Feldbus | Vielfältige Netzwerktechnik
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Industrie 4.0 basiert in erster Linie auf der Kommunikation aller beteiligten Komponenten vom Temperaturfühler bis zur Prozessanlage. Der Feldbus verbindet sie alle mit der IT-Welt. Protokolle bestimmen, wer, wann, was kommunizieren darf und soll. Es gibt an die 50 verschiedenen Feldbusse, welche die Netzwerktechnik sehr vielfältig machen. Wir berichten hier über Produktneuheiten, Wartung und Anwendungen dieser Kommunikationssysteme.
Inhalt
- CC-Link hält Einzug in Ethernet-Multiprotokoll
- Multifunktionale Feldbusmodule mit IO-Link
- Safety Fieldbox für weitere Feldbussysteme
- Drahtloser Feldbus für häufigen Werkzeugwechsel
- Feldbussystem für besonders hohe Maschinensicherheit
- Safety Fieldbox mit reduziertem Verdrahtungsaufwand
- Ethernet Gateways mit IIoT Funktionen
- Feldbox für Predictive Maintenance in Verpackungstechnik
- Kompaktes Feldbus 4 I/O-Modul für die Intralogistik
- Feldbus und Industrienetzwerk benötigen auch Instandhaltung
- Archiv für Feldbus Neuheiten
CC-Link hält Einzug in Ethernet-Multiprotokoll
26.08.2024 | Turck vereint jetzt die weltweit wichtigsten Ethernet-Protokolle in einer Lösung: Der Automatisierer erweitert die Multiprotokoll-Ethernet-Fähigkeiten seiner Block-I/O-Modulserien TBEN-S und TBEN-L um CC-Link IE Field Basic. Geräte mit diesem Standard arbeiten ohne manuelle Anpassungen in Netzwerken mit Ethernet/IP, Profinet, Modbus TCP oder CC-Link IE Field Basic.
Multifunktionale Feldbusmodule mit IO-Link
08.12.2023 | Murrelektronik erweitert sein IO-Link Portfolio um die zwei Feldbusmodule in IP76. Die "MVK Pro" und „Impact67 Pro“ Feldbusmodule bieten im robusten Gehäuse alle gängigen Protokolle oder feldbusunabhängige Nutzung, 4A Port-Ausgangsstrom und On-Board-Diagnose.
Die kompletten Neuentwicklungen haben acht multifunktionale Master-Ports und können dank L-kodierter M12-Steckverbinder auch hohe Ströme realisieren. Sie bedienen die Ethernet-Protokolle Profinet, Ethercat und Ethernet/IP. Über OPC UA, MQTT und JSON REST API ist die feldbusunabhängige Nutzung ebenfalls möglich mit dem bereits integrierten Standardized Master Interface (SMI).
Die neuen Module generieren außer den reinen Prozessdaten (I/Os) zusätzlich Diagnosedaten wie Spannung, Stromstärke und Temperatur zu den jeweiligen Ports und dem gesamten Modul. Betreiber können damit Anomalien erkennen und über die Datenanalyse ihre Prozesse optimieren. Dank der IIOT-Protokolle ist dies standardisiert und steuerungsfrei möglich.
Dank der integrierten A/B-Ports lässt sich – egal ob IO-Link, DI, DO, DIO oder eine Kombination aus allem – an jedem Pin die Funktion frei parametrieren. Dank automatischer Umschaltung der Versorgungsspannung wird immer die richtige Spannungsversorgung genutzt. Devices mit hohem Energiebedarf bedient das Modul direkt und ohne Quereinspeisung. Kompakte M12-Powerleitungen sind besonders bis 16A pro Pin strombelastbar. Weiterschleifen der Stromversorgung über mehrere Module vereinfacht die Installation und reduziert die Kabelwege. Das Kunststoff- oder Metallgehäuse in Schutzart IP67 macht die Module besonders widerstandsfähig.
Safety Fieldbox für weitere Feldbussysteme
24.08.2023 | Schmersal stellt zwei neue Varianten seiner Safety Fieldbox vor. Sie sind neben Profinet/Profisafe jetzt auch für die Bussysteme Ethernet/IP mit CIP Safety und Ethercat mit FSoE verfügbar. Der Konstrukteur kann nun die Sicherheitsfunktionen seiner Maschine unabhängig vom Feldbus projektieren, denn mit den drei Ausführungen sind die international meist verbreiteten Steuerungssysteme abgedeckt.
Drahtloser Feldbus für häufigen Werkzeugwechsel
21.10.2022 | Beim häufigen Wechsel von Werkzeugen wie Robotergreifern oder Schweißzangen an Roboterarmen erleichtert eine Wireless Verbindung zu den eingesetzten Einheiten deutlich den Arbeitsaufwand. Das drahtlose Feldbussystem EX600-W von SMC wurde für solche Einsatzfälle konzipiert. Mittels solch einem Fieldbus sind Werkzeuge Dank des schnellen Verbindungsaufbaus von 250 ms in kurzer Zeit gewechselt und wieder einsatzbereit.
Eine störfeste Übertragung wird gewährleistet dank Rückgriff auf das 2,4 GHz ISM Frequenzband. Die übertragenen Daten werden dabei verschlüsselt. Zum Einsatz kommt das Frequenzsprungverfahren mit 5 ms bei 79 verfügbaren Kanälen. Bestimmte Kanäle werden ausgeblendet. Mit diesen drei Maßnahmen gelingt eine sichere und störungsfreie Verbindung.
Die Anbindung der EX600-W-Module an die übergeordnete Steuerung erfolgt über den herkömmlichen Weg an die SPS über eine stationäre Basiseinheit. Dabei werden die am weitesten verbreiteten Netzwerkprotokolle Ethernet/IP und Profinet unterstützt. Die wireless Feldbussysteme haben bis zu 1280 Ein- und Ausgänge. Je nach verwendetem Basismodul lassen sich bis zu 127 Remotemodule einbinden. Die Reichweite der Drahtlosverbindung bleibt über eine Strecke von 10 m stabil, sodass die Serie EX600-W auch für große Automationsanlagen bestens geeignet ist.
Das geringe Gewicht von nur 300 g sorgt für geringe zusätzliche Masse an beweglichen Achsen. Das dadurch erzeugte Trägheitsmoment verändert sich nur unwesentlich. Achsen können höher beschleunigt werden, woraus kürzere Zykluszeiten resultieren. Die Netto-Nutzlast an der tragenden Achse kann höher ausfallen. Nachträgliche Änderungen an der Hardware machen das Feldbusmoduld updatefähig. Das gestattet zusätzliche Skalierungseffekte.
Feldbussystem für besonders hohe Maschinensicherheit
20.10.2022 | Mit dem Feldbus der Serie EX260-FPS1 (Bild oben) bietet SMC eine Kommunikationslösung, mit der sich besonders hohe Standards in Sachen Maschinensicherheit erfüllen lassen. Durch den integrierten Sicherheitsausgang für Profisafe Protokolle kann auf eine separate Sicherheitsausgangseinheit verzichtet werden.
Zudem entfällt die Verdrahtung zwischen dem Feldbusmodul und dem Sicherheitsausgangsgerät. Damit spart der Anwender Platz und Hardwarekosten und er erfüllt mit dem Feldbusmodul die Sicherheitsstandards ISO 13849-1 PL e (höchster Performance-Level) und IEC 61508/IEC 62061 SIL 3 (zweithöchster Sicherheits-Integritätslevel). Eine besonders hohe Maschinensicherheit wird so realisiert.
Safety Fieldbox mit reduziertem Verdrahtungsaufwand
20.09.2022 | Erstmals präsentiert Schmersal auf der SPS 2022 eine überarbeitete Geräteversion seiner Safety Fieldbox. Über die Sichere Feldbox lassen sich unterschiedlichste Sicherheitsschaltgeräte wie Sicherheitszuhaltungen, Sicherheitssensoren oder Sicherheitslichtgitter dezentral im Feld anschließen und frei verknüpfen.
Ethernet Gateways mit IIoT Funktionen
28.04.2022 | Turck verbessert mit dem Firmware Update FW 1.6.0 für seine Ethernet Gateways GEN-3G und GEN-N des IO Systems Excom deren IIoT Fähigkeiten. Damit vereinfacht sich die Wartung und Inbetriebnahme des Gateways. Die HCiR erlaubt jetzt auch den Gerätetausch sowie die Erweiterung und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen und hochverfügbaren Anwendungen im laufenden Betrieb.
Feldbox für Predictive Maintenance in Verpackungstechnik
16.03.2020 | Die Verpackungsindustrie mit ihren teils komplexen Verarbeitungs- bzw. Produktionsanlagen stellt hohe Anforderungen an die Sicherheitstechnik, denn die muss flexibel, effizient und verfügbar sein sowie zur Konnektivität der Anlagen beitragen. Schmersal präsentiert eine sichere Feldbox mit Profinet, Profisafe Feldbusschnittstelle mit neuen sicherheitstechnischen Lösungen für die Verpackungsindustrie.
Kompaktes Feldbus 4 I/O-Modul für die Intralogistik
10.03.2022 | Speziell für den Einsatz in Feldbus Technik Anwendungen mit geringem I/O Bedarf wie in der Logistik bietet Turck jetzt das Ethernet IO Modul TBEN-S1-4DXP an. In der Bauform TBEN-S bietet das kompakte Blockmodul vier flexibel nutzbare Ein- oder Ausgänge. Die Komponenten verfügen standardmäßig über acht Kanäle.
Feldbus und Industrienetzwerk benötigen auch Instandhaltung
05.03.2020 | Das Funktionieren von Feldbus und Industrienetzwerk setzen Anwender noch viel zu oft mit der ausreichend hohen Qualität der Datenkommunikation gleich. Obwohl diese für den stabilen Maschinen und Anlagenbetrieb zwingend erforderlich ist, setzt sich ein Bewusstsein für die Notwendigkeit eines Monitorings zur vorausschauenden Zustandsüberwachung in der industriellen Automatisierung nur langsam durch. Mit einer aktuellen Umfrage unter Webinar-Teilnehmern und seinem jährlichen Vortex Report zeigt Indu-Sol den Nachholbedarf auf.
Einmal alle zwei Jahre oder jede 30.000 km lauten etwa die Empfehlungen von Automobilisten für die Intervalle einer regelmäßigen Inspektion. Diese Termine basieren zwar auf langjährigen Erfahrungen, sind aber nur Richtwerte. Zusätzlich können zwischen den Intervallen betriebsabhängig weitere kleine Arbeiten nötig sein wie Kühlwasser auffüllen oder Reifendruck prüfen. Der Fahrer hat bei Einhaltung seiner Inspektionsvorgaben ein gutes Gefühl.
Bei Autos trägt dazu inzwischen auch die hochentwickelte Onboard-Diagnose bei. Sie informiert rechtzeitig über Anomalien von Komponenten, stellt eine Diagnose und gibt bestenfalls noch eine Handlungsempfehlung aus. Dieses Prinzip ist heute auch bei mechanischen Komponenten in Maschinen und Anlagen üblich. Die Funktion von Feldbus und Industrienetzwerk wird allerdings noch viel zu oft ohne Instandhaltung vorausgesetzt. Doch ist diese vernachlässigbar und wenn nicht, wieviel Instandhaltung nötig?
Praxisbericht zu Instandhaltung von Feldbus und Netzwerk
Die Messingenieure der Thüringer Indu-Sol GmbH werden im Jahr zwischen 400 und 700 Mal von Kunden aus verschiedensten Industriebranchen gerufen. Der Grund: Es treten zunehmend mysteriöse, nicht reproduzierbare Ereignisse in deren Produktionsanlagen sporadisch auf, welche die Abläufe punktuell stören.
Wenn überhaupt, hilft ein Tausch der Komponenten hier nur kurzfristig. Über eine messtechnische Analyse der Datenkommunikation lassen sich jedoch viele Symptome ermitteln wie veraltete Firmware von Geräten oder abgeschliffene Kontakte. Auch eine elektromagnetisch unverträgliche Maschinen- und Anlageninstallation wirkt sich nachteilig auf die Qualität der Kommunikation im Maschinen- und Anlagenbetrieb aus.
Smart Maintenance: Welchen Einfluss hat die Industrie 4.0?
In seinem jährlichen Vortex-Report veröffentlicht Indu-Sol die aktuellen Erkenntnisse aus den Messeinsätzen des jeweils zurückliegenden Jahres. 2019 sind die Messingenieure insgesamt 437 Mal ausgerückt. Davon war nur etwa jeder zweite Einsatz planmäßig und damit vorbeugender Art im Rahmen einer regelmäßigen Inspektion von Feldbussen und Netzwerk.
Die andere Hälfte setzte sich aus Fehlersuchen zusammen aufgrund bereits spürbar eingetretene Qualitätsverschlechterungen in den Automatisierungsprozessen, welche die Betreiber weder erklären noch selbst beheben konnten. Unter 185 Fehlersuchen gab es sogar 123 SOS-Einsätze. Hier musste der Servicetechniker aufgrund schwerwiegender Störung sofort vor Ort kommen, um den sonst anhaltenden Produktionsstillstand abzuwenden.
Bei der Fehlersuche in Profibus Netzwerken wurde mehr als jeder zweite Einsatz als SOS Ruf deklariert, im Profinet nur jeder fünfte. Bei Profinet hat sich angelehnt an die Erfahrungen mit Profibus die vorbeugende Wartung mit regelmäßigen bis permanenten Messungen durchgesetzt.
Ist Langlebigkeit der Feldbusse planbar?
Gut ein Drittel der Teilnehmer eines Indu-Sol Webinars gab jedoch an, keine gezielte Netzwerkinstandhaltung durchzuführen. Nur in 7 % der Fälle gibt es dieser Umfrage zufolge einen eigenen Budgetposten. Eine dauerhafte Zustandsüberwachung von Feldbussen und Industrienetzwerken ist also immer noch keine Standards. Immerhin planen zumindest die Teilnehmer des oben benannten Webinars überwiegend mit einer Maschinen-, Anlagenverfügbarkeit von mindestens 95 % und zwar oftmals für mindestens 20 Jahre.
Um dieses Ziel zu erreichen, gehört eine dauerhafte Zustandsüberwachung von Anfang an in alle Feldbusse bzw. jedes Netzwerke. Bei neuen Profinet Anlagen setzt sich dieser Gedanke zunehmend durch. Bereits bei der Inbetriebnahme der Feldgeräte wird eine Abnahmemessung durchgeführt. Damit lässt sich die Qualität der Errichtung der Anlage nachweisen. Zudem ist sichergestellt, dass die Anlage mit 100 % Funktionsreserve am Start ist.
Zudem ist die aktuelle Topologie dokumentiert, wodurch sich spätere Änderungen im Netzwerkaufbau der Bussysteme identifizieren lassen. Dies gewinnt nicht zuletzt in Bezug auf die zunehmende Vernetzung und den damit in Zusammenhang stehenden höheren Sicherheitsanforderungen an Bedeutung. Eine dauerhafte Zustandsüberwachung ab dem ersten Telegramm sorgt für eine bedarfsgerechte Instandhaltung.
Automatisiert überwachen, melden bei Bedarf
Mit dem von Indu-Sol entwickelten System zur Permanenten Netzwerk Überwachung (PNÜ) lassen sich Feldbusse und Netzwerke dauerhaft rückwirkungsfrei überwachen. So kann man bei Bedarf sofort eine Aussage über den jeweiligen Zustand der Feldbussysteme treffen. Dazu ermitteln sogenannte Inspektoren, sprich passive Datensammler, die nötigen Qualitätswerte aus den Netzwerken und alarmieren vorbeugend, sobald sich kritische Veränderungen abzeichnen.
In Ethernet basierten Netzwerken können das zum Teil auch die Ethernet Switches leisten, sofern sie managebar sind. Die zentrale Monitoringsoftware Promanage NT liest die Diagnosedaten der Isspektoren sowie die Portstatistiken der Switches aus und bündelt diese auf einem zentralen Server. So ergibt sich selbst in weit verzweigten Strukturen ein leicht erfassbarer Gesamtüberblick. Bei Bedarf lässt sich die Analyse mit wenigen Klicks bis auf das einzelne Gerät zurückverfolgen, welches die Meldung abgesetzt hat.
In Promanage NT können Betreiber sich diese Informationen mit topologischen Darstellungen und Hallenlayouts zu einer zentralen Datenbank kombinieren. Diese aktualisiert sich selbst, meldet kritische Ereignisse vorbeugend und stellt mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz präzise Diagnoseinformationen auf den Punkt bereit. Dank der nun bedarfsgerechten Wartung amortisiert sich die Anfangsinvestition in die Lösung schnell. Ein vorzeitiger Gerätetausch wird so vermieden, weil die Zustandsüberwachung anzeigt, wenn Handlungsbedarf besteht.
Archiv für Feldbussystem Technik Neuheiten
- I/O System Field in IP67 zur Automatisierung modularer Maschinen
- Sichere Feldbox für Variantenvielfalt bei Sicherheitslösungen
- CANopen I/O Module mit FD-Funktionalität
- Fünf Installationslösungen für optimale Maschinensicherheit
- Netzwerk, wie geht's dir eigentlich? – Interview
- Sichere Feldbox mit Profinet / Profisafe Feldbus-Interface
- Nicht warten bis der Bus ausfällt – Interview
I/O System Field in IP67 zur Automatisierung modularer Maschinen
06.11.2019 | Das neue I/O System Field in der Schutzart IP67 von Wago integriert schnelle, Ethernet-basierte Feldbusse wie Profinet, Technologien wie OPC UA oder Webserver und künftig auch MQTT als Kommunikationsprotokoll, zum Beispiel zur Anbindung an die Cloud. Zudem ist das System vorbereitet für TSN, die Schlüsseltechnologie für eine durchgängige, flexible, leistungsfähige und sichere Vernetzung.
Das I/O-System Field unterstützt alle wichtigen Ethernet-, Feldbus- und Industrial-IoT-Standards. Zur optimalen Anpassung an die jeweilige Anwendung und Maschine sind verschiedene IP67-Gehäusevarianten verfügbar: vollvergossene Metallgehäuse für raue Umgebungen und zusätzlich leichte, unvergossene Kunststoffgehäuse mit geringer Masse für bewegte Anwendungen. Schmale Gehäusevarianten und seitliche Befestigungsmöglichkeiten schaffen weiteren Platz und bieten zusätzliche Schutzmöglichkeiten.
In Kombination mit IO-Link spielt das System seine Stärken als flexibler IO-Distributor beim Erfassen und Verteilen von Daten voll aus. Der Kommunikationsstandard ermöglicht einen nahtlosen Datenfluss von der Sensor- bis in die Steuerungsebene.
Ethernet APL | Aktueller Stand, Anwendungen und Umsetzung
Der Anschluss der Sensoren und Aktoren erfolgt über weltweit verfügbare M8- und M12-Leitungen. Die Spannungsversorgung ist beim IO-System Field mit einem hochstromfähigen M12-Steckverbinder in L-Kodierung gelöst. Er ist kleiner und preiswerter als marktgängige Lösungen in 7/8 Zoll sowie M23 und in der Lage, bis zu 16 A zur Verfügung zu stellen. Dadurch kann mehr Leistung auf weniger Raum angeschlossen werden.
Sichere Feldbox für Variantenvielfalt bei Sicherheitslösungen
05.08.2019 | Flexibilität und einfache, fehlersichere Installation sind zentrale Anforderungen der Hersteller und Anwender von Maschinen und Automatisierungsanlagen, wenn es um die Integration von Schaltgeräten in die Infrastruktur der Steuerung geht. An die Safety Fieldbox von Schmersal lassen sich Sicherheitsschaltgeräte unterschiedlicher Technologien anschließen.
CANopen I/O Module mit FD-Funktionalität
13.03.2019 | Micro Control ist in MSR-basierten Märkten präsent und marktgestaltend in I/O Technologie, Schnittstellendefinition, Steuerungen sowie MSR in Heavy-Duty Umfeldern.
Mit den Lösungen des Anbieters lassen sich mitten im Prozess analoge Messsignale auf die Feldbus-Schnittstelle umsetzen. Nun präsentiert das Unternehmen mit der „µCAN.8.dio-Snap“ ein I/O Modul mit „FD ready“-Funktionalität.
Das Hutschienenmodul kann in einem klassischen CAN/CAN open-Netzwerk oder wahlweise in einem CAN open FD-Netzwerk betrieben werden. Durch die FD ready Funktionalität kann der Betreiber selber das Modul jederzeit problemlos umschalten.
Die bestehende Infrastruktur wird unverändert weiter genutzt, es sind keine zusätzlichen Investitionen erforderlich. Selbst installierte Kabel und Stecker müssen nicht verändert/ersetzt werden.
Die verfügbare Leistung durch CANopen FD erreicht bisher unvorstellbare, aber zukünftig zwingend notwendige Dimensionen. Gerade die technologischen Fortschritte in der Messtechnik verlangen bereits heute diese Leistungsparameter.
Fünf Installationslösungen für optimale Maschinensicherheit
30.01.2019 | Dank ihrer neu entwickelten Safety Fieldbox ist die Schmersal Gruppe jetzt in der Lage, fünf verschiedene Installationslösungen für die Absicherung unterschiedlicher Anlagen anzubieten. Diese Variantenvielfalt ist bisher ein Alleinstellungsmerkmal im Markt.
Netzwerk, wie geht's dir eigentlich?
29.11.2018 | Indus-Sol ist Spezialist auf dem Gebiet der Netzwerkinfrastruktur. Als Kompetenzpartner für industrielle Kommunikation hillft das Unternehmen bei der Gestaltung struktureller Grundlagen und der Gewährleistung eines sicheren Betriebs. In einem Interview auf der SPS 2018 haben wir Karl-Heinz Richter, Geschäftsführer, Indu-Sol GmbH, Schmölln folgende Fragen gestellt und interessante Einblicke gewonnen:
- Wie ist der aktuelle Stand der Netzwerktechnik in unseren zunehmend smarteren Produktionsstätten?
- Die Automatisierungsnetzwerke befinden sich also im stetigen Wandel: Welche Veränderungen beobachten Sie aktuell?
- Was können Sie Unternehmen mit auf den Weg geben?
- Worauf sollten sie bei der Planung von Netzwerken achten?
Sichere Feldbox mit Profinet / Profisafe Fieldbus Interface
16.10.2018 | Die Schmersal Gruppe präsentiert ihre neue Safety Fieldbox SFB-PN-IRT-8M12-IOP, die 2019 auf den Markt kommen wird. Die sichere Feldbox für Profinet / Profisafe Systeme eignet sich für die einfache Plug-and-play-Installation von bis zu acht Sicherheitsschaltgeräten. Durch die universelle Geräteschnittstelle mit 8-poligem M12-Stecker können unterschiedlichste Sicherheitsschaltgeräte installiert werden.
Nicht warten bis der Bus ausfällt – Interview
Karl-Heinz Richter, Geschäftsführer der Indu-Sol GmbH, Schmölln vermisst die Monitoring-Software in der Automatisierung, da könne die Branche von der IT-Welt lernen, sagte er in einem Vortrag auf den Fachpressetagen in Karlsruhe. Wir haben ein bisschen genauer nachgefragt mit folgenden Fragen:
- Wenn der Feldbus mal nicht funktioniert, soll man Indu-Sol anrufen: Warum?
- Sie proklamieren, dass die Automatisierung von der IT-Welt lernen soll. Was sollen die einen den anderen vermitteln?
- Welche Produkte stellen Sie für das Netzwerkmonitoring zur Verfügung?
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Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Indu-Sol, Micro-Control, Murrelektronik, Schmersal, SMC, Turck, Wago.
Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.