktionsbauteile der Hauptsteuerventile durch ungehäuste Integration in die Anschlußplatten des Ventilblocks zu integrieren, konnte die äußerst kompakte Bauform des Grundmoduls erreicht werden. Die Forderung der Anwender nach zeit- und kostensparender Installation von Magnetventilen und Steuerungen hat zu der Überlegung geführt, elektrische Steuerfunktionen in das Kompaktmodul einzubinden. Durch die Erweiterung des Moduls mit Sensoranschlüssen und deren interne Verdrahtung gelingt es, den Installationsaufwand für den Anwender auf ein Minimum zu reduzieren. Durch die Fortschritte in der Elektronik mit der Neuentwicklung und Miniaturisierung von Bauteilen wie Mikrocontrollern und EEPROMs waren die Voraussetzungen gegeben, Steuerelektronik in die interne Verdrahtungsebene einzubinden. Neue Technologien bei den Aufbau- und Verbindungstechniken ermöglichen es Anzeige-und Bedieneinheiten in Form von Folientastaturen auszubilden und diese optimal auf vorhandene Geometrien anzupassen.

Es entstand eine neue Produktfamilie, die unter dem Warenzeichen „Intellpneumatik“ in Deutschland, USA und Japan eingetragen ist. Der Begriff drückt die intelligente Verknüpfung von Pneumatik und Elektronik aus.

Kompaktmodule sind standardmäßig mit einer Kontaktleiste für die Parallel-Ansteuerung ausgerüstet, die über ein mehradriges, stirnseitig eingespritztes Kabel erfolgt.

In der Kontaktleiste sind Verdrahtung und Kontaktierung der Pilotventile integriert. Jedes Ventil wird direkt angesteuert, hat eine Leuchtanzeige und Schutzbeschaltung zur Begrenzung der Induktionsspannung. Die verpolungssichere Schaltung ermöglicht, die Ventile plus- oder minusschaltend anzusteuern. Für weitere elektrische Ansteuermöglichkeiten wird das Kompaktmodul mit einer Kontaktleiste mit 10-poliger Stiftleiste ausgerüstet.

Das Grundmodul ist nach dem Baukastenprinzip mit verschiedenen Steuereinheiten bestückbar.

Der Anwender hat die Auswahl von Parallelansteuerung mit 8-fach Sensorverteiler, AS-I Busansteuerung bis hin zu programmierbaren Steuereinheiten.

Durch Aufstecken einer Verteilereinheit (mit acht M8-Sensorbuchsen) ist das Kompaktmodul zum Ventilblock mit Sensorverteiler erweiterbar. Ventile und Sensorbuchsen sind intern verdrahtet.

Der gemeinsame elektrische Anschluß erfolgt über eine seitlich angeordnete 25-polige D-SUB Stiftleiste. Steckt man auf das Grundmodul eine programmierbare Steuereinheit, entsteht eine elektro-pneumatische Kleinsteuerung: Ventile, Sensoranschlüsse, Ablaufsteuerung, Eingabegerät – alle erforderlichen Komponenten als komplette Einheit und eine optimale Lösung für kleine Automatisierungsaufgaben mit pneumatischen Antrieben. Plug and play, robust, anschlußfertig und betriebsbereit für Anwendungsfelder wie z.B. Vorrichtungs-, Betriebs- und Prüfmittelbau.

Das mechanisch robuste Gußgehäuse schirmt die eingebauten Elektronik gegen Elekromagnetische Störungen. In der Gehäuse-Oberseite sind acht M8-Anschlüsse für Näherungsschalter und Sensoren sowie die Folientastatur, das Bedienfeld der Steuerung, integriert. An der Gehäusestirnseite befinden sich das Anschlußkabel für die Spannungs- versorgung und eine 8pol. Flanschdose, über die bei Bedarf Funktionen extern ansteuerbar sind. Eine Steckverbindung an der Unterseite des Gehäuses verbindet die Steuereinheit über die Kontaktleiste mit den Magnetspulen der Pilotventile. Vier Schrauben befestigen die Steuereinheit auf dem Grundmodul.

Das Herzstück der Steuereinheit besteht aus einer Microcontroller-Ablaufsteuerung, die in Form einer Schrittkette programmiert wird. Der zu steuernde Prozeß wird in bis zu 15 Schritte gegliedert. In jedem Schritt können die Schaltzustände der Ventile und die Weiterschaltbedingungen freiprogrammiert werden. Es sind die Weiterschaltbedingungen „sensorabhängig“, „zeitabhängig“ und „sensorabhängig mit Wartezeit“ möglich.

Zur sehr einfachen und praxisnahen Programmeingabe mit Folientastatur werden vier Tasten verwendet. Eine 7-Segmentanzeige dient als hexadezimale Schrittanzeige und eine 8fach LED-Zeile signalisiert die eingegebenen Daten. Status-LEDs zeigen an, in welcher Eingabeebene (Ventile, Eingänge, Zeiten) programmiert wird.

Die Programmdaten werden nach Abschluß der Eingabe in einem EEPROM-Speicher gesichert und bleiben auch nach Abschalten der Betriebsspannung erhalten.

Der Steuerungsablauf je Prozeßschritt ist:

– Ventile schalten

– Sensoren einlesen und vergleichen

– Zeiten starten und warten

In der Betriebsart Auto ist die Schrittkette in Abhängigkeit eines Programm-Merkers als Einzelzyklus oder im Dauerzyklus abarbeitbar. In der Betriebsart Manu sind die Schritte manuell über die Tastatur ausführbar.

Im Betrieb werden die Schaltzustände der Ventile über die LED-Anzeige in der Kontaktleiste des Grundmoduls angezeigt. Die 7-Segment-Anzeige zeigt den aktuellen Prozeßschritt an, die Eingangszustände der Sensoren werden mit der LED-Zeile signalisiert.

Zur Prozeßüberwachung ist für alle Schritte eine Wartezeit programmierbar, mit der das Ausbleiben einer Weiterschaltbedingung erkannt und signalisiert wird. Über den Fernsteueranschluß sind die Signale Schrittende und Zyklusende sowie alle Steuerfunktionen herausgeführt und extern ansteuerbar. Das ermöglicht ein Steuern des Kompaktmoduls im Betrieb, unabhängig von der Folientastatur.

Zur Busansteuerung des Kompaktmoduls über CAN-Bus, AS-Interface oder Interbus wird aufgrund des Baukastenprinzips lediglich die passende Bus-Steuereinheit aufgesteckt. Durch die Verwendung von feldbusspezifischen Schaltkreisen kann die erforderliche Busschnittstelle mit den Ventiltreibern in die Steuereinheit integriert werden.

Die elektrischen Anschlüsse für Busleitungen und Spannungsversorgung werden in das Gußgehäuse der Steuereinheit integriert. Dadurch ist jederzeit ein Umrüsten auf andere Steuereinheiten, ohne Einfluß auf die Pneumatik-Verschlauchung, möglich.

Erfüllung aller Kundenwünsche

Das konsequente Bau-kastenprinzip des Kompaktmoduls ermöglicht

– Kompaktmodule „nach Maß“

– Einsatz bei beschränktem Einbauraum durch Europakartenformat

– optimale Lösungen für kleinere Automatisie-rungsaufgaben

– Alternativen zu Ventilträgersystemen und Installationsinseln.

Ausführliche Informationen

Juniorkatalog II mit Kompaktmodul

KEM 515

Poster Kompaktmodul

KEM 516