Damit auch komplexe und umfangreiche Abläufe in einem Prozess beobachtet und gesteuert werden können, besteht das Himod-System von Hesch im Wesentlichen aus dem jeweils passenden Feldbuskoppler, digitalen und analogen E/As sowie Sensor- und Aktor-Interfaces. Pro Modulkanal wird eine hohe Bandbreite an konfigurierbaren Funktionen zur Verfügung gestellt. Das steigert die Flexibilität, reduziert die Modulanzahl und vereinfacht die Logistik. Zudem lassen sich auch die Kosten der Lagerhaltung erheblich reduzieren. Durch die HotSwap-Eigenschaft der Module ist eine Erweiterung des Systems auch im laufenden Betrieb möglich. Jedes Modul erhält durch die interne automatische Selbstkonfiguration vom Feldkoppler eine eigene Adresse zugewiesen. Beim Austausch eines Moduls erhält das Neue automatisch die Adresse sowie über die übergeordnete Steuerung die Konfigurationsdaten des Ersetzten zugewiesen. Eine Vorparametrierung ist nicht nötig. Die Adresse des Feldkopplers selbst kann anwenderspezifisch mit zwei Drehschaltern eingestellt werden.
Die Prozesssteuerung entlasten
Das System kann im laufenden Betrieb konfiguriert werden, wenn z.B. Grenzwerte den tatsächlichen Betriebserfordernissen angepasst werden müssen. Das kann mit der Software Smart-Control entweder über den Feldbus von einer übergeordneten Kontrolleinheit aus oder aber mit einem Laptop direkt über das jeweilige Busmodul erfolgen. Das hierzu benötigte Interface ist in der Frontblende des Koppelmoduls untergebracht. Mit eigener Intelligenz und Software ausgestattet, sind die Module in der Lage, eingehende Signale intern so aufzubereiten, dass sie von einer nachgeschalteten Verarbeitungseinheit nicht mehr umgewandelt werden müssen. So werden Steuerung und Regelung entlastet, die Rechenleistung steht somit anderen Anwendungen zur Verfügung. Viele Abläufe in der Prozesstechnik lassen sich dadurch beschleunigen und wirtschaftlicher gestalten. Die Stromversorgung der Module innerhalb eines Systems erfolgt über die in die Norm-Hutschiene integrierte High Performance Railline (HPR), die aus steckbaren Sockeln für die Module besteht und daher beliebig erweitert werden kann. Neben der Stromversorgung erfolgt auch die Kommunikation im System über die HPR-Stecker. Um bei einem eventuell nötigen Austausch eines Moduls die angeschlossenen Leitungen nicht abklemmen zu müssen, lassen sich die Schraub- oder Federzugklemmen einfach vom Modul abziehen. Dies erhöht die Wartungs- und Servicefreundlichkeit und gleichzeitig die Verfügbarkeit gerade bei kritischen Prozessabläufen. Alle Module des Himod-Systems enthalten bereits umfangreiche Funktionen, die sich an spezifische Kundenanwendungen anpassen lassen. Unter anderem verfügen die Module über eine galvanische Trennung, die Überwachung von Kurzschlüssen zur Vermeidung von Beschädigungen sowie Funktionen zum Erkennen von Leiter- oder Fühlerbrüchen. Separate Komponenten hierfür sind nicht nötig. Um im Fehlerfall eine sichere Prozesssteuerung zu gewährleisten, arbeiten die Module mit Fehlerwerten weiter, sind also fail-safe. Diese Werte lassen sich frei festlegen, wodurch nicht nur der Prozess im Notbetrieb weiterlaufen kann; auch gefährliche Situationen können vermieden werden. Die Module werden ohne zusätzliche Kühlung im Schaltschrank verbaut, da eingelassene Belüftungsschlitze für einen steten Luftstrom sorgen. Die Komponenten sind für den Betrieb in einer Umgebungstemperatur von -10 bis +55°C ausgelegt.
Das richtige Modul wählen
Die Himod-Module unterscheiden sich je nach Aufgabe und Funktion innerhalb der Prozesssteuerung. Der Aufbau jedes Systems folgt einer festgelegten Architektur. Das Grundmodul ist der Koppler für den jeweils eingesetzten kabelgebundenen oder drahtlosen Feldbus. Neben der Ankopplung an den Bus sowie der Überwachung und Weiterleitung von Fehlermeldungen übernehmen diese Module auch die Spannungsversorgung für bis zu 16 Module im System. Sollen darüber hinaus weitere Module eingesetzt werden, wird ein zusätzliches Modul für die Spannungsversorgung benötigt, welches auch bis zu 16 Einheiten mit Spannung versorgt. Die Module können völlig frei angeordnet werden. Die Koppelmodule können über den jeweiligen Feldbus beziehungsweise über den so genannten SmartPort konfiguriert werden. Diese Schnittstelle in der Gehäusefront ermöglicht den direkten Zugriff auf das Modul. Über einen ebenfalls in die Frontplatte integrierten Konfigurations-Taster kann die Konfiguration auch automatisch erfolgen. Die Koppelmodule sammeln die von den Modulen eingehenden Daten wie Prozesswerte und leiten diese an die übergeordnete Steuerung weiter. Ebenso senden sie die von der Steuerung über den Feldbus kommenden Befehle und Signale an das jeweilige Ausgangsmodul weiter. Über das Koppelmodul kann von der Steuerung auch jedes Modul einzeln adressiert werden.
Potentiometrische Signale erfassen
Das analoge Eingangsmodul HE 5831 stellt zwei Eingänge für potentiometrische Geber zur Verfügung. Sie werden direkt mit einer kurzschlussfesten Spannung versorgt. Das Modul eignet sich zum Erfassen der Signale von potentiometrischen Weg-, Winkel- und Positionssensoren. Die Spannungsversorgung erhält es über den HPR-Bus-Verbinder vom Koppler oder von einem Power-Modul. Jeder Eingang hat frei einstellbare Min- und Max-Werte, bei deren Über- bzw. Unterschreitung eine Alarmmeldung an die prozessführende Steuerung gemeldet wird. Das Modul kommuniziert mit dem Feldbuskoppler über eine asynchrone serielle RS485-Verbindung (HPR-Bus). Jeder Eingang ist mit einem einstellbaren Filter 1. Ordnung versehen, um den Messwert zu beruhigen. Neue Mitglieder der Himod-Familie sind die analogen Eingangsmodule HE 5832 und HE 5846. Die Eingänge der Module sind, auch untereinander, galvanisch getrennt und erfüllen die Anforderungen der sicheren Trennung für Arbeitsspannungen bis 300V nach EN61010-1. Daher kann auf zusätzliche Trennverstärker verzichtet werden. Das HE 5832 erfasst zwei analoge Normsignale von der Prozessebene und übermittelt diese an den Feldbus. Die Wandlerauflösung beträgt dabei 16 Bit, der Signalzustand der Eingänge wird durch Leuchtdioden angezeigt. Das Temperatur-Eingangsmodul HE 5846 erfasst zwei analoge Signale von Widerstandsthermometern und übermittelt diese dem übergeordneten Bussystem. Das Modul ist für den Anschluss in Vierleitertechnik an Messwiderstände aus Platin (PT100) sowie Nickel (Ni100) entwickelt worden und wandelt die Analogsignale mit einer Auflösung von 16 Bit um. Auch beim HE 5846 wird der Zustand der Eingänge durch LEDs signalisiert.
Digitale Daten übertragen
Für digitale Signale, wie sie beispielsweise von Füllstands- oder Näherungssensoren kommen, bietet Hesch zwei Eingangsmodule an. Die angeschlossenen Sensoren können dabei vom Modul mit Spannung versorgt werden, eingehende Signale werden entprellt und noch im Modul für die übergeordnete Steuerung aufgearbeitet, ehe sie an den Koppler gesendet werden. Alle Parameter werden direkt auf dem Modul gespeichert. Das Modul HE 5820 verfügt über acht Eingänge für 24VDC-Eingangssignale, das Modul HE 5822 hat vier Eingänge für 115 und 230VAC. Das digitale Ausgangsmodul HE 5825 hat acht Ausgänge für 24VDC-Signale. Die Signale kommen von der übergeordneten Steuerung über den Koppler an das Modul. Die Ausgänge können getaktet werden, dadurch lassen sich beispielsweise Magnetventile leistungsreduziert ansteuern. Somit wird nicht nur der Energieverbrauch, auch die Wärmeemissionen der Magnete werden deutlich reduziert. Zudem steigt die Lebenserwartung der Magnetventile. Um direkt aus dem System heraus Schaltvorgänge vornehmen zu können, beinhaltet das Himod-System auch ein Relaismodul mit potentialfreien Wechslerkontakten. Die vier Ausgänge können jeweils entweder 1250W / 230V / 5AAC oder 120W / 30V / 5ADC unabhängig voneinander schalten.
Funktionsmodule für autarke Prozesse
Für die Erfassung und Visualisierung von Gewichten mittels Widerstandsbrücken wird das DMS-Modul HE 5861 eingesetzt. Neben der zweizeiligen LCD-Anzeige in der Frontplatte verfügt es über einen digitalen Eingang zur Tarierung und kann mit drei Tasten komfortabel bedient werden. Zwei Relaisausgänge werden für Grenzwertfunktionen bereitgestellt. So kann zum Beispiel die Grob- und Feindosierung einer Befüllanlage direkt über das Modul gesteuert werden. Bei einer Füllhöhe von 90% schaltet das erste Relais die Zufuhr auf einen geringeren Wert zurück. Bei 100% Befüllung schaltet das zweite Relais die Befüllung ab. Die jeweiligen Parameter können anwendungsbezogen eingestellt werden. Die Auflösung beträgt 19Bit, um die bei Wägeprozessen oftmals sehr hohen Offsetwerte kompensieren zu können. Die Eingangsempfindlichkeit kann zwischen 0,5 und 3,3mV/V frei gewählt werden. Zur Regelung von unterschiedlichen Prozessen kommt das Reglermodul HE 5862 zur Anwendung. Wie das DMS-Modul besitzt es ebenfalls eine LCD-Anzeige, eine Dreitastenbedienung und zwei Relaisausgänge für Grenzwertfunktionen. Es können Ein/Aus-Zustände, Motorschritt- und stetige Regelungen wie bei Luftabzugsregelungen durchgeführt werden. Es eignet sich für nahezu alle Sensortypen und kann auch für Zwei- oder Dreipunktregelung eingesetzt werden. Das Modul hat einen Regelzyklus von 100ms, wodurch es für alle thermischen und einfachen Volumenstromregelungen ausreichend Leistung bereitstellt. Das Himod-System lässt sich nicht nur beim Bau von neuen Anlagen einsetzen. Auf Grund der modularen Konzeption und der offenen Architektur ist es möglich, auch bereits bestehende Anlagen auszurüsten, um aufwendige Steuerungen zu ersetzen und eine stabile und zuverlässige Prozesskontrolle zu realisieren. Auch können bei Bedarf kundenspezifische Module als Ergänzung zu den vorhandenen Geräten schnell bereitgestellt werden. Passend zum Himod-System steht eine übergeordnete Steuerung zur Verfügung. Das HE 589X verfügt über eine Touchscreen-Bedienung sowie ein hochauflösendes Farbdisplay und dient als Schnittstelle zur integrierten Soft-SPS. Die Programmierung erfolgt nach IEC61131-3. Alle Module im System können vom Panel aus erreicht sowie deren Prozessdaten visualisiert werden.
