Neue Ideen für I/O-Systeme

Autokonfigurierbare Reihenklemmen

Neue Ideen für I/O-Systeme

Weniger Verdrahtungs- und Inbetriebnahmeaufwand, höhere Flexibilität und hohe Signaldichte: Auf diese Vorteile ist ein neues Systemkonzept für anreihbare, sich selbst konfigurierende Ethernet-I/O-Geräte ausgelegt. Die Firma Madlehn hat in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IOSB-INA ein Vorserienprodukt entwickelt. In einem Transferprojekt des Spitzenclusters it’s OWL wurden Forschungsergebnisse im Bereich der intelligenten Vernetzung für das Unternehmen anwendbar gemacht.
Maschinenbau sowie Elektro- und Elektronikindustrie werden zunehmend durch Informations- und Kommunikationstechnik geprägt und müssen die Märkte von morgen mitgestalten, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern. Die Unternehmen in der Region Ostwestfalen-Lippe (OWL) werden dabei vom BMBF-Cluster ‚Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe – it’s OWL‘ unterstützt. In fünf sogenannten Querschnittsprojekten entwickeln Hochschulen und Forschungseinrichtungen neue Lösungen für intelligente Produkte und Produktionsverfahren, beispielsweise in den Bereichen intelligente Vernetzung und Selbstoptimierung. In Transferprojekten können Unternehmen die Technologien nutzen, um ihre Produkte und Produktionsverfahren zuverlässiger, benutzerfreundlicher und ressourceneffizienter zu gestalten. Insgesamt wurden schon 73 Transferprojekte erfolgreich umgesetzt. Ein Beispiel ist das Projekt Arel, das die Entwicklung von selbstkonfigurierenden I/O-Geräten zum Ziel hat.

Offene Wünsche bei Ethernet-I/O-Klemmen

Das Transferprojekt baut auf dem it’s OWL-Querschnittsprojekt ‚Intelligente Vernetzung‘ auf und nutzt dessen Ergebnisse im Bereich der Autokonfiguration. Ziel war es, ein neues Systemkonzept für modular anreihbare Ethernet-I/O-Klemmen zu entwickeln und Ausgangsbasis war – wie so oft bei Entwicklungsprojekten – die Unzufriedenheit mit den vorhandenen Lösungen. Stand der Technik ist, dass sich der Anwender zwischen zwei Optionen entscheiden kann. Die erste: Er verwendet Block-I/O-Geräte, deren digitale Ein- und Ausgänge jeweils über Echtzeit-Ethernet (RTE) verbunden werden. In diesem Fall muss er einen hohen Verdrahtungsaufwand in Kauf nehmen und hohe Ethernet-Bandbreite zur Verfügung stellen. Zudem ist diese Lösung unflexibel, weil festverdrahtet. Als Alternative – das ist die zweite Option – stehen heute modulare I/O-Geräte mit einem zentralen Gateway bzw. Buskopf zur Verfügung, die aber auch spezifische Nachteile haben. Dazu gehören die Zusatzkosten für Gateway und Buskopf, der Verlust von Funktion oder Leistung im Buskopf (resultierend aus Medienredundanz, Verzögerung oder Updatezeit) sowie die zusätzliche Komplexität, die sich aus der Nutzung eines proprietären Rückwandbusses ergibt. Aus diesem Grund ist auch die Systemintegration komplex.

Neues Systemkonzept für Ethernet-Klemmen

Eben diese Nachteile – so lautete das Ziel – sollte das Systemkonzept vermeiden, das Madlehn gemeinsam mit dem Fraunhofer IOSB-INA entwickelte. Hardware-seitig besteht das neue Konzept aus modular anreihbaren, schmal bauenden I/O-Klemmen, die untereinander schnell und komfortabel über kompakte Ethernet-Brücken verbunden werden können. Dabei lassen sich auch unterschiedliche Module wie digitale und analoge I/O-Bausteine, Master-Funktionen und Funktionsmodule verknüpfen. Im Unterschied zu anderen, bereits verfügbaren modularen I/O-Systemen ist auch kein Gateway erforderlich. Die Gehäuse der neuen Klemmengeneration werden mit einem generativen Fertigungsverfahren (3D-Druck) produziert: Die Möglichkeiten dieses Verfahrens leisten einen Beitrag zu der sehr modularen und kompakten Bauweise der Klemmen.

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it´s OWL Clustermanagement GmbH
www.its-owl.de

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