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Automatisierung: Kleinsteuerung auf dem Vormarsch

Kleinsteuerung versus speicherprogrammierbare Steuerung
Kleinsteuerung auf dem Vormarsch

Kleinsteuerungen wie die easyE4 von Eaton bieten den Einsatz mehrerer Programmiersprachen, modulare Softwarekonzepte und eine leistungsstarke Hardware. Damit stellt sie in vielen Fällen eine Alternative zur klassischen SPS dar.

❧  Nora Nuissl

Steuerrelais – oder auch Kleinsteuerungen – werden oft für wenig komplexere Steuerungsaufgaben eingesetzt. Das liegt zum einen daran, dass die Rechenkapazität im Vergleich zu einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) begrenzt ist und zum anderen, dass die Relais selten flexibel programmiert werden können. Doch nicht für jede Steuerungsaufgabe bietet sich die zwar leistungsstärkere aber meist auch teurere SPS an.

Ein Beispiel für eine solche Kleinsteuerung ist die easyE4 der Eaton Electric GmbH. Das jüngste Mitglied aus der Produktfamilie der Steurrelais des Bonner Herstellers ist im Vergleich zu den Vorgängerreihen easy500, easy700 und easy800 kompakter aufgebaut: Mit bis zu 11 Modulen auf maximal 188 Ein-/Ausgängen sowie einer flexibel wählbaren Spannungsbreite eignet sich die Kleinsteuerung vor allem für Anwendungen in der Industrie und im Gebäudebereich.

Interrupt-Fähigkeit der Kleinsteuerung für anspruchsvolle Anwendungen

Als einen der größten Vorteile nennt Sascha Lindemann, Product Manager Product Line Machine Operation & Control bei Eaton, die Modularität des Systems. „Über eine Ethernet-Schnittstelle kann der Nutzer verschiedene Kommunikationsprotokolle, beispielsweise Modbus TCP IP, nutzen. Die hauseigene Software easySoft ermöglicht die Auswahl zwischen derzeit vier Programmierstandards: Strukturierter Text (ST), Kontaktplan (KOP), Funktionsplan (FUP) oder Easy Device Programming (EDP). Über einen integrierten Webserver im Gerät kann der Werker etwa über ein Problem per E-Mail informiert werden.“ Durch die ebenfalls integrierte zählergesteuerte, flankengesteuerte und zeitgesteuerte Interrupt-Fähigkeit der easyE4 kann die Anlage, ähnlich wie bei einer SPS, auf externe Signale oder Fehlermeldungen ohne Zeitverzögerung reagieren und die entsprechenden Reaktionen ausführen. „Mit dieser Vielzahl an Funktionen verschwimmen die Grenzen der SPS, also der Nano-, Mikro- und Kleinsteuerungen, zunehmend“, betont Lindemann.

Simulation für eine sichere Inbetriebnahme

Um einen fehlerfreien Ablauf schon bei der ersten Inbetriebnahme zu gewährleisten, bietet die Simulation eine immer häufiger eingesetzte Grundlage. Viele Fehler lassen sich so vor der realen Inbetriebnahme bereits ausschließen. Über die aktuelle Softwareversion easySoft 7 kann der Anwender eine Simulation im Vorfeld der Inbetriebnahme durchführen. Dies beinhaltet die Simulation der Schaltungsfunktionen. Aber auch Fehler in Berechnungen oder fehlerhafte Zeigerzugriffe lassen sich durch das Setzen von Haltepunkten präzise lokalisieren.

All die beschriebenen Funktionen inklusive der Einsatz von ST und die modulare Erweiterbarkeit verleihen Kleinsteuerungen wie der Eaton easyE4 eine Leistungsfähigkeit und Flexibilität, die sie auch für Anwendungen mittlerer Komplexität zu einer kostengünstigen und einfach in Betrieb zu nehmenden Alternative zur klassischen SPS machen. Vergleichsweise geringe Inbetriebnahmezeiten sind ein weiterer Vorteil, ebenso Funktionen wie Interrupt oder eine genaue Zeitsynchronisierung. Der mögliche Einsatz unterschiedlicher Sprachvarianten in einem System sowie die integrierte Visualisierung prädestinieren die Steuerrelais laut Anbieter für die Anwendung in der digitalen Produktion von heute.

Einsatz einer Kleinsteuerung zur Pumpensteuerung im Wasserwerk

Ein Beispiel für den Einsatz der Kleinsteuerung easyE4 ist die automatisierte Steuerung von Pumpen in einem Wasserwerk. Hier hat der Hersteller für alle an Planung und Betrieb einer Wasserversorgung beteiligte Parteien folgende Vorteile erzielt: Planungsbüros haben durch die Modularisierung eine gute Grundlage für die Ausschreibungen, Installationsunternehmen können durch das dezentrale Konzept den Verdrahtungsaufwand reduzieren und Realisierungszeiten verkürzen. Durch den einfachen Aufbau und die leichte Programmierung beziehungsweise Parametrisierung der Steuerrelais kann die Wartung und eine spätere Erweiterung durch Elektro-Betriebe vor Ort durchgeführt werden. Für den Investor und Betreiber sei so langfristig die Flexibilität und Verfügbarkeit der Anlage gesichert.

Für die Pumpensteuerung wurden individuelle Anwender-Funktions-Bausteine gemäß der Kundenanforderung entwickelt. So können Daten aus dem Relais oder Frequenzumrichtern geloggt und verschiedene Schieberzustände erfasst werden. Durch eine Verknüpfung mit der Cloud über ein entsprechendes Gateway lässt sich so frühzeitig ein Wartungs- oder Servicebedarf ableiten.

Kontakt:

Eaton Electric GmbH
Hein-Moeller-Str. 7–11
53115 Bonn
www.eaton.de


Sascha Lindemann, Product Manager Product Line Machine Operation & Control bei Eaton.

„Der Vorteil liegt in der Modularität des Systems“

Herr Lindemann, Sie haben das Steuerrelais easyE4 im Vergleich zu den Vorgängerversionen um einige Funktionen erweitert. Worin sehen Sie die größten Vorteile?

Durch den integrierten Webserver in der easyE4 kann der Werker beispielsweise über Probleme per E-Mail informiert werden. Außerdem verfügt das Steuerrelais über eine dezentrale Visualisierung. Derzeit verwenden wir standardisierte Kommunikationsprotokolle wie Modbus TCP IP in der Steuerung, also eine Ethernet-Schnittstelle. Wir planen aber die Kommunikationsfähigkeiten auszubauen, indem wir mehrere Protokolle sowie zusätzliche Visualisierungserweiterungen anbieten. Ein großer Vorteil liegt zudem in der Modularität des Systems: Der Anwender hat die Möglichkeit, das Basisgerät mit bis zu elf digitalen und/oder analogen Erweiterungen an seine Erfordernisse anzupassen. Auch in der Kombination unterschiedlicher Spannungen von 24 VDC bis 230 VAC gibt es keine Einschränkungen. Für größere Anwendungen können bis zu acht Systeme miteinander vernetzt werden.

Können Steuerrelais die eigentlich leistungsstärkere SPS als Automatisierungslösung ersetzen?

Wir wollen mit der Kleinsteuerung keine SPS ersetzen, sondern bieten so eine kostengünstigere Möglichkeit für Anwendungen kleinerer und mittlerer Komplexität. In vielen Fällen macht diese Lösung mehr Sinn als eine SPS.

Wenn ich auf die neue Generation wechseln möchte, muss ich meine Projekte dann neu programmieren?

Nein, die easySoft, in der neuen Version 7 für die easyE4, bietet die Möglichkeit, Projekte aus der Vorgängerversion einfach zu importieren und weiter zu verwenden.

In welchen Bereichen wird die easyE4 schon eingesetzt?

Die Bandbreite der Anwendungsfelder ist groß: Das kann vom Brotbackautomaten über Hochdruckreiniger in der Straßenreinigung bis hin zur Kühlung und Beheizung von Gebäuden reichen.

Welche weiteren Funktionen für das Steuerrelais easyE4 sind in naher Zukunft geplant?

Die Kommunikation über den Ethernet-basierten Feldbus Modbus-TCP wird weiter ausgebaut und zukünftig auch die Client(Master)-Funktionalität beinhalten. Zudem wollen wir weitere Kommunikationsprotokolle in das System einbinden. Zum Start werden das Modbus-RTU und der hausinternen Gerätebus SmartWire-DT sein. Damit planen wir, im ersten Halbjahr 2021 auf den Markt zu gehen.

Weitere Infos zum Produkt: www.eaton.com/catalog/easyE4-programmable-relays

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