Sonstiges Mehrere S5-95U Stationen durch S7-1500 ersetzen in Schaltanlage

Viper2000

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Hallo Forum,
ich versuche mal mein Vorhaben so detailliert wie möglich zu schildern:
Wir haben im Keller einer Versuchseinrichtung für elektrische Antriebe eine SPS-gesteuerte zentrale Schaltanlage, Baujahr 1995, die über einen motorbetriebenen Stelltransformator 0-600V dreiphasige Wechselspannung bzw. über einen Gleichrichter hinter dem Stelltransformator 0-600V Gleichspannung in 5 verschiedene Laborräume schalten kann. Dabei kann immer nur ein Abgang (Laborraum) gleichzeitig aktiv sein. Als SPS in der Zentrale im Keller ist eine S5 95U eingesetzt die per Frequenzumrichter den Stelltransformator fährt, Spannungen und Stromstärken über Wandler misst und die Abgänge in die Labore über Leistungsschalter steuert. Die gleiche Steuerung ist auch in jedem der 5 Laboräume oben vorhanden. Vernetzt ist das ganze über eine Linie SINEC L2 Bus, was nach Recherche quasi der Vorgänger von Profibus DP ist. In jedem der 5 Labore steht ein Rechner mit Windows 95 (!!!) der per SINEC L1 mit der jeweiligen SPS verbunden ist und per Wonderware InTouch Visualisierung bedient wird. Am PC kann man dann die Variable Spannung anfordern und im Laborraum über diverse geschaltete Abgänge weiter verteilen. Wenn ein Laborraum die Spannung angefordert hat, sind die anderen Laboräume für die Anforderung gesperrt. Jetzt ist es so, dass Teile der Steuerungen und eine SPS ganz defekt sind, keinerlei SPS-Programme mehr aufzutreiben sind und die Steuerung per Uralt PC auch nicht mehr gewünscht ist. Kurzum: die sechs Steuerungen sollen gegen aktuelle S7-1500 getauscht werden. Der Profibus soll jedoch beibehalten werden, da es sehr aufwendig wäre Profinet Leitung zu ziehen da es nur durch mehrere vergossene Brandschotte vom Keller nach oben geht. Meine Fragen dazu:

1. Kann ich das SINEC L2 Kabel einfach als PROFIBUS Kabel weiter verwenden? Die Stecker sehen mir genauso aus.

2. Der Hardwareumbau und die eigentliche lokale SPS-Logik programmieren ist für mich kein Problem aber wie würdet ihr die Kommunikation per Profibus projektieren? SPS im Keller der Master und die 5 Stück oben jeweils Slaves? Im Prinzip müssen die SPS Geräte ja immer wissen ob gerade eine andere der SPSen die Variable Spannung angefordert hat und andere Daten vom Master geliefert bekommen (z.B. aktuelle Spannung und Stromstärke für die am Stelltransformator gemessen wird). Ich habe leider null Erfahrung mit Profibus, bisher immer nur mit Profinet zu tun gehabt.

3. Wie würdet ihr die vorhandene Bedienung per Win95 PC ersetzen? Ein Panel jeweils in die Türen der Schaltschränke oben? Und die Panels dann auch an den Profibus oder eher per Profinet an die jeweilige SPS?

4. Meinem Chef wäre es am liebsten wenn nicht die ganze Anlage ein TIA Projekt wird sondern das ganze 6 Projekte werden. Also eines für die Hauptanlage im Keller und 5 quasi identische für die Laborräume oben. Da weiß ich aber nicht wie das von der Kommunikation her ist. Geht das überhaupt?

Ich weiß, das ist viel Zeug hier das ich geschrieben habe aber ich hoffe ihr könnt mir helfen.

Viele Grüße,
Florian
 
Zuletzt bearbeitet:
Da hast du dir ja ein interessantes Projekt ausgesucht ;)

1) Mit dem SINEC L2 hatte ich noch nicht zu tun, sorry da kann ich dir nicht weiterhelfen
2) Die SPS-Im Keller sollte der Master sein, wie du sagst, nur diese CPU weiß was am Trafo gerade gemacht wird und kann die Freigaben und Informationen an alle anderen SPSen verteilen. An deiner Stelle würde ich jede CPU mit einem DP/DP Koppler an den Master anbinden, dann hast du eine saubere Trennung und egal was im Labor oben eventuell passiert, die anderen Räume werden davon nicht beeinflusst. Würde sich auch anbieten, weil du ja für jede CPU ein eigenes Projekt anlegen willst (4).
3) Da würde ich in jedem Schrank ein KTP700 basic für ausreichend halten, kommt halt auch drauf an was du an dem Panel eventuell noch alles darstellen oder mitschreiben willst.
4) Egal ob du nun die SPSen über DP/DP Koppler kommunizieren lässt oder über Send / Recieve Bausteine, einzelne Projekte für jede CPU kannst du immer anlegen. Ist auch kein so großer Unterschied ob du nun ein oder mehrere TIA-Projekte hast.
 
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Ich würde eine zentrale SPS in den Keller packen und in den Laboren nur jeweils ein Bedienpanel sowie E/A Baugruppen einsetzen. Ob die bestehenden Leitungen für Profibus weiterverwendet werden können ist schweer zu sagen. Wie lang sind die Leitungen? Welche Qualität haben sie noch? Zumindest mit einer niedrigen Datenrate würde ich es erstmal versuchen. Am besten einmal messen(lassen).
 
4. Meinem Chef wäre es am liebsten wenn nicht die ganze Anlage ein TIA Projekt wird sondern das ganze 6 Projekte werden. Also eines für die Hauptanlage im Keller und 5 quasi identische für die Laborräume oben. Da weiß ich aber nicht wie das von der Kommunikation her ist. Geht das überhaupt?

Frag mal Deinen Chef, was er sich für Vorteile davon verspricht, wenn er sich den Chefposten mit 5 anderen teilen müsste. Im Ernst: Für Euren Fall, und nicht nur da, wurde die dezentrale Peripherie erfunden.
 
Was vielleicht auch geht ist SPE (Single Pair Ethernet). Habe da aber selbst keine Erfahrung. Vermute aber, dass die Wandler genau so teuer werden wie das nachträgliche einziehen von Netzwerkkabeln in die Räumlichkeiten incl. anschließender Versiegelung der Durchbrüche (Gibt hier mittlerweile sehr gute Produkte). Siemens bietet keine SPE Produkte an, daher müsste man für jeden Raum einen eigenen Medien Konverter einbauen.

Würde persönlich davon abraten Kabel aus den mitte 90er für einen neuen Zweck zu verwenden (Thema Alterung Kabel/Weichmachen). Zumal 1500er Steuerungen, die PB können ca. 800€/Stelle Liste (Wahl der Variante oder zusätzlicher CPs) teurer sind als die reinen PN Varianten

Eine weitere Option ist, dass man ein bestehendes Netzwerk nutzt und die Kommunikation darüber schleust. Z.B. mittels VPN. Aber aus meiner Sicht sollte man das auch lassen, da man nicht weiß wer noch auf der Leitung kommuniziert und welche Probleme das verursachen kann.

Eine letzte Option ist IWLAN. Vermute mal die Wand ist nicht gesondert abgeschirmt. Aber auch hier werden die extra Hardwarekoste (Access Points und Clients) vermutlich höher sei als ein nachträgliches Legen von Netzwerkkabeln in ausreichender Qualität.

Evtl. gibt es ja noch andere Dinge, die man durch die Wand bringen will und es bis heute nicht gemacht hat, weil es für den Einzelfall zu teuer ist. Das wäre jetzt die Gelegenheit.

Meine Erfahrung sagt mir, dass solche "pfusch Lösungen" egal wie gut sie gemacht wurden, früher oder später Probleme verursachen.

Zum Aufbau der PLC würde ich auch in der Zentrale z.B. eine 1512 (ET200sp Bauform) mit lokalen IOs verwenden und in den entsprechenden Laborräumen jeweils eine Dezentral Peripherie (auch ET200sp Bauform) mit IOs. Dann hat man eine PLC, die alles Steuert und IO module in nur einer Bauform. Sollte von der Rechenleistung allemal passen. Wenn doch pro Labor ein PLC gewünscht ist, kann man die IM Baugruppe einfach durch eine ET200SP PLC tauschen.
 
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Siemens freut sich bestimmt, wenn ihr da 6 SPS reinbaut, ist aber Quatsch.
Eine performante CPU in den Keller, den Rest bildet man mit ET200SP ab und nimmt dafür ProfiNet. Die Zeiten von Profibus sind, erst Recht bei Neuanlagen und Umbauten die einer Neuanlage gleichkommen, nun wirklich vorbei.
 
Vielen Dank schonmal für die vielen tollen Antworten und Ideen. Ich hatte auch schon mal über eine einzige zentrale SPS im Keller nachgedacht aber das wieder verworfen da die Steuerungen in den Laboren noch etliche andere Dinge je Raum steuern (Beleuchtung, Schließsystem, Lüftung, Beschattung, Klima, Heizung). Die Anforderung der Variablen Spannung ist da fast schon die kleinere Aufgabe. Wenn ich alles zentral aus dem Keller steuere dann hab ich wenn da die SPS ausfällt alles oben lahmgelegt 😕
Profinet zu verlegen hätte ettliche Wanddurchbrüche durch spezielle Brandschotte zur Folge. Nicht nur vom Keller hoch sondern auch zwischen den Laboren untereinander. Da die SINEC L2 Leitung liegt und diese von den Spezifikationen 1:1 einer PROFIBUS Leitung entspricht wäre das doch durchaus zu überlegen. Die Kosten für die SPS-Geräte wären nicht sehr entscheidend. Die CPUs müssten ja nicht sehr leistungsfähig sein und Budget zur Modernisierung der Anlage ist da.

Jemand hat geschrieben es wäre sinnvoll die Kommunikation über DP/DP Koppler zu realisieren. Kann da jemand nochmal den Vorteil erklären? Ist dann bei einem Stationsausfall nicht direkt die gesamte Kommunikation gestört?

Schönen Sonntag allen!
 
Jemand hat geschrieben es wäre sinnvoll die Kommunikation über DP/DP Koppler zu realisieren. Kann da jemand nochmal den Vorteil erklären? Ist dann bei einem Stationsausfall nicht direkt die gesamte Kommunikation gestört?
Genau, die SPSen werden über den DP/DP oder auch PN/PN - Koppler galvanisch getrennt und wenn ein Kreis komplett ausfällt laufen die andern ungestört weiter. Auch wenn dein Master ausfällt, können die anderen die Labore weiter steuern, mit Ausnahme des Trafo´s natürlich.
Wenn dein Programm für die SPSen in den Labors identisch sind, dann könntest du sogar mit einem Projekt für die Labore arbeiten, da sich die SPSen nur über den Koppler mit dem Master sehen, können die DP / IP-Adressen der CPUs / HMIs in den Laboren auch identisch sein. Bei Änderungen müsstest du nur ein Projekt pflegen.
 
Die galvanische Trennung erfolgt doch aber im Koppler oder Repeater.
Wenn ich zwei Geräte mit einem Profibus-Kabel direkt verbinde, dann habe ich doch keine galvanische Trennung. Wo sitzen denn da die Optokoppler?
 
Die galvanische Trennung erfolgt doch aber im Koppler oder Repeater.
Koppler und Repeater trennen Profibus-Segmente voneinander.

Wenn ich zwei Geräte mit einem Profibus-Kabel direkt verbinde, dann habe ich doch keine galvanische Trennung.
doch

Wo sitzen denn da die Optokoppler?
In der Profibus-Schnittstelle.
Ich finde jetzt keinen Beleg, der eine galvanische Trennung bzw. isolierten Aufbau der Profibus-Schnittstellen gegenüber dem Gerät vorschreibt. Ich kenne aber kein Gerät, wo die Profibus-Schnittstelle nicht isoliert aufgebaut ist.

(MPI-Schnittstellen und K-Bus sind zum Kosten sparen nicht isoliert aufgebaut, deshalb darf da ein Segment nur max 50m lang sein.)
 
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Ganz ehrlich... Ich hab in 13 Jahren noch nie eine SPS getauscht, weil die ausgefallen ist...
Unsere S7-Bereitschaft musste so selten ausrücken, dass die Jungs während ihrer aktiven Woche in der Regel ganz normal auf Feiern gegangen sind und dort auch Alkohol getrunken haben...

Wenn du deswegen pro Raum eine SPS setzen willst, dann ist völlig übertrieben, es sei denn ihr habt dort Prozesse laufen, die keinesfalls unterbrochen werden dürfen, also ich denke da in Richtung Chemie, Glasproduktion oder Kernkraftwerk...
 
Ich würde die Kirche im Dorf lassen und auf Profibus setzen und die Kabel weiterverwenden.
Speziell die Aussage mit den Brandschotts ist nicht zu vernachlässigen.

ET200SP-CPU und der DP CM sind jetzt preislich absolut im Rahmen und sollte nicht das Problem darstellen.
Auch die ET200SP DP-Anschaltungen sind aktuelle Produkte ohne Nachteil.
Man hat ein Retrofit, da gibt's immer Kompromisse.

Ich gehe davon aus, dass vom Keller aus Sternförmig mit dem SINEC-Bus auseinandergegangen worden ist. Deshalb und für das unabhängige Weiterlaufen der Bussegmente, auch bei Störungen, würde ich einen DP-Repeater bei der CPU setzen und für jeden Strang ein eigenes Segment aufmachen.
Sollte die Bestandsverkabelung eine Linienstruktur darstellen, dann nach dem letzten Teilnehmer einen aktiven Busabschluss setzen.

Also eine CPU und einzelne Anschaltungen, wo notwendig.
Aus Erfahrung mit vielen Profibus-Anlagen im Bestand kann ich sagen, dass die Angst des TE vor Ausfall stark zu relativieren ist. Nach der Inbetriebnahme hat man eigentlich keine Probleme, außer der Bus ist zu schnell eingestellt worden. Also z.B. bei 187,5kBit aufgrund der alten Kabel bleiben.

Zu dem PC: Entweder man lässt die Kommunikation für einen neuen PC über eine vorhandene Ethernet-Verkabelung laufen oder man setzt Basic Panels mit Profibus. Je nachdem wie aufwendig die Funktionen hiervon sein sollen.
 
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