Kompakte Hochgeschwindigkeitssteuerung ergänzt modulares SPS-System

Jitterfrei und taktsynchron

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Das komplette, modulare SPS-System Dias wurde um eine Neuentwicklung erweitert und innovativ abgerundet. Die Neuentwicklung bietet eine große Leistungsfähigkeit in modernem Design. Sie ist voll kompatibel zu lokal oder dezentral aufgebauten Dias-SPS-Systemen sowie zur verfügbaren Projektierungssoftware mit grafischer, objektorientierter Programierung in Client-Server-Technologie.

Autor Helmut Fritz, Geschäftsführer Deutschland der Sigmatek GmbH & Co. KG: „Sigmatek bietet dem modernen Maschinenbauer innovative und zukunftssichere Steuerungskonzepte mit unschlagbaren Performancevorteilen

Das neue C-Dias-SPS-System von Sigmatek wurde auf Grund von neuen Kunden- und Marktanforderungen entwickelt. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf die kompakte Bauform der einzelnen C-DIAS-Module gelegt. Durch die hohe Packungsdichte der Module beträgt die verbaute Fläche nur 1,9 cm2 pro I/O-Punkt – auf 20 cm Breite sind bis zu 128 Ein- bzw. Ausgänge platzierbar. Ein steckbarer Modulträger mit leicht handhabbarem Verriegelungsmechanismus kann vier oder acht C-DIAS-Module aufnehmen und ermöglicht schnellen, komfortablen Modulaustausch. Der Modulträger trägt die CPU und stellt die elektrische Verbindung zu den einzelnen C-Dias-Modulen her. Auf dem Modulträger selbst erfolgt die Kommunikation zwischen CPU und I/O-Modulen mit höchster Geschwindigkeit durch parallele Datenübertragung. Dies bedeutet eine Scanrate von 30 Millionen I/Os pro Sekunde und eine Zugriffszeit auf ein Byte von min. 270 ns. Über den Dias-Bus können bis zu acht Modulträger durch einen Lichtwellenleiter und/oder eine Double-Twisted-Pair-Leitung verbunden werden.
Bei C-Dias besteht volle Kompatibilität zur gesamten Sigmatek-Produktpalette. Damit kann auch das neue Projektierungstool Lasal zum Einsatz kommen, welches alle Vorteile der modernen Automatisierungstechnologie bietet: Als weltweit einziges Projektierungstool verfügt Lasal über objektorientierte Programmierung mit Client-Server-Technologie und grafischer Darstellung. Dabei wird die seit Jahren bewährte Technologie von der PC-Programmiertechnik in die Steuerungstechnik übertragen.
C-Dias-Module universell einsetzbar
Die neuen C-Dias-Module können als komplette, eigenständige Steuerung oder als Erweiterung zum bestehenden Dias-System eingesetzt werden. Somit ist es möglich, dass bei Automatisierungskonzepten beide Produktreihen zum Einsatz kommen. Die Module sind auch als Remote-I/O-System oder als intelligentes Subsystem nutzbar.
Das C-Dias-Gehäuse hat ein zukunftsweisendes Design:
– Die abgeschrägte Anschluss-leiste ermöglicht direktes Verdrahten aus einem Standardkabelkanal heraus (Bild 2)
– Ein funktional gestalteter, als Beschriftungsfeld nutzbarer Ge-häusedeckel, deckt die Anschlussleiste inkl. der Verdrahtung ab
– Leuchtdioden zeigen den aktuellen Status an und ermöglichen eine Diagnosefunktionalität
– Eine Steckerleiste mit den Anschlussarten Federzugklemme oder Schraubklemme ermöglicht das Vorkonfektionieren von Leitungen sowie Plug-and-play-Lösungen mit C-Dias-Modulen
Dias-Bus als integrierte Gesamtlösung
Bei lokalen Steuerungskonzepten werden die SPS-Module, z. B. digitale und analoge Ein-/Ausgangsmodule oder Positioniermodule usw., auf einem Baugruppenträger oder in einem Montagerack befestigt. Für die Steuerungssoftware wird eine lokale CPU verwendet. Die Verbindung zwischen CPU und Modulen erfolgt über einen lokalen, meist parallelen Systembus. Vorteil: Extrem schneller Datenverkehr zwischen der CPU und den Modulen. Nachteil: Die Feldverdrahtung von Sensoren, Endschaltern etc. zu den lokalen Modulen bedingt einen großen, meist unnötigen Verdrahtungsaufwand.
Wie wird aber bei solchen Systemen ein dezentraler Aufbau oder ein Mischaufbau, bestehend aus lokalen und dezentralen I/Os, realisiert? Kann für solche Anforderungen der eigene Systembus verwendet werden, oder muss ein zusätzlicher Bus eingesetzt werden? Werden weitere Busknotenpunkte benötigt? Welche Anforderungen werden an den Kommunikationsaufwand gestellt?
Aus dieser Vielfalt an Anforderungen resultiert, dass eine herkömmliche Verbindung zwischen CPU und Modulen mit einem parallelen Systembus nicht mehr möglich ist. Deshalb wurde ein Systembus entwickelt, an den sogar dezentrale Module ohne Geschwindigkeitsverlust anschließbar sind. Dadurch besteht die Möglichkeit, Positionieraufgaben und schnelle Analogwertverarbeitungen ohne lokale Intelligenzen im Modul zu realisieren. Die Datenrate von 11 MBd garantiert ein Update von 2,7 Millionen I/Os pro Sekunde und eine Zugriffszeit auf ein I/O-Modul in nur 6 µs. Auch die Reaktion auf dezentrale Interrupts erfolgt in Echtzeit – ein einzigartiges Merkmal dieses Bussystems. Unabhängig von der Distanz der Module können dezentrale I/O Signale in 6 µs einen Interrupt auslösen. Damit werden z. B. Referenzmarkenerkennung, Druckmarkenerkennung, hochkomplexe Positionieraufgaben etc. mit dezentralen Modulen ohne zusätzliche Rechenleistung verwirklicht. Diese durchgängige Gesamtlösung gewährleistet eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit und reduziert die Gesamtkosten, da keine weiteren Busknotenpunkte benötigt werden. Bei Industrie-PCs oder intelligenten Terminals kommt die Lasal Soft-SPS zum Einsatz. Über die bestehende Dias-Bus-Schnittstelle am Gerät wird einfach und schnell eine Verbindung zu den I/O-Modulen und/oder zu den Servos aufgebaut (Bild 3).
Echtzeit ohne Jitter
Durch die Verwendung eines synchronen Taktsignals am Bussys-tem wird ein stabiler Takt erreicht. Die CPU (Master) sendet einen Impuls an sämtliche intelligente Busteilnehmer (Slaves), welche sich auf dieses Signal hin synchronisieren können. Es wird sichergestellt, dass die Werte absolut jitterfrei von der CPU eingelesen werden. Das Zugriffsverhalten ist dabei streng deterministisch. Über den Dias-Bus werden auch die digitalen Servoantriebe synchronisiert und somit ist der Lageregelkreis geschlossen. So werden bei Regeltechnik-Anwendungen die Regelgüte, bei Motion Control-Anwendungen die Genauigkeit einer Maschine um ein Vielfaches erhöht (Bild 4). Ob die Werte zyklisch oder azyklisch ausgelesen werden, wird in der Projektierungssoftware Lasal definiert. Hier kann festgelegt werden, ob es sich um relevante Informationen für z. B. einen Regelkreis handelt, oder ob die Informationen nur einem Visualisierungssystem übergeben werden sollen. Mit nur einem Bussystem können alle Aufgaben in einem Automatisierungskonzept erfüllt werden. Unabhängig von der Bustopologie ist dessen Einsatz von der Steuerung bis zum Antrieb in Echtzeit gewährleistet. Die Kosten für Engineering, Installation und Softwareentwicklung werden auf ein Minimum reduziert.
Produktübersicht SPS-System Dias
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