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Treffpunkt Automation

Festo CPX-Terminal mit

Safety Ein- und Ausgängen

in Verbindung mit PROFIBUS/PROFINET

Stand: 28.03.2017

DE-TV Martin Maier DE-TV Heinz HohnerTel.: 0711 347 52258 Tel.: 0711 347 [email protected] [email protected]

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Themen CPX Safety-Präsentation

• CPX Umfeld- Safety im Ventilinsel-Umfeld- Ziele - Produktangebot- Problematik Testimpulse (Motivation für CPX Safety)

• Sicheres Eingangsmodul CPX F8DI-P- Techn. Daten (Überblick)- Anschlusstechnik- Parametrierungsmöglichkeiten

• Sicheres Ausgangsmodul CPX FVDO-P2- Techn. Daten (Überblick)- Funktion Kanal 0 – 2- Anschlusstechniken / Modulaufbau

• Diagnose- z.B. Drahtbruch Not-Halt

• Livepräsentation am Demoaufbau


Was ist CPX?

CPX – die elektrische Seite der Ventilinsel

VTSA Pneumatik

MPA-S Pneumatik

Schwerpunkt der heutigenPräsentation!


CPX Safety-Module – was ist zu beachten (Systemumgebung)?

Nur in Verbindung mit Profisafe und:

Nur in Verbindung mit: CPX-Metall d.h. Modul-Verkettungen aus Aluminium

Mögliche Pneumatik-Varianten:- MPA-S- VTSA bzw. VTSA-F


CPX Systemumfeld

1. Generation

E/A-Ventilinsel

2. Generation

Ventilinsel +Funktionsintegration

Dezentrale E/AsDezentrale PneumatikElektrische AntriebeProportionaltechnik

ausschließlich Festo Komponenten

3. Generation

Ventilinsel alsAutomatisierungsplattform

Kombination mitFremdprodukten


CPX Safety Umfeld


CPX Safety-Umfeld

Bildnachweis: siehe folgende Folien

Typische Ventilinsel-Applikationen:

- allgemeiner Maschinenbau- Automobil Karosseriebau

Verwendung der sicheren Ventilinsel-Ausgänge:

- Abschalten der 24V Ventilversorgung US2

Neu: Verarbeiten der typischen Safety-Sensoren (Zuhaltungen, Lichtgitter, Not-Halt Befehlsgeräte, Rollenhebel, Laserscanner, usw.)


CPX Safety-Umfeld

Bildquelle: http://atsmuenchen.wix.com

Not-Halt

Lichtgitter Lichtgitter


CPX Safety-Umfeld

Bildquelle: www.etz.de Ausgabe 4/2016

Not-Halt

LichtgitterLichtgitterLichtgitter

CPX MPAMS6-SV


Ziel: integrierte sichere Signalverarbeitung im pneumatischen Umfeld

Bildquelle: http://www.automation.siemens.com

Sichere AktuatorikSichere Sensorik


Festo Profisafe CPX Modulangebot

Safety-Eingänge Safety-Ausgänge

8-kanaliges Safety-Eingangsmodul zur Verarbeitung vonkontaktbehafteten oder OSSD Geräten bzw. zur sicherenGreifer- und Werkzeugerkennung

CPX-FVDO-P2CPX-F8DI-P

3-kanaliges Safety-Ausgangsmodul


Typische Ausgangssituation:

- Zentrale Safety-Ausgangsklemmen im Schaltschrank- Eine Safety-Klemme versorgt ein oder mehrere Ventilinseln- Not-Halt wirkt auf ein oder mehrere Ventilinseln


Systemumfeld – 2. Generation (Safety integrated)

US1/US2

Sichere, zentrale Lastspannungsversorgung

* 1. Generation = Safety in separater Logik / Schaltgeräte


Alternative:- Safety-EA-Klemmen im Schaltschrank entfallen- Jede Ventilinsel schaltet die Lastspannung eigenständig- Not-Halt wirkt nur auf eine Ventilinsel- Verarbeitung lokaler, sicherer Ein- und Ausgänge in der Ventilinsel

US1/US2


Systemumfeld - 3. Generation (Safety wirklich integrated)

Sichere, dezentrale Lastabschaltung


Bildquelle: www.automation.siemens.com / www.euchner.com

Systemumfeld – Dezentrale Safety-Konzepte

US1

US2 US1/US2

Inkl. Vor-verarbeitung


Ventilinseln mit sicheren Ein- und Ausgängen

Weshalb - warum?


Systemumfeld - Testimpulse in der Praxis

Prinzip der Testung bei PM-schaltenden Ausgängen: „kurzzeitiges“ Abschalten der 24V Aktuatorversorgung

Testimpulse dienen zur Erkennung von Querschlüssen.

Prinzip: Abschalten, dann Rücklesen der Ausgangsspannung und Auswertung des Spannungsverlaufs.

Problem in Verbindung mit federrückgestellten Pneumatikventilen:

- Gefahr des Umschaltens des Ventils in die Grundstellung- Umschalten der Ventilvorsteuerung- Reduzierung des B10-Werts d.h. Verschleiß in Folge der Testung

Auszug ZVEI Positionspapier zum Thema: Testung

!


Systemumfeld - Rückwirkungsfreie Testung auf Querschluss bei Festo

Signalverlauf am sicheren Ausgang

24V

Testimpulsfolge: z.B. ca. 128 Impulse

Bildquelle: http://www.eb.automation.siemens.com

Signalverlauf am sicheren Festo Ausgang

Optimierte Testimpulse für Ventilanwendungen nach dem Potenzial-Hub-Verfahren!

Vorteil: kein negativer Einfluss auf den B10 Wert


Systemumfeld - Rückwirkungsfreie Testung auf Querschluss bei Festo

Bildquelle: http://www.eb.automation.siemens.com

Optimierte Testimpulse für Ventilanwendungen nach dem Potenzial-Hub-Verfahren!

Vorteil: kein negativer Einfluss auf den B10 Wert

Signalverlauf am sicheren Ausgang

24V

Signalverlauf am sicheren Festo Ausgang

Potenzial am Aktuator immer 24V! D.h. rückwirkungsfreie Testung

t


CPX Profisafe-Eingangsmodul


8-kanaliges PROFIsafe-Eingangsmodul

• 4/8/(16) fehlersichere digitale Type 2*) Eingänge

• Vorverarbeitung auf dem Modul (z.B. 2-Hand, 1 aus n, Diskrepanz, usw.)

• Sichere Parameterdaten über Prozessabbild

• Parametrierung ohne Zusatz-Software

• M12 Anschlusstechnik u.a.

• Sensorversorgung: 4x 0,7A

• PL e / Kat. 4 / SIL 3

• Überwachung aller 8 Kanäle auf:

- externer Kurzschluss

- Querschluss

CPX-F8DI-P – techn. Daten (Auszug)

*) nach IEC 61131-2


CPX-F8DI-P – Anschlusstechnik / Mögliche Sensoren/Geräte

Licht-gitter

Fußschalter

Bildquellen: www.euchner.de / www.sick.de / www.fissler.de / www.schlegel.biz / www.directindustry.de / www.mark.de / www.schmersal.com / www.teichcomputer.de / http://de.farnell.com, ABB.com

Rollen-hebel

Not-HaltBefehlsgerät

Wahlschalter

Zweihandstart

Transpondersysteme

Zuhaltungen

Schlüsselschalter

Zustimm-schalter

Laser-scanner


CPX-F8DI-P Anschlusstechnik für OSSD und kontaktbehaftete Sensoren

Positionspapier


CPX-F8DI-P Anschlusstechnik für OSSD und kontaktbehaftete Sensoren

X1T

X2T

X3T

X4T

CPX-M-AB-4-M12X2-5POL-T

1 2

4 35

1 2

4 35

1 2

4 35

1 2

4 35

T0*)

T2*)

T4*)

T6*)

E1

E0 0V 0V

0V0V

E5

E7E3

E2

E4

E6

X1T

X2T

X3T

X4T

T1 T5

T7T3

%Ix.0

%Ix.4

%Ix.1

%Ix.5

%Ix.2

%Ix.3

%Ix.6

%Ix.7

Gemeinsamer Takt

*) T0, T2, T4 und T6 individuelle Takte oder 24V statisch Ein oder Aus; T1, T3, T5 und T7 gemeinsamer Takt

E0E1E2E3

E4E5E6E7


CPX-F8DI-P Anschlusstechnik – Bitzuordnung

X1T

X2T

X3T

X4T

CPX-M-AB-4-M12X2-5POL-TCPX-M-AB-4-M12X2-5POL

1 2

4 35

E1

E0

X1

1 2

4 35

E3

E2

X2

1 2

4 35

E5

E4

X3

1 2

4 35

E7

E6

X4

Bit im Eingangsbyte

01234567

2021222324252627


CPX-F8DI-P - Einstellung Profisafe-Adresse

• Einstellen der Profisafe-Adresse

- DIP-Schalter im Modul

- Bereich: 1-1022


Parametierungsmöglichkeiten von Safety-Modulen

Profisafe-Eingangsmodule müssen im Normalfallparametriert werden. Typ. Parameter sind z.B:

- Diskrepanzzeit- Geberauswertung z.B. 1oo2- Geberverschaltung z.B. Äquivalent, Antivalent- Diskrepanzverhalten

Dazu stehen folgende Möglichkeiten zur Verfügung:

- innerhalb der Programmiersoftware z.B. Step7/TIA

- zusätzliche Software z.B. MURR Safety-Configurator

- keine Zusatzsoftware, Parameter fix hinterlegt



Komplette Parametierung aller Safety-relevanten Parameter innerhalb Step7 bzw. TIA Portal



Sicherheitsensoren lassen sich in Modi (Gruppen) einteilen!

Innerhalb jeder Gruppe werden fixe Parameter angewendet.

Softwareseitig muss nur festgelegt werden, welche Geräteart wo angeschlossen ist.


Programmbeispiel: Modus-Einstellung (im F-Programm!)

CPX-F8DI-P – Übersicht Parametrierung

Modus: 6-5-6-7Kanal 1/0 (Zwei-Hand / 1oo2D)

Kanal 3/2 (Not-Halt / 1oo2T)

Kanal 5/4 (OSSD / 1oo2 äquiv.)

Kanal 6/7 (Not-Halt / 1oo2T)

Bildquelle: http://www.etl-prueftechnik.de /www.Fissler.de / www.schmersal.de

X1T

X2T

X3T

X4T

Mode 7

Mode 6 Mode 6

Mode 5w#16#6567

1)

1) S7-1500: Datentyp Integer


CPX-F8DI-P – Unterschiede GSDML Datei

Mode-Einstellung „zentral“, d.h. an einer Stelle im F-Programm

Möglichkeit 1 – Parametrierung über MOVE Möglichkeit 2 – Parametrierung über Bool to Word

Vorteil: Darstellung aller 4 Modi im

KlartextVorteil: Einfache Methode, um den Mode zur Laufzeit

umzuschalten.

Auszug GSDML-Datei


FB EinlegenInitialsierung(Mode-Einst.)

Prog.ablauf

FB Not-HaltInitialsierung(Mode-Einst.)

Prog.ablauf

CPX-F8DI-P – Unterschiede GSDML Datei

Mode-Einstellung „dezentral“, d.h. an versch. Stellen im F-Programm

Auszug GSDML-Datei

Vorteil: Mode-Einstellung und Programmierung des

Programmablaufs findet an einer Stelle statt.

Bildquelle:http://www.awetis.de/fileadmin/user_upload/Downloads/Firmenprasentation_20161020_DE_low.pdf

FB ZugangInitialsierung(Mode-Einst.)

Prog.ablauf


Parametierung über Festo Modus-Auswahl - Vorteile

Durch die Implementierung der verschiedenen Betriebs-Modi imCPX Safety-Eingangsmodul entfällt ein Teil der nach EN13849-2geforderten Validierung bei Inbetriebnahme bzw. Änderungen.

Validierung „on Board“ !

Beispiel: Aufwände für den Funktionstest z.B. bei einem 2-Hand-Start reduzieren sich, da die Firmware des Safety-Eingangsmoduls viele notwendigen Bedingungen automatisch abprüft.

Bildquelle: BGIA Dokument „Praxisgerechte Validierung von Sicherheitsapplikationen / VDAM-Infotag Programmierbare Sicherheit 11.11.2008


CPX-F8DI-P Diagnose

• Kanalstatus: siehe Liste

• Kanalfehler:

Aus: kein Fehler

Ein: Konfig.fehler/ungültiger Prozesswert

Blinkend: siehe Liste

• FP-LED:

Blinkend: Integration nach Power On notwendig

bzw. Re-Integration nach einen Fehler notwendig

Ein: Sichere Kommunikation OK

Aus: Sicherer Abschaltzustand

• Modulfehler:

Aus: Störungsfreier Betrieb

Ein: Modulfehler

X1T

X2T

X3T

X4T

01

23

4567

FP

Kanalstatus Kanalfehler

ModulfehlerFailsafe-Protokoll


CPX-F8DI-P Diagnose

Beispiel: Drahtbruch Kanal 0

1. Ausgangssituation

2. Drahtbruch/Wackel-kontakt

3. Drahtbruch/Wackel-kontakt beseitigt

4. Not-Halt betätigt

(Flankenwechsel)

01

23

4567

FP

01

23

4567

FP

01

23

4

567

FP

01

23

4

567

FP

blinkt

1 2

4 35

T0 E1

E0 0V

T1

Bildquellen: www.siemens.com

Fehleranzeigebleibt „stehen“ !


CPX-F8DI-P Diagnose

Beispiel: Drahtbruch Kanal 0

5. Not-Halt wieder entriegelt(LED zeigt Kanalstatus)

6. Kanal De-PassiviertK0/K1 wieder funktions-fähig

01

23

4567

FP


1 2

4 35

T0 E1

E0 0V

T101

23

4567

FP

Blinkt! De-Passivierungnotwendig


CPX-F8DI-P Diagnose via TIA Portal


CPX-F8DI-P Kompakt

• 8 sichere Eingänge (Ple, Kat.4) für kontaktbehaftete und/oder OSSD-Geräte

• Neue Anschlusstechnik (4x M12, 5polig, Pin 5 Taktsignal)

• Nur in Verbindung mit:- CPX Metall (51E)

• Nur in Verbindung mit Profisafe:- Profibus (CPX-FB13)- Profinet (CPX-FB33, -FB34, -FB35 und -FB41)

• Zulässige Pneumatik:- VTSA- VTSA-F- MPA-S

• Auch in Verbindung mit dem CPX Terminal

• Zulässige Anschlusstechniken:- 4x M12 5-pol. mit Taktung (Code GS) - Vorzugstyp -- 4x M12 5-pol. (Code KA)- Cage Clamp (KJ)

• Platzierung innerhalb CPX beliebig

• Pro CPX mehrere F8DI-Module möglich

• AIDA konform (BMW, Daimler, VW, AUDI, Porsche)


CPX Profisafe-Ausgangsmodul


3-kanaliges PROFIsafe-Ausgangsmodul

• Kanal 0: PM-schaltender Ausgang für die Versorgung der Ventile

• Kanal 1 und 2: PM-schaltende Ausgänge für externe Geräte

z.B. Softstartventil, STO, usw.

• Sichere Parameterdaten über Prozessabbild

• M12 Anschlusstechnik u. a.

• PL e / Kat. 3 / SIL 3

• Überwachung aller 3 Kanäle auf:

- externer Kurzschluss

- Querschluss

- Drahtbruch

CPX-FVDO-P2 - Überblick

*) nach IEC 61131-2


CPX FVDO-P2 – Kanal 0 – sichere Ventilspannungsversorgung

0VVen

24VVenKanal 0

• PM- schaltender Ausgang. Sichere Abschaltung der 24V

Ventilversorgung

• Kurzschlussüberwachung 24V und 0V Anschluss

• Ausgang selbstüberwachend, elektrische Abschaltung nach Kat. 3

• Nennstrom: max. 1,5A für alle Ventilspulen 1) elektronischer

Überlastschutz

• Rückwirkungsfreie Testung auf QuerschlussVentile

1) Stromaufnahme MPA1 9mA, MPA2 18mA (nach Stromabsenkung)


CPX FVDO-P2 - Kanal 1 und 2 (zusätzliche sichere Ausgänge)

• PM-schaltende Ausgänge

• Kurzschlussüberwachung 24V und 0V Anschluss

• Ausgänge selbstüberwachend, elektrische Abschaltung nach Kat. 3

• Nennstrom: max. 1,5A pro Kanal, elektronischer Überlastschutz

• Anschlussmöglichkeit für:

Einzelventile z.B. Softstartventil

Relais, Motorstarter

• Rückwirkungsfreie Testung auf Querschluss

0VVEN

24VVEN

K1

K2


Einstellung Profisafe-Adresse

10 fach DIP Schalter Beispiel

Einstellen der Profisafe-Adresse

- DIP-Schalter im Modul

- Bereich: 1-1023


CPX FVDO-P2 - Aufbau

• Metallverkettungsblock CPX-M-GE-FV (nur in Verbindung mit dem

Profisafe Modul zulässig)

• ProfiSafe Ausgangsmodul CPX-FVDO-P2

• Zulässige Anschlussblöcke

- M12 5-polig (Metallvariante)

- Cage Clamp


CPX FVDO-P2 Anschlussbelegung

X1.1: 0V CH11) X3.1: nicht belegtX1.2: +24V CH11) X3.2: nicht belegtX1.3: F-D0- CH1 X3.3: nicht belegtX1.4: F-DO+ CH1 X3.4: nicht belegtX1.5: FE X3.5: nicht belegt

X2.1: 0V CH21) X4.1: nicht belegtX2.2: +24V CH21) X4.2: nicht belegtX2.3: F-DO- CH2 X4.3: nicht belegtX2.4: F-DO+ CH2 X4.4: nicht belegtX2.5: FE X4.5: nicht belegt

1) Ungeschaltete 24V aus Uven

frei

X1

X2


Codierung Safety-Modul und Verkettungsblock

• CPX-FVDO-P2 erfordert einen speziellen Verkettungsblock:

- CPX-M-GE-EV-FO

• Modul und Verkettung sind jeweils nur untereinander kombinierbar

• Eine mechanische Kodierung verhindert ein versehentliches Einstecken

eines Safetymoduls in eine Standard-Verkettung und umgekehrt


Aufbau Safety-Verkettungsblock

Stromschienen Versorgung Ventil UVEN

Stromschienen Versorgung elektr. Ausgänge UAUS

Mechanische Codierung


Anwendungen - 1

US1

US2

Klassische Anwendung

- Safety-Modul schaltet US2 (Ventilversorgung sicher ab) - freie (sichere) Ausgänge bleiben unbenutzt- Spannungsweiterleitung sinnvoll



Anwendungen – 3

US1

US2

Typ. Anwendung der freien Safety-Ausgänge

- Sichere Ansteuerung von MPA Spannungszonen



Anwendungen - 8

US1

US2

Typ. Anwendung der freien Safety-Ausgänge

Sichere Ansteuerung des MS6-SV



CPX-FVDO-P2 Kompakt

• 3 sichere Ausgänge (Ple, Kat. 3)

• Spezieller Verkettungsblock (Code QF)

• Nur in Verbindung mit:- CPX Metall (51E)

• Nur in Verbindung mit Profisafe:- Profibus (CPX-FB13)- Profinet (CPX-FB33, -FB34, -FB35 und -FB41)

• Zulässige Pneumatik:- VTSA / VTSA-F- MPA-S

• In Verbindung mit dem CPX Terminal nicht sinnvollaber möglich

• Zulässige Anschlusstechniken:- 4x M12 5-pol. (Code KA)- Cage Clamp (Code KJ)

• Platzierung innerhalb CPX fix, immer unmittelbar vor dem Pneumatikinterface/Pneumatikadapter

• Pro CPX nur ein FVDO-P2 Modul möglich


Demo-Aufbau


CPX Safety Demoaufbau

#12

CPX Safety Greifer #12

A30.2

#10 #11 #12 #13

#20

#22

ET200SP


Weiterführende Links

Taster blinken

Reset-Taste blinken

2-Hand Bedienung

Signalverdopplung

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