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Bild 2: Programmierbare Kompaktsteuerung – ohne „eigene“ Ein- und Ausgänge, aber mit RS485-Schnittstelle, Quelle: Akytec
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Aus dem Facharchiv: Elektropraxis

I/O-Module für verteilte Automatisierungssysteme

29.06.2023

In der Automatisierungstechnik steht vielfach die Aufgabe, räumlich vergleichsweise weit voneinander entfernte Anlagenteile in ein System zu integrieren. Wegen der Nachteile einer direkten Anbindung der Sensoren und Aktoren an eine zentrale Automatisierungskomponente werden diese über ein gesondertes Bussystem angeschlossen. Die aktuell verfügbare Technik bietet hierfür unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten.

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Die in Hannover beheimatete Gesellschaft Akytec (eigene Schreibweise akYtec) wurde im Jahre 2010 als ein typisches Technologieunternehmen gegründet. Die Firma entwickelt, produziert und vertreibt Produkte der Automatisierungstechnik und der Industrieelektronik. Dazu gehören neben einbaufertigen Control-Panels auch Anzeigemodule und verschiedene als programmierbare Relais oder Mini-SPS bezeichnete Kleinsteuerungen. Letztere können mit dem vom Hersteller bereitgestellten Programmiertool ALP über Funktionsblockdiagramme (FBD) programmiert werden [1]. Zur Realisierung von Aufgabenstellungen, bei denen die zu steuernden Anlagenteile räumlich weit voneinander entfernt sind, werden I/O-Module angeboten. Bei diesen Komponenten können dann die Sensorik und Aktorik über ein Bussystem mit der SPS verbunden werden. Diese Vorgehensweise kann auch dazu genutzt werden, die Anzahl der verfügbaren Ein- und Ausgänge zu erhöhen.

Gerätetechnik

Die I/O-Module werden sowohl als RS485- als auch als Ethernet-Module angeboten. Die Kommunikation zwischen den I/O-Modulen und der SPS wird über das in der Automatisierungstechnik weit verbreitete Kommunikationsprotokoll Modbus realisiert. Die Komponenten verfügen über die Schutzart IP20 und sind sowohl für eine Hutschienen- als auch eine Wandmontage geeignet. Die Module werden über 24 V DC gespeist. Es sind Ein-, Ausgangs- und kombinierte Ein-/Ausgangsmodule verfügbar.

RS485-I/O-Module

Die serielle Schnittstelle der RS485-I/O-Module ist in 2-Drahttechnik für ein Halbduplex-Übertragungsverfahren ausgelegt. Es werden die Standardprotokolle Modbus-RTU und Modbus-ASCII sowie ein firmenspezifisches Protokoll unterstützt. Die Verbindung zu den Geräten erfolgt in Linien- bzw. Bustopologie, wobei Entfernungen von bis zu 1 200 m überbrückt werden können. Sterntopologien und Stichleitungen sind nicht zulässig. Es können bis zu 32 I/O-Module eingebunden werden. Je nach eingesetzter SPS können es auch weniger sein, aber es gibt auch Lösungen zur Erhöhung dieser Anzahl. Mittels eines Signalverstärkers kann z. B. die Entfernung auf 2 400 m vergrößert und die Anzahl der Module auf 64 erhöht werden. Das verfügbare Sortiment an RS485-I/O-Modulen ist recht umfangreich und lässt sicher kaum Wünsche offen (Tabelle 1). Mit der SMI200 hat der Hersteller eine programmierbare Kompaktsteuerung im Sortiment, die über keine „eigenen“ Ein- und Ausgänge verfügt, aber mit der RS485-Schnittstelle vorzüglich zur Umsetzung überschaubarer (bis zu 16 I/O-Module) verteilter Automatisierungssysteme geeignet ist (Bild).

Ethernet-I/O-Module

Diese Module verfügen über zwei Ethernet-Anschlüsse. Bezüglich der Topologie sind sowohl Sternnetze (Verbindung über Switch) als auch Liniennetze (Daisy Chain, also Verbindungen von Modul zu Modul) möglich. Dabei sind die bei Ethernet geltenden Längenbeschränkungen von 100 m vom Switch zum I/O-Modul bzw. 100 m von Modul zu Modul bei Daisy Chain einzuhalten. Die Funktion des Netzes wird auch beim Liniennetz durch den Ausfall einzelner Module nicht beeinträchtigt. Der Einsatz von Ethernet einschließlich der IP-Adressierung und der Verwendung des Transportprotokolls TCP ermöglicht zudem die Nutzung wichtiger TCP/IP-Anwendungsprotokolle wie etwa SNMP, SNTP oder des aktuell sich einer stetig wachsenden Beliebtheit (Stichwort IoT/IIoT und I4.0) erfreuenden Telemetrieprotokolls MQTT. Aktuell werden die Ethernet-Module in 12 unterschiedlichen Varianten angeboten.

Autor: H. Möbus


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