Modulare kompakte Feldbusmodule in IP67 für alle Standards

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Offene Feldbusse dominieren die heutige Industrieautomatisierung. Nahezu jedes komplexe Feldgerät ist neben einer analogen oder digitalen Schnittstelle auch mit einem Businterface erhältlich. Ist die Integration der Feldbusschnittstelle noch zu teuer, z. B. bei binären Sensoren und Aktuatoren, machen Remote I/O Module als „Datensammler“ den Feldbuseinsatz komfortabel und flexibel.

Der Autor Walter Hein, M.A. ist Produktmanager der Hans Turck GmbH & Co. KG, Mühlheim an der Ruhr

Remote I/O Module mit proprietären Schnittstellen der SPS-Hersteller gibt es schon lange. Sie unterlagen damit nicht dem freien Markt. Heute bieten viele Hersteller für unterschiedlichste Applikationen zugeschnittene Remote I/O Module in diversen Ausführungen an.
Remote I/O in IP20: Kopfstation in Feldgehäuse
Hinsichtlich ihres mechanischen Schutzes unterscheiden sich die Remote I/O Module in die Schutzarten IP20 und IP67. Die IP20-Ausführungen hatten jahrelang den Vorteil eines sehr flexiblen Aufbaus. Sie enthielten oft eine sogenannte „Kopfstation“ mit der eigentlichen Busschnittstelle. Über diese und einen internen Bus können beliebige I/O Module in sehr kleiner Granularität, zum Teil einkanalig, an Sensoren und Aktuatoren angeschlossen werden. Der Anwender kann so seinen Feldbusknoten individuell auf seine Applikation zuschneiden. Ihm stehen dabei alle erdenklichen, schon aus der alten zentralen Steuerungswelt bekannten I/O-Schnittstellen zur Verfügung. Auch die Anpassung an unterschiedliche Bussysteme, wie ProfibusDP, CAN bzw. Devicenet, Interbus oder Ethernet lässt sich durch einfachen Tausch der „Kopfstation“ realisieren. Bei diesen Ausführungen ist es nachteilig, dass sie wegen der rauen Indus-trieumgebung noch immer in ein Feldgehäuse eingebaut und über Verbindungsleitungen sowie Kabeldurchführungen aufwendig an die Feldgeräte und Feldbusse angeschlossen werden müssen.
Remote I/O in IP67: einfache Installation, breiterer Einsatz
Die IP67-Geräte sind in ein robustes, industrietaugliches Gehäuse eingebaut. Zum Teil vollvergossen widerstehen sie ohne weitere Schutzmaßnahmen auch härtesten Anforderungen und Umgebungsbedingungen.
Die Firma Turck, Mülheim an der Ruhr, hatte als erster Hersteller vor mehr als zehn Jahren dieser Tendenz Rechnung getragen und Feldbusknoten in hoher Schutzart in einem teuren Standard-Aluminium-Druckgehäuse dem Markt präsentiert. Für einfachen und schnellen Anschluss enthalten die heutigen Ausführungen im Sensor- und Aktuator-Bereich standardisierte Normsteckverbinder. Damit sind sie leicht und schnell montier- und austauschbar. Auch für den Busanschluss werden einfache Schnellsteckverbinder in hoher Schutzart eingesetzt. So ist z. B. der Profibus Standard in M12 auf die Initiative von Turck zurückzuführen.
Nachteilig bei diesen Ausführungen ist die relativ unflexible Gestaltung, da:
– die I/O-Konfiguration nicht variabel ist,
– der Anwender wegen der meist 8-, 16- oder 32-kanaligen Ausführung mit einer relativ groben Granularität auskommen muss,
– meistens nicht alle gewünschten I/O-Schnittstellen verfügbar sind,
– die Anpassung an unterschiedliche Feldbusprotokolle nur durch Tausch des kompletten Moduls möglich ist.
Das erschwert vielen OEMs, auf die Wünsche ihrer Kunden flexibel reagieren zu können. Trotzdem finden IP67 Remote I/O Module immer größeren Anklang; so hat sich z. B. bei einem Automobilprojekt kürzlich der bisher übliche Anteil von 80 Prozent in IP 20 und 20 Prozent in IP67 beinahe ins Gegenteil verkehrt: ca. 70 Prozent IP67-Module und nur noch 30 Prozent in IP20.
Remote I/O System piconet: IP67, flexibel wie IP20-Lösung
Für noch attraktiveren Einsatz dieser Geräte haben die Firmen Beckhoff und Turck ihr Know-how gebündelt und mit dem Remote I/O System piconet eine Lösung entwickelt, die der Flexibilität der IP20-Ausführungen nicht nachsteht und gleichzeitig die Vorteile der IP67-Lösung hat: hohe Granularität und einfache Installationstechnik. Wie bei den IP20-Lösungen dient ein sogenanntes Koppelmodul zum Anschluss des Systems an übergeordnete Feldbussysteme. Wird ein anderes Feldbusprotokoll benötigt, ist nur ein anderes Koppelmodul einzusetzen. Der Rest des Systems und damit die gesamte Maschinenplanung können beibehalten werden.
An das Koppelmodul, das schon mit I/O-Schnittstellen zum Anschluss von vier oder acht handelsüblichen Sensoren bzw. Aktuatoren ausgerüstet ist, sind bis zu 120 Erweiterungsmodule – je nach übergeordnetem Feldbus – anschließbar. Damit können bis zu 960 binäre Signale z. B. über eine Slaveadresse im ProfibusDP verarbeitet werden. Der Anschluss der Erweiterungsmodule an das Koppelmodul erfolgt über einen Lichtwellenleiterbus. Dadurch wird eine extreme elektromagnetische Verträglichkeit und sehr kleine interne Übertragungszeit ( 1ms für 960 I/O) erreicht. Der Abstand zwischen den einzelnen Modulen kann bis zu 5 m betragen, so dass eine flexible Anpassung an die jeweilige Applikation einfach zu realisieren ist. Die Module sind auch direkt nebeneinander montierbar und können so eine kleine I/O-Insel bilden.
Reduziertes Bauvolumen durch einfache Anschlusstechnik
Alle piconet-Anschlüsse sind steckbar ausgeführt und stehen für 24 VDC-Sensoren bzw. Aktuatoren in M 12 x 1- oder in 8 mm-Verbindungstechnik zur Verfügung. Beide garantieren die Schutzart IP67. Die 8 mm-Technologie bietet bei hohem Integrationsgrad der Anlage und eingeschränkten Platzverhältnissen entscheidende Vorteile. Alternativ kann der Anwender hier noch zwischen Schraubverbindungen und einfachen Schnappverschlüssen wählen. Neben den Modulen zum Anschluss von einfachen binären Schaltgeräten stehen eine Vielzahl von Komponenten zur Verfügung, die die Integration von Geräten, die noch keine Feldbusschnittstelle enthalten wie Inkremental-Encoder, oder von Geräten mit serieller Schnittstelle möglich machen.
Auch der Anschluss von analogen Feldgeräten wird mit dem System beinahe zum Kinderspiel, denn die meisten analogen Schnittstellen wie 0…10 V; 0,4…20 mA oder auch Widerstandsthermometer sind im Produktspektrum enthalten.
Der Anschluss der Stromversorgung aller Module erfolgt jeweils separat über 8 mm-Steckverbinder; auch Leistungen bis zu 2 A je Ausgang können mühelos bereitgestellt werden.
Internet
Ausführliche Informationen
Katalog Remote I/O
System piconet
Konfigurationssoftware für piconet
Zur Konfiguration von piconet dient piconet design, ein einfaches Softwaretool zur Parametrierung einiger I/O´s wie z. B. der analogen Kanäle. Der Anschluss zum Überspielen der Daten in das System ist unter dem Klarsichtdeckel untergebracht, unter dem sich auch die Drehkodierschalter zum Einstellen der Busadresse befinden. Ein PC mit RS 232-Schnittstelle und das entsprechende Adapterkabel genügt zur Inbetriebnahme des gesamten Systems.
Interessenten, die piconet praktisch prüfen möchten, können mit kostengünstigen Einsteigerpaketen den ersten Schritt in Richtung Feldbustechnik machen.
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