Individuelle Remote I/O-Station

Dirk Wunder

Die Remote- I/O-Generation XI/ON von Moeller hat aktuelle und zukünftige Anforderungen der Spezialmaschinenbauer aufgenommen und eröffnet dem Anwender neue Möglichkeiten. Die Module, die sich im Gehäuse direkt vor Ort montieren lassen, sind eine Kombination aus Scheiben- und Blockbauweise. Diese Bauweise erlaubt eine feine Granularität und einen kompakten Aufbau. Das steckbare Elektronikmodul erleichtert Servicearbeiten, denn ein Lösen der angeschlagenen Verdrahtung ist nicht notwendig. Dadurch ergibt sich eine hohe Verfügbarkeit der Anlage. Teilfunktionen der Maschine, die eventuell nur optional in Lebensmittel- und Verpackungsmaschinen als Zusatzfunktion projektiert werden, können bereits vorkonfiguriert und in der Steuerung auf Wunsch per Flag aktiviert werden. Das Pflegen von verschiedenen Maschinenkonfigurationen und Softwareständen wird damit unnötig.

Zusammen mit dem Gateway für das jeweilige Bussystem kann der Spezial-Maschinenbauer verschiedene Module in beliebiger Reihenfolge mischen und zu einer individuellen Remote I/O-Station zusammenstellen, die genau die Anforderungen seiner Maschine erfüllt.

XI/ON umfasst Standardkomponenten, wie digitale und analoge E/A, Zählermodule, etc. Technologiemodule, wie serielle RS232- oder SSI-Schnittstelle zum Anschluss von Decodern, sind in Vorbereitung. Ein großes Kosteneinsparungspotenzial ergibt sich durch Elektronikblöcke mit vier analogen Kanälen. Bei den Temperatureingängen können sowohl Thermo- wie auch PT100-Elemente angeschlossen werden. Die hohe Auflösung in 0,1 °C-Schritten und die freie Skalierbarkeit des Messbereiches sind weitere Eigenschaften, die für die Temperaturmessung von Nutzen sind. Motoren, Sensoren und Aktoren liegen bei Lebensmittel- und Verpackungsmaschinen oft nahe bei einander. Der Motorstarter und überwachende Motorschutzeinrichtungen stellen die Signale der Steuerung normalerweise durch Einzelkontakte zur Verfügung, die wieder separat zur Steuerung/Controller/SPS verdrahtet werden müssen. XStart integriert die Motorsteuerung und -überwachung in die Remote-I/O-Welt von XI/ON. Sogar die Leistungsabgänge mit integrierter (Wende)Schütz-/Motorschutz-Kombination aus dem XStart-Programm sind anreihbar als XI/ON-Modul – ohne aufwendige Schnittstellen und ohne Quer-Rangierung. Alle Steuersignale werden direkt über das Gateway über den Feldbus übertragen. Eine so aufgebaute XI/ON-Station kann mit der bekannten Elektronik in Scheibentechnik jederzeit ergänzt und für die Anwendung auf den Punkt genau optimiert werden. Aus vielen kleinen und großen Komponenten wird ein flexibles System für den Spezialmaschinenbau in der Lebensmittel- und Verpackungsbranche. Ein späterer Ausbau einer Station ist ohne weiteres möglich, da XI/ON eine Gateway-Lösung ist und eine leichte Erweiterbarkeit bietet.

Der Schlüssel zum XI/ON-Konzept ist die intelligente Gateway-Lösung. Sie verbindet den Feldbus und die E/A-Module. Sensoren und Aktoren der Verpackungsmaschinen werden mit einer oder mehreren Stationen mit der übergeordneten Steuerung über Standard- Profibus-DP, CANopen oder DeviceNet einfach und übersichtlich verbunden. XI/ON wickelt einerseits den kompletten Prozessdatenverkehr innerhalb der Maschinen ab und generiert andererseits Diagnose-Informationen für das übergeordnete Steuerungssystem sowie für die Diagnose-Software, den I/Oassistant. Ein Wechsel des Feldbussystems erfordert nur den Austausch des Gateways, der Aufbau der I/O-Feldebene samt Feldverdrahtung ändert sich natürlich nicht.

Das XI/ON-Konzept bietet ferner die Möglichkeit, mit programmierbaren Gateway-Systemen verteilter Intelligenz, also dezentrale autarke Automation zu realisieren (programmiert nach Standard IEC61131). Die Vorteile sind einzelne überschaubare Maschinen-Teilbereiche, die leicht der Applikation bzw. der Mechanik mit definierten Abgrenzungen und Schnittstellen untereinander zugeordnet werden und auch einzeln in Betrieb genommen werden können. Diese Eigenschaften vereinfachen die Maschinenumrüstung, Wartungs- und Inbetriebnahmearbeit, Maschinenoptimierung und Fehlersuche durch die Aufteilung des gesamten Automatisierungsprozesses in überschaubare Teilbereiche. Dies spart Zeit und Kosten. Des Weiteren sind so Standard-Maschinen mit optionalen Zusatzfunktionen strategisch am Maschinenprozess ausgerichtet, schnell integrierbar oder auch nachrüstbar.

Laufende Maschinen sollen nicht immer wegen sekundären Fehlern angehalten wer-den. Die XI/ON-Module können im Wartungs- oder Fehlerfall während des laufenden Betriebs abgezogen und ausgetauscht werden. Die Anlage läuft trotzdem weiter.

Eine Besonderheit des Gateway-Konzeptes ist die integrierte, serielle Schnittstelle, auf die mit Hilfe des Projektierungs- und Diagnosesoftwaretools I/Oassistant vor Ort zugegriffen werden kann, ohne die laufende Maschine zu beeinflussen. Das Tool I/Oassistant ist mehr als nur eine einfache Diagnose vor Ort. Mit ihm hat der Anwender ein Universalwerkzeug an der Hand, das ihm in interaktiver Form beim kompletten Planungs- und Realisierungsprozess des XI/ON-Systems unterstützt. Der Benutzer erzeugt und strukturiert am Bildschirm sein Projekt, wählt Gateway, Basis- und Elektronikmodule sowie Zubehör aus. Er konfiguriert und parametriert die einzelnen Stationen off- oder online. Schon im Offline-Betrieb während der Planung kann die mit dem I/Oassistant zusammengestellte Modulreihenfolge geprüft werden. Dabei erkennt das Tool, ob die Modulzusammenstellung im eingebauten Zustand fehlerfrei arbeiten kann. Ansonsten werden Fehlermeldungen oder Warnungen automatisch angezeigt. Somit können alle benötigten Module auf einmal bestellt werden, ohne bei der späteren Inbetriebnahme zeitaufwendige Nachbestellungen platzieren zu müssen. Diagnosen und Parameter werden in Klartext dargestellt. Dabei ist die Eigendiagnose wie Fehlerspannungs- und Kurzschlussüberwachung, Busfehler und Modulinitialisierung integriert. Die Diagnose im Kurzschlussfall ist dabei kanalweise möglich, das vereinfacht und verkürzt die Wartung und Inbetriebnahme. Im Servicefall vor Ort kann über ein Passwortschutz bestimmt werden, ob eine Projektierung (Stationsveränderung), ein Service (eingeschränkte Stationsveränderung) oder nur eine Diagnose zugelassen wird.

Eine weitere Besonderheit des I/Oassistant ist der Verdrahtungstest einer aufgebauten Station. Im Prozessabbild kann der Status der Eingänge nachvollzogen und die Ausgänge durch einen Doppelklick mit der Maus verändert werden. Mit Hilfe der Funktion „forcen von Ausgängen“ besteht die Möglichkeit, Aktoren (Ausgänge) selbst auch dann aktiv anzusprechen, wenn die Steuerung über die Feldbusschnittstelle des Gateways Daten austauscht. So lässt sich die Funktionsfähigkeit der Anlage sowie die Feldverdrahtung auch schon während der Inbetriebnahme der Maschine überprüfen. Dies gilt auch für die Analogmodule von XI/ON. Das Betriebsverhalten des Gateways und der einzelnen Module kann durch Parametrierung festgelegt und anschließend in einer Gerät-Stammdatei (GSD bei Profibus DP oder ESD bei CANopen) an die Steuerung übertragen werden. Die GSD- oder ESD-Dateien werden stationsspezifisch auf Knopfdruck generiert. Um bei der Inbetriebnahme einen schnellen Überblick über die enthaltenen Anlagenfunktionen zu erhalten, kann die Stationsdokumentation mit sprechenden Namen der E/A-Punkte versehen werden. Die Ortsbezeichnung der einzelnen Module wird auf den Basisklemmen mit dem bekannten Dekafix realisiert. Ein Vertauschen der einzelnen Elektronikmodule beugt eine Kodierung an der Basisklemme vor, die beim erstmaligen Stationsaufbau ohne zusätzlichen Planungsaufwand erzeugt wird.

Halle 5, Stand 5A24