I/O-Systeme von Murrelektronik

Nahezu jede moderne Steuerung nutzt heute dezentralen I/O Systeme für die Ansteuerung von Maschinen. Je nach Einsatzgebiet werden verschiedene Bussysteme im Schaltschrank eingesetzt. Dabei wird hauptsächlich zwischen seriellen Bussystemen wie Profibus, Interbus oder CanOpen und den ethernetbasierten Systemen wie Profinet, EthernetIP oder EtherCAT unterschieden. Daher ist es notwendig, die Eingangs- und Ausgangsmodule entsprechend der verwendeten Übertragungstechnik auszuwählen.

Grundlegende Funktionen der E/A Systeme

E/A Module in der Automatisierungstechnik werden dazu verwendet, die in der SPS programmierten Abläufe und Bewegungen in der Maschine anzusteuern und Positionen und andere Messgrößen dem Steuerungssystem zur Verfügung zu stellen, damit diese überwacht und geregelt werden können. Damit wird grundsätzlich in zwei verschiedene I/O Systeme eingeteilt. Dies sind Eingangsmodule und Ausgangsmodule.

Eingangsmodule

Diese I/O Systeme erfassen unterschiedlichste Eingangsgrößen. Dies kann ein einzelnes binäres Signal eines Endschalters sein, ein analoger Wert in einem bestimmten Spannungs- oder Strombereich oder auch eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Impulsen.

Folgende Komponenten finden in der Automatisierungstechnik Verwendung:

• Digitale Eingangsmodule
• Analoge Eingangsmodule
• Zählereingänge

Digitale Eingänge erfassen häufig einzelne Initiatoren, die ein Eins- oder Nullsignal liefern. Vor der Auswahl des Moduls muss bekannt sein, welche Art Signal vorliegt und in welchem Spannungs- oder Strombereich das Signal erfasst wird. Weiterhin muss die Art der Verdrahtung berücksichtigt werden. Potenzialfreie Signale müssen anders verdrahtet werden als potenzialführende.

Analoge Eingänge sind etwas vielfältiger. Sowohl Strom als auch Spannung können in verschiedenen Bereichen erfasst werden. Spannungen von 0 bis 10 Volt, Ströme im Bereich 0 bis 24 Milliampere oder 4-20mA werden am häufigsten eingesetzt. In speziellen Fällen können aber auch Spannungen im Millivoltbereich oder oberhalb von 100 Volt gemessen werden. Je nach Anwendung müssen die richtigen E/A Module ausgewählt werden.

Zählereingänge sind den digitalen Eingängen ähnlich. Sie erfassen digitale Impulse und zählen diese. Auch hierbei ist zu beachten, in welchem Spannungs- oder Strombereich sich die Signale bewegen und mit welcher Frequenz die Signale erfasst werden müssen.

Ausgangsmodule

Diese E/A Systeme werden verwendet, um an Maschinen oder Anlagen bestimmte Aktionen auszulösen. Meist werden damit Bewegungen des Automatisierungsprozesses angesteuert. Wie bei den Eingängen ist auch hier vor der Bestellung wichtig, die Signalart und -größe zu berücksichtigen.

Folgende I/O-Systeme können eingesetzt werden:

• Digitale Ausgangsmodule
• Analoge Ausgangsmodule
• Counter- oder PWM-Ausgänge

Digitale Ausgänge werden dazu genutzt, einzelne Signale in der zu automatisierenden Anlage oder im Schaltschrank zu schalten. Dabei muss drauf geachtet werden, dass die Leistung, die der Ausgang schalten soll, von dem I/O-Modul geliefert werden kann. Bei nicht kurzschlussfesten E/A Systemen kann es sonst zur Zerstörung des Moduls kommen.

Mit Komponenten für die analoge Steuerung ist man in der Lage, bestimmte Aktionen in der Maschine oder Anlage differenzierter anzusteuern. Zum Beispiel können pneumatische Proportionalventile mit einem analogen Signal angesteuert werden und somit Aktionen deutlich präziser ausführen als über ein digitales Auf- / Zu-Signal.

Als Alternative zu den analogen Ausgängen können auch sogenannte PWM Module eingesetzt werden. Diese steuern Aktionen über eine Reihe von binären Impulsen und bieten damit ebenfalls eine genauere Positionierung an. Moderne Sensoren besitzen heute eine IO-Link Schnittstelle.

Verwendungsart

Vor der Auswahl der Komponenten muss zudem klar sein, für welche Bereiche die I/O-Systeme eingesetzt werden sollen. Sind die E/A Module für den sicheren Bereich in Notaus Systemen gedacht, müssen sie spritzwassergeschützt oder staubdicht sein oder ist ein Einsatz in explosionsgeschützten Bereichen geplant.

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