Bereits bei der Konzeption des Slio-E/A-Systems wurde bei Vipa zweigleisig gefahren. Auf der einen Seite sollte zunächst das E/A-System auf den Weg gebracht werden. Auf der anderen Seite musste man sich zeitgleich Gedanken über eine passende CPU für dieses System machen. Schnell war klar, wie die CPU aussehen sollte, welche Funktionen sie an Bord haben muss und in welchem Kostenrahmen sich die CPU bewegen durfte. Schließlich musste das Herzstück der neuen CPU, der Chip 7100DEV der Vipa Tochter profichip, rechtzeitig fertig sein. Dass Vipa mit profichip eine eigene Chipentwicklung im Hause hat, stellte sich schon in der Vergangenheit als klarer Vorteil heraus. So können Anpassungen und Änderungen flexibel und schnell auf kurzem Wege umgesetzt werden. Das Ergebnis sind SPS-Module, in denen \’Performance und Intelligenz\‘ allein schon durch den Prozessorchip bestimmt werden. Das unterscheidet Vipa von den meisten Marktbegleitern.
Das Ziel ist der Weg
Von Anfang an war allen an der Entwicklung Beteiligten klar, dass die neue Slio-CPU die folgenden Eigenschaften erfüllen musste:
- Kompakt und sehr kommunikationsfähig
- Leistungsfähig ähnlich 300er Speed7-CPUs
- Multiprogrammierbar
- überzeugendes Preis-/Leistungsverhältnis
\“Viele dieser Punkte werden natürlich auch von anderen Herstellern weltweit auf dem Automatisierungsmarkt abgedeckt, doch keiner bietet alles in einem Produkt und dieser Performance\“, zeigt sich Sascha Isinger, Produktmanager bei Vipa, überzeugt. \“Darin bestätigt sich wieder einmal die Innovatorenrolle der Vipa, denn hier gilt die Devise: Auch Gutes kann man noch besser machen.\“ Der Leitgedanke auch bei der Entwicklung der Slio-CPU ist, den Kunden bzw. Anwendern genau das Produkt zu liefern, das ihren Anforderungen und Vorstellungen entspricht – nicht mehr und nicht weniger. In vielen Gesprächen mit Kunden war immer wieder herauszuhören, dass bei manchen Wettbewerbsprodukten einige Zusatzfeatures automatisch mitgekauft und damit auch teuer bezahlt werden müssen, auch wenn die überhaupt nicht gebraucht werden. Aus diesen Überlegungen sind zwei verschiedene Basis-CPUs entstanden. Zum Vergleich: Die 300er-Familie von Vipa umfasst 20 verschiedene einzelne Hardwarevariationen. Ähnlich sieht es bei anderen Herstellern aus. Wie kommt nun der Kunde bei Vipa mit nur zwei Basistypen zu der genau auf ihn zugeschnittenen CPU?
Altbewährtes beibehalten, aber in einer Version Speed7+
\“Die Grundidee zur Lösung ist ja bei den Speed7-CPUs der 300S-Serie schon von Anfang realisiert: die flexible Speicheranpassung mit Hilfe der MemoryConfigurationCard (MCC), ohne dabei die CPU aufwändig wechseln zu müssen\“, erläutert Isinger. Abgesehen vom Zeitaufwand bedeutet das eine erhebliche Reduzierung der Lagerbevorratung und der damit verbundenen Kosten. \“Es lag für uns nahe, dieses Prinzip auch für die Variationsmöglichkeiten bei den Slio-CPUs einzusetzen. Aus der MCC wurde eine VSC, eine VipaSetCard, mit der sich dem Kunden nun ausgehend von zwei Hardwarevarianten eine Auswahl von insgesamt 24 CPU-Varianten eröffnet.\“ Damit diese Variationsmöglichkeiten überschaubar bleiben, sind die Basis-CPUs mit fast den gleichen Features und Schnittstellen ausgestattet, die schon in den Vipa 300er CPUs zu finden sind. So können auch an die Slio-CPUs bis zu 64 Module einreihig angeschaltet werden. Selbstverständlich ist der Highspeed-Rückwandbus der Slio-Signal- und Interface-Module für die schnelle Kommunikation mit 48Mbit/sec auch Teil der Slio-CPUs. Standardmäßig sind alle seriellen Protokolle, die Vipa anbietet, auch in den Slio-Basis-CPUs zu finden. Dazu zählen u.a. ASCII, STX/ETX, USS, 3964(R), Modbus-Slave und Modbus-Master. Wie bei allen Vipa-CPUs gibt es auch bei den Slio-CPUs eine MPI-Schnittstelle und, wie bei allen CPUs mit Speed7-Technologie, eine passive Ethernet Schnittstelle, die PG/OP Schnittstelle. Hierüber ist z.B. eine direkte Kommunikation mit vielen Panels möglich. Viele Anwender haben aber auch die Möglichkeit schätzen gelernt, direkt über die PG/OP Schnittstelle mit einem Standard Ethernet Kabel zu programmieren. Sogar für die Fernwartung ist diese Schnittstelle gut. Vipa liefert mittlerweile zu vielen ihrer CPUs ein Teleservicemodul aus eigenem Hause mit aus – und 80% aller Anwender wählen bei den Vipa Teleservice-Modulen die Ethernet Verbindung als Kommunikationsweg aus. Natürlich wurde auch an Profinet gedacht. So ist in der Basis-CPU 015 ein Profinet-Controller integriert, an den sich bis zu 128 Teilnehmer ankoppeln lassen. Der Anwender kann also diese mittlerweile sehr verbreitete und kostengünstige Bustechnologie nutzen. Beim integrierten Arbeitsspeicher ist bei den beiden Basis-CPUs bereits so viel Arbeitsspeicher integriert, dass viele der gängigen Anwendungen sofort ablaufen können, bei der CPU 014 sind das 64kB, bei der CPU 015 256kB. Zusätzlich benötigter Arbeitsspeicher kann dann einfach über die VSC aktiviert werden.
24 CPU-Varianten in der VSC
Die Speichererweiterung in vorläufig vier Stufen ist aber nur eine der Variationsmöglichkeiten für die Generierung der Slio-CPU. Die Kunden und Anwender können zusätzlich eine Profibus-Anschaltung, entweder Slave oder Master, für ihre Slio-CPU auswählen. So bietet die CPU 015 die Möglichkeit, eine serielle Kommunikation z.B. über Modbus, Profibus und Profinet parallel zu verwenden. Alles in allem ergeben sich damit aus den zwei Basis-CPUs, den insgesamt vier Speichervarianten und den drei möglichen Feldbusanschaltungen insgesamt 24 CPU-Varianten. Alle Varianten und die wichtigsten Features der Basis-CPUs sind in Bild 3 dargestellt:
Passende Slio-CPU generieren
Im ersten Schritt muss sich der Kunde lediglich für eine der beiden Basis-CPUs entscheiden, also zum einen für den Grundspeicherausbau und die möglichen Speichererweiterungen, nämlich auf maximal 128kB bei der CPU 014 bzw. 512kB bei der CPU 015. Zusätzlich kann die Basis-CPU 015 über den Profinet-Port in ein entsprechendes Netzwerk integriert werden und über den zweiten RJ45-Port eine Ethernet-Anbindung erzeugt werden. Hat sich der Kunde für eine der beiden Hardwarevarianten entschieden, muss er nur noch eine Feature-Variante festlegen, wenn er zusätzlichen Speicher oder Profibus-Anschaltungen (Master oder Slave) verwenden will, falls die CPU in ein Feldbussystem eingebunden werden soll. Natürlich stehen ihm auch Kombinationsmöglichkeiten aus Speichererweiterung und Feldbusanschaltungen offen. Die CPU-Bestellung besteht dann aus maximal zwei Positionen, nämlich der Basis-CPU und der passenden VipaSetCard für die Freischaltung zusätzlicher Features. Reicht dem Anwender der Grundausbau der Basis-CPU, muss er natürlich keine zusätzliche VSC ordern. \“Der Vorgang der Generierung der Features in der CPU ist innerhalb von Sekunden erledigt. Dazu braucht lediglich die VSC in den dafür vorgesehenen SD-Karten-Slot an der CPU gesteckt und ein Urlöschen durchgeführt werden\“, erklärt Isinger. Innerhalb kürzester Zeit sind die Features freigeschaltet. Welche Features nun verwendet werden können, also Speicher, Feldbusanschaltung oder beides, kann über den integrierten Webserver ausgelesen werden. Dazu wird lediglich die IP-Adresse der CPU in einem Browser eingegeben und die Diagnose der CPU erscheint. Mehr noch: über dieses integrierte Web-Interface können noch weitere Daten ausgelesen werden wie z.B. die Seriennummer der CPU und der VSC, der verwendete Speicher oder sonstige Daten, die auch für den Support im Servicefall interessant sein könnten. Selbst wenn sich während der CPU-Nutzung herausstellen sollte, dass der Speicher oder die Kommunikationsmöglichkeiten nicht mehr ausreichen, genügt es, nur die VSC auszutauschen, anstatt die komplette CPU. Das spart erheblich Kosten und Zeit. Der SD-Karten-Slot dient noch einer weiteren Funktion: der Speicherung des SPS-Programms und der Daten, um diese vielleicht auf eine andere CPU zu portieren. Dazu kann sowohl die VipaSetCard als auch jede andere handelsübliche SD-Card verwendet werden. Featureänderungen können allerdings nur mit der VSC durchgeführt werden. Die VSCs verfügen übrigens über einen Kopierschutz und eine Seriennummer, die nach der Generierung im Webserver der CPU angezeigt wird, solange die VSC gesteckt ist. Sollte die VSC einmal trotz der Kartenverriegelung verlorengehen, läuft die Slio-CPU so wie auch bei den Vipa 300er CPUs 72 Stunden mit den gewählten Features weiter; erst danach schaltet sich die CPU in den Stop-Zustand. Diese Funktion hat Vipa bereits den Anwendern der ersten Speed7-CPUs eröffnet. Innerhalb der 72 Stunden kann unter Angabe der Seriennummer der Karte eine zur ursprünglichen SD-Karte identische Karte bestellt und in die CPU gesteckt werden. Damit ist sichergestellt, dass die CPU noch maximal drei Tage mit den gewählten Features weiterläuft, bis wieder eine VSC gesteckt ist. Ein CPU-Austausch erübrigt sich auch für diesen Fall.
Zukunftssicher, weltweit einsetzbar und programmierbar
Vipa hat mit der Slio-CPU absolutes Neuland betreten. Das bezieht sich nicht nur auf die Abmessungen, bei denen die schwierige Aufgabe zu lösen war, einen leistungsfähigen Prozessor mit vielen bereits hardwaremäßig integrierten Bus- und Programmfunktionen, die erforderliche Peripherie, Speicher usw. auf kleinstem Raum unterzubringen. Natürlich kann man hier einwenden, dass es nicht Neues ist, Funktionen und Features mittels Karte zu aktivieren oder deaktivieren. Das beschriebene Konzept der CPU-Generierung über eine SD-Karte ist bisher auf dem Automatisierungsmarkt aber einzigartig. Wir haben auch bei der Speichertechnologie etwas Neues geschaffen. Bei den Slio-CPUs wird die moderne NVSRAM-Technologie eingesetzt und löst die Speicherung mit Akku-Pufferung ab. Wie bei Vipa üblich, bewegt sich die Programmierung in der für die meisten Anwender gewohnten Simatic-Welt, also konkret mit Simatic Manager oder TIA Portal von Siemens. Um die Slio-CPUs sofort startklar zu machen, muss der Anlagenprogrammierer nichts Neues hinzulernen. Bei bestehenden Programmen wird lediglich die Hardwarekonfiguration angepasst. Das neue Vipa Engineeringtool Speed7 Studio ist bereits für die Verwendung mit der neuen Slio-CPU-vorbereitet.
Kosteneinsparung auf ganzer Linie
Nicht zuletzt spielen auch Kostenaspekte bei der Entwicklung der Slio-CPUs eine wesentliche Rolle. Die deutlich reduzierte Zahl an notwendigen Baugruppen bringt sowohl bei der Fertigung und Logistik bei Vipa als auch für die Planung und Lagerhaltung bei den Kunden und Anwendern Kosteneinsparungen. Zudem reduziert sich der Bestellaufwand für die Käufer der Slio-CPUs. Das alles sind gerade in der jetzigen wirtschaftlichen Situation wesentliche Verkaufsargumente. \“Vipa hat mit den Listenpreisen neben der Flexibilität, der Performance und der kompakten Bauform ein weitere Herausforderung an die Marktbegleiter geschaffen\“, ist Isinger überzeugt. \“Längerfristige Überlegungen bei Vipa gehen in die Richtung, die Kombination aus Hardware und der Feature-Generierung über eine Speicherkarte auf andere Produktfamilien auszudehnen\“, verrät Isinger abschließend.
