Die SPS, die zwei Welten verbindet: IBHsoftec S7-CX317und S7-CX416

Die Realisierung einer S7-kompatiblen Steuerung auf Industrie-PCs ermöglicht es dem Anwender, die Vorteile einer PC-basierten Lösung wie Betriebssystem und Kommunikationsmöglichkeiten bis hin zu HMI-Anwendungen voll auszuschöpfen. Da als Hardwareplattform für die S7-CX Serie die modularen Hutschienen-PCs der Serie CX von Beckhoff dienen, beschreibt der IBH-Slogan `Die SPS, die zwei Welten verbindet´ das Wesen der S7-CX: eine Symbiose aus S7-kompatibler Programmierung und dem feinmodularen Beckhoff Baugruppenspektrum. Je nach Aufgabenstellung lässt sich so eine speziell auf die Aufgabe abgestimmte Steuerung zusammenstecken und in den Schaltschrank oder Klemmenkasten einbauen. Die Anbindung an die Feldebene erfolgt in erster Linie über die EtherCAT, einer Echtzeit-Ethernet-Technologie, die von den feinmodularen Beckhoff Baugruppen ebenfalls als internes Bussystem verwendet wird. Daher kann ein zentraler Steuerungsaufbau ebenso einfach realisiert werden wie auch dezentrale Aufbauten. Über die entsprechenden Umsetzer kann man sowohl zentral als auch dezentral von EtherCAT auf den internen K-Bus wechseln. Auch für andere Bussysteme wie Profibus, CANopen und DeviceNet sind Koppler erhältlich. Beispielsweise kann man sich aus nur einer S7-CX317 und einer Profibus-Mas­terklemme leicht eine profibusfähige Steuerung zusammenstecken. Dass eine Masterklemme für einen weiteren Feldbusstrang an jeder beliebigen Stelle des EtherCAT-Netzes gesteckt werden kann, ist einer der entscheidenden Vorteile des Systems. Um die Modularität des Systems abzurunden, sind auch die S7-CX Steuerungen in verschiedenen Ausbaustufen erhältlich. Da man durch die Verwendung der modularen Hutschienen-PCs der Serie CX nicht an klassische Hardwarestrukturen gebunden ist, konnte bei der preisgünstigen SPS S7-CX317 eine Ladespeicherkapazität von 4MB erreicht werden, der Arbeitsspeicher beträgt hier 16MB. Die Hardware der S7-CX317 basiert auf den Beckhoff-Modulen CX9000. Bei der leistungsfähigen, auf Beckhoff CX1020 basierenden Steuerungen S7-CX416 ist ein Ladespeicher von 8MB verfügbar. Der Arbeitsspeicher beträgt hier sogar 64MB. Die Module CX1020 sind mit Intel CeleronM ULV CPU und 1GHz ausgerüstet, die CX9000 mit Intel IXP420, mit XScale-Technologie und 266MHz Taktfrequenz. Während die preis- güns­tige S7-CX317 eine typische SPS-Anweisung in 0,3µs abarbeitet und sich somit im Mittelfeld bewegt, so bearbeitet eine S7-CX416 eine typische SPS-Anweisung in 0,015µs und ist somit im obers­ten Leistungssegment bei einem günstigen Preis angesiedelt. Die Philosophie, das flexible Beckhoff Baugruppenspektrum mit allen für Step7 erhältlichen Programmiersprachen und Werkzeugen zu verbinden, macht es erforderlich, das für den jeweiligen Zweck spezialisierte und damit geeignete Werkzeug zu verwenden. Daher wird für die Konfiguration der verwendeten Baugruppen bis zur eigentlichen Schnittstelle, dem Prozessabbild, der Beckhoff Sys­temManager verwendet. Auf der Steuerungsseite verhält sich die neue S7-CX-Serie wie eine Original Simatic SPS. Daher werden zur Programmierung des SPS-Programms und der Konfiguration von CPU-Parametern die hierfür geeigneten Werkzeuge S7 für Windows bzw. Step7 verwendet. Um Symbole zwischen dem Sys­tem-Manager und Step7 auszutauschen, wird ein Import- bzw. Exportfilter für Symbole zwischen den beiden Werkzeugen mitgeliefert. In der Praxis lässt sich in aller Regel auf fundiertes Step7-Wissen und Know-how der Entwickler und des Servicepersonals zurückgreifen. Die IEC-Programmierung und die hierfür erforderlichen Werkzeuge sind nicht in gleichem Maße bekannt. Daher wird das SPS-Programm wie bei einer Siemens S7-SPS abgearbeitet. Dies bedeutet, dass das komplette Programm einer Siemens S7-SPS in der S7-CX Serie identisch übernommen werden kann. Aus diesem Grund kann neben dem Programmierwerkzeug S7 für Windows von IBHsoftec auch mit dem Original Programmiertool Step7 von Siemens programmiert und der Zustand der Steuerung diagnostiziert werden. Dies erhöht die Investitionssicherheit beim Kunden, da trotz Verwendung von günstigen und flexiblen Baugruppen auf vorhandene Werkzeuge und vorhandene Kenntnisse des Personals zurückgegriffen werden kann. Das Erlernen einer neuen Programmiersprache ist nicht erforderlich. Onlineverbindungen sind via Ethernet möglich. Alle PG-Funktionen sowie die Programmierung können sowohl über das standardmäßig in Step7 und S7 für Windows integrierte Protokoll ISO-on-TCP als auch über das vom IBHLink verwendete IBHNet-Protokoll von IBHsoftec erfolgen. Applikationen, die über den IBHLink eine S7-Steuerung von Siemens ansprechen, können so ohne Änderungen unmittelbar mit den S7-CX-Steuerungen verwendet werden. Über den ebenfalls integrierten Ethernet-Kommunikationsprozessor lassen sich HMI-Applikationen über das ISO-on-TCP (RFC1006)-Protokoll ankoppeln. Alternativ können HMI-Applikationen auch über einen OPC-Server für den Visualisierungs-PC an die S7-CX-Steuerungen angekoppelt werden. Über den integrierten, zum Siemens CP343/CP443 kompatiblen Kommunikationsprozessor lassen sich auch Kommunikationsverbindungen zum Datenaustausch zwischen zwei oder mehreren Steuerungen über das Ethernet realisieren. So lassen sich Send/Receive-Verbindungen zwischen zwei S7-CX-Steuerungen, aber auch zwischen S7-CX-Steuerungen und beispielsweise einer Siemens-SPS oder einer IBHsoftec SoftSPS, die auf einem PC abläuft, realisieren. Dabei wird die Konfiguration wie gewohnt mit dem Step7-Tool NetPro vorgenommen. Hierbei werden die über Ethernet üblichen Protokolle ISO-on-TCP, TCP/IP und UDP unterstützt. Durch Verwendung des TwinCAT IO-Systems als Basis für das Prozessabbild eröffnen sich dem Anwender weitere Möglichkeiten. So enthält die S7-kompatible SPS Sonderfunktionen für die Peripherie (ADS-Funktionen), die über integrierte Funktionsbausteine aufgerufen werden können. Somit kann nicht nur eine Kommunikation zu Siemens-kompatiblen Baugruppen durchgeführt werden, sondern auch zu weiteren Baugruppen, die eine ADS-Kommunikation beherrschen. Bausteine, die einen Datenaustausch zwischen der SPS und weiteren, generischen IO-Tasks ermöglichen, sind ebenfalls integriert. Fazit Die neue Geräteserie S7-CX verbindet nicht nur zwei Welten des Indus­trie-PC und erfüllt die Kriterien für Programmable Automation Controller; sie eröffnet dem Anwender zugleich die Möglichkeit, für sich die für den Anwendungsfall jeweils geeignete Baugruppe aus beiden Welten zu verwenden. Somit profitiert der Anwender von einem flexiblen Automatisierungssystem und kann dabei auf die weit verbreitete S7-Programmiersoftware zurückgreifen. HMI 2007: Halle 9, Stand H08