Fünf Faktoren machen den Unterschied

Der Autor: Enrico De Carolis Director of Technology Development, Asco Numatics

Moderne Feldbusanschlusssysteme führen wichtige Funktionen aus und besitzen Kommunikationsschnittstellen zu Ein- und Ausgängen (E/A). Dadurch sind überlagerte Steuerungen (SPS) in der Lage, Ventile zu öffnen und zu schließen sowie E/A-Daten von Sensoren, Leuchten, Relais, Ventilen oder anderen Geräten über industrielle Netzwerke zu versenden. Die so entstandene integrierte Automatisierungsarchitektur kann so optimiert werden, dass sie Diagnosefunktionen ermöglicht, die in der Vergangenheit nicht zur Verfügung standen.

Das G3-Feldbusanschlussystem für Asco-Numatics-Ventilinseln kann Inbetriebnahme und Diagnose beschleunigen, indem es DIP-Schalter und Status-LEDs aus dem Arbeitsleben entfernt. Dieselben Komponenten werden sowohl für einen zentralen Einsatz (Ethernet-Hauptknoten) als auch für einen dezentralen Einsatz (Sub-Bus) genutzt. Die einfach zu bedienenden Schnappverschlüsse (Clips) stehen für hohe Modularität, dadurch entfällt die Notwendigkeit, für Änderungen oder einen Austausch das gesamte System auseinander zu nehmen. Es bietet eine flexible und kostengünstige Möglichkeit der E/A-Verteilung.

Nach der Lieferung eines Feldbusanschlusssystems für Ventile muss das Montageteam es an der entsprechenden Maschine anbringen, mit dem Netzwerk, den E/A-Kabeln, mit Spannungsversorgung und Druckluft verbinden, konfigurieren und testen. Hierbei helfen mit M12 x 1-Anschlüssen kompatible Speedcon-M12-Kabelverriegelungen, die nur eine halbe Umdrehung für eine sichere Verbindung brauchen. Das Konfigurieren der Parameter vereinfacht sich, da auf jedem Modul ein Display enthalten ist, das im Klartext Netzwerkadresse, Baud-Rate und andere Parameter zeigt. Mit den dazugehörigen Drucktasten kann der Anwender durch intuitive Menüs navigieren. Sofort erscheint in der Anzeige die Rückmeldung der eingegebenen Werte. Ein optionales Datensicherungsmodul speichert die Konfigurationsdaten und -parameter für den Fall eines Systemabsturzes. Bestimmte Modelle erlauben sogar die Online-Überwachung von Konfiguration und Diagnose über einen Standard-Web-Browser.

Feldbusanschlusssysteme waren traditionell direkt zugeordnet und entweder für Ventile oder für E/A geeignet, nicht für beide. Also waren verschiedene E/A-Module und verschiedene Kommunikationsknoten an das industrielle Netzwerk der Maschine anzubinden – mit entsprechenden Hardware- und Installationskosten. Das neue Konzept erlaubt Feldbusknoten, die sowohl für Ventile als auch für E/A geeignet sind. Das System nutzt die Sub-Bus-Technologie, die es erlaubt, die gleichen Module in einer verteilten Architektur anzuordnen. Da Sub-Bus-Module nicht als Knoten auf dem Bus erscheinen, besteht kein Grund für mehrere Scannerkarten in der SPS und es bleibt eine hohe E/A-Kapazität erhalten.

Traditionelle Ventilsysteme mit Feldbus leiden unter einer geringen Modularität. Zeigt ein bestimmtes E/A-Modul beim Test oder im laufenden Betrieb einen Fehler an oder ein verspäteter Änderungswunsch erfordert eine Modifikation, muss in konventionellen Systemen das betroffene Modul ausgebaut, ersetzt und wieder zusammen- und eingebaut werden. Die G3-Feldbusanschlusssysteme für Ventile bieten ein modulares Design an, das einfach mit schnell zu lösenden Verschlüssen zusammengehalten wird. Dadurch werden ein problemloser Zusammenbau und Änderungen in letzter Minute möglich. In der modularen Architektur löst der Techniker den Schnappverschluss für das Modul am Hauptanschlussblock des Ventils, befestigt es an einer anderen Stelle und verbindet das Modul mit dem Hauptanschlussblock über ein Sub-Bus-Kabel. Noch mehr Flexibilität wird dadurch erreicht, dass dasselbe Modul sowohl in einer zentralen als auch in einer verteilten Architektur genutzt werden kann. Dadurch werden die Anforderungen an die Lagerhaltung deutlich reduziert.

Eine im Modul integrierte Anzeige mit Rückmeldungen in Klartext bietet dem Anwender wertvolle Zustands- und Diagnoseinformationen des Moduls, darüber hinaus eine Datenhaltung für Inbetriebnahme- und Versionsdaten sowohl für das E/A-Modul als auch für den Kommunikationsknoten. Auf diese Weise sind die Status- und Alarmanzeigen deutlich von den Kabelsträngen entfernt. Fehlermeldungen werden automatisch erzeugt und gelöscht, sie blinken und ziehen so die Aufmerksamkeit auf das Modul mit einem Problem. Die zur Anzeige gehörenden Drucktasten erlauben, schnell durch die Menüs zu navigieren und so einfach und effektiv das Problem zu lösen. Einige Systeme speichern sogar die Fehler zur Analyse in der Zukunft oder aus der Ferne.

Das Datensicherungsmodul speichert ohne herausnehmbares Speichermodul und ohne Batterie bei einem Ausfall des Systems alle Parameter, die original eingegeben wurden, und schützt sie. Wird ein neues Kommunikations- oder E/A-Modul eingesetzt, erkennt das Datensicherungsmodul es als Ersatzteil und lädt es mit allen Einstellungen. Dieser Vorgang läuft automatisch ab und ist Bestandteil des Systems. So sollte eine Reparatur schnell vonstatten gehen und eine hohe Maschinenstandzeit gewährleisten.

Ventilinseln mit G3-Feldbuselektronik werden in allen Bereichen der Prozessindustrie als Pilotventile eingesetzt. Ein großes belgisches Chemieunternehmen hat die Ventilinseln mit G3-Modulen in einem Ex-Bereich seiner Anlage installiert. Die Ventilinseln wurden in zugelassenen Schaltschränken mit externen, individuell gekennzeichneten pneumatischen Anschlüssen geliefert. Die komplette Vormontage sämtlicher Komponenten reduziert den Installationsaufwand auf ein Minimum. Der Kunde, der Feinchemikalien, Chemikalien für die Landwirtschaft, Schmiermittelzusätze und Schmiermittel herstellt, benötigte Ventilinseln mit doppelten 3/2-Wegeventilen, die in der Lage waren, auch bei -20 °C zuverlässig zu arbeiten. Er hat auch Absperrplatten an jedem Ventil spezifiziert, um die Instandhaltung zu vereinfachen. Die Schaltschränke mit den Ventilinseln entsprachen den Anforderungen. Die vollständig zusammengebauten Schränke wurden mit allen relevanten Ex-Zulassungen geliefert, nicht nur mit denen der Komponenten. Die Ventilinseln sind in der Lage, bei den geforderten niedrigen Umgebungstemperaturen zu arbeiten, sodass kein zusätzliches Heiz-element notwendig war. Die Diagnosemeldungen im Display der G3-Module in Verbindung mit den Absperrplatten erleichtern die Instandhaltungsarbeiten.

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