Modbus RTU oder Modbus TCP: I/O über RS-485 oder Ethernet wählen
I/O über RS-485 oder Ethernet: Unterschiede bei Verkabelung, Zykluszeit und Adressierung, Kopplung über Gateways und passende Serien von ICP DAS.
Fabrik- und Maschinenautomation
Win-GRAF Soft-SPS: IEC 61131-3-Programmierung auf einem ICP DAS PAC
Was Win-GRAF PACs sind, welche IEC 61131-3-Sprachen und I/O-Optionen sie bieten und wann ein PAC sinnvoller ist als eine klassische SPS.
Veröffentlicht
Eine Soft-SPS führt Steuerungsprogramme nach IEC 61131-3 auf einem Industrierechner statt auf dedizierter SPS-Hardware aus. ICP DAS bietet dies in Form der Win-GRAF PACs an: programmierbare Automatisierungssteuerungen mit integrierter Win-GRAF-Runtime. Dieser Beitrag erklärt, was eine Win-GRAF Soft-SPS ist, welche Sprachen und Engineering-Funktionen sie bietet, wie I/O angebunden wird und wann ein PAC die bessere Wahl gegenüber einer klassischen SPS ist.
Was eine Win-GRAF Soft-SPS ist
Jeder Win-GRAF PAC vereint eine CPU, ein Betriebssystem und eine eingebettete Win-GRAF-SoftLogic-Runtime. Das Steuerungsprogramm wird auf einem PC in der Win-GRAF Workbench erstellt, auf den PAC geladen und dort wie auf einer SPS zyklisch ausgeführt. Das Betriebssystem hängt von der Familie ab: Windows CE 7.0 auf WP-5238-CE7, WP-8x28-CE7 und WP-9x28-CE7, Windows CE 6.0 auf XP-8x38-CE6, Windows 10 IoT Enterprise auf XP-9xx8-IoT und Linux mit dem Echtzeitkern Xenomai auf RPAC-2658M.
Da der PAC ein vollwertiges Betriebssystem besitzt, kann neben dem Steuerungsprogramm weitere Software laufen. Die Windows-CE-Modelle unterstützen Anwendungen in VB.NET oder C# mit Visual Studio 2008, die Daten mit der Win-GRAF-Applikation austauschen, etwa für eine HMI oder die Datenverwaltung. Für PC-basierte Maschinen macht die Win-GRAF PC Runtime aus einem Standard- oder Industrie-PC mit Windows eine Soft-SPS. Sie wird mit einem USB-Dongle geliefert; die Workbench ist in diesem Paket nicht enthalten.
Sprachen und Engineering-Funktionen
Die Win-GRAF Workbench unterstützt alle fünf in IEC 61131-3 definierten Sprachen:
- Kontaktplan (LD) für Verknüpfungslogik, die auch Elektriker nachvollziehen können
- Funktionsbausteinsprache (FBD) für Signalfluss und Regelkreise
- Strukturierter Text (ST) für Berechnungen, Schleifen und Datenverarbeitung
- Ablaufsprache (SFC) für Schrittketten
- Anweisungsliste (IL), vor allem für bestehenden Code, da die dritte Ausgabe der Norm sie als veraltet kennzeichnet
In einem Projekt lassen sich mehrere Sprachen kombinieren, ein Programm kann in eine andere Sprache konvertiert werden, und zwei Projektstände lassen sich vergleichen. Tasks laufen mit Prioritätseinstellungen, wiederverwendbarer Code kann in Anwenderbibliotheken abgelegt werden.
Die PAC-Runtime ergänzt Funktionen, die bei Inbetriebnahme und Betrieb wichtig sind: Online-Änderung, Retain-Variablen, Zeitplansteuerung, Data Binding, Dateizugriff und Datenaufzeichnung sowie Applikationsschutz. Kommunikationsseitig bieten die PACs OPC UA Server, Modbus TCP Master und Slave, Modbus RTU Master und Slave, DCON sowie benutzerdefinierte Protokolle für serielle Geräte.
I/O-Erweiterung: lokale Steckplätze und Remote-Module
Die meisten Win-GRAF PACs haben Steckplätze für PAC-I/O-Module von ICP DAS, sodass Steuerung und lokale I/O eine Einheit auf der Hutschiene bilden. WP-8x28-CE7 und XP-8x38-CE6 nehmen parallele Module der Serie I-8K und serielle Module der Serie I-87K auf, WP-9x28-CE7 und XP-9xx8-IoT nehmen Module der Serien I-9K und I-97K auf, und der kompakte WP-5238-CE7 nutzt eine Erweiterungsplatine vom Typ XV-board. Die Anzahl der Steckplätze steht in der Tabelle unten.
Remote-I/O wird über die seriellen und Ethernet-Schnittstellen angebunden. Als Modbus RTU Master kann der PAC Module der Serien M-7000 oder tM an RS-485 abfragen, als Modbus TCP Master Module der Serien ET-7000, ET-7200 oder ET-2200 lesen, und die DCON-Unterstützung deckt die Serie I-7000 ab. Eine Maschine kann so lokale I/O für Signale im Hauptschaltschrank und dezentrale I/O nahe an Sensoren und Aktoren nutzen.
Für Motion-Anwendungen bietet ICP DAS zudem Win-GRAF-basierte EtherCAT-Controller mit PLCopen-Funktionsbausteinen. Der EMP-2848M steuert bis zu 128 EtherCAT-Slaves und 16 Achsen bei Zykluszeiten bis hinunter zu 500 µs, die Serie EMP-9xx8 bis zu 32 Achsen bei 0,5 ms Zykluszeit.
Welcher Win-GRAF PAC passt
| Familie | Betriebssystem | CPU | Lokale I/O | Hinweise |
|---|---|---|---|---|
| WP-5238-CE7 | Windows CE 7.0 | Cortex-A8, 1 GHz | XV-board | Kompakt, 4 serielle Schnittstellen, Versorgung 12 bis 48 VDC |
| WP-8x28-CE7 | Windows CE 7.0 | Cortex-A8, 1 GHz | 1, 4 oder 8 Steckplätze, I-8K/I-87K | VGA-Ausgang, redundante Spannungseingänge |
| WP-9x28-CE7 | Windows CE 7.0 | Cortex-A8, 1 GHz | 2, 4 oder 8 Steckplätze, High-Profile I-9K/I-97K | Metallgehäuse, VGA-Ausgang |
| XP-8x38-CE6 | Windows CE 6.0 | x86 Dual-Core, 1 GHz | 0, 1, 3 oder 7 Steckplätze, High-Profile I-8K/I-87K | Dual-PAC-Redundanz |
| XP-9xx8-IoT | Windows 10 IoT Enterprise, 64 Bit | Intel Atom E3845 | 1, 3 oder 7 Steckplätze, I-9K/I-97K | VGA und HDMI, Dual-PAC-Redundanz |
| RPAC-2658M | Linux mit Xenomai | Cortex-A9 Quad-Core, 1 GHz | Remote-I/O über Modbus oder DCON | 3 Gigabit-Ethernet-Ports, Dual-PAC-Redundanz |
| ViewPAC VP-1238/4238/6238-CE7 | Windows CE 7.0 | Cortex-A8, 1 GHz | 3 Steckplätze, High-Profile I-8K/I-87K | Display mit 5,7, 10,4 oder 15 Zoll, Frontseite IP65 |
Wann ein PAC statt einer klassischen SPS sinnvoll ist
Ein Win-GRAF PAC wird wie eine SPS programmiert. Die Entscheidung hängt daher weniger von der Steuerungslogik ab als davon, was die Steuerung sonst noch leisten muss. Ein PAC passt gut, wenn:
- Steuerung und Datenverarbeitung in ein Gerät gehören, etwa Aufzeichnung in Dateien, eine lokale SQL-Datenbank auf den Windows-CE-Modellen oder OPC UA für ein MES.
- die Maschine mit vielen Geräten über verschiedene Schnittstellen und Protokolle kommuniziert, auch mit seriellen Messgeräten mit eigenem Protokoll.
- eine Bedienoberfläche direkt an der Steuerung benötigt wird, über den VGA-Ausgang mit eLogger HMI oder auf einem ViewPAC mit integriertem Display.
- eigene Software in C# oder VB.NET Daten mit dem Steuerungsprogramm austauschen muss.
- Steuerungsredundanz gefordert ist, mit der Dual-PAC-Redundanz von XP-8x38-CE6, XP-9xx8-IoT oder RPAC-2658M.
Eine klassische SPS ist oft die einfachere Wahl, wenn der Werksstandard eine bestimmte SPS-Plattform samt Engineering-Tools vorschreibt oder das Instandhaltungspersonal nur auf dieser Plattform geschult ist. Sicherheitsfunktionen erfordern eine dafür zertifizierte Steuerung oder ein zertifiziertes Relais, unabhängig davon, auf welcher Plattform der Rest der Maschine läuft.
Anwender älterer ISaGRAF PACs sollten beachten, dass ISaGRAF laut ICP DAS nicht auf PCs mit 64-Bit-Windows 7 und 8 lauffähig ist; ICP DAS verweist auf Win-GRAF als Alternative.
Senden Sie unserem technischen Vertrieb eine kurze Beschreibung der Maschine, die Anzahl der I/O und die beteiligten Protokolle, und wir schlagen Ihnen einen passenden Win-GRAF PAC und die zugehörigen I/O-Module vor.
Produkte für diese Anwendung
e-USB404 CR
e-USB404 4-Port USB 3.1 Gen 1 Expansion Module, e-Bus x4
Regulärer Preis:
211,00 €
pro Stück · Mengenrabatt ab 10 Stück
The e-USB404 CR adds four independent USB 3.1 Gen 1 host controllers to an AXP-9000-IoT Programmable Automation Controller through a single e-Bus x4 slot. It suits engineers who need several USB devices running at the same time, particularly USB vision cameras that generate large volumes of image data.Each port has its own controller and an LED status indicator, and all four Type-A connectors are accessible on the panel for straightforward wiring. Each port supplies 5 V at up to 900 mA, with overload and short-circuit protection. Power to each port can be switched on and off in software through the SDK, which allows a hung USB device to be reset for failure recovery.Transfer modes: SuperSpeed (5 Gbps), High Speed (480 Mbps), Full Speed (12 Mbps) and Low Speed (1.5 Mbps)Supported on Microsoft Windows 7/8.1/10 and LinuxOperating temperature -25 ~ +60 °CTypical uses are frame grabbing in machine vision inspection, automated optical inspection, quality assurance and medical imaging.ApplicationsMachine vision inspectionAutomated optical inspectionQuality assuranceMedical imaging
I-8014CW-G CR
I-8014CW-G Current Input Module, 8-ch Differential, 16-bit 250 kS/s
Regulärer Preis:
353,00 €
pro Stück · Mengenrabatt ab 10 Stück
The I-8014CW-G CR is an analog input module for engineers who need fast, accurate current measurement across eight differential channels. Each channel is sampled with 16-bit resolution, and single-channel pacer mode reaches 250 kS/s, with a ±20 mA input range and 2500 VDC intra-module isolation.The Magic Scan function lets individual channels be scanned at different input ranges while keeping the sampling rate at 250 kS/s during single-channel scans. It can run as a standard scan or as a Virtual Sample and Hold function, which offers a lower-cost alternative to hardware sample-and-hold on many analogue cards.A 4 K-sample onboard FIFO buffer stores conversion results. When the sample count passes a pre-defined FIFO level, an interrupt notifies the host. Combined with post-trigger external trigger mode and internal or external trigger start, this suits high-speed and time-critical acquisition tasks such as vibration analysis.ApplicationsHigh speed data acquisition systemsVibration analysis
I-8014W-G CR
I-8014W-G Analog Input Module, 16/8-ch Voltage/Current, 16-bit 250 kS/s
Regulärer Preis:
353,00 €
pro Stück · Mengenrabatt ab 10 Stück
I-8014W-G CR is a high-performance analog input module for engineers who need fast, accurate capture of voltage and current signals. It provides up to 16 single-ended or 8 differential inputs, selectable by jumper, with 16-bit resolution and a single-channel pacer sampling rate of 250 kS/s.The Magic Scan function lets each input channel use its own input range, and single-channel scanning keeps the full 250 kS/s rate. Magic Scan can run as a standard scan or as a Virtual Sample and Hold function, which offers sample-and-hold style operation without the cost usually associated with that feature on analog input cards.A 4 k-sample onboard FIFO buffer stores conversion results. When the sample count exceeds a predefined FIFO level, an interrupt notifies the host, which suits time-critical acquisition tasks such as vibration analysis. Internal or external trigger start and post-trigger external trigger modes are supported.ApplicationsHigh-speed data acquisition systemsVibration analysis
I-8017DW-G CR
I-8017DW-G Analog Input Module, 8/16-ch, 14-bit, 100 kHz, DB37 Connector
Regulärer Preis:
293,00 €
pro Stück · Mengenrabatt ab 10 Stück
The I-8017DW-G is an analog input module for engineers who need fast, multi-channel acquisition from voltage or current sources. It accepts 8 differential or 16 single-ended inputs, with 14-bit resolution and a 100 kHz bandwidth.Each channel can be configured individually for ±10 VDC, ±5 VDC, ±2.5 VDC, ±1.25 VDC or ±20 mA. Current input is selected with a jumper, and the internal resistor for differential current measurement is also jumper-selectable. The module is supplied with voltage input selected by default. Sampling reaches 90 kS/s in single-channel polling mode, 50 kS/s in single-channel interrupt mode and 16 kS/s in 8-channel scan mode.Isolation is rated at 2500 VDC intra-module, and each terminal is protected against ±4 kV ESD contact discharge. The I-8017DW-G-G CR order includes a CA-4002F DB37 female connector with plastic cover, so it is ready for field wiring.ApplicationsHigh speed data acquisition systemsProcess monitoring and controlVibration analysisDigital pattern generation from a digital I/O port
Mehr zu Fabrik- und Maschinenautomation
I/O an bestehender SPS ergänzen, ohne das Programm zu ändern
Wann neue Signale an der SPS vorbeilaufen können, wann ihr Programm geändert werden muss und welche Ethernet-I/O, Feldbus-I/O und Gateways jeweils passen.
Brauchen Sie Hilfe bei der Auswahl?
Wir kennen das ICP DAS Sortiment und helfen Ihnen, das passende Modul, Zubehör oder Ersatzteil zu finden.
Technischen Vertrieb kontaktierenFür Geschäftskunden
- Staffelrabatte werden automatisch berechnet
- Lieferung ohne MwSt. innerhalb der EU mit geprüfter USt-IdNr.
- Datenblätter und vollständige technische Daten zu jedem Produkt