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Sub-Bus-System mit Gateway und Extension IO Modulen

Intelligenz in Subnetzen

Frank Nolte ist Chefredakteur der IEE

Verwendete Bussysteme sind hinsichtlich zweier Faktoren oft problematisch: Die Anzahl der Adressen ist begrenzt und die Kosten für Standard-Slaves schlagen deutlich zu Buche. Daher haben sich Sub-Bus-Syste-me wie das SAI-Aktiv Universal Pro von Weidmüller in größeren Anlagen etabliert. Zur Verständigung stel-len sich die Industrial Ethernet-Module des Systems automatisch auf den benötigten Dialekt ein.

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In Reih' und Glied: Bei dem Sub-Bus-System sind die Gateways als Slaves konzipiert und können so auch I/O-Informationen verarbeiten. Sie ‘verstehen’ auch diverse Ethernet-Dialekte.

Freiraum genutzt: Die Sub-Bus-Module lassen sich durch standardisierte M8- Leitungen einfach installieren – separates Spezialzubehör kann entfallen.

müller bei diesem System auf CAN, eine robuste, preiswerte und zugleich störsi-chere Lösung.

Herstellerneutral verlegen Oft limitieren geringe Übertragungs-raten und vor allen die begrenzte Aus-dehnung eines Substrangs dessen Ein-satz. Beim Universal Pro-System kommen als Verbindung zum Sub-Bus-Teilnehmer standardisierte Sensorleitungen zum Einsatz. Anwender können hersteller-neutrale, geschirmte Leitungen und -Ste-cker verwenden, bei Bedarf auch selbst konfektionierte.

Durch die verwendeten Standardleitun-gen lässt sich die Leitungsausdehnung des Sub-Bus-Strangs einfacher ändern als bei einer Sonderlösung.

Einzelprüfung Durch das Sub-System kann man jede einzelne Verbindung überprüfen, was Fehler schneller erkennbar macht. Einer-seits werden damit alle E/A-Kanäle einer

� Sub-Bus-Systeme ermöglichen es, in großen Anlagen weitere I/O-Teilnehmer über einen zusätzlichen – vom Hauptbus unabhängigen – Strang anzusprechen und zu versorgen. Beim SAI-Aktiv Univer-sal Pro von Weidmüller handelt es sich um eine Plug & Play-Lösung in Schutzart IP67. Die Gateways sind als Slaves kon-zipiert, das heißt sie können I/O-Informa-tionen verarbeiten. Damit lassen sich Sensoren und Aktoren direkt an die Gate-ways anschließen. Um bei der Übertragung des Bussystems die gleiche Sicherheit wie im Haupt-strang erreichen zu können, setzt Weid-

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� KOMPAKT

Beim Sub-Bus-System von Weidmüller sind die Gateways als Slaves kon-zipiert. Die gleiche Sicherheit wie im Hauptstrang erreicht man durch den Einsatz von CAN. Das Sub-System di-agnostiziert einerseits alle E/A-Kanä-le, andererseits überwacht es die Sub-Bus-Leitung an jedem Extension IO-Modul. Lokalisierte Fehler werden an die SPS weitergeleitet. Zur Verständi-gung erkennt das Industrial Ethernet-Modul den entsprechenden Dialekt automatisch.

Diagnose unterzogen, andererseits wird die Sub-Bus-Leitung an jedem Extension IO-Modul überwacht. Eine fehlerhafte Verdrahtung ist folglich bereits bei der In-stallation zu lokalisieren. Zudem leitet das Gateway IO den an der Sub-Bus-Ver-bindung festgestellten Fehler an die SPS weiter. Das Sub-Bus-System ist ausgelegt auf ei-ne maximale Ausdehnung von 50 m. Die Netzwerkstruktur ist als Linie konzipiert. Alternativ lassen sich die Module auch mit Busbrücken direkt verbinden, sodass sie nebeneinander angeordnet werden können. Am Gateway wird die Adresse manuell eingestellt, bei den Extension IO-Modulen erfolgt das automatisch. Die Reaktionszeiten liegen unter 5 ms.

Automatische Erkennung Es gibt verschiedene Gateway IO-Modu-le: Profibus-DP, DeviceNet, USB/RS232 Modbus und Industrial Ethernet mit ver-schiedenen Dialekten (EtherNet/IP, Mod-bus TCP, Profinet IO). Das Modul stellt sich auf den richtigen Dialekt ein, mit dem es angesprochen wird. Dazu wird wie beim Ethernet-Standard die IP-Adresse auto-matisch (über DHCP oder BootP) ver-geben. Alle Gateways haben 16 digitale Eingän-ge, das USB-Modul besitzt zusätzlich acht Ausgänge. Es wird einfach an einen USB

oder RS232-Port am PC angeschlossen und ist nach der Treiberinstallation an je-dem USB-Port sofort funktionsfähig. Auch bei den Extension IO-Modulen gibt es diverse Ausführungen: Neben den be-kannten digitalen Eingangs- und Aus-gangsmodulen (8DI, 8DI/O) gibt es Ex-tension IO-Zähler-, PT100-, Thermo- und Analog-Module (AI/AO). Auch hier wird in der Anschlusstechnik auf standardisierte M8- und M12-Steckverbinder gesetzt. Da-bei sorgen Metallgewinderinge und die genormte Belegung für Sicherheit im An-schluss und Fehlervermeidung bei der Verdrahtung.

Anschlussvielfalt Die Gateways sind mit 210 x 54 x 32 mm (L/B/H) kompakt gebaut und haben acht M12-Anschlüsse im E/A-Bereich. Ein Mo-dulanschluss dient der Busverbindung, ein M12-Anschluss steht für die Span-nungsversorgung bereit, hinzu kommt ein Adressraum mit zwei Adressschal-tern. Nicht zuletzt ist ein vierpoliges M8- Kabel für den Sub-Bus reserviert ( je zwei Adern für Daten bzw. Spannung). Die einreihigen Extension IO-Module sind mit 30 mm schmal gebaut und in vier Gehäusetypen untergebracht. DI-Gehäuse (8DI, Analog- und Funktions-module) haben vier M12-Anschlüsse im E/A-Bereich oder acht dreipolige M8-An-schlüsse. Zwei Sub-Bus-Anschlüsse (M8 vierpolig) mit je zwei Adern für Daten und Spannung stehen bereit. Wie bei den Gateways sorgt ein M12-Anschluss für die Spannungsversorgung. Bei DO-Gehäu-sen (vier M12- oder vier M8-Anschlüsse) kommt ein M12-Anschluss für die zusätz-liche Spannungsversorgung der Ausgän-ge hinzu.

LEDs zeigen die Richtung Alle SAI-Aktiv Universal-Module basieren auf einem durchgängigen Beleuchtungs- und Markierungskonzept. Der zusam-menhängende, durchscheinende Mar-kierraum ist durch eine Innenbeleuch-tung gut sichtbar. Dazu befinden sich pfeilförmige I/O-LEDs an allen Sensor-/ Aktoranschlüssen. Die Lichtleiter zeigen

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tragungssystem setzen Sie ein? Wie werden die Module verbunden? Sensoren und Aktoren werden über die Module direkt an ein Gateway ange-schlossen. Um bei der Übertragung die gleiche Sicherheit wie im Hauptstrang gewährleisten zu können, setzen wir auf CAN – eine preiswerte, robuste und stör-sichere Lösung. Die Verbindung unserer Module geschieht mit jeder geschirmten M8-Sensorleitung ohne separates Spezi-alzubehör. Bei Bedarf lassen sich die Lei-tungen sogar selbst konfektionieren. � Bei den Modulen werden die Kanäle bzw. die Spannungsversorgung über-

wacht. Wie er-fährt der Anwen-der von einem Fehler, z. B. einer defekten Lei-tung? Unser Gateway I/O sowie unsere Extension I/Os sind mit LED’s aus-gestattet. Über

diese optische Kontrolle kann der An-wender den Fehler sekundenschnell loka-lisieren. Daneben senden die Module im Fehlerfall eine Diagnosemeldung an den Master, die sich auswerten lässt. Diagno-semeldungen werden Kanal- und Modul-bezogen angezeigt. � Die SAI-Aktiv Universal Pro-Familie hat außerdem ein besonderes Be-leuchtungs- und Markierungskonzept. Das erleichtert die Installation und die Wartung, verteuert aber auch die Mo-

dule. Macht sich diese Funktionalität bezahlt? Da muss ich widersprechen. Unser bis-lang einzigartiges Beleuchtungs- und Markierungskonzept verteuert die Mo-dule nicht – darauf haben wir geachtet. Deswegen macht sich die Funktionalität auch auf jeden Fall bezahlt. Denn sie wis-sen ja: ’Nachts sind alle Katzen grau‘ – im Dunkeln gleicht sich vieles. Da leuchten unsere Module klar aus der Masse he-raus. Der zusammenhängende, durch-scheinende Markierraum ist durch die In-nenbeleuchtung gut sichtbar. Pfeilförmi-ge I/O-LEDs befinden sich an allen Sen-sor-/Aktoranschlüssen und zeigen in Richtung der Steckverbinder. Das Licht-konzept sorgt für Eindeutigkeit. Der An-wender findet sich sofort zurecht. Der Aufwand für Inbetriebnahme und In-standhaltung verringert sich deutlich. Das Beleuchtungs- und Markierungskon-zept spart präzise gesagt Zeit und Geld. � Sie bieten Gateway I/O-Module für die Standardbussysteme wie Profibus-DP, DeviceNet und USB/RS232 Modbus an. Haben Sie auch Gateways für In-dustrial Ethernet im Programm? Ja, auch für das Netzwerk der Zukunft bieten wir ein Modul an. Das Besondere daran: Es lässt sich sowohl an EtherNet/IP und Modbus TCP als auch an Profinet IO einsetzen. Es erkennt automatisch den Dialekt mit dem es angesprochen wird und stellt sich darauf ein. Dazu wird wie beim Ethernet-Standard die IP-Adresse automatisch (über DHCP oder BootP) ver-geben.

� Herr Hoffmann, Ihr Sub-Bus-System stellt bei der Vernetzung von Anlagen eine Alternative zu Standard-Bussys-temen dar. Für welche Einsätze bietet es sich an und wann stößt es an seine Grenzen? SAI-Aktiv-Universal Pro ist ein sehr robus-tes Sub-Bus-System in Schutzart IP67. Sein Einsatzort ist direkt an der Maschine oder Anlage. Einschränkungen bei der Applikation gibt es prinzipiell nicht. Un-ser Sub-Bus-System ist so ausgelegt, dass 15 Teilnehmer auf einer maximalen Aus-dehnung von 50 m dezentrale Aufgaben in der Automation zuverlässig überneh-

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in Funktion. Gelbe LEDs dienen der E/A-Funktionsanzeige, grüne signalisie-ren die anliegende Spannung. M4 Quer-bohrungen an den Modulen sind für wei-tere Extension IO Module.

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www.iee-online.de � Link zum SAI-System � Link zum Download der Datenblätter � Link zum Gateway IO-Modul

Dezentrale Kommunikation

„Die Module leuchten aus der Masse heraus“

in Richtung der Steckverbinder. Der durch das Licht erhellte, zugehörige Markierer ist schnell ablesbar. Auch der Einstell-raum des Moduls ist beleuchtet. Dies sig-nalisiert: Das Gerät ist eingeschaltet und

„Die kompakten Sub-Bus-Module mit innovativem Beleuchtungskonzept las-sen sich überall dort einsetzen, wo ge-rade Platz ist.“ Andreas Hoffmann, Produktmanager bei Weidmüller in Detmold

men. Überall da wo abgeschlossene Mo-dule/Anlagenteile zum Einsatz kommen und mit einem Stich vom Standard-Bus-system abgehen, spielt unser Sub-Bus-System sein Können aus. Ein weiterer Vor-teil: die Extension I/Os fallen mit 30 mm sehr schmal aus, sie sind somit prädesti-niert für einen Einsatz unter problemati-schen Platzverhältnissen. � Ihre Extension I/O-Module sind als Slaves ausgeführt. Sie arbeiten unab-hängig vom Hauptbus. Welches Über-

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