[Siemens ET200 SP] rozproszona jednostka wejść /wyjść – konfiguracja sprzętowa

Małe maszyny są małe więc odległości między czujnikami a szafą sterowniczą są stosunkowo nieduże, dlatego takie urządzenia charakteryzują się scentralizowanym układem sterowania. To oznacza, że moduły wejść/wyjść znajdują się w szafce ze sterownikiem PLC i są umieszczone na jednej płycie montażowej.

Natomiast duże maszyny oraz instalacje technologiczne cechują się tym, że urządzenia wykonawcze oraz czujniki są rozproszone w różnych odległościach od szafy sterowniczej. W takim przypadku scentralizowany układ sterowania nie jest optymalnym rozwiązaniem, ponieważ czujniki oraz urządzenia wykonawcze są nadal bardzo często połączone ze sterownikiem PLC przy użyciu kabla miedzianego. Duża ilość urządzeń sprawia, że w kanałach kablowych znajdują się grube wiązki kabli co wpływa niekorzystnie na estetykę oraz na czas przestoju podczas awarii. Ponadto przepływający prąd elektryczny wytwarza pole elektromagnetyczne, co może skutkować zakłóceniem pomiarów oraz sygnałów wyjść analogowych.

Rozwiązaniem jest instalacja rozproszonych modułów wejść/wyjść, które często nazywane są wyspami I/O. Realizują te same zadania co moduły wejść/wyjść, które instalowane są przy sterowniku PLC, lecz znajdują się w wielu lokalizacjach w pobliżu czujników oraz urządzeń wykonawczych. Następnie wyspy  łączy się z PLC przy użyciu interfejsu sieciowego co upraszcza okablowanie, poprawia estetykę oraz zwiększa odporność sygnałów na zakłócenia. Zwłaszcza aspekt uproszczonego okablowania jest doceniany w momencie relokacji maszyny.

Poniższa publikacja przedstawia poradnik konfiguracji niezbędnych elementów potrzebnych do utworzenia wyspy ET200SP serii ST która pozwala wzbogacić sterowniki PLC serii S7-1200/1500 w dodatkowe punkty wejść/wyjść. Zapraszam 😀

⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇

automatyka blog automatyka portal tia portal siemens PLC

Warto również wspomnieć przy tym wątku, że sterowniki serii S7-1200 w zależności od CPU posiadają ograniczoną liczbę modułów, które można zainstalować przy sterowniku PLC. Maksymalna ilość modułów, którą można zainstalować dla najmocniejszych CPU to 8 sztuk. Mimo tego ograniczenia istnieje możliwość wzbogacenia sterownika w dodatkowe punkty wejść/wyjść właśnie poprzez instalację dodatkowych wysp ET200.

automatyka blog automatyka portal tia portal siemens PLC programista

1. Podział wysp I/O ze względu na miejsce montażu

Wyspy rozproszone dzielimy na montowane w szafach sterowniczych (IP20) oraz bezpośrednio na obiekcie (IP65/67) np. na słupie konstrukcji hali. Zgodnie z zaleceniami producenta wyspy o ochronie IP20 należy zabudować w szafach o stopniu ochrony co najmniej IP54.

Seria ET200SP zastępuje serię ET200S. Moduły ET200SP możemy połączyć zarówno ze sterownikiem S7-1200 a także z PLC serii S7-1500.

Natomiast w rozproszonych wyspach serii ET200MP umieszcza się te same moduły, które umieszcza się przy sterowniku S7-1500. Producent nie ukrywa jednak, że seria ET200MP jest serią dedykowaną dla sterownika S7-1500, lecz istnieje również możliwość połączenia wysp ET200MP ze sterownikiem S7-1200.

2. Wersje modułów ET200SP

Seria ET200SP została zaprojektowana w różnych wersjach jednak najpopularniejszą i najczęściej używaną serią jest seria Standard.

automatyka blog automatyka portal tia portal siemens PLC programista

3. Budowa stacji ET200SP

3.1 Interfejs

Budowę stacji należy rozpocząć od wyboru modułu bazowego, który odpowiada za połączenie ze sterownikiem PLC. Urządzenie IM155-6PN ST to moduł bazowy wykorzystujący interfejs Profinet do komunikacji. Numer katalogowy tego urządzenia to 6ES7155-6AU01-0BN0. Koszt około 900 zł.

Do modułu bazowego należy dodatkowo dokupić wymienny adapter magistrali, który definiuje sposób podłączenia do sieci Profinet. Bez tej części nie podłączymy wyspy do sterownika PLC.

Do naszej dyspozycji są dostępne dwa rodzaje adapterów: BA 2xRJ45 (6ES7193-6AR00-0AA0) oraz BA 2xFC. Koszt około 205 zł.

3.2 Moduły wejść/wyjść

Ilość oraz różnorodność modułów wejść i wyjść dla serii ET200SP jest bardzo duża. Poniżej przedstawiono listę najpopularniejszych modułów, natomiast rekomenduje sprawdzanie dostępnych modułów przy użyciu narzędzia TIA Selection Tool lub przy użyciu programu TIA Portal w zakładce Hardware catalog.

Moduł wejść cyfrowych:   DI 8x24V DC ST 6ES7131-6BF01-0BA0 – ok. 185 zł
Moduł wyjść cyfrowych DQ 4x24V DC ST      6ES7132-6BD20-0BA0
DQ 8x24V DC ST     6ES7132-6BF01-0BA0 – ok. 240 zł
DQ 16x24V DC ST 6ES7132-6BH01-0BA0
Moduł wejść analogowych AI 4xU/I 2-WIRE             6ES7134-6HD01-0BA1 – ok. 635 zł
Moduł wyjść analogowych  AQ 4xU/I 2-WIRE 6ES7135-6HD00-0BA1 – ok. 805 zł

Seria ET200 zezwala także na integrację modułów bezpieczeństwa oraz modułów technologicznych co jest bardzo dużą zaleta tego systemu.

Maksymalna liczba modułów we/wy zainstalowanych przy module bazowym ET200SP w wersji Basic wynosi 12 sztuk, natomiast dla wersji Standard 32 sztuki.

3.3 Terminal (BaseUnit)

złożony jest z dwóch elementów:

  1. magistrali
  2. terminalu zaciskowego.  


W moduł magistrali umieszcza się moduły wejść/wyjść, które przedstawiono między innymi w punkcie 2. Natomiast w terminal zaciskowy podłącza się przewody z czujników lub do urządzeń wykonawczych.

Rozwiązanie przyspiesza proces wymiany na etapie utrzymania ruchu, ponieważ umożliwia wymianę modułu we/wy bez ponownego kablowania. Terminal zezwala na zastosowanie przewodów o przekroju od 0.14mm2 do 2.5 mm2.

3.3.1 Dobór terminalu

Krok 1. Proces doboru terminalu polecam od doboru modułów wejść/ wyjść. Kolejnym krokiem jest otwarcie dokumentu o nazwie:

Product information on the documentation of the ET 200SP distributed I/O system

dokument jest dostępny na stronie producenta Siemens. Link do dokumentu znajdziesz tutaj (link) .

automatyka blog automatyka portal tia portal siemens PLC programista

Powyższy dokument zawiera poniższą tabelę, która informuje nas który terminal jest odpowiedni do danego modułu we/wy. Przykładowo dla modułu DI 16x24VDC ST pasują 4 różne terminale. Spójrzmy poniżej, aby kontynuować i wybrać drogą dedukcji optymalny terminal spośród 4 terminali.

automatyka blog automatyka portal tia portal siemens PLC programista

Krok 2. Poniżej przedstawiono 4 terminale pasujące do modułu DI 16x24VDC ST, które wymieniono w powyższej tabeli. Widzimy, że terminale różnią się długością oraz kolorami listwy zaciskowej.

3.3.2 Kryterium Wyboru terminalU

Wybór danego terminalu definiowany jest przez poniższe dwa warunki:

  1. sposób połączenia czujnika/urządzenia wykonawczego
  2. sposób zasilania (Nowa grupa potencjałowa lub kontynuacja)

automatyka blog automatyka portal tia portal siemens PLC programista

Kryterium 1 – Metoda połączenia

Połączenie trójprzewodowe = dłuższe terminale, czyli P16+A10+ 2D lub P16+A10+ 2B

Połączenie jedno lub dwuprzewodowe = krótsze terminale, czyli P16+A0+2 D (ok. 95 zł) lub P16+A0+2 B (ok. 56zł)

Kryterium 2 – Metoda zasilania

Nowa grupa potencjałowa = biała listwa zaciskowa, czyli P16+A10+ 2D lub P16+A0+2D

Kontynuacja grupy potencjałowej = ciemna listwa zaciskowa, czyli P16+A10+ 2B lub P16+A0+2B

automatyka blog automatyka portal tia portal siemens PLC programista

automatyka blog automatyka portal tia portal siemens PLC programista

Pierwszy terminal zamontowany przy module bazowym zawsze rozpoczyna nową grupę potencjałową, dlatego należy wybrać terminal z biała listwą zaciskową. Kolejne terminale mogą być kontynuacją grupy potencjałowej pod warunkiem, że spełniony jest poniższy warunek.

Maksymalna liczba modułów we/wy, którą można zastosować na grupę potencjałową zależy od poniższych czynników:

1. Zapotrzebowanie mocy wszystkich modułów we/wy pracującej w danej grupie potencjałowej.
2. Zapotrzebowanie mocy wszystkich podłączonych obciążeń zewnętrznych tej grupy.

Całkowity prąd obliczony zgodnie z punktem 1 oraz 2 nie może przekraczać 10A.

Praktyka zakłada 2, maksymalnie 3 ciemne terminale na 1 terminal otwierający nową grupę potencjałową. Z dozą bezpieczeństwa można instalować terminale przemiennie, biały-ciemny-biały.

3.4  Moduł serwera

Kończy konfigurację urządzenia i jest niezbędny do prawidłowego działania wyspy. Element nie wymaga dodatkowego zakupy, ponieważ jest dostarczany w pakiecie przy zakupie modułu bazowego.

3.5 Szyna montażowa

Montaż wyspy ET200SP można dokonać na standardowej szynie DIN35 przy zachowaniu odstępów przedstawionych na poniższym rysunku. Niezachowanie odległości skutkuje ograniczoną cyrkulacją powietrza co może skutkować skróceniem żywotności urządzenia.

Wyspy serii ET200MP należy montować na specjalnie przeznaczonych do tego szynach. Na tych samych szynach co sterownik PLC S7-1500.

automatyka blog automatyka portal tia portal siemens PLC programista


W momencie pojawienia się problemów lub zastrzeżeń zapraszam do dyskusji w komentarzach lub o kontakt drogą mejlową na adres:
automatykablog@gmail.com

Każda mądra i ważna wskazówka jest dla mnie zawsze bardzo cenna 🙂

Niniejszy artykuł nie jest artykułem sponsorowanym i za jego publikację nie otrzymałem wynagrodzenia.

LITERATURA:
[1]  Materiały dydaktyczne producenta Siemens.

3 1 vote
Article Rating
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments