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Feldautomatisierung mit PROFIBUS und SIMATIC PCS 7 Kurzbeschreibung · April 2003

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Feldautomatisierung mitPROFIBUS und SIMATIC PCS 7

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PROFIBUS

Dezentrale Automatisierungslösungen auf Basis offener Feldbusse gehören heute zum Standard in weiten Berei-chen der Fertigungsindustrie und in der Verfahrenstechnik. Erst mit Feldbussen lassen sich die funktionalen Vorteile der digitalen Kommunikation vollständig nutzen, u.a. bessere Auflösung von Messwerten, Diagnosemöglichkeiten und Fernparametrierung.

PROFIBUS ist heute der erfolgreichste offene Feldbus mit einer großen instal-lierten Basis für einen breiten Anwen-dungsbereich. Die Normung nach IEC 61158 / EN 50170 bietet Ihnen Zu-kunftssicherheit für Ihre Investitionen.

PROFIBUS eignet sich für die schnelle Kommunikation mit dezentraler Peripherie (PROFIBUS DP) in der Fertigungsautomatisierung ebenso wie für Kommunikationsaufgaben in der Prozessautomatisierung (PROFIBUS PA). Es ist das erste Feldbussystem, das mit identischen Kommunikationsdiensten Anforderungen beider Bereiche abdeckt.

Die Übertragungstechnik des PROFIBUS PA ist auf die Belange der Prozessindustrie zugeschnitten. Inter-operabilität zwischen Feldgeräten unterschiedlicher Hersteller und Fern-parametrierung der Feldgeräte im lau-fenden Betrieb sind durch die genorm-ten Kommunikationsdienste garantiert.

Mit SIMATIC PDM (Process Device Manager), einem durchgängigen und Hersteller übergreifenden Werkzeug zur Projektierung, Parametrierung, Inbe-triebnahme und Diagnose von intelli-genten Prozessgeräten am PROFIBUS, lässt sich eine Vielzahl von Prozessgerä-ten verschiedener Hersteller unter einer einheitlichen grafischen Bedienoberflä-che projektieren.

Funktionsweise

PROFIBUS PA erweitert PROFIBUS DP mit prozessnahen Komponenten zum direkten Anschluss von Aktoren und Sensoren. Bei PROFIBUS PA wurde die RS 485-Übertragungstechnik des PROFIBUS DP durch die Übertragungs-technik nach IEC 61158 ersetzt. Diese Technik ist international genormt und kann auch für eigensichere Anwendun-gen genutzt werden.

PROFIBUS PA verwendet das gleiche Kommunikationsprotokoll wie PROFIBUS DP; Kommunikationsdienste und Telegramme sind identisch.

Bei PROFIBUS PA können die Informatio-nen und die Energieversorgung für die Speisung der Feldgeräte über eine Zweidrahtleitung geführt werden.

PROFIBUS PA ist in Standardumgebun-gen ebenso einsetzbar wie in explo-sionsgefährdeten Bereichen. Beim Einsatz in explosionsgefährdeten Berei-chen müssen der PROFIBUS PA und alle angeschlossenen Geräte in der Zünd-schutzart Ex [i] ausgeführt werden.

Das einheitliche Protokoll von PROFIBUS DP und PROFIBUS PA ermög-licht die Verknüpfung beider Netzwerke und damit die Kombination von zeit-licher Performance und eigensicherer Übertragungstechnik.

PROFIBUS NutzerorganisationDurch die Konformitäts- und Interopera-bilitätstests bei den von der PROFIBUS Nutzerorganisation (PNO) autorisierten Testlaboratorien und die Zertifizierung der Geräte durch die PNO erhält der An-wender die Sicherheit, dass die Qualität und Funktionalität auch in Multi-Vendor-Installationen sichergestellt sind.Weitere Informationen zu PROFIBUS fin-den Sie im Produktkatalog der PNO. Die PNO setzt sich für die technische Weiter-entwicklung, Standardisierung und welt-weite Vermarktung des PROFIBUS ein.Der Katalog bietet einen Überblick über eine Vielzahl von Produkten und Dienst-leistungen rund um den PROFIBUS. Er repräsentiert das Angebot von Anbietern aus aller Welt und ist online im Internet aufrufbar:

www.profibus.com

highlightsVorteile verteilter Feldautomatisierung mit PROFIBUS PA:

Durchgängiges modulares System vom Sensor bis in die Leitebene ermöglicht neue Anlagenkonzepte

Problemlose Austauschbarkeit von Feldgeräten, die dem Standardprofil entsprechen, auch verschiedener Hersteller

Vernetzung von Messumformern, Ventilen, Stellantrieben etc.

Realisierung von eigensicheren Anwendungen durch Einsatz des Feldbusses in explosionsgefähr-deten Bereichen

Einfache Installation durch Zwei-drahtleitung zur gemeinsamen Energiespeisung und Datenübertra-gung

Reduzierte Verkabelungskosten durch Einsparungen bei Material und Verlegung

Reduzierte Projektierungskosten durch zentrales, einfaches Engineering der Feldgeräte (PROFIBUS PA und HART mit SIMATIC PDM, auch hersteller-übergreifend)

Rasche und fehlerfreie Montage Niedrigere Servicekosten dank ein-

facherer Verdrahtung und Anlagen-struktur sowie Möglichkeiten umfangreicher Diagnose

Stark reduzierte Inbetriebsetzungs-kosten durch vereinfachten Loop-Check

Skalierung/Digitalisierung der Mess-werte schon im Feldgerät; somit keine Umskalierung in SIMATIC PCS 7 notwendig

Daraus resultieren:

· Geringerer Hardware-Aufwand· Kürzere Inbetriebnahmezeit· Problemlose Instandhaltung· Kostengünstiges Engineering· Erhöhte Betriebssicherheit

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PROFIBUS PA im Umfeld von SIMATIC PCS 7

SIMATIC PCS 7 ist das Prozessleitsystem im Siemens Automatisierungsverbund „Totally Integrated Automation“ (TIA). Es nutzt Standard-Hardware- und -Soft-warekomponenten aus dem TIA-Sys-tembaukasten wie Controller, PC, Kom-munikation und Dezentrale Peripherie. Mit seiner durchgängigen Datenhal-tung, Kommunikation und Projektie-rung bietet es eine offene Basis für moderne, zukunftsorientierte und wirt-schaftliche Automatisierungslösungen in allen Branchen der Prozessindustrie, der Fertigungsindustrie und der Hybrid-industrie. Durch die Verwendung von weltweiten Standards ist das System in vielerlei Hinsicht offen und flexibel. In der Feldebene lässt sich eine breite Pro-duktpalette normgerechter Feldgeräte (PROFIBUS DP/PA, HART) integrieren.

Das Bild rechts oben zeigt die Integra-tion von PROFIBUS PA in SIMATIC PCS 7. Herausragende Merkmale der Konfigu-ration sind die optimale Kommunika-tion über alle Hierarchie-Ebenen sowie das zentrale Engineering für alle Kom-ponenten.

Die Kommunikation zwischen Automa-tisierungssystem und Feldgeräten an PROFIBUS PA erfolgt über Stellvertreter-bausteine in der CPU. Es gibt fünf Stell-vertreterbausteine (Analog-Ein/Aus-gang, Digital-Ein/Ausgang, Totalisator), mit denen alle Feldgeräte abgedeckt werden. Die Ein- und Ausgänge dieser Bausteine stehen „stellvertretend“ für die Feldgeräte in der CPU, um den Zugriff auf das Operator System über den Anlagenbus zu ermöglichen. Pro-jektiert werden diese Bausteine im zen-tralen Engineeringsystem. Dort werden auch die Konfigurationsdaten erzeugt, die im Anlauf in das DP/PA Link und in die Feldgeräte geladen werden.

Die Parametriersoftware SIMATIC PDM übernimmt die Inbetriebsetzung und Diagnose der Feldgeräte. Sie wird im Engineeringsystem betrieben und kann über die Kommunikationsebenen hin-weg direkt mit den Feldgeräten kom-munizieren.

Je CPU sind bis zu 10 DP-Stränge für den Zugang zur Feldebene nutzbar. Da alle Feldkomponenten gemeinsam am PROFIBUS DP angeschlossen werden können, ist eine Anpassung der Feld-instrumentierung an die örtlichen Gegebenheiten der Anlage leicht mög-lich, z.B. ein DP-Strang pro Teilanlage.

Sichere Kommunikation mit PROFIBUS DP (PROFISafe)

Nachdem PROFIBUS DP mit der Übertragungs-variante PROFIBUS PA (IEC 1158-2) die Durch-gängigkeit dezentraler Automatisierung auch auf die Prozesswelt ausdehnt,

erweitert das PROFISafe-Profil die PROFIBUS DP-Kommunikation zwischen CPU und Prozessperipherie um sicher-heitsgerichtete Funktionen für den Schutz von Personen, Anlagen und Umwelt.

PROFISafe schafft es, die sehr schnellen Reaktionszeiten im Fertigungsbereich einerseits und den sehr energiearmen Gerätebetrieb im Prozessbereich ande-rerseits mit einer durchgängigen Lösung abzudecken.

Ein mit PROFISafe realisierter Sicher-heitsbus zählt zu den offenen Syste-men. Die definierten Schnittstellen und Verfahren erlauben die Nutzung einer stetig wachsenden Zahl von Sicher-heitsgeräten (F-Hosts und F-Slaves) und

Systemen in flexibler Konstellation. Sicherheitsgerichtete Kommunikation und Standardkommunikation laufen auf einem einzigen Kabel, was nicht nur ein enormes Einsparpotenzial bei Verka-belung und Teilevielfalt bietet, sondern auch den Vorteil der Nachrüstbarkeit (Retrofit). Bei Bedarf können Standard- und sicherheitsgerichtete Kommunika-tion auf verschiedenen PROFIBUS-Stränge verteilt werden.

Die Sicherheitsmaßnahmen werden in den Kommunikationsendteilnehmern gekapselt. Diese Kapselung führt dazu, dass die Nutzlast von Standard-PROFIBUS-Telegrammen zur Gewähr-leistung der Kommunikationssicherheit um einige Bytes Information erweitert wird.

Das PROFISafe-Profil unterstützt die Failsafe-Kommunikation für Anwen-dungen bis Sicherheitsklasse SIL 3 nach IEC 61508, bis Anforderungsklasse AK 6 nach DIN V 19250/DIN V VDE 0801 sowie bis Kategorie 4 nach EN 954-1.

In der Sicherheitstechnik spielt die Ver-fügbarkeit eine große Rolle. Sie lässt sich durch redundanten Aufbau der gesamten Anlage steigern. Dies wurde bei der Enwicklung von PROFISafe von Anfang an berücksichtigt.

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SIMATIC PDM

SIMATIC PDM (Process Device Manager) ist ein durchgängiges, Hersteller über-greifendes Werkzeug zur Projektierung, Parametrierung, Inbetriebnahme und Diagnose von intelligenten Feldgeräten und Komponenten. SIMATIC PDM ermöglicht es, mit einer Software eine Vielzahl von Prozessgeräten verschiede-ner Hersteller unter einer einheitlichen Bedienoberfläche zu projektieren. Dies schafft Sicherheit und spart Investi-tions-, Ausbildungs- und Folgekosten.

SIMATIC PDM ist auf zwei Arten einsetz-bar:

· als integriertes Werkzeug in STEP 7 und damit auch integraler Bestandteil des Engineeringsystems von SIMATIC PCS 7, sowie

· unabhängig vom Systemlieferanten auf einem PC/PG unter den Betriebssystemen Windows 95/98/ME sowie Windows NT/2000/XP.

Die Darstellung der Geräteparameter und -funktionen ist für alle unterstütz-ten Prozessgeräte einheitlich und unab-hängig von ihrer Kommunikations-anbindung, z.B. über PROFIBUS DP/PA oder HART-Protokoll.

Die Kernfunktionen von SIMATIC PDM sind

· Einstellen und Ändern von Gerätepa-rametern,

· Vergleichen von Soll- und Ist-Parame-trierung,

· Prüfen auf Plausibilität der Eingaben,

· Simulieren,

· Diagnose,

· Verwalten,

· Inbetriebsetzungsfunktionen, z.B. Messkreistests von Prozessgerätedaten.

Darüber hinaus lassen sich mit SIMATIC PDM Prozesswerte, Alarme und Zustandssignale der Geräte online beobachten.

Projektierung von Prozessgeräten: Bedienoberfläche von SIMATIC PDM

Lifelist mit Detail- und Diagnoseinformationen zu den Feldgeräten

Parametersicht

Hardwaresicht in HW Konfig

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Bedienoberfläche

Die Bedienoberfläche von SIMATIC PDM erfüllt die Anforderungen der Richt-linien VDI/VDE GMA 2187 sowie der IEC 65/349/CD. Selbst Geräte mit meh-reren hundert Parametern sind über-sichtlich und schnell bearbeitbar. Mit SIMATIC PDM kann man sehr einfach in hochkomplexen Stationen wie Remote I/Os bis hin zu den angeschlos-senen Feldgeräten navigieren. Dem Bearbeiter stehen mehrere Sichten zur Verfügung:

· Hardwareprojektsicht (integriert in SIMATIC PCS 7)

Prozessgeräte werden innerhalb STEP 7/SIMATIC PCS 7 mit HW Konfig projektiert und grafisch oder in Tabel-lenform dargestellt.

· Prozessgeräte-Anlagensicht als TAG-bezogene Sicht, auch mit Anzeige von Diagnoseinformationen

Die in HW Konfig oder in der Prozess-geräte-Netzsicht projektierten Geräte

werden automatisch auch in der Pro-zessgeräte-Anlagensicht angelegt.

· Parametersicht zur Parametrierung der Prozessgeräte

Hier lassen sich Parameter eines aus-gewählten Prozessgerätes darstellen, modifizieren und speichern. Auch die Kommunikation zum Gerät wird hier aufgebaut. Diese Parameteranzeige wird nach einem Doppelklick auf ein Prozessgerät in einer der anderen Sichten gestartet.

· Lifelist-Sicht zur Identifizierung/Diag-nostik sowie zur Online-Parametrie-rung der Prozessgeräte

· Prozessgeräte-Netzsicht (für eine Stand-alone-Anwendung)

Hier wird die hierarchische Struktur von Netzen, Kommunikationskompo-nenten bis zu den Prozessgeräten projektiert. Bei der Integration in STEP 7/PCS 7 können diese Daten übernommen werden, so dass dop-pelte Eingaben überflüssig werden.

Zentrale Gerätebedienung

Das Übersichtsbild zeigt die möglichen Anschlusspunkte von SIMATIC PDM in einer Anlage.

Am Anlagenbus sind die Engineering Stationen angeschlossen, auf denen SIMATIC PDM installiert wird. Das gemeinsame Arbeiten auf einer Projekt-datenbasis zwischen verschiedenen Stationen ist über LAN möglich.

In der Feldebene sind Geräte unter-schiedlich anschließbar: PROFIBUS PA-Geräte an DP/PA Koppler und DP/PA Link oder HART-Geräte an den HART-Analog-eingabe-/ausgabebaugruppen der ET 200M oder ET 200iS. An herkömm-lichen Analogeingabe/-ausgabebau-gruppen sind ebenfalls HART-Geräte anschließbar.

Rechts wird ein HART-Multiplexer dar-gestellt, über den alle angeschlossenen HART-Geräte erreicht werden können.

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SIMATIC PDM

Die Regler SIPART DR und der SIMOCODE stehen im Bild auf Seite 5 stellvertretend für PROFIBUS DP-Geräte.

Der PROFIBUS DP ist hier an einem Auto-matisierungssystem SIMATIC S7-400 angeschlossen. Das S7-400 ermöglicht den Anschluss mehrerer DP-Segmente.

Routing

Mit SIMATIC PDM kann vom zentralen Engineering System aus per Routing über die verschiedenen Bussysteme und Remote I/Os anlagenweit jedes parame-trierfähige Prozessgerät erreicht wer-den. Das Umstecken der DP-Schnitt-stelle des PC an das jeweils richtige DP-Segment und damit eine mögliche Feh-lerquelle entfällt.

Es lassen sich

· Diagnoseinformationen aus den Feld-geräten lesen,

· Geräteeinstellungen verändern,

· Feldgeräte kalibrieren und justieren,

· Prozesswerte beobachten,

· Simulationswerte im Feldgerät erzeu-gen, oder

· Feldgeräte neu parametrieren.

Kommunikation

SIMATIC PDM unterstützt mehrere Kommunikationsprotokolle und -komponenten zur Kommunikation mit folgenden Geräten:

Geräte mit PROFIBUS DP-Interface

Diese sind direkt am PROFIBUS DP angeschlossen. Ein Beispiel hierfür ist der Prozessregler SIPART DR20.

Geräte mit PROFIBUS PA-Interface

z.B. der Messumformer SITRANS P

Remote I/O Stationen, z.B. ET 200M

Die von SIMATIC PDM unterstützten PROFIBUS PA-Geräte werden über DP/PA Link oder DP/PA Koppler an das PROFIBUS DP-Segment angebunden.

Parametrierbar sind die voll integrier-ten PROFIBUS-Geräte sowie nahezu alle PROFIBUS-Geräte mit den folgen-den PA-Profilen der Version 2.0 und 3.0:- Druck und Temperatur- Füllstand und Durchfluss- Aktoren- Diskret-I/O- Analysengeräte (nur PA-Profil

Version 3.0)

Geräte mit HART-Interface

Diese Geräte können auf unterschied-liche Art angeschlossen werden:- über die Dezentrale Peripherie

SIMATIC ET 200M mit den HART-Baugruppen,

- über die Dezentrale Peripherie ET 200iS mit HART on PROFIBUS gemäß PNO,

- über ein HART-Modem, mit dem eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen PC bzw. Engineering Sys-tem und dem HART-Gerät aufgebaut wird,

- über HART-Multiplexer, die im HART-Server der HCF (HART Com-munication Foundation) enthalten sind.

Parametrierbar sind neben den voll integrierten HART-fähigen Geräten ebenfalls auch alle weiteren HART-Geräte.

Regler mit serieller SIPART DR-Kom-munikation über RS 232 / RS 485

Über das SIPART DR-Netz sind die Reg-ler der SIPART-Reihe parametrierbar.

Geräteintegration

SIMATIC PDM unterstützt Feldgeräte entsprechend den PROFIBUS PA-Profil-beschreibungen durch die PROFIBUS-Nutzerorganisation (PNO) sowie Feld-geräte, die durch eine Electronic Device Description (EDD) und HART Device Description (HART-DD) beschrieben werden.

Durch die von der PNO spezifizierte Electronic Device Description Language EDDL werden die Feldgeräte in ihrem konstruktiven und funktionellen Aufbau beschrieben. Anhand dieser Beschrei-bungen erstellt SIMATIC PDM automa-tisch seine Bedienoberfläche mit den entsprechenden Feldgeräteinformatio-nen. Die per HART-DDL beschriebenen HART-Feldgeräte sind über den Katalog der HCF (Hart Communication Founda-tion) in SIMATIC PDM integriert. HART-DDL ist genormt, herstellerunab-hängig und sehr weit verbreitet. Wei-tere HART-Feldgeräte sind über EDD in SIMATIC PDM eingebunden.

Der Gerätekatalog von SIMATIC PDM umfasst derzeit über 1.000 Feldgeräte der verschiedensten Hersteller. Weitere Prozessgeräte von Siemens sowie Geräte anderer Hersteller können durch den Import ihrer Gerätebeschreibungen (EDD, GSD) einfach in SIMATIC PDM integriert werden.

Zugriffsschutz

SIMATIC PDM unterstützt zwei verschie-dene Benutzergruppen: Spezialist und Instandhalter. Der Instandhalter kann die Betriebsdaten modifizieren, der Spezialist kann auf alle Parameter und Funktionen zugreifen.

Für die Benutzergruppe Spezialist kann als Zugriffsschutz ein Passwort frei ver-geben werden.

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Diagnose mit PROFIBUS PA und SIMATIC PCS 7

Statusinformationen aus PROFIBUS PA-Geräten

Jedes PROFIBUS PA-Gerät liefert zusam-men mit jedem Messwert einen Status. Dieser enthält eine Vielzahl von Diag-noseinformationen zu dem vom Gerät gelieferten Messwert, entsprechend der Profildefinition der PROFIBUS-Nutzer-organisation (PNO).

Die von den PROFIBUS PA-Geräten gelieferten Standard-Diagnoseinforma-tionen enthalten z.B.:

· Gerätefehler,· Wartungsanforderungen,· Betriebsmodus (Automatik- oder

Vor-Ort-Bedienung) eines Stellungs-reglers

· Konfigurationsfehler, usw.

Verdichten der Informationen mit SIMATIC PCS 7-Standardbausteinen

Die Statusinformationen lassen sich in SIMATIC PCS 7 mit Standard-CFC-Bau-steinen interpretieren, verdichten und als Klartextmeldungen ausgeben, stets auf Basis der PNO-Profildefinitionen.

Praxisgerechte PCS 7-Diagnose-bausteine für Siemens-Feldgeräte

Darüber hinaus werden praxisgerechte fertige Diagnosebausteine angeboten, die speziell auf Siemens-Feldgeräte abgestimmt sind.

Diese Bausteine liefern zum einen prä-zise und optimal an das jeweilige Gerät angepasste Meldetexte, die über den im Profil definierten Standard hinausge-hen. Beispiele hierfür sind:

· „Positionierfehler“ (SIPART PS2), z.B. wegen Druckluftverlust (siehe auch Bild oben)

· „Funktionskontrolle“ (ULTRAMAT/ OXYMAT)

Zusätzlich bieten die Diagnosebau-steine eine Auswertung des Status über die Zeit, z.B. bei der Meldung „Dauer-Überlast“.

Für bestimmte Feldgeräte haben die Diagnosebausteine auch eine Schnitt-stelle für Anwenderfunktionen, die sonst zusätzlich projektiert werden müssten, z.B. eine Auto-Kalibrierung für Gasanalysegeräte.

Diese höhere Komfortstufe wird für PROFIBUS PA-Feldgeräte von Siemens angeboten, z.B. SITRANS P, SITRANS T, SITRANS F US, SITRANS LR, SIPART PS2, ULTRAMAT, OXYMAT oder SIPAN.

Mit Hilfe der Diagnosemeldungen kann der Operator schneller agieren und ziel-gerichteter das Wartungspersonal infor-mieren. Er weiß z.B., dass ein Gerät in naher Zukunft ausgetauscht werden muss oder dass ein Gerät zur Zeit

bedient oder gerade kalibriert wird und damit nicht messen kann.

Diese Meldungen erscheinen auf der Operator Station (OS) und werden mit einem Zeitstempel und der Messstellen-bezeichnung (TAG-Nummer) im OS-Meldearchiv abgelegt.

Zielgerichtete Wartungs-informationen mit SIMATIC PDM

Mit Hilfe von SIMATIC PDM können detailliertere Informationen aus den Feldgeräten abgerufen werden, die als Entscheidungsgrundlage für weitere Aktionen hervorragend geeignet sind, z.B. ob sich das Gerät wegen Tempera-turüberschreitungen der Messelek-tronik an einem ungeeigneten Standort befindet oder von einem Techniker geprüft und repariert werden muss. So lassen sich auch Servicemaßnahmen planen, bevor ein Gerät ausfällt.

Integration zu MES-Systemen

Die Diagnosemeldungen lassen sich bei Bedarf auch über die Standard-Schnitt-stellen von SIMATIC PCS 7 von überge-ordneten Rechnern auswerten, z.B. über die OPC-Schnittstelle.

Diagnoseanzeige (links) auf der Operator Station mit Topologie der Anlage. Am PROFIBUS PA-Strang ist ein Feldgerät gestört (rotes Symbol). Die zugehörige Meldung „Deviation“ (auf deutscher Bedienoberfläche: „Positionierfehler“) erscheint in der Meldezeile. Durch Klicken auf das gestörte Feldgerät erscheint eine Prozess-Sicht (rechts), aus der ein Operator erkennt, dass das Ventil im Zulauf geschlossen wurde und nicht mehr geöffnet werden kann. Mit SIMATIC PDM können bei Bedarf weitere Detailinformationen aus dem Feldgerät ausgelesen werden.

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DP/PA Koppler und DP/PA Link

Übergang PROFIBUS DP/PA

Um den reibungslosen Übergang zwi-schen PROFIBUS DP und PA mit ihren unterschiedlichen Übertragungstechni-ken zu gewährleisten, bietet das SIMATIC-Produktspektrum die Netz-übergänge DP/PA Koppler und DP/PA Link an. Ihr jeweiliger Einsatz hängt von der Anlagengröße, der gefor-derten Performance sowie dem verwen-deten Automatisierungssystem ab:

· der DP/PA Koppler wird bei kleinen Mengengerüsten und geringen zeit-lichen Anforderungen eingesetzt,

· das DP/PA Link bei großen Mengen-gerüsten und hohen zeitlichen Anfor-derungen.

DP/PA Link

Anwendungsbereich

Das DP/PA Link ist ein sehr einfaches Gateway, das PROFIBUS DP und PROFIBUS PA miteinander verbindet, jedoch die Übertragungsraten entkop-pelt. Dadurch können PROFIBUS DP und PA miteinander kombiniert wer-den, ohne die zeitliche Performance von PROFIBUS DP zu beeinflussen.

Das DP/PA Link ermöglicht den Aufbau großer Anlagen mit umfangreichem Adressiervolumen und hohen Anforde-rungen an die Zykluszeit. Es kann an PROFIBUS DP-Normmastern betrieben werden.

Arbeitsweise

Das DP/PA Link fungiert als Slave am PROFIBUS DP und als Master am PROFIBUS PA. Aus der Sicht des Auto-matisierungssystems bzw. Prozessleit-systems ist das DP/PA Link ein modula-rer Slave. Die einzelnen Module dieses Slaves sind die am unterlagerten PROFIBUS PA-System angeschlossenen Feldgeräte. Die Adressierung der Feld-geräte erfolgt indirekt über das DP/PA Link.

Durch die Entkopplung der Übertra-gungsraten ist auf der PROFIBUS DP-Seite die maximale Übertragungsrate von bis zu 12 Mbit/s nutzbar.

Da je DP/PA Link bis zu 31 Feldgeräte angeschlossen werden können, das Link selbst aber nur eine DP-Adresse benötigt, erhöht sich das Adressier-volumen des Systems beträchtlich.

Aufbau

Das DP/PA Link ist modular in S7-300-Aufbautechnik gestaltet. Es wird gebildet aus der Anschaltbaugruppe IM 157 und einem oder mehreren DP/PA Kopplern in der Ex- oder Nicht-Ex-Variante.

Der Einsatz aktiver Busmodule als Rück-wandbus ermöglicht das „Ziehen und Stecken“ einzelner Module im laufen-den Betrieb und einen redundanten Aufbau der PROFIBUS DP-Anschaltung. Zusammen mit dem Automatisierungs-system AS 414H / AS 417H sind somit hochverfügbare Anwendungen mög-lich.

Durch die Kombination der IM 157 mit Ex- oder Nicht-Ex-Varianten des DP/PA Kopplers sind auch Ex-oder Nicht-Ex-Varianten des DP/PA Links konfigu-rierbar.

Dieses modulare System ist ausbaubar auf maximal 5 PROFIBUS PA-Stränge je DP-Anschluss. Die PROFIBUS PA-Stränge sind hinsichtlich der Stromeinspeisung physikalisch getrennt, bilden jedoch aus Kommunikationssicht ein Bussystem.

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Intelligente PROFIBUS-fähige Feldgeräte

Siemens bietet für die Prozessautomati-sierung in der Feldebene eine Reihe intelligenter Feldgeräte, die optimal für den Einsatz im Umfeld des Prozess-leitsystems SIMATIC PCS 7 geeignet sind:

· Prozessgeräte

· Analysengeräte

· Wägesysteme

· Wartengeräte

· Antriebe

Die mit diesem Symbol versehenen Feldgeräte sind mit SIMATIC PDM parametrierbar.

Prozessgeräte

Die Prozessgeräte sind in Gerätevarian-ten mit PROFIBUS DP/PA-Schnittstelle und für die Kommunikation über das HART-Protokoll verfügbar.

Weitere Informationen, Technische Daten und Bestelldaten zu diesen Pro-zessgeräten sind auch im Internet ver-fügbar:

www.siemens.de/feldgeraete

Messumformer für Druckmessung

Die Messumformer SITRANS P sind geeignet für Durchfluss- und Druck-messungen (inkl. Absolut- und Diffe-renzdruck) sowie für Füllstandmessun-gen von aggressiven und nicht aggressiven Gasen, Dämpfen und Flüssigkeiten. Für die verschiedenen Messaufgaben werden unterschiedliche Messzellen eingesetzt. Dies ermöglicht eine optimale Genauigkeit für die jewei-lige Messaufgabe. Mit einer komplett verschweißten Messzelle erreicht der SITRANS P volle Vakuumfestigkeit, hohe Überlastfestigkeit und eine hohe Lebensdauer. Die Messspannen decken den Bereich von 1 mbar bis zu 400 bar ab.

PDM

PDM

Durchflussmessung

Das Ultraschall-Durchflussmessgerät SITRANS F US mit der patentierten helixförmigen Schallführung wird zur Durchflussmessung von leitfähigen und nicht leitfähigen Flüssigkeiten einge-setzt, z.B. Lösungsmitteln, organischen Flüssigkeiten und Kondensaten.

Neben dem Signal für den aktuellen Durchfluss liefert das Gerät weitere Messdaten, aus denen auch Informatio-nen über die Produktqualität abgeleitet werden können.

Die Vorteile liegen in der hohen Mess-genauigkeit, der Durchströmung ohne Druckverlust, der großen Messbereichs-dynamik, den Multisensor-Eigenschaf-ten und den geringen Wartungskosten, da keine beweglichen Teile vorhanden sind.

Das magnetisch-induktive Durchfluss-messgerät SITRANS F M misst den Durchfluss elektrisch leitender Medien ab 0,008 µS/cm. Damit lassen sich homogene Flüssigkeiten messen, auch solche mit Feststoffpartikeln wie Breie, Pasten und Schlämme. Fließgeschwin-digkeiten bis zu 12 m/s sind zulässig.

Nennweiten von DN2 bis DN2000, Flansche nach DIN, ANSI und weiteren Normen sind verfügbar. Lieferbar sind Auskleidungen mit Weich- und Hart-gummi, mit NOVOLAK für aggressive Medien bis 130 ºC und mit PTFE für Temperaturen bis 180 ºC.

Temperaturmessung

SITRANS T wird in Verbindung mit einem Sensor zur Temperaturmessung eingesetzt. Durch seine universelle Ein-gangsstufe sind alle gängigen Tempera-tursensoren und Gleichspannungsquel-len anschließbar:

· Widerstandsthermometer Pt 100,

· Thermoelemente,

· Widerstandsgeber/Potentiometer von 24 Ω bis 6000 Ω und

· Gleichspannungsquellen von 17 mV bis 1120 mV Spanne.

Mit SITRANS T kann der gesamte genormte Temperaturbereich der ver-schiedenen Sensoren gemessen wer-den. Die Kennlinien aller Sensoren wer-den linearisiert.

PDM

PDM

SITRANS T

SITRANS P SITRANS F US SITRANS F M

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Intelligente PROFIBUS-fähige Feldgeräte

Füllstandmessung

SITRANS LR 400 ist ein Hochfrequenz-Radar-Füllstandmesser für die Prozess-industrie, der sich durch hohe Genauig-keit und große Messbereiche auszeich-net.

SITRANS LR 300 ist ein nach der paten-tierten Mikrowellen-Impuls-Technolo-gie arbeitender Füllstandmesser mit Langzeitzuverlässigkeit, auch unter schwierigen Einsatzbedingungen. Das Gerät kann an unter Druck stehenden Behältern, bei explosions- und nicht explosionsgefährdeten Medien, bei starker Dampf- und Staubbildung und hohen Temperaturen eingesetzt wer-den.

Siemens liefert darüber hinaus verschie-dene Ultraschall-Füllstandmessgeräte für die unterschiedlichsten Anwendun-gen. Das Spektrum reicht von kompak-ten Geräten für kleine Messbereiche bei Flüssigkeiten und Schlämmen über Geräte für mittelgroße und große Messbereiche bei Feststoffen und Flüssigkeiten bis zu einem System zur Überwachung und Steuerung von Pumpstationen.

Messgeräte für kapazitive Füllstandmessung

SITRANS LC 500 ist ein idealer kapaziti-ver Füllstandmesser für den Einsatz unter extremen Temperatur- und Druck-bedingungen. Die patentierte Active-Shield-Technologie schützt ihn vor Staub, Ablagerungen, Dampf und Kon-densation.

Die Grenzstandschalter SITRANS LS die-nen zur Erfassung vordefinierter Füll-stände von Schüttgütern, Schlämmen oder Trennschichten. Gemessen wird nach dem berührungslosen Ultraschall-prinzip oder mit hochempfindlichen kapazitiven Elektroden. Es ist ein breites Spektrum unterschiedlicher Ausführun-gen verfügbar. Dazu gehören Versionen für den Einsatz bei hohen Drücken und Temperaturen ebenso wie Sanitär-versionen für die Nahrungs- und Genussmittelindustrie und die pharma-zeutische Industrie.

Stellungsregler fürpneumatische Regelventile

Der elektropneumatische Stellungsreg-ler SIPART® PS2 regelt die Ventil- oder Klappenstellung an pneumatischen Schub- oder Schwenkantrieben. Der Sollwert für die Ventilstellung wird vom Leitsystem vorgegeben und der Istwert von SIPART PS2 an das Leitsystem zurückgemeldet. Über einen Binär-eingang kann die aktuelle Ventilstel-lung blockiert oder das Ventil in eine Sicherheitsstellung gefahren werden.

SIPART PS2 gibt es auch für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen.

PDM

PDM

Analysengeräte

Flüssigkeitsanalyse

SIPAN® bedeutet Flüssigkeitsanalyse für pH, Leitfähigkeit und gelösten Sauerstoff in der Komfortklasse. Die Messumformer werden über den PROFIBUS PA mit Hilfsenergie versorgt und sind in eigensicherer Ausführung für den explosionsgefährdeten Bereich geeignet.

Gasanalysengeräte

ULTRAMAT® 6 arbeitet nach dem NDIR-Zweistrahl-Gegentaktverfahren und misst hochselektiv IR-aktive Gase.

OXYMAT® 6 beruht auf dem paramag-netischen Wechseldruckverfahren und ist für die Sauerstoffmessung bei Gasen einsetzbar.

CALOMAT® 6 misst über die spezifische Wärmeleitfähigkeit die Konzentration von Wasserstoff und Edelgasen.

FIDAMAT® Gasanalysatoren enthalten einen Flammenionisationsdetektor und erfassen Kohlenwasserstoffe. Die Mes-sung erfolgt nicht stoffklassenspezi-fisch, sondern komponentenspezifisch. In erster Näherung ist das Messergebnis dabei proportional der Anzahl der C-Atome im jeweiligen Molekül.

PDM

PDM

SITRANS LR

SIPART PS2

kapazitive Füllstandmessung

Analysengeräte

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Wägesysteme

Wägebaugruppen

Füllstands- und Dosierwaagen für ver-fahrenstechnische Prozesse werden schnell und effizient mit vorgefertigten Waagenbausteinen projektiert.

Als Add On-Produkte für SIMATIC PCS 7 werden Projektierungspakete mit Bau-steinen für die Wägebaugruppen SIWAREX M und SIWAREX U angeboten. Diese ermöglichen eine einfache Ein-bindung der Wägebaugruppen in das Engineering System sowie eine komfor-table Waagen-Bedienung über das Ope-rator System. Der Waagen-Bildbaustein im Operator System übermittelt dem Bedienpersonal zugleich wichtige Diag-noseinformationen.

Integriertes Meldeverhalten und War-tungsfunktionen wie das Lesen bzw. Schreiben aller Waagenparameter ermöglichen eine hohe Anlagenverfüg-barkeit und damit kurze Stillstands-zeiten.

Siemens-Milltronics Wägesysteme

Das Spektrum umfasst:

· Präzisions- und Drehmomentwaagen zum zuverlässigen kontinuierlichen Wiegen von Schüttgütern

· Leistungsstarke Dosierbandwaagen für Messbereiche von 45 kg/h bis 725 t/h

· Wartungsarme Schüttstrommesser mit hoher Zuverlässigkeit und Wie-derholgenauigkeit (auch für schwie-rige Misch- und Batch-Funktionen)

Wartengeräte

Prozessregler

Die für die allgemeine Verfahrenstech-nik konzipierten Prozessregler SIPART DR19 und DR21 bieten eine einfache Möglichkeit, die Verfügbarkeit punk-tuell und preiswert zu erhöhen. Sie haben eine große Anzahl vorbereiteter Funktionen zur Regelung verfahrens-technischer Prozesse, die der Anwender ohne Programmierkenntnisse und ohne zusätzliche Hilfsmittel einfach abrufen kann. Durch ein integriertes Adaptions-verfahren lassen sich SIPART DR19 und DR21 schnell und einfach an die jewei-lige Aufgabenstellung anpassen.

PDM

Die Ankopplung der beiden Prozess-regler an die SIMATIC PCS 7-Automati-sierungssysteme erfolgt über den PROFIBUS DP. Die dafür benötigten Funktionsbausteine SIPART DR19/21 sind als Add-On-Produkt für SIMATIC PCS 7 beziehbar. Zu jedem Funktions-baustein gehört ein OS-Bedienbild (Faceplate), das die Anzeige- und Bedienelemente des entsprechenden Prozessreglers im Layout des Regler-bausteins CTRL_PID darstellt.

Antriebe

Motormanagement

Das Motorschutz-und Steuergerät SIMOCODE-DP wird überwiegend in den Motor Control Centern der Prozessindustrie eingesetzt. Es bietet folgende Funktionen:

· umfassender Motorschutz und Motorabzweigüberwachung

· integrierte, softwaremäßige Steuer-programme für alle typischen, geschalteten Motoranwendungen

· detaillierte Motor- und Anlagendiag-nose

· integrierte PROFIBUS DP-Schnittstelle

Für Anwendungen in der chemischen Industrie erfüllt SIMOCODE-DP sowohl das Merkmal der sicheren Trennung als auch die NAMUR-Bestimmungen.

SIMOCODE-DP kann mit dem als Add-On-Produkt angebotenen PCS 7-Funk-tionsbaustein SIMOCODE-DP in das Pro-zessleitsystem SIMATIC PCS 7 integriert und mit dem dazugehörigen OS-Bild-baustein visualisiert werden.

Umrichter

Die Umrichterreihe MASTERDRIVES ist durchgängig und modular. Der Leistungsbereich geht von 0,55 bis 2300 kW. Alle international üblichen Netzspannungen von 200 bis 690 V werden abgedeckt. Der Umrichter MICROMASTER ist ein Standardfrequenzumrichter im Leis-tungsbereich von 0,12 bis 90 kW, der bei zahlreichen Antriebsanwendungen mit veränderbaren Drehzahlen einge-setzt werden kann. Besonders geeignet ist er bei Anwendungen mit Pumpen, Lüftern und in der Fördertechnik.Mit dem Add On-Produkt „Drive ES PCS 7“ lassen sich die Antriebe über das Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7 steuern, bedienen und beobachten. Für die Parametrierung, Inbetriebnahme und Diagnose der Antriebe kann das in den SIMATIC Manager integrierbare Add On-Produkt „Drive ES Basic“ ver-wendet werden.

PDM

SIMOCODE-DP

Wägesysteme

MASTERDRIVES

MICROMASTER

SIPART DR

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Siemens Aktiengesellschaft

Automation and DrivesIndustrial Automation SystemsD-76181 Karlsruhe

www.siemens.de/simatic-pcs7Bestellnr. E86060-A4678-A121-A2Gedruckt in der Bundesrepublik Deutschland315147 KB 0403 5.0 SR De

© Siemens AG 2003Änderungen vorbehalten

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Info

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Technische Daten

Technische Daten DP/PA Koppler IM 157 (für DP/PA Link) HART-Baugruppen

Funktion Buskopplung von – PROFIBUS DP (45,45 kbit/s)

und – PROFIBUS PA (31,25 kbit/s)

Buskopplung von PROFIBUS DP (9,6 kbit/s bis 12 Mbit/s, Slave-Funktionalität) und PROFIBUS PARealisierung der Funktion DP/PA Link zusammen mit ei-nem/mehreren DP/PA Kopplern

Ankopplung von HART-Geräten an PROFIBUS DP

Versorgung· Spannungsversorgung· Netzausfallüberbrückung· Mechanische Ausführung

DC 24 V20 ms4-polige Schraubklemme

DC 24 V

Stromaufnahme max. 400 mA (Ex-Version)max. 750 mA (Nicht-Ex-Version)

max. 100 mA (im DP/PA Link)

max. 200 mA (im Y-Link)

Verlustleistung ca. 7 W (Ex- und Nicht-Ex-Version)

ca. 2 W (im DP/PA Link)ca. 4 W (im Y-Link)

PROFIBUS DP-Anschluss 9-poliger Sub-D-Stecker, potentialgetrennt und erdfrei über Anschaltungsbaugruppe IM 153-2 (ET 200M)

PROFIBUS PA-Anschluss· Eigensichere Ausführung

· Nicht-eigensichere Aus-führung

2-polige Schraubklemme, Abschlusswiderstand fest inte-griert, [EEx ia]: Ausgangsstrom max. 110 mA4-polige Schraubklemme, Abschlusswiderstand schaltbar, Ausgangsstrom max. 400 mA

– –

Anschluss Messumformer – – 2-Draht-Anschluss (HART, 4...20 mA) 4-Draht-Anschluss (0...20 mA)

Anzeigen Busaktivität DP (gelb)Busaktivität PA (gelb)DC 24 V (grün)

System Fault (rot)Bus Fault DP (rot)Bus Fault PA (rot)DC 24 V (grün)

Sammelfehleranzeige (rot)kanalspezifischer Fehler (rot)HART-Status (grün)

Parametrierbare Auflösung (Bit+Vorzeichen)

– – Eingabe 10+VZ/13+VZ/15+VZAusgabe 12+VZ

Bürdenwiderstand Ausgabe bis 650 Ω

Temperaturbereich [EEx ia]: 0...+60 °C[EEx ib]: -25...+60 °CNicht-Ex: -25...+60 °C

-25...+60 °C 0...+60 °C

Aufbautechnik S7-300-Aufbautechnik, doppel-breite Baugruppe (80 mm), Montage auf S7-300-Profilschie-ne

S7-300-Aufbautechnik, einfachbreite Baugruppe (40 mm), Montage auf S7-300-Profilschiene

Zündschutzart Ex-Variante [EEx ia] II C – Ex-Variante [EEx ib] II C

Maße (B x H x T) in mm 80 x 125 x 130 40 x 125 x 130 40 x 125 x 120

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