Das I/O-System TB20 (Terminal Block für IP20) zeichnet sich durch vielfältige praxisnahe Details aus direktem Kunden-Feedback aus. Der Schritt des Unternehmens hin zu einer eigenen dezentralen I/O-Lösung steht nicht zuletzt für eine konsequente Weiterentwicklung des Produktsortiments. Bei dezentralen Baugruppen sind die Komponenten insgesamt kleiner und damit platzsparender. Auch der Aufwand für die Verdrahtung verringert sich. Darüber hinaus reicht auch im Fall unterschiedlicher SPS-Systeme ein einziges I/O-System aus. So ergeben sich große Potenziale bei der Steuerung von Maschinen und Anlagen, aber auch bei Verkehrsleitsystemen oder in der Gebäudeautomation. Mit TB20 sind nun technisch einheitliche Lösungen von Helmholz auch für dezentrale I/O-Systeme verfügbar.

Das Unternehmen, das seit Jahren für seine S5- und S7-kompabtible Technik bekannt ist, erweitert damit erneut sein Portfolio im Bereich allgemeiner Feldbus-Kommunikation. Weil Systeme Helmholz in den zurück liegenden Jahren zunehmend auf das Thema Kommunikation gesetzt hat, sind verschiedene Kommunikationsmodule und Feldbuskomponenten sowie Router für die Internet-Fernwartung entstanden, und mit einer EIB-Baugruppe gelangen die ersten Schritte in der Gebäudeautomation. Dieser Strategiewechsel hat zum Ziel, auch in anderen Produktsegmenten Wachstum zu generieren, ohne den S7-kompatiblen Bereich zu vernachlässigen. Das Unternehmen verfügt über Know-how bei der Profibus-Kommunikation, bei Canopen aber auch bei Industrial Ethernet. Die Canopen-Kommunikation beispielsweise ist noch immer in der Antriebstechnik weit verbreitet, beispielsweise beim Anschluss von Frequenzumrichtern an Profibus.

Das Unternehmen ist im Maschinen- und Anlagenbau gut aufgestellt und generiert hier 85 % des Umsatzes; dennoch sollen zukünftig auch Märkte wie Solar, Wind oder Gebäudetechnik erschlossen werden. Das betrifft nicht nur Standardgeräte, stark ist Systeme Helmholz auch bei der kundenspezifischen Modifikation von Hardware und Protokollen. Da I/Os auch in Zukunft ein Segment mit Wachstum darstellen, folgte nun als neue Produktgruppe das dezentrale I/O-System TB20.

Technische Merkmale

Die ausführlichen Gespräche mit den Kunden haben gezeigt, dass die am Markt verfügbaren und etablierten I/O-System, die teilweise seit vielen Jahren im Einsatz sind, die heutigen Anforderungen längst nicht mehr optimal erfüllen. Das gilt einerseits bei der Vielfalt der vorhanden Module, aus der entsprechend der Aufgabenstellung immer das passende ausgewählt werden muss, was eine oft aufwändige Lagerhaltung zur Folge hat. Neben der Parametrierbarkeit der I/O-Module erleichtert andererseits die mechanische Konzeption der Dreiteilung Montage und Service.

Alle technischen Merkmale von TB20 unterstützen die Entwicklungsziele Effizienz und optimale Handhabung. Konkret heißt das: eine schnelle und unkomplizierte Installation und Wartung. So ist das Powermodul bereits in den Buskoppler integriert. Pro Buskoppler lassen sich bis zu 64 Module anschließen. Die Module sind dreiteilig aufgebaut: Das Basismodul lässt sich einfach auf die Hutschiene aufschnappen. Das Elektronikmodul und der Front-Stecker werden – ebenso einfach – per Rastmechanismus aufgesteckt. Alle Einzelteile lassen sich so zur Wartung leicht abnehmen.

Eine ergonomische Gestaltung des Gehäuses erleichtert die Handhabung zusätzlich. Trotz platzsparend kompakter Abmessungen sind alle System-Komponenten industriefähig robust und mechanisch stabil ausgeführt. Die Voraussetzung dafür bildet ein Spezial-Kunststoff, der auch bei anderen Produkten des Herstellers zum Einsatz kommt. Das TB20-System ist komplett skalierbar. Module stehen für zwei, vier, acht oder 16 Kanäle zur Verfügung. Durch diese Granularität lassen sich ungenutzte Kanäle weitgehend vermeiden und die Kosten pro Kanal sind dadurch entsprechend günstiger. Zusätzlich ist jedes Modul mit einem frei wählbaren Hilfskontakt (Auxiliary-Klemme) ausgestattet. Dieser Hilfskontakt kann flexibel genutzt werden, etwa für zusätzliche Spannung, für Schirm oder Masse. Ein Kodierelement verhindert außerdem das Vertauschen der Elektronikmodule. In den Gesprächen mit den Kunden hat sich immer wieder gezeigt, dass gerade solche optimierten mechanischen Eigenschaften für die Anwender eine wachsende Bedeutung haben.

LEDs signalisieren den Betriebszustand der Module. Die Beschriftung erfolgt mit handelsüblichen Drucken. Später wird auch ein mehrzeiligen Aufbau mittels Linienkoppler möglich sein. Bisher lassen sich bis zu 64 Module an einem Feldbusknoten anschließen. Nicht zuletzt gewährleistet das Design eine eindeutige und klare Beschriftung der Kanäle mit laserdruckerfähigen Beschriftungsstreifen. Diese sind auch im verbauten Zustand gut sichtbar und erlauben so eine eindeutige Zuordnung der Klemme zur jeweiligen LED des Kanals.

Die dafür genutzte Konfigurationssoftware bietet neben der Kennzeichnung auch eine umfangreiche Diagnose und ermöglicht darüber hinaus die Konfiguration der Busklemmen beim Einsatz eines Canopen-Busknotens mittels EDS-Datei. Die Software liest den kompletten Aufbau eines Feldbusknotens aus und stellt ihn grafisch dar. Mit Hilfe der Software sowie der in jedem Knoten vorhandenen USB-Schnittstelle ist die Buskonfiguration unproblematisch und erleichtert vor allem bei Ethernet die Konfiguration der Knoten.

Hot-plug-Fähigkeit

Alle TB20-Komponenten lassen sich einfach konfigurieren und gewährleisten damit eine schnelle Inbetriebnahme. Durch eine separate werkseitige Kodierung der Module sind Fehler durch Verwechslungen ausgeschlossen. Im laufenden Betrieb überzeugt das System durch seine Hot-plug-Fähigkeit; einzelne Module lassen sich vom Gesamtsystem trennen, während das übrige Teilsystem weiterläuft. Die Elektronikteile lassen sich so leicht austauschen und stehen anschließend sofort wieder zur Verfügung. Ausfallzeiten werden so minimiert. Gleichzeitig erleichtert die Möglichkeit zur partiellen Abschaltung die Ursachensuche bei eventuellen Störungen. Auch eine flexible Anpassung an veränderte Anforderungen ist mit dem hot-plug-fähigen System problemlos machbar. Mit entsprechenden Trennmodulen lassen sich darüber hinaus so genannte Notfunktionen realisieren. Im Havariefall wird der entsprechende Stromkreis einfach deaktiviert.

Weitere Buskoppler geplant

Helmholz startet sein dezentrales I/O-System mit Buskopplern für Profibus und Can-open mit analogen oder digitalen Ein- und Ausgängen. Mittelfristig werden dann Komponenten für sämtliche konventionelle Feldbusse wie Profinet, Ethercat, Modbus TCP, Devicenet, Ethernet/IP verfügbar sein. TB20 wird dann mit allen gängigen SPS-Systemen laufen. Wichtig dabei ist, dass das System gemäß den Wünschen der Anwender weiter wachsen kann. Voraussetzung für den universellen Einsatz ist jedoch die robuste und industrietaugliche Konzeption. Es besteht sehr viel Potential außerhalb des S7-kompatiblen Markts: In Kraftwerken, Zement- oder Papierfabriken kommt oft unterschiedlichste Steuerungstechnk zum Einsatz, während bei den I/O-Baugruppen das System selten gewechselt wird. In der Praxis besteht eine deut- liche Trennung zwischen Steuerungs-Know-how einschließlich der Programmierung sowie dem Aufbau der Feldebene, deren Funktionalit im I/O-System steckt. Dieser Aufgabenteilung möchte der Hersteller mit seinem I/O-System Rechnung tragen. Ein weiterer wichtiger Schritt ist dem Unternehmen zufolge die Integration von Safety sowie die Einführung eines erweiterter Temperaturbereichs.

Dieser kontinuierliche Weiterentwicklungsprozess erlaubt es dem Unternehmen, immer wieder auch auf individuelle Kundenanfragen und neue industriespezifische Anforderungen zu reagieren. So arbeiten die Helmholz-Ingenieure perspektivisch bereits an der Integration von weiteren Features für TB20 wie Kommunikations-, Zähler- und PWM-Module.

Carsten Bokholt, Leiter Entwicklung, und Karsten Eichmüller, Leiter Vertrieb, bei Systeme Helmholz GmbH in Großenseebach ( www.helmholz.de )