Data Generation, Collection & Transfer
09.11.2015

IO-Systeme: Der zweite Anlauf ist „en vogue“

Mittlerweile tummelt sich eine ganze Reihe Anbieter von IP20-IO-Modulen am Markt. Je nach „Einstiegszeitpunkt“ ist ihre Produktpalette mehr oder weniger vollständig. Eins der Systeme hat gleich mehrere Hände durchlaufen. Seine „Väter“ sind nun mit neuen Systemen am Start – zum einen in Eigenentwicklung, zum anderen in Technologiepartnerschaft. Ein Überblick über die Hintergründe und Neuheiten ...

B&R erweitert seine X20-Reihe um die ultrakompakten Steuerungen Compact-S. Sie sind modular erweiterbar und in fünf Leistungsstufen verfügbar (Bild: B&R)

Ein Vertreter der klassisch, geradlinigen Art ist B&R. Die Österreicher führten ihr X20-System 2004 als Nachfolger des „System 2003“ in den Markt ein. Seit dem wird es  sukzessive weiterentwickelt. „Wir waren die ersten, die ein kompaktes dreiteiliges IO-System auf den Markt gebracht haben“, stellt Anton Meindl, Business Manager Controls bei B&R, die Besonderheit bei der Einführung des Systems he­raus. „Mittlerweile sind auch andere Hersteller auf den Zug aufgesprungen und haben ebenfalls dreiteilige Konzepte mit kompakten Gehäusen umgesetzt.“ Dabei ist es nicht nur ein dezentrales IO-System, sondern es wird um eine komplette Steuerungslösung ergänzt. Bei den X20-Modulen sind bis zu 16 Kanäle inklusive Status-LED auf 12,5 mm Breite untergebracht. „Mittlerweile bieten wir ein – dem aktuellsten Stand der Technik und Marktanforderungen entsprechendes – nahezu vollständiges Sortiment rund um unser X20-System an“, sagt A. Meindl. Er hat das System mit auf den Weg gebracht und ist auch für dessen Weiterentwicklung verantwortlich. „Natürlich befindet sich unser System dennoch in einem fortwährenden Evolutionsprozess: Wir optimieren die Elektronik, entwickeln neue Module für spezielle Anwendungsfälle und passen die Prozessorleistung der Steue­rungen regelmäßig an“, informiert er weiter. Zu einem kleinen Evolutionssprung kam es dann im vergangenen Jahr mit der Vorstellung der „reACTION Technology“.

A. Meindl: „Damit haben wir die Möglichkeit geschaffen, ultraschnelle Automatisierung mit einem Steuerungs- und IO-System von der Stange zu verwirklichen. Die Reaktionszeit liegt bei 1 µs. Das ist weltweit einmalig“.

Zur diesjährigen SPS IPC Drives gibt es wieder Neuigkeiten: die Compact-S-Reihe. Diese ultrakompakte Steuerungsfamilie zeichnet sich durch ihre hohe Performance bei gleichzeitiger Kompaktheit aus. Inklusive Netzteil sind die Steuerungen in einer Breite von 37,5 mm ausgeführt. Außerdem bietet die Reihe gute Skalierbarkeit, wie A. Meindl ausführt: „Unsere Kunden können zwischen fünf verschiedenen Ausführungen wählen. Dadurch erhalten sie technisch und wirtschaftlich immer das Produkt, das die Anforderungen ihrer Maschine optimal erfüllt.“ Standardmäßig verfügen die neuen Steuerungen über USB-, Powerlink- und Gigabit-Ethernet-Anschlüsse und sind vollständig kompatibel mit allen anderen X20-Steuerungen. Die leistungsstärkste Ausführung der Compact-S-Serie erreicht Zykluszeiten bis 400 µs und verfügt über 256 MByte RAM und 2 GByte internen Flash-Drive. „Für Kunden mit geringeren Performance-Ansprüchen bieten wir auch eine Ausführung mit maximal 800 µs oder mit 1 ms Zykluszeit an“, sagt er weiter. „Und für Maschinen, die kein Echtzeitnetzwerk benötigen, eignen sich die beiden kleinsten Ausbaustufen der Compact-S, die über Fast-Ethernet kommunizieren und als schnellste Zykluszeit 2 ms beziehungsweise 4 ms erreichen.“

Optional ist, bei gleicher Baugröße, eine weitere CAN-Schnittstelle verfügbar. „Benötigt der Kunde für seine Applikation zusätzliche Schnittstellen, kann die Steuerung modular um ein oder zwei X20-Schnittstellen-Steckplätze erweitert werden“, sagt A. Meindl.

Eigenentwicklung, die zweite

Ein Player mit zwei Anläufen für ein eigenes IO-System ist Weidmüller. Vor rund 15 Jahren hatten die Detmolder ihre erste Lösung mit dem Namen Winbloc bzw. XI/ON veräußert. Mit U-Remote wurde vor zwei Jahren erneut ein eigenes System entwickelt und in den Markt eingeführt. Dabei handelt es sich um ein reines dezentrales IO-System ohne Steuerungseinheit. Die Eckdaten beim Start: 11,5 mm Modulbreite, bis zu 16 Kanäle bzw. mit HD-Modul mit 32?Anschlüssen auf 11,5 mm, getrennte Versorgung von Ein- und Ausgängen durch zwei 10-A-Strompfade, Ausstattung eines jeden Moduls und jeden Kanals mit einer LED, Hot-swap-Fähigkeit usw. „Wir sind erfolgreich mit unserem System gestartet: Aktuell wird es von mehr als 400 Kunden in 27 Ländern in unterschiedlichen Branchen eingesetzt“, zieht Andreas Hoffmann, Produktmanager U-Remote, eine erste Bilanz.

Weidmüller stellt zur SPS IPC Drives sichere digitale IO-Module für Profisafe und für Fail-Safe-over-Ethercat (FSoE) für sein U-Remote-System vor (Bild: Weidmüller)

 

Zur SPS IPC Drives werden nun Sicherheitsmodule 4 DI/4 DO und 8 DI zum Anschluss an Profi­safe oder Fail-Safe-over-Ethercat (FSoE) vorgestellt. „Unser neues Sicherheitskombinationsmodul 4 DI/4 DO vereint digitale Ein- und Ausgänge in einem einzigen kompakten Modul von 11,5 mm Baubreite. Jeweils zwei Ein- und Ausgänge sind P- oder N-schaltend parametrierbar“, betont A. Hoffmann. „Dadurch lässt sich das Modul in zweikanaligen Eingangsstrukturen vorteilhaft zur Querschlusserkennung verwenden – ein Vorschaltgerät ist nicht erforderlich“, erklärt er weiter. Die sicheren Einspeisemodule benötigen keine Sicherheits-SPS, sie schalten nachfolgende Ausgangsmodule direkt ab. Mit ihnen lässt sich auch ein kaskadierendes Abschalten von Ausgangskreisen realisieren. Die Ferndiagnose über den U-Remote-Webserver vereinfacht die Inbetriebnahme und beschleunigt Wartungsarbeiten. „Selbstverständlich verfügen die neuen Sicherheits-IO-Module, ebenso wie die sicheren Einspeisemodule, über alle Vorteile unseres modular konzipierten Remote-IO-Systems“, sagt der Produktmanager weiter.

Ein zweites Messe-Highlight rund um das U-Remote-System ist ein Gateway zur IP67-Welt. „Mit unseren IP20-Gateway-Modulen ermöglichen wir die direkte Einbindung der IP67-Feldbusmodule in unser IP20-U-Remote-System. Damit ersetzen wir die bisher notwendigen teuren IP67-Feldbus-Gateways“, informiert A. Hoffmann. Zudem weist er auf den schnellen Wechsel zwischen sieben Feldbussystemen durch den Tausch des Kopplers hin. Aktuell umfasst das Feldbuskoppler-Portfolio von Weidmüller Varianten für Profibus DP, Profinet, Ethercat, Modbus TCP, Ethernet/IP, Devicenet und CANopen. An ein Gateway-Modul lassen sich bis zu 15 Sub-Bus-Module über eine Strecke von max. 50 m anschließen. Bis zu 120 Signale aus dem Feld sind somit auf 11,5 mm im Schaltschrank anbindbar.

Was den weiteren Ausbau des U-Remote-Systems anbelangt, sagt A. Hoffmann: „Wir haben noch einiges vor. Zur Hannover Messe 2016 steht ein IO-Link-Buskoppler auf unserer To-do-Liste“.

Technologiepartnerschaft, die zweite

Das zweite Unternehmen, das nun im zweiten Anlauf ein IO-System in seine Produktpalette integriert, ist Eaton. Hier ist die Strategie allerdings etwas andersgeartet:

Rückblick: Eaton (vormals Moeller) hatte 2000 durch die Übernahme von Weidmüller Connext deren IO-Systeme XI/ON und Winbloc zugekauft. 2002 wurde das System in ein Joint Venture mit Turck, die „MT ElectroniX“ („Moeller-Turck ElectroniX“), überführt. 2011 verkaufte Eaton dann seine Anteile an dem Joint Venture an Turck. Dabei hatten die Partner in einem Dienstleistungsvertrag auch ihre weitere Zusammenarbeit festgelegt. So wurde sichergestellt, dass Eaton-Produkte, die aus den gemeinsamen Aktivitäten entstanden waren, auch künftig von MTX für Eaton weiterentwickelt werden. Als Begründung für die damalige Veräußerung hieß es: In der indus­triellen Kommunikationstechnik für Schaltgeräte forciert Eaton künftig die durchgängige Verbindungs- und Kommunikationstechnologie SmartWire-DT. Seitdem und auch zukünftig entwickelt Turck das IP20-IO-System unter dem Namen BL20 innerhalb seines Portfolios eigenständig weiter.

Im Oktober 2015 kündigte Eaton nun in einer Pressemeldung ein neues ultrakompaktes, scheibenmodulares IO-System für den Maschinenbau an: XN300. Auffallend dabei: Die Ähnlichkeit zum Sigmatek-S-Dias-System. „Das IO-System XN300 mit CAN­open-Gateway und steckbarer Push-in-Anschlusstechnik mit hoher Kanaldichte ergänzt Eatons umfangreiches Automatisierungsportfolio. Unter anderem in Kombina­tion mit den HMI/PLC-Produkten bietet es anwendungsspezifisch adaptierbare Systemlösungen in kleinstmöglichen Abmessungen“, heißt es in der Meldung.

Eaton stellt mit dem Ethernet-basierten XN300 ein kompaktes, scheiben­modulares IO-System für den Maschinenbau vor (Bild: Eaton)

 

 

Das XN300 ermöglicht bis zu 20 Kanäle auf dem 12,5 mm × 102 mm großen Modul. Es lassen sich beispielsweise die Ausgänge der digitalen Ausgangsmodule in Gruppen versorgen, absichern und zentral abschalten. Je nach Variante erfüllen digitale Eingänge Zählfunktionen und analoge Module ­beinhalten Zusatzfunktionen, wie Referenzspannungen, Temperaturmessung oder Kaltstellenkompensation. Das Montagekonzept unterteilt die Installation in zwei Arbeitsschritte – Blockaufbau und Tragschienenmontage. Eine Vormontage ist möglich. Außerdem ist die Anschlussebene steckbar ausgeführt. Die Statusanzeigen direkt neben dem Leiteranschluss, die Kommunikationsdiagnose sowie die individuell programmierbare Anwendungsdiagnose informieren über den Systemzustand.

Auf der Feldbusebene wird das IO-System über das ebenfalls 12,5 mm breite CANopen-Gateway in die bestehende Automatisierungslösung eingebunden. Die schnelle Backplane-Kommunika­tion ermöglicht auch im CANopen-Systemumfeld Reaktionszeiten unterhalb 1?ms. In einem Stationsausbau mit max. 32 Teilnehmern kann auf bis zu 640 Kanäle zugegriffen werden. Das Software-Tool XN300-Assist unterstützt den Anwender in der Systemkonfiguration und ermöglicht eine Vorprüfung des installierten Systems in der Inbetriebnahme.

Für Marktkenner und Kunden werfen sich nun die Fragen auf: Warum führt Eaton ein neues IO-System ein, was bedeutet das für langjährige XI/ON-Kunden und was im Zusammenhang mit „Smart­Wire-DT“?
Burkhard Balz, Director Business Development Industrial Controls & Protection Division bei Eaton, bringt Licht ins Dunkel: „Bei der Evaluierung eines neuen IO-Systems, das für Anwendungen im oberen Leistungsbereich geeignet ist, sind wir 2012 auf das S-Dias-System von Sigmatek aufmerksam geworden. Daraus hat sich eine strategische Partnerschaft zwischen beiden Unternehmen entwickelt. Aus dieser ist nun unser XN300-System hervorgegangen.“ Dabei legt er Wert darauf, klarzustellen, dass es sich um eine Partnerschaft und nicht um einen Brandlabel-Vertrag handle. Zu Untermauerung führt er an, dass Eaton das Gehäusekonzept sowie die Elektronik in den E/A-Modulen von Sigmatek nutze, selbst aber eigene Steuerungen und Gateways für die XN300-Familie entwickle. Als weiteres Differenzierungsmerkmal nennt B. Balz: „Wir verwenden als Projektier- und Programmier-Tool nicht Lasal, sondern setzen auf Codesys“. Dieser Ansatz ermögliche es, dass beide Technologiepartner ihre Position im Markt stärken. Derzeit arbeite man gemeinsam daran, weitere Baugruppen für das System zu spezifizieren.

Als Antwort auf die Frage, was aus XI/ON und seinen Kunden wird, sagt er: „Wir vertreiben unser CAN-basiertes XI/ON-System bereits seit mehr als zwölf Jahren erfolgreich am Markt. Und wir werden es auch mittelfristig weiter anbieten und unterstützen. Es bildet für uns die Basis für einfachere Anwendungen“. Er stellt aber heraus, dass es Ziel seines Unternehmens sei, ein vollumfängliches Angebotsspek­trum für Applikationen vom Low-End bis hin zum High-End anzubieten. „Den oberen Leistungsbereich decken wir nun mit unserem XN300 optimal ab“, so B. Balz und führt dessen hohe Packungsdichte sowie dessen Leistungsfähigkeit dank Ethernet-Technologie an. „Mit dieser Kombination bieten wir unseren Kunden eine effiziente und zukunftsfähige Lösung auf höchstem Niveau“, ist er überzeugt.

Bleibt nun noch die Frage zu klären, wie das neue IO-System in Eatons „SmartWire-DT“-Strategie passt? „Wie erwähnt, streben wir an, unseren Kunden für möglichst viele ihrer Anwendungen eine optimale Lösung zur Verfügung zu stellen. Unser intelligentes Verdrahtungs- und Kommunikationssystem ,SmartWire-DT‘ bietet in den meisten Fällen überzeugende Vorteile. Allerdings ist es beispielsweise für Anwendungen im oberen Performance-Segment nur bedingt geeignet“, informiert der Director Business Development. Konkret fügt er an: „An unserer „SmartWire-DT“-Strategie ändert sich mit der Einführung der XN300-Produktfamilie nichts. Allerdings beginnen wir, mit dem XN300 unseren Wirkungskreis auszuweiten“.

Dabei gibt es auch schon weitere Pläne zur Fortentwicklung des XN300-Systems: „Wir planen zusätzlich zum bereits verfügbaren CANopen-Gateway Ethernet-Gateways für Profinet, Ethercat, Powerlink und Ethernet/IP“, so B. Balz. In Nürnberg wird nun erstmals eine Steuerungsfamilie gezeigt, die mit drei parallelen 1 Gbit/s-Ether­net-Schnittstellen ausgerüstet ist und es ermöglicht, die Leistungsfähigkeit des Ethernet-basierten Rückwandbusses voll auszuschöpfen.

Fazit

Ein spannendes Segment also, der  IO-System-Markt mit seinen Player, ihren Produkten und Strategien. Dabei wurde nur ein kleiner Ausschnitt beleuchtet; die Zahl der Anbieter ist mittlerweile recht groß. Und gerade in den letzten ca. fünf Jahren sind eine ganze Reihe neue Player an den Start gegangen, die sich alle Marktpotenziale erschließen wollen. Weidmüller ist beispielsweise mit U-Remote mit dem Ziel angetreten, am weltweiten Markt für ­IO-Systeme bis 2020 einen Anteil im oberen einstelligen Prozentbereich zu erlangen. Dabei schätzten die Weidmüller-Experten den weltweiten Umsatz mit IO-Systemen 2013 auf ca. 1,5 Mrd. €. Wir werden den Markt weiterverfolgen.

Autor: Inge Hübner

 

www.br-automation.com

www.eaton.de

www.weidmueller.de

 

____________________________________________________________________

Beitrag als PDF downloaden.

____________________________________________________________________

Normen

DIN-VDE-Normen einfach online nutzen

Normen aus dem VDE VERLAG

» Mehr Informationen ...

Zum Schmunzeln

Mann beim Bäcker: „Ich hätte gerne vier Brötchen.“
Bäcker: „Wenn Sie nur drei nehmen, gibt es eins umsonst!“
(Mann überlegt, wer hier nun der Vollidiot ist.)
Copyright © VDE VERLAG GMBH, zuletzt aktualisiert am 18.03.2019