SIMATIC. Automatisierungssysteme S7-300, ET 200M Ex- Peripheriebaugruppen. Vorwort

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1 Vorwort SIMATIC Automatisierungssysteme S7-300, ET 200M Ex- Peripheriebaugruppen Gerätehandbuch Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex- Baugruppen 1 SIMATIC S7-Ex- Digitalbaugruppen 2 SIMATIC S7-Ex- Analogbaugruppen 3 SIMATIC-S7-HART- Analogbaugruppen 4 Bescheinigungen A Normen und Zulassungen Service & Support B C 11/2015 A5E

2 Rechtliche Hinweise Warnhinweiskonzept Dieses Handbuch enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen Sicherheit sowie zur Vermeidung von Sachschäden beachten müssen. Die Hinweise zu Ihrer persönlichen Sicherheit sind durch ein Warndreieck hervorgehoben, Hinweise zu alleinigen Sachschäden stehen ohne Warndreieck. Je nach Gefährdungsstufe werden die Warnhinweise in abnehmender Reihenfolge wie folgt dargestellt. GEFAHR bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten wird, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. WARNUNG bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. VORSICHT bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. ACHTUNG bedeutet, dass Sachschaden eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. Beim Auftreten mehrerer Gefährdungsstufen wird immer der Warnhinweis zur jeweils höchsten Stufe verwendet. Wenn in einem Warnhinweis mit dem Warndreieck vor Personenschäden gewarnt wird, dann kann im selben Warnhinweis zusätzlich eine Warnung vor Sachschäden angefügt sein. Qualifiziertes Personal Das zu dieser Dokumentation zugehörige Produkt/System darf nur von für die jeweilige Aufgabenstellung qualifiziertem Personal gehandhabt werden unter Beachtung der für die jeweilige Aufgabenstellung zugehörigen Dokumentation, insbesondere der darin enthaltenen Sicherheits- und Warnhinweise. Qualifiziertes Personal ist auf Grund seiner Ausbildung und Erfahrung befähigt, im Umgang mit diesen Produkten/Systemen Risiken zu erkennen und mögliche Gefährdungen zu vermeiden. Bestimmungsgemäßer Gebrauch von Siemens-Produkten Beachten Sie Folgendes Marken WARNUNG Siemens-Produkte dürfen nur für die im Katalog und in der zugehörigen technischen Dokumentation vorgesehenen Einsatzfälle verwendet werden. Falls Fremdprodukte und -komponenten zum Einsatz kommen, müssen diese von Siemens empfohlen bzw. zugelassen sein. Der einwandfreie und sichere Betrieb der Produkte setzt sachgemäßen Transport, sachgemäße Lagerung, Aufstellung, Montage, Installation, Inbetriebnahme, Bedienung und Instandhaltung voraus. Die zulässigen Umgebungsbedingungen müssen eingehalten werden. Hinweise in den zugehörigen Dokumentationen müssen beachtet werden. Alle mit dem Schutzrechtsvermerk gekennzeichneten Bezeichnungen sind eingetragene Marken der Siemens AG. Die übrigen Bezeichnungen in dieser Schrift können Marken sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann. Haftungsausschluss Wir haben den Inhalt der Druckschrift auf Übereinstimmung mit der beschriebenen Hard- und Software geprüft. Dennoch können Abweichungen nicht ausgeschlossen werden, so dass wir für die vollständige Übereinstimmung keine Gewähr übernehmen. Die Angaben in dieser Druckschrift werden regelmäßig überprüft, notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen enthalten. Siemens AG Division Process Industries and Drives Postfach NÜRNBERG DEUTSCHLAND A5E P 06/2016 Änderungen vorbehalten Copyright Siemens AG Alle Rechte vorbehalten

3 Vorwort Zweck des Handbuchs Dieses Gerätehandbuch unterstützt Sie dabei, eine SIMATIC S7-Ex-Baugruppe für ein Automatisierungssystem in einem explosionsgefährdeten Bereich einzuplanen, zu installieren und zu betreiben. Erforderliche Grundkenntnisse Zum Verständnis des Handbuchs sind allgemeine Kenntnisse auf dem Gebiet der Automatisierungstechnik erforderlich. Sie benötigen Kenntnisse über die Grundlagen des Explosionsschutz, über die Kennzeichnung explosionsgeschützter Betriebsmittel und über die rechtlichen Grundlagen über den Explosionsschutz. Gültigkeitsbereich des Handbuchs Das vorliegende Gerätehandbuch ist für alle SIMATIC S7-Ex-Baugruppen gültig, die in der nachfolgenden Tabelle mit Bestellnummern aufgeführt sind. Tabelle 1 S7-300 Peripheriebaugruppen SIMATIC S7-Ex-Baugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR SM 322; DO 4 x 24V/10mA SM 322; DO 4 x 15V/20mA SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD SM 331; AI 4 x 0/4...20mA SM 332; AO 4 x 0/4...20mA SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART SM 331; AI 2 x 0/4 20mA HART SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART Bestellnummer 6ES7321-7RD00-0AB0 6ES7322-5SD00-0AB0 6ES7322-5RD00-0AB0 6ES7331-7SF00-0AB0 6ES7331-7RD00-0AB0 6ES7332-5RD00-0AB0 6ES7331-7TB00-0AB0 6ES7331-7TB10-0AB0 6ES7332-5TB00-0AB0 6ES7332-5TB10-0AB0 Mit welchen CPUs bzw. IM 153-x-Versionen Sie diese Baugruppe einsetzen können, finden Sie im Hardware Katalog von STEP 7. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

4 Vorwort Änderungen gegenüber der Vorgängerversion Gegenüber der Vorgängerversion enthält das vorliegende Gerätehandbuch folgende Änderungen Die HART Analogbaugruppen 6ES7331-7TB10-0AB0 und 6ES7332-5TB10-0AB0 wurden neu aufgenommen Einordnung in die Informationslandschaft Zum Verständnis des hier vorliegenden Handbuchs benötigen Sie je nach Einsatz folgende Dokumentation S7-300 Aufbauen, CPU-Daten, Baugruppendaten und Operationsliste ET 200M Dezentrales Peripheriegerät Peripherie S7-300, M7-300, ET 200M Gerätehandbuch Wegweiser Das Handbuch ist nach folgenden Themenbereichen gegliedert Am Anfang des Handbuchs finden Sie ein Gesamtinhaltsverzeichnis. Kapitel 1 erläutert den Mechanischen Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen Kapitel 2 beschreibt die SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen Das Kapitel 3 beschreibt die SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen Das Kapitel 4 beschreibt die SIMATIC S7 HART-Analogbaugruppen Im Glossar sind wichtige Begriffe erklärt Über den Index finden Sie die wichtigsten Stellen im Handbuch. Approbationen Siehe Anhang Normen und Zulassungen (Seite 259) CE Kennzeichnung Siehe Anhang Normen und Zulassungen (Seite 259) Kennzeichnung für Australien (C-Tick-Mark) Siehe Anhang Normen und Zulassungen (Seite 259) Normen Siehe Anhang Normen und Zulassungen (Seite 259) 4 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

5 Vorwort Recycling und Entsorgung Die Ex-Peripheriebaugruppen sind aufgrund ihrer schadstoffarmen Ausrüstung recyclingfähig. Für ein umweltverträgliches Recycling und die Entsorgung Ihres Altgerätes wenden Sie sich an einen zertifizierten Entsorgungsbetrieb für Elektronikschrott. Security-Hinweise Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Lösungen, Maschinen, Geräten und/oder Netzwerken unterstützen. Sie sind wichtige Komponenten in einem ganzheitlichen Industrial Security-Konzept. Die Produkte und Lösungen von Siemens werden unter diesem Gesichtspunkt ständig weiterentwickelt. Siemens empfiehlt, sich unbedingt regelmäßig über Produkt-Updates zu informieren. Für den sicheren Betrieb von Produkten und Lösungen von Siemens ist es erforderlich, geeignete Schutzmaßnahmen (z. B. Zellenschutzkonzept) zu ergreifen und jede Komponente in ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu integrieren, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Dabei sind auch eingesetzte Produkte von anderen Herstellern zu berücksichtigen. Weitergehende Informationen über Industrial Security finden Sie unter (http// Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, melden Sie sich für unseren produktspezifischen Newsletter an. Weitere Informationen hierzu finden Sie unter (http// support.automation.siemens.com). Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

6 Vorwort 6 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

7 Inhaltsverzeichnis Vorwort Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen Einsatz Grundsätzliche Regeln und Vorschriften Die Leitungskammer LK Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen Aufbau einer ET 200M mit Ex-Peripheriebaugruppen Potenzialausgleich bei explosionsgeschützten Anlagen Leitungsführung in Ex-Anlagen Allgemeine Informationen Kennzeichnung von Kabeln und Leitungen eigensicherer Stromkreise Leitungsführung in Kabelbetten aus Metall oder Schutzrohren Zusammenfassung der Anforderungen nach EN Auswahl der Kabel und Leitungen nach EN Kabelarten Anforderungen an die Klemmen bei der Zündschutzart Eigensicherheit Schirmung und Maßnahmen gegen Störspannungen Schirmung Geräteschirmung Leitungsschirmung Maßnahmen gegen Störspannungen Die wichtigsten Grundregeln zur Sicherstellung der EMV Blitzschutz Maßnahmen Äußerer Blitzschutz/Gebäudeschirmung Dezentralisierung von Anlagen mit S7-300 und ET 200M Kabel- und Gebäudeschirmung Blitzschutz-Potenzialausgleich Überspannungsschutz Beispiel für Blitz- und Überspannungsschutz Blitzschlag Montagearbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen Sicherheitsmaßnahmen Einsatz eines Ex-Aufbaus im explosionsgefährdeten Bereich Zone Einsatz eines Ex-Aufbaus im explosionsgefährdeten Bereich Zone Instandhaltung der elektrischen Betriebsmittel SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen Kapitelübersicht Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0)...55 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

8 Inhaltsverzeichnis Eigenschaften und technische Daten Parametrierung Diagnosemeldungen Alarme Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Eigenschaften und technische Daten Parametrierung Diagnosemeldungen Alarme Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 15V/20mA (6ES7322-5RD00-0AB0) Eigenschaften und technische Daten Diagnosedatensätze der S7-Ex-Digitalbaugruppen SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen Analogwertdarstellung Analogwertdarstellung der Analogein- und -ausgabewerte Allgemeine Informationen zur Analogwertdarstellung für die Messbereiche der Analogeingänge Analogwertdarstellung für die Spannungsmessbereiche Analogwertdarstellung für die Strommessbereiche Analogwertdarstellung für Messbereiche der Widerstandsgeber Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Standard Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Standard Ni Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Klima Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Klima Ni Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ B Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ E Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ J Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ K Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ L Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ N Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ R Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ S Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ T Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ U Analogwertdarstellung für die Ausgabebereiche der Analogausgänge Allgemeine Informationen zur Anschlusstechnik Messwertgeber an Analogeingänge anschließen Thermoelemente an die Analogeingabe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD anschließen Widerstandsthermometer (z.b. Pt 100) und Widerstandsgeber anschließen Einsatz von Thermoelementen Spannungsgeber anschließen Stromgeber bzw. Messumformer an die Analogeingabe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA anschließen Lasten/Aktoren an die Analogausgabe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA anschließen Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

9 Inhaltsverzeichnis Wandlungs- und Zykluszeit der Analogeingabekanäle Wandlungs-, Zyklus-, Einschwing- und Antwortzeiten der Analogausgabekanäle Parameter der Analogbaugruppen Diagnose der Analogbaugruppen Alarme der Analogbaugruppen Verhalten der Analogbaugruppen Diagnosedatensätze der S7-Ex-Analogbaugruppen Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA (6ES7331-7RD00-0AB0) Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA (6ES7332-5RD00-0AB0) SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen Einsatz von HART-Analogbaugruppen Einführung in HART Verwendung von HART Funktionsweise von HART Anwendung von HART Leitfaden für Inbetriebnahme und Betriebsphase Beispielkonfiguration Inbetriebnahme der HART-Analogbaugruppe und der Feldgeräte Betriebsphase der HART-Analogbaugruppe und der Feldgeräte HART Analogbaugruppen - Revision Parameter der HART-Analogbaugruppen Diagnose der HART-Analogbaugruppen Alarme der HART-Analogbaugruppe HART-Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART(6ES7331-7TB00-0AB0) HART-Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART (6ES7332-5TB00-0AB0) Datensatzschnittstelle Parameterdatensätze Diagnosedatensätze HART-Kommunikationsdatensätze Zusatzdiagnosedatensätze Zusatzparametrierdatensätze Nutzdatenschnittstelle HART Analogbaugruppen - Revision Projektieren von HART-Variablen Parameter der HART-Analogbaugruppen Diagnose der HART-Analogbaugruppen Alarme der HART-Analogbaugruppe HART-Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART (6ES7331-7TB10-0AB0) HART-Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART (6ES7332-5TB10-0AB0) Datensatzschnittstelle Parameterdatensätze Diagnosedatensätze HART-Kommunikations- und Auskunftsdatensätze Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

10 Inhaltsverzeichnis A B C Beispiel für HART-Programmierung Nutzdatenschnittstelle Bescheinigungen A.1 Übersicht über die Bescheinigungen Normen und Zulassungen B.1 Normen und Zulassungen Service & Support C.1 Service & Support Glossar Index Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

11 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex- Baugruppen Einsatz Übersicht Die SIMATIC S7-Ex-Baugruppen sind einsetzbar in den Systemen S7-300, ET 200M. Die HART Analogbaugruppen SM 331; AI 2 x 0/4 20mA HART und SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART sind einsetzbar im System ET 200M. Sie müssen deshalb für die Montage die Projektierungsregeln der entsprechenden Handbücher beachten. Darüber hinaus gibt es für SIMATIC S7-Ex-Baugruppen weitere Regeln, die Sie in diesem Kapitel erfahren, und die Sie berücksichtigen müssen. 1.2 Grundsätzliche Regeln und Vorschriften Hinweis Hinweis Ex-Anlagen dürfen nur durch autorisiertes Personal errichtet werden. Zulassungen Die SIMATIC S7-Ex-Baugruppen besitzen die Zulassung II 3 G (2) GD Ex na [ib Gb] [ib Db] IIC T4 Gc. D. h. Sie dürfen im sicheren Bereich und unter Einhaltung der besonderen Bedingungen auch in Zone 2 (Kategorie 3G) installiert werden. An die SIMATIC S7-Ex-Baugruppen dürfen eigensichere, elektrische Betriebsmittel (Aktoren/ Sensoren) angeschlossen werden, die sich in Zone 1 und Zone 2 befinden dürfen. Die Zulassung gilt für alle explosionsfähigen Gasgemische der Gruppen IIC. Die sicherheitsrelevanten Grenzwerte sind den Konformitätsbescheinigungen zu entnehmen. Die Konformitätsbescheinigungen und die Erklärungen zu den Bezeichnungen finden Sie im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200). Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

12 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.2 Grundsätzliche Regeln und Vorschriften FM-Zulassung Die SIMATIC S7-Ex-Baugruppen besitzen folgende FM-Zulassungen Class I, Division 2, Group A, B, C, D Tx; Class I, Zone 2, Group IIC Tx Die Baugruppen sind damit in Bereichen einsetzbar, in denen flüchtige entzündliche Flüssigkeiten oder Gase vorhanden sind, doch normalerweise innerhalb abgeschlossener Behälter oder Anlagen, aus denen sie nur unter abnormalen Betriebs- oder Fehlerbedingungen entweichen können. Die Zulassung gilt für alle Prüfgase. Bei einer Umgebungstemperatur von 60 C tritt keine höhere Oberflächentemperatur als 135 C (T4) auf. Sichere Kleinspannung Die SIMATIC S7-Ex-Baugruppen müssen mit Sicherer Funktionskleinspannung betrieben werden. Das bedeutet, dass auf die Baugruppen auch im Fehlerfall nur eine Spannung von U < 60 V einwirken darf. Weitergehende Informationen über sichere Funktionskleinspannung finden Sie z. B. in den Datenblättern der einzusetzenden Stromversorgungen. Alle Komponenten des Systems, die in irgendeiner Form elektrische Energie zuliefern können, müssen diese Bedingung erfüllen. Dazu zählen insbesondere die Stromversorgung PS307. Sie erfüllt diese Bedingung. die MPI-Schnittstelle. Sie erfüllt diese Bedingung, wenn alle Teilnehmer Sichere Kleinspannung aufweisen. SIMATIC Automatisierungssysteme und Programmiergeräte erfüllen diese Bedingung ebenfalls. 115/230V-Baugruppen. Auch wenn sie in einer anderen Zelle oder in einem anderen verbundenen Automatisierungsgerät eingesetzt werden, müssen zum System hin (d. h. zum Rückwandbus) Sichere Funktionskleinspannung aufweisen. Jeder weitere im System eingesetzte Stromkreis (DC 24V) muss eine Sichere Funktionskleinspannung besitzen. Beachten Sie die entsprechenden Datenblätter oder konsultieren Sie den Hersteller. Beachten Sie auch, dass an Peripheriebaugruppen Sensoren und Aktoren angeschlossen werden können, die fremdversorgt sind. Achten Sie auch hier auf die Sichere Kleinspannung. Das Prozesssignal einer 24V-Digitalbaugruppe darf selbst im Fehlerfall nie eine Fehlerspannung U m > 60V erreichen. Dies gilt ebenso für die nicht eigensicheren Komponenten. Hinweis Alle Spannungsquellen, z.b. interne Lastspannungsversorgungen 24V, externe Lastspannungsversorgungen 24V, Busspannung 5V, müssen so miteinander galvanisch verbunden sein, dass es auch bei Potenzialunterschieden zu keinen Spannungsadditionen bei den einzelnen Spannungsquellen kommt, so dass die Fehlerspannung U m überschritten wird. Dies erreichen Sie z.b. dadurch, dass Sie alle Spannungsquellen im System auf die Funktionserde beziehen. Benutzen Sie hierzu auch die Aufbauanleitungen in den jeweiligen Handbüchern (siehe Vorwort). Die maximal mögliche Fehlerspannung U m im System ist 60V. 12 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

13 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.2 Grundsätzliche Regeln und Vorschriften Minimale Fadenlänge Zwischen Anschlüssen mit Sicherer Funktionskleinspannung und eigensicheren Anschlüssen ist eine minimale Fadenlänge von 50 mm einzuhalten. Im Prozessstecker wird dies durch den Einsatz einer Leitungskammer erreicht. Bei den einzelnen Baugruppenkomponenten besteht die Möglichkeit, dass diese Fadenlänge nicht eingehalten werden kann. Sie müssen dann die Platzhalterbaugruppe DM 370 einsetzen, die Sie so einstellen, dass sie keinen Adressbereich belegt. Wenn Sie die Dezentrale Peripherie ET 200M einsetzen, beachten Sie die Beschreibung zum Aufbau. Achten Sie auch bei der Verkabelung auf diesen Abstand zwischen eigensicheren und nicht eigensicheren Anschlüssen. Gemischter Einsatz von Ex- und Nicht-Ex-Peripheriebaugruppen Ein gemischter Einsatz ist möglich, die minimale Fadenlänge zwischen leitenden Teilen von Ex- zu Nicht-Ex-Baugruppe ist aber in jedem Fall zu beachten. In der Regel müssen Sie zwischen den Ex- und Nicht-Ex-Baugruppen die Platzhalterbaugruppe DM 370 installieren. Bei der Verdrahtung müssen Sie auf strikte Trennung von eigensicheren und nicht eigensicheren Leitungen achten. Sie sind in getrennten Kabelkanälen zu führen. Ein gemischter Betrieb kann deshalb nicht empfohlen werden. Trennsteg Zum Erreichen der minimalen Fadenlänge von 50 mm zwischen Ex- und Nicht-Ex-Baugruppen kann bei Verwendung der Busmodule des aktiven Rückwandbusses die Ex-Trennwand eingesetzt werden. Der Laststromkreis Die Versorgung der Ex-Sensoren und der Ex-Aktoren erfolgt entweder über die Ex- Baugruppen oder über eigene eigensichere Stromversorgungen (z. B. bei 4-Leiter- Messumformern. Die Versorgung der Ex-Peripheriebaugruppen erfolgt über den Rückwandbus. Für die Speisung der Ex-Sensoren und Ex-Aktoren wird bei den meisten Baugruppen der DC 24V Lastspannungseingang des Frontsteckers benötigt. Ex-Peripheriebaugruppen anschließen Die Ex-Peripheriebaugruppen werden wie gewöhnliche Baugruppen von links nach rechts aufgebaut. Die Ex-Sensoren und Ex-Aktoren sowie ggf. die Lastspannungsversorgung unter Zuhilfenahme der Leitungskammer schließen Sie an den Prozessstecker an, den Sie dann auf die Baugruppe aufstecken. Hinweis Bevor ein Sensor oder Aktor an eine Ex-Baugruppe angeschlossen wird, ist gegebenenfalls eine sicherheitstechnische Betrachtung dieses eigensicheren Stromkreises durch einen Sachverständigen durchzuführen. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

14 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.3 Die Leitungskammer LK 393 Ex-Peripheriebaugruppen tauschen Der Frontstecker übernimmt nach dem erstmaligen Stecken die ab Werk eingestellte Baugruppentypcodierung. Damit ist sichergestellt, dass beim Baugruppentausch keine Verwechslung mit einem anderen Baugruppentyp erfolgt, da der Frontstecker dann nicht mehr aufgeschnappt werden kann. Damit sind die Bedingungen für den Explosionsschutz erfüllt. Sie sollten die Handgriffe zum Tauschen von Ex-Baugruppen in folgender Reihenfolge ausführen Ausbau 1. Abtrennen der L+ Lastspannungsversorgung 2. Abziehen des Frontsteckers 3. Entfernen der Baugruppe Einbau 1. Installieren der Baugruppe 2. Stecken des Frontsteckers 3. Anschließen der L+ Lastspannungsversorgung Siehe auch Übersicht über die Bescheinigungen (Seite 257) Die Leitungskammer LK 393 (Seite 14) Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 17) Aufbau einer ET 200M mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 20) 1.3 Die Leitungskammer LK 393 Einsatzbereich Alle Ex-Peripheriebaugruppen mit Ausnahme der Analogeingabe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD benötigen die DC 24V-Lastspannungszuführung über den Prozessstecker. Die sicherheitstechnische Trennung dieses Signals von den Prozesssignalen zur Einhaltung der minimalen Fadenlänge zwischen Ex-und Nicht-Ex-Bereich erreichen Sie durch den Einsatz der Leitungskammer LK 393 (Bestell-Nr. 6ES7393-4AA00-0AA0). Prozesssignale werden nach unten, die 24V-Versorgung nach oben, in getrennten Kanälen weggeführt. Bei Einsatz der Leitungskammer LK 393 müssen Sie immer den Fronstecker mit Schraubkontakten verwenden. Wenn Sie den Frontstecker mit Federzugkontakten verwenden, dann lässt sich die Fronttür der Baugruppe nicht mehr schließen. 14 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

15 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.3 Die Leitungskammer LK 393 Leitungskammer anschließen 1. Schneiden Sie die Leitungen der L+- und M-Anschlüsse auf die gewünschte Länge zu, isolieren Sie sie ab und versehen sie mit Aderendhülsen. 2. Führen Sie die Leitungsenden mit den Aderendhülsen soweit in die Öffnungen der Leitungskammer LK 393 ein, bis sie bündig mit den Befestigungszapfen sind. 3. Danach drücken Sie die Leitungen in die Führungskanäle der Leitungskammer LK 393 ein und führen Sie nach oben heraus (evtl. mit Schmelz- bzw. Heißkleber fixieren). 4. Die so vormontierte Leitungskammer führen Sie in die Klemmen des Frontsteckers ein. 5. Die Aderendhülsen von L+ und M verschrauben Sie mit den Klemmen 1 und 20 und die Befestigungszapfen mit den Klemmen 2 und 19. Damit ist eine trennungssichere Verbindung der Leitungskammer mit dem Frontstecker gewährleistet und somit die Sicherheitsanforderungen des Explosionsschutzes erfüllt. Die folgenden Bilder verdeutlichen den Aufbau ➀ ➁ ➂ ➃ Laststromversorgungszuführung Prozessstecker mit Schraubanschluss Ex ( i ) -Prozessleitungen Leitungskammer Bild 1-1 Anschließen der Leitungskammer LK 393 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

16 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.3 Die Leitungskammer LK L+ M 2 ➀ ➁ Bild 1-2 Aderendhülse Durchmesser > 2 mm Einlegen der Anschlussleitungen der Lastspannung in die Leitungskammer. Außendurchmesser der Leitungen > 2 mm (Ansicht von unten) 1 L+ M 2 ➀ ➁ Bild 1-3 Aderendhülse Durchmesser < 2 mm Einlegen der L+ -Leitung in einer Schleife in die Leitungskammer. Außendurchmesser der Leitungen < 2 mm (Ansicht von unten) Hinweis Setzen Sie Ex-Peripheriebaugruppen, die eine 24V-Lastspannung benötigen, ausschließlich mit der Leitungskammer LK 393 ein. Sie ist für den bestimmungsgemäßen Gebrauch der Baugruppen erforderlich. 16 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

17 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.4 Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen Bild 1-4 Leitungskammer LK 393 im angeschlossenen Zustand Selbstverständlich können Sie die Ex-Peripheriebaugruppen auch für nicht eigensichere Aufgaben einsetzen. Auf die Leitungskammer können Sie dann verzichten. Die Ex- Kennzeichnung müssen Sie dann aber deutlich und unverlierbar entwerten. Ein späterer Einsatz für den Ex-Bereich ist nicht mehr möglich, es sei denn Sie schicken die Baugruppe zur Prüfung ins Herstellerwerk zurück, wo die erforderlichen Tests durchgeführt werden. 1.4 Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen Allgemeine Hinweise Die räumliche Trennung der Nicht-Ex-Signale zu den Ex-Signalen entspricht den Anforderungen des Aufbaus explosionsgeschützter Automatisierungstechnik. Kann der Mindestabstand von 50 mm zwischen blanken Anschlussklemmen von Ex-Baugruppen und blanken Anschlussklemmen von Nicht-Ex-Baugruppen nicht eingehalten werden, so ist zwischen diesen Baugruppen eine Platzhalterbaugruppe DM 370 (Bestell-Nr. 6ES AA00-0AA0) einzufügen. Es ist zu gewährleisten, dass alle Automatisierungssysteme auf eine gemeinsame Masse zusammengeführt werden. Das bedeutet Sämtliche Erdungsschrauben der Profilschienen müssen auf gemeinsame Masse bezogen sein. Die Massebügel aller CPU's müssen eingelegt sein. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

18 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.4 Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen Abstandsmaße für einen Aufbau auf mehreren Baugruppenträgern Das folgende Bild zeigt für einen zweizeiligen S7-300-Aufbau die Abstandsmaße zwischen den einzelnen Baugruppenträgern sowie zu benachbarten Betriebsmitteln, Kabelkanälen, Schrankwänden usw mm 40 mm IM 361 a 200 mm+ a 3 40 mm 40 mm IM Bild 1-5 Abstandsmaße für einen zweizeiligen S7-300-Aufbau ➀ ➁ ➂ L+ Zuführung EX KABELKANAL NICHT-EX (24V) KABELKANAL Wenn Sie diese Mindestabstandsmaße einhalten, dann gewährleisten Sie die Entwärmung der S7-300-Baugruppen haben Sie Platz zum Ein- und Aushängen der S7-300-Baugruppen haben Sie Platz zum Verlegen von Leitungen. Hinweis Wenn Sie ein Schirmauflageelement verwenden, gelten die Maßangaben ab Unterkante des Schirmauflageelements. Die L+/M-Leitungen an den Ex-Baugruppen können direkt oder über Anschlusselemente verdrahtet werden. Bei der direkten Verdrahtung legen Sie die L+/M-Leitungen aus dem Kabelkanal (unter Verwendung der Leitungskammer) direkt auf die Klemmen des Frontsteckers der Baugruppe. Die Ex-Prozessleitungen können Sie direkt ab Frontstecker den Betriebsmitteln zuführen. 18 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

19 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.4 Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen Bei einer Verdrahtung über Anschlusselemente können Sie auf handelsübliche Klemmverteiler zurückgreifen. Sie haben dann die Möglichkeit, mittels eines Steckers die L+/M- Versorgungsleitung baugruppenweise abzutrennen (siehe Bild unten) Ex Ex 5 ➀ ➁ ➂ ➃ ➄ Bild 1-6 Nicht Ex- Kabelkanal Anschlusselemente 15 mm Hutschiene Ex-Baugruppen Ex-Kabelkanal Verdrahtung zwischen L+/M-Leitungen und den Ex-Baugruppen über Anschlusselemente Siehe auch Die Leitungskammer LK 393 (Seite 14) Zusammenfassung der Anforderungen nach EN (Seite 27) Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

20 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.5 Aufbau einer ET 200M mit Ex-Peripheriebaugruppen 1.5 Aufbau einer ET 200M mit Ex-Peripheriebaugruppen ET 200M-Aufbauten auf zwei Baugruppenträgern Im Bild unten werden beispielhaft zwei ET 200M-Aufbauten auf zwei Baugruppenträgern dargestellt. Zwischen IM153 und der ersten Ex-Peripheriebaugruppe ist eine Platzhalterbaugruppe DM 370 einzusetzen, die so eingestellt wird, dass sie keinen Adressraum belegt. Wenn Sie einen aktiven Rückwandbus einsetzen, benutzen Sie anstelle der Platzhalterbaugruppe die einsetzbare Ex-Trennwand (Bestellnummer 6ES KA00-0XA0). 1 SIMATIC ET 200M IM 153 DM PS IM SIMATIC ET 200M IM 153 DM 370 ➀ ➁ ➂ ➃ Bild 1-7 PS IM 153 NICHT EX-KABELKANAL EX-KABELKANAL S7-300 Baugruppen S7-300 Baugruppen Zwei Baugruppenträger mit ET 200M 3 20 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

21 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.6 Potenzialausgleich bei explosionsgeschützten Anlagen 1.6 Potenzialausgleich bei explosionsgeschützten Anlagen Allgemein Zwischen den mit Schutzleitern verbundenen Körpern elektrischer Betriebsmittel und den nicht zu den elektrischen Betriebsmitteln gehörenden leitfähigen Konstruktionsteilen, Rohrleitungen usw. können Potenzialdifferenzen auftreten. Bei der Überbrückung dieser Potenzialdifferenzen können zündfähige Funken entstehen. Zur Schaffung des Potenzialausgleiches sind die der Berührung zugänglichen leitfähigen Metallteile miteinander und mit dem Schutzleiter zu verbinden. Der Potenzialausgleich mit dem Schutzleiter wird am zweckmäßigsten an der Verteilung hergestellt. Der Querschnitt des Ausgleichsleiters muss mindestens dem des zugehörigen Schutzleiters entsprechen. In allen anderen Fällen muss der Potenzialausgleichsleiter mindestens den Leiterquerschnitt von 10 mm 2 Cu haben. Die Ex-Baugruppen besitzen eine galvanische Trennung zwischen Rückwandbus und E/A- Stromkreis, aus diesem Grund ist kein Anschluss an den Potenzialausgleich notwendig. Ausnahmen Anschluss an den PA-Leiter, wenn messtechnisch eine Notwendigkeit besteht. Werden im eigensicheren Stromkreis Blitzschutzeinrichtungen gefordert, so sind diese an der gleichen Stelle wie die Schirmung der eigensicheren Stromkreise an den PA-Leiter anzuschließen. Allgemein sind die Maßnahmen, die in der EN beschrieben werden, anzuwenden oder einzuhalten. Kabelpritschen müssen generell in die Erdungsmaßnahmen einbezogen werden. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

22 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.6 Potenzialausgleich bei explosionsgeschützten Anlagen Potenzialausgleich in einem Gebäude Grundsätzlich muss nach VDE 0100, Teil 410 und Teil 540 und DIN VDE 0185, ein Potenzialausgleich in jedem Gebäude und über die Gesamtverkabelung des Automatisierungssystems vorhanden sein. Sollte dies nicht der Fall sein, muss dieser installiert werden. Bild 1-8 Haupt- und Nebenpotenzialausgleich gemäß VDE 22 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

23 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.6 Potenzialausgleich bei explosionsgeschützten Anlagen Hauptpotenzialausgleich Verbinden folgender leitfähiger Teile durch PA-Leiter an der PA-Schiene, A PA = 0,5 x APE-Haupt Hauptschutzleiter Haupterdungsleiter Blitzschutzerder Hauptwasserrohre Hauptgasrohre andere metallene Rohrsysteme Metallteile der Gebäudekonstruktion (soweit möglich) gebäudeüberschreitende Leitungen des energie- und informationstechnischen Netzes über Blitzstromableiter. Zusätzlicher Potenzialausgleich Verbinden folgender leitfähiger Teile durch PA-Leiter an der PA-Schiene Alle "fremden leitfähigen Teile" wie Konstruktionsteile, Stützen, Behälter, Rohrleitungen (können auch selbst PA-Leiter bilden), A PA = 0,5 x A PEmax (A = Kabelquerschnitt) ab der Verteilung. Der gleichzeitigen Berührung zugänglichen Körper ortsfester elektrischer Betriebsmittel, wenn sie an PEN angeschlossen sind (sonst genügt PE-Anschluss), A PA = 0,5 x A PE der beiden Betriebsmittel. Bild 1-9 Beispiel eines Potenzialausgleichs für MSR-Anlagen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

24 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.7 Leitungsführung in Ex-Anlagen Siehe auch Maßnahmen (Seite 41) 1.7 Leitungsführung in Ex-Anlagen Allgemeine Informationen Maßnahmen Weder die Elektroinstallation noch das hierzu notwendige Material wie Kabel, Leitungen und Verlegungsmaterialien unterliegen hinsichtlich ihrer Bauart dem Baumusterprüfverfahren nach der ElexV. Die Verantwortung - entweder des eigenen Personals eines Werkes oder einer ausführenden Installationsfirma - für die ordnungsgemäße Installation einer Ex-Anlage ist wegen der möglichen Explosionsgefahr bei unsachgemäßer Ausführung besonders hoch. Allgemeine Planungsgrundsätze für Kabelbahnen sind sehr ähnlich denen für Rohrleitungen. Schon beim Entwurf von Aufstellungsplänen und Gebäudedispositionen müssen Bereiche mit erhöhter Brandgefährdung und Gefahrenzonen nach ElexV und VbF festgelegt werden. Dabei ist anzustreben, dass Kabel- und Rohrtrassen nur im Bereich geringer Gefährdung angeordnet werden. Außerdem ist auf Zugänglichkeit und Wartungsfreundlichkeit auch für spätere Erweiterung zu achten. Bei allen Schaltraumarten ist dafür zu sorgen, dass die Kabel- und Leitungsführungen zum gefährdeten Betriebsraum hin so abgedichtet werden, dass der Zutritt gefährlicher Gase oder Dämpfe durch sie in den Schaltraum vermieden wird. Hinweis Eine Kabelverlegung in Bodenkanälen ist grundsätzlich zu vermeiden. Es besteht die Möglichkeit des Eindringens oder der Bildung explosionsfähiger Gas-Luftgemische und deren unkontrollierter Weiterleitung, des Eindringens von aggressiven Flüssigkeiten. Zur Errichtung eigensicherer Stromkreise brauchen Aderleitungen und Einzelleiter in flexiblen Kabeln nur einen Durchmesser von 0,1 mm aufzuweisen. Für die Errichtung im Ex-Bereich müssen Kabel und Leitungen in erster Linie den zu erwartenden mechanischen, chemischen und thermischen Einflüssen standhalten. Man wird deshalb immer wesentlich größere Querschnitte verlegen und Kabel bzw. Leitungen verwenden, die flammwidrig und ölbeständig sind. Eigensichere und nicht eigensichere Leitungen (Leiter, Aderleitungen) müssen getrennt oder entsprechend isoliert verlegt werden. Eine gemeinsame Verlegung in Kabeln, Leitungen und Leitungsbündel ist nicht zulässig. 24 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

25 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.7 Leitungsführung in Ex-Anlagen Besonders ist auf eine exakte Trennung in Leitungskanälen zu achten. Dies kann bereits durch eine durchgehende Zwischenlage aus 1 mm Isolierstoff oder durch die Verlegung von Schlauchleitungen erreicht werden (siehe folgende Tabelle). Leitungsführung für eigensichere Stromkreise Leitungsführung in getrennten isolierten Kabelkanälen Leitungsführung im gemeinsamen Kabelkanal mit einer isolierenden Zwischenlage (durch die feste isolierende Zwischenlage von > 1 mm wird gemäß EN eine sichere Trennung der eigensicheren Leitungen erreicht). > 1 mm Werden Schlauchleitungen eigensicherer und nicht eigensicherer Stromkreise gemeinsam geführt, so muss die Schlauchleitung des eigensicheren Kreises einer Prüfspannung von min. AC 500 V genügen. Auf die hohe Isolationsspannung von AC 500 V kann man verzichten, wenn die eigensicheren oder nicht eigensicheren Stromkreise in einem geerdeten Schirm eingeschlossen werden. Die Prüfspannung der Leitungen eigensicherer Stromkreise muss jedoch mindestens AC 500 V betragen (Leiter-Leiter-Erde). Eigensichere Leitungen sind eindeutig zu kennzeichnen. Wird eine Farbe verwendet, so ist hellblau zu wählen. Ausgenommen von dieser Regel ist die Leitungsverlegung innerhalb von Geräten, Verteilern und Schalträumen. Für andere Zwecke dürfen derart gekennzeichnete Kabel und Leitungen nicht verwendet werden. Eigensichere Stromkreise sind im allgemeinen isoliert (erdfrei) zu errichten. Eine Verbindung zur Erde über einen Widerstand 15 kohm, z. B. zur Ableitung elektrostatischer Aufladung, gilt nicht als Erdung. Eigensichere Stromkreise müssen geerdet werden, wenn dies aus messtechnischen oder Sicherheitsgründen erforderlich ist. Diese Erdung darf nur an einer Stelle durch Verbindung mit dem Potenzialausgleich erfolgen. Der Potenzialausgleich muss im gesamten Bereich der Errichtung der eigensicheren Stromkreise vorhanden sein. In Anlagen mit eigensicheren und nicht eigensicheren Stromkreisen, z. B. in Mess- und Steuerschränken, müssen bei den Anschlussteilen die Bestimmungen von EN eingehalten werden. Die Anschlüsse der eigensicheren Stromkreise müssen als eigensicher Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

26 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.7 Leitungsführung in Ex-Anlagen gekennzeichnet sein. Wird eine Farbe als Kennzeichnung gewählt, so muss hellblau benutzt werden Kennzeichnung von Kabeln und Leitungen eigensicherer Stromkreise Kennzeichnung Kabel und Leitungen eigensicherer Stromkreise müssen gekennzeichnet sein. Werden Mäntel oder Hüllen durch Färbung gekennzeichnet, so ist als Farbe hellblau zu wählen. Für andere Zwecke dürfen derart gekennzeichnete Kabel und Leitungen nicht verwendet werden. Bei Ausgleichsleitungen für Thermoelemente mit einer Umhüllung aus Kunststoff darf diese nach Art des zugehörigen Thermoelements mit eingefärbten Längsstreifen versehen sein Kupfer/Kupfer-Nickel (Kupfer/Konstantan) braun Eisen/Kupfer-Nickel (Eisen/Konstantan) Nickelchrom/Nickel Platin-Rhodium/Platin dunkelblau grün weiß Bei Ausgleichsleitungen für Thermoelemente mit Mineralumhüllungen oder einer Metallumflechtung muss zum farblichen Kennzeichnen der Eigensicherheit ein hellblaues Band ausreichender Breite mit eingewebt sein. Innerhalb von Mess- und Steuerschränken und im Innenraum von Schalt- und Verteilungsanlagen müssen bei Gefahr einer Verwechslung von Leitungen eigensicherer und nicht eigensicherer Stromkreise, z. B. beim Vorhandensein eines nach DIN blaugefärbten N-Leiters, besondere Maßnahmen getroffen werden. Als solche Maßnahmen gelten Zusammenfassen der Adern in einem gemeinsamen hellblau gefärbten Schlauch, Beschriftung, übersichtliche Anordnung und räumliche Trennung Leitungsführung in Kabelbetten aus Metall oder Schutzrohren Schutzmaßnahmen Kabelbetten aus Metall müssen in die Schutzmaßnahme gegen indirektes Berühren einbezogen werden. Dies kann durch Mitführen eines aus Bandeisen bestehenden Erders oder auch durch gute leitfähige Verbindung der einzelnen Betten untereinander ermöglicht werden. Bei der Einzelverlegung sind Schutzrohre aus Metall nur noch bei Auftreten besonderer mechanischer oder thermischer Beanspruchung üblich. Im allgemeinen werden Schutzrohre aus PVC in zwei verschiedenen Typen, je nach der zu erwartenden mechanischen Beanspruchung, verwendet. Beachten Sie aber, dass PVC gegenüber Metall eine etwa 8fache Längendehnung hat. Deshalb sind die Befestigungen so auszuführen, dass die Längendehnung aufgenommen wird. 26 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

27 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.7 Leitungsführung in Ex-Anlagen Zusammenfassung der Anforderungen nach EN Übersicht Die folgende Tabelle stellt Ihnen die wichtigsten Aussagen für Kabel und Leitungen der EN in übersichtlicher Form noch einmal vor. Tabelle 1-1 Kabel und Leitungen Anwendung Allgemeine Anforderungen zusätzliche Anforderungen für "i" und Zone 0 beachten) (für vieladrige Leitungen mit mehr als 5 Adern und Leitungen für z. B. MSR geringere Querschnitte zulässig) zulässige Bauarten für ortsveränderliche Betriebsmittel (gilt nicht für eigensichere Anlagen) Anforderungen an Kabel und Leitungen Auswahl entsprechend mechanischen, chemischen und thermischen Einflüssen (siehe DIN VDE 0298 und DIN VDE 0891) Gegen Brandverschleppung schützen (Kabel z. B. in Sand verlegen, für Leitungen Brennverhalten nach DIN VDE 0472 Teil 804, Prüfart B nachweisen) Leiterwerkstoff Cu oder Al (Al nur bei mehradrigen Kabeln ab 25 mm 2, bzw. bei einadrigen Kabeln ab 35 mm 2, geeignete Anschlussteile verwenden) Mindestquerschnitte für Cu-Leiter einadrige Leitung mehradrige Leitung 1 mm feindrähtig, 1,5 mm eindrähtig 0,75 mm feindrähtig sonst s. o. U <= 750 V Gummischlauchleitung H07RN oder gleichwertig (z. B. NSHöu) U <= 250 V Gummischlauchleitung H07RN oder gleichwertig I <= 6 A keine starken mechanischen Beanspruchungen In MSR-Anlagen, Fernmelde- und Fernwirkanlage Kunststoffschlauchleitung H05VV-F Mindestquerschnitt 1 mm 2 (nicht bei Umgebungstemperatur unter 5 C) Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

28 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.7 Leitungsführung in Ex-Anlagen Tabelle 1-2 Inhalt der EN , Fortsetzung Anwendung Anforderungen an Kabel und Leitungen Verlegen von Kabeln und Leitungen Durchführungsöffnungen von Ex-Bereichen in Nicht-Ex- Bereiche dicht verschließen z. B. durch Sandtassen, Mörtelverschluss o. ä. nicht benutzte Einführungsöffnungen durch bescheinigte Verschlussstopfen verschließen (Bescheinigung bei Zone 2 nicht erforderlich) bei besonderer thermischer, mechanischer oder chemischer Beanspruchung Kabel und Leitungen durch z. B. Verlegung in Schutzrohren, Schutzschläuchen, Metallschläuchen schützen (nicht in geschlossenen Installationsrohren) bei Einführung in druckfestes Gehäuse bescheinigte Kabeleinführungsteile verwenden. Verbinden von Kabeln und Leitungen Leiterverbindungen außerhalb eines Betriebsmittels nur durch Pressverbindungen Leiterverbindungen innerhalb eines Betriebsmittels durch geeignete Klemmverbindungen, mehr- oder feindrähtige Leiterenden gegen Aufspleißen sichern Pressverbindungen können durch Gießharzgarnituren oder Schrumpfschlauchmuffen geschützt werden, wenn sie nicht mechanisch beansprucht werden. Siehe auch Kabelarten (Seite 29) Auswahl der Kabel und Leitungen nach EN Spezifikation Kabel und Leitungen, die in explosionsgefährdeten Bereichen verlegt werden, benötigen nach ElexV keine Prüfbescheinigung. Kabel, die für eigensichere MSR-Stromkreise verwendet werden, müssen in ihren elektrischen Kenndaten (Kapazität z. B. 200 nf/km, Induktivität z. B. 1 mh/km) spezifiziert sein. Innerhalb eines Sammelkabels gilt Die Isolation zwischen Leitungen eigensicherer und nicht eigensicherer Stromkreise müssen einer Wechselspannung (Effektivwert) von 2U V, mindestens aber 1500 V standhalten, 28 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

29 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.7 Leitungsführung in Ex-Anlagen wobei U die Summe der Effektivwerte der Spannungen des eigensicheren und des nichteigensicheren Stromkreises ist. Tabelle 1-3 Mindestquerschnitte von Kupferleitungen gemäß Kabelart Aderzahl Litzenleiter feindrähtig mm 2 Starkstromkabel und Leitungen gemäß DIN VDE 0298, Teil 1, 3 Installationskabel und Leitungen gemäß DIN VDE 0891, Teil 1, 5, 6 für Spannungen < AC 60 V oder < DC 120 V > 5 1 0,75 0,5 eindrähtig mm 2 1,5 1,5 1 Leiter-Durchmesser mm > 1 0,5 0,5 0,8 2 > 2 2 (abgeschirmt) 0,5 0,28 0,28 0,5 0,28 0,28-0,8 0,6 0, Kabelarten Übersicht Als Kabel für Prozesssignale eignen sich Installationskabel für Industrieelektronik (SIMATIC- Kabel) mit paarig verseilten, farbcodierten Adern, die zu Bündeln zusammengefasst sind. Die Kabel mit eindrahtigen Adern (Massiv) (Querschnitt 0,5 mm 2 ; Durchmesser 0,8 mm) haben einen statischen Schirm. Kabel mit Litzenleiter (J-LIYCY) haben ein Schirmgeflecht (C) aus Kupferdrähten. Tabelle 1-4 Kabelarten Kabelbezeichnung A-Y(St) YY nx2x0,8/1,4 BdSi J-Y(St) Y nx2x0,8/1,4 BdSi J-LiYY nx2x0,5/1,6 BdSi J-LiYCY nx2x0,5/1,6 BdSi 1 Direkte Erdverlegung ist nicht zu empfehlen. Kabel für Außenkabel (Erdverlegung 1 ) Normalanwendungen Kompaktwarten Erschütterungs- und Stoßbeanspruchungen Steckeranschluss Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

30 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.7 Leitungsführung in Ex-Anlagen Typenkurzzeichen für Leitungen nach harmonisierten Normen Im Folgenden werden Ihnen die Typenkurzzeichen für Leitungen nach harmonisierten Normen vorgestellt Grundtyp H harmonierter Typ A Nationaler Typ 2 Nennspannung /300 Volt /500 Volt /750 Volt 3 Isolierwerkstoff V PVC R Gummi S Silikongummi 4 Mantelwerkstoff V PVC R Gummi N Cloroprengummi J Glasfasergeflecht T Textilgeflecht 5 Besonderheiten H Flachleitung, teilbar H2 Flachleitung, nicht teilbar 6 Leiterart U eindrähtig R mehrdrähtig K feindrähtig (fest verlegt) F feindrähtig (flexibel) H feinstdrähtig Y Lahnlitze 7 Aderzahl... Anzahl der Adern 8 Schutzleiter X ohne Schutzleiter G mit Schutzleiter 9 Leiterquerschnitt... Angabe in mm 2 Bild 1-10 Typenkurzzeichen für Leitungen nach harmonisierten Normen 30 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

31 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.7 Leitungsführung in Ex-Anlagen Typenkurzzeichen für Fernmeldekabel und Leitungen Im Folgenden werden Ihnen die Typenkurzzeichen für Fernmeldekabel und Leitungen vorgestellt x x Grundtyp A Außenkabel G J L S Grubenkabel Installationskabel Schlauchleitung Schaltkabel 2 Zusatzangabe B Blitzschutzaufbau 3 Isolierwerkstoff Y PVC 4 Aufbaubesonderheiten J E 2Y O2Y 5Y 6Y 7Y P F L LD (ST) (K) W M Mz B C E Induktionsschutz Elektronik Polyäthylen Zell-PE PTFE FEP ETFE PAPIER Petrolatfüllung Aluminiummantel Al-Wellmantel Aluminiumband Metallfolienschirm Kupferbandschirm Stahlwellmantel Bleimantel Spezialbleimantel Bewehrung Jutehülle + Masse Masseschicht + Band 5 Mantelwerkstoff (siehe 3. Isolation) 6 Elementzahl n Anzahl der Verseilelemente 7 Verseilelement 1 Einzelader 2 Paar 8 Leiterdurchmesser... in mm 9 Verseilelement F Sternvierer (Eisenbahn) St St I St III TF Sternvierer (Phantom) Sternvierer (Fernkabel) Sternvierer (Ortskabel) Sternvierer für TF Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

32 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.7 Leitungsführung in Ex-Anlagen S Signalkabel (Eisenbahn) PiMF geschirmtes Paar 10 Verseilart Lg Lagenverseilung Bd Bündelverseilung 11 Mantelfarbe BL blau Tabelle 1-5 Siemens-Kabel für die MSR-Technik gemäß DIN VDE 0815 JE-LIYCY JE-LIYCY JE-LIYCY JE-Y(ST)Y JE-Y(ST)Y JE-Y(ST)Y JE-Y(ST)Y Kabelbezeichnung 2x2x0,5 BD SI BL 16x2x0,5 BD SI BL 32x2x0,5 BD SI BL 2x2x0,8 BD SI BL 16x2x0,8 BD SI BL 32x2x0,8 BD SI BL 100x2x0,8 BD SI BL Bestellnummer V45483-F25-C15 V45483-F165-C15 V45483-F325-C55 V45480-F25-C25 V45480-F165-C35 V45480-F325-C25 V45480-F1005-C15 Kennwerte von Leitungen für eigensichere Stromkreise Beispiel Kabeltyp JE-LiYCY Kopplung 200 pf/100 m bei 800 Hz Betriebskapazität ca. 200 nf/km bei 800 Hz Betriebsinduktivität ca. 1 mh/km Mindestbiegeradius bei fester Verlegung 6 x Leitungsdurchmesser Temperaturbereich festverlegt - 30 C bis 70 C für den bewegten Zustand - 5 C bis 50 C Prüfspannung Ader/Ader 2000 V, Ader/Schirm 500 V Schleifenwiderstand ca. 80 Ω/km Anforderungen an die Klemmen bei der Zündschutzart Eigensicherheit Anforderungen Sie müssen identifizierbar sein, z. B. durch ihre Typbezeichnung und es müssen folgende Baubestimmungen eingehalten werden Der Abstand (Luft- und Kriechstrecke) gem. EN /EN zwischen zwei Anschlussteilen verschiedener eigensicherer Stromkreise muss mindestens 6 mm betragen. Die Luft- und Kriechstrecken zwischen den Anschlussteilen jedes eigensicheren Stromkreises und den geerdeten metallischen Teilen dürfen nicht kleiner als 3 mm sein. Die Kennzeichnung der Anschlussteile muss eindeutig und leicht erkennbar sein. Wenn man hierfür eine Farbe verwendet, muss diese hellblau sein. 32 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

33 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.8 Schirmung und Maßnahmen gegen Störspannungen Beim Einsatz von Klemmen ist u. a. ferner zu beachten Die Anschlussklemmen der eigensicheren Stromkreise müssen mindestens 50 mm von Anschlussteilen oder blanken Leitern jedes nichteigensicheren Stromkreises entfernt oder von diesen durch eine isolierende Wand oder eine geerdete metallische Wand getrennt sein. Wenn solche Trennwände verwendet werden, müssen diese mindestens bis 1,5 mm an die Gehäusewände heranreichen oder aber einen Mindestabstand von 50 mm zwischen den Anschlussteilen, gemessen um die Trennwand, nach allen Richtungen sicherstellen. Die Isolation zwischen einem eigensicheren Stromkreis und dem Chassis des elektrischen Betriebsmittels oder Teilen, die geerdet werden dürfen, muss einer Wechselspannung (Effektivwert) von dem doppelten Wert der Spannung des eigensicheren Stromkreises, mindestens aber 500 V, standhalten. 1.8 Schirmung und Maßnahmen gegen Störspannungen Schirmung Definition Das Schirmen ist eine Maßnahme zur Schwächung (Dämpfung) von magnetischen, elektrischen oder elektromagnetischen Störfeldern. Die Schirmung lässt sich unterteilen in Geräteschirmung Leitungsschirmung Geräteschirmung Allgemeine Hinweise Werden Schränke und Gehäuse zur Schirmung der Steuerung einbezogen, so achten Sie bitte auf die folgenden Hinweise Schrankabdeckungen, wie Seitenteile, Rückwände, Dach- und Bodenbleche sind bei überlappender Anordnung in ausreichendem Abstand zu kontaktieren (z. B. 50 mm). Türen sind zusätzlich durch Kontaktierungsmaßnahmen mit der Schrankmasse zu verbinden. Verwenden Sie hierzu mehrere Massebänder. Leitungen, die das Schirmgehäuse verlassen, sollten entweder geschirmt oder über Filter geführt werden. Befinden sich Quellen starker Störbeeinflussung im Schrank (Transformatoren, Leitungen zu Motoren usw.), so müssen sie gegen empfindliche Elektronikbereiche durch Bleche abgeschottet werden. Die Bleche sind impedanzarm mehrfach mit der Schrankmasse zu verschrauben. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

34 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.8 Schirmung und Maßnahmen gegen Störspannungen Die über Nicht-Ex-Signal- und Versorgungsleitungen in das Automatisierungsgerät eingekoppelten Störspannungen werden auf den zentralen Erdungspunkt (Normprofilschiene) abgeleitet. Der zentrale Erdungspunkt ist niederohmig mit möglichst kurzem Cu-Leiter ( > = 10 mm 2 ) mit dem Schutzleiter PE zu verbinden Leitungsschirmung Nicht-Ex-Stromkreise In der Regel sind geschirmte Leitungen immer beidseitig mit dem Schrankpotenzial gut leitend zu verbinden. Nur durch das beidseitige Schirmauflegen erreichen Sie eine gute Störunterdrückung aller eingekoppelten Frequenzen. 34 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

35 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.8 Schirmung und Maßnahmen gegen Störspannungen Schirmung von Anlagen mit optimalem Potenzialausgleich Für die optimale Elektromagnetische Verträglichkeit von Systemen ist es von großer Bedeutung, dass die Systemkomponenten und vor allem die Leitungen, die die Komponenten verbinden, geschirmt sind, und dass diese Schirme eine elektrisch möglichst lückenlose Hülle bilden. Die Bedeutung dieser Forderung wächst mit den in den Systemen verarbeitenden Signalfrequenzen. Im Idealfall sind die Kabelschirme mit den häufig metallischen Gehäusen der angeschlossenen Feldgeräte oder mit entsprechenden Abschirmungen verbunden. Da diese in der Regel mit Ortserde (bzw. mit dem Schutzleiter) verbunden sind, ist damit der Schirm des Signalkabels mehrfach geerdet. Diese Verfahrensweise ist optimal für die elektromagnetische Verträglichkeit und für den Personenschutz. Sie kann ohne Einschränkung in diesen Anlagen angewendet werden. Bild 1-11 Schirmung und Potenzialausgleichsleitungen für Nicht-Ex-Stromkreise Ex-Stromkreise Bei der Gestaltung von Schirmung und Erdung eines S7-300-Systems sind drei Aspekte zu berücksichtigen Sicherstellung der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) Explosionsschutz Personenschutz Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

36 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.8 Schirmung und Maßnahmen gegen Störspannungen Erdung und Schirmung eigensicherer Stromkreise Die EN verlangt einen generellen Potenzialausgleich in den explosionsgefährdeten Bereichen zur Vermeidung unterschiedlicher Potenziale und der daraus resultierenden Funkenbildung. Der Potenzialausgleich ist nach DIN VDE 0100 zu dimensionieren und auszuführen! Gemäß EN werden eigensichere Stromkreise im Allgemeinen nicht geerdet. Sie müssen geerdet werden, wenn dies aus Sicherheitsgründen erforderlich ist. Sie dürfen geerdet werden, wenn dies aus Funktionsgründen erforderlich ist. Diese Erdung darf nur an einer Stelle durch Verbinden mit dem Potenzialausgleich erfolgen. Eigensichere Signalleitungen und Kabel werden aus messtechnischen Gründen bzw. zur Vermeidung induktiver Kopplungen mit Abschirmungen versehen, da oftmals kleine Signalpegel vorliegen. Folgende Vorgehensweise ist bei der Planung des Potenzialausgleichs mit eigensicheren Signalleitungen anzuwenden Metallische Gehäuse, die durch ihre Befestigung sicheren Kontakt zu Konstruktionsteilen besitzen, benötigen keine separate Erdung, da diese in den Anlagenpotenzialausgleich eingebunden sind. Die Abschirmung ist zur Vermeidung von Schleifenbildung nur einmal zu erden. Dies wird für Systeme der Zone 1, 2 und 21 außerhalb des gefährdeten Bereiches durchgeführt, zweckmäßigerweise in der Messwarte. Am Gerät in der explosionsgefährdeten Zone ist der Schirm zu isolieren. Der Messwert wird über eine paarig verdrillte Signalleitung (Einzelkabel) zu einem Verteiler, und über ein Vielfachkabel in die Messwarte geführt. Der Schirm wird an allen Zwischenstellen isoliert aufgelegt. In der Zone 0 wird der Schirm direkt am Geräteanschlussgehäuse (meist Zone 1) mit dem allgemeinen Potenzialausgleich verbunden. Das Gerät ist direkt über Erdleitung zu erden. 36 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

37 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.8 Schirmung und Maßnahmen gegen Störspannungen Schirmung von Leitungen im Ex-Bereich Tabelle 1-6 Ex-Bereich 1 Schirmung von Ex-Leitungen im Ex-Bereich 2 Nicht Ex-Bereich SIMATIC Ex-Baugruppe 3 (1) Sensor oder Aktor (2) Schirm (3) Leiter 1 2 (1) Schirmauflage mit Zugentlastung (2) Kabelschirm (1) Zugentlastung (2) Isolierung Maßnahmen gegen Störspannungen Aufbau der Steuerung Häufig werden Maßnahmen zur Unterdrückung von Störspannungen erst dann vorgenommen, wenn die Steuerung schon in Betrieb ist und der einwandfreie Empfang eines Nutzsignals beeinträchtigt ist. Der Aufwand für solche Maßnahmen (z. B. Spezialschütze) lässt sich häufig wesentlich verringern, wenn Sie folgende Punkte schon beim Aufbau Ihrer Steuerung beachten. Hierzu gehören günstige räumliche Anordnung von Geräten und Leitungen Massung aller inaktiven Metallteile Filtern von Netz- und Signalleitungen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

38 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.8 Schirmung und Maßnahmen gegen Störspannungen Schirmung der Geräte und Leitungen Spezielle Entstörmaßnahmen Räumliche Anordnung von Geräten und Leitungen Magnetische Gleich- oder Wechselfelder niedriger Frequenz (z. B. 50 Hz) lassen sich nur mit großem finanziellen Aufwand genügend stark dämpfen. In einem solchen Fall können Sie das Problem jedoch häufig schon dadurch lösen, indem Sie einen möglichst großen Abstand zwischen Störquelle und Störsenke wählen. Hinweis Die analogen Ex-Baugruppen arbeiten nach einem Verfahren, bei dem Fehler durch Netzbrummen unterdrückt werden. Erdung der inaktiven Metallteile Ein wichtiger Faktor für den störsicheren Aufbau ist eine gut durchgeführte Erdung. Unter Erdung ist die leitende Verbindung aller inaktiven Metallteile zu verstehen (VDE 0160). Grundsätzlich ist das Prinzip der flächenförmigen Massung anzuwenden. Alle leitfähigen inaktiven Metallteile sind zu erden! Beachten Sie bei der Durchführung der Erdung Alle Masseverbindungen sind impedanzarm auszuführen. Alle Metallteile sind großflächig zu verbinden. Benutzen Sie für die Verbindung immer besonders breite Massebänder. Nicht nur der Querschnitt, sondern auch die Oberfläche der Masseverbindung ist entscheidend. Schraubverbindungen sind immer mit Federringen oder Fächerscheiben auszuführen. Schutz gegen elektrostatische Entladung Zum Schutz von Geräten und Baugruppen gegen elektrostatische Entladung sollten allseitig geschlossene Metallgehäuse oder -schränke verwendet werden, die gut leitend mit dem Erdungspunkt am Aufstellort und gleichzeitig mit dem Hauptpotenzialausgleich zu verbinden sind. Wenn Sie Ihre Steuerung in einen Anschlusskasten einbauen, dann verwenden Sie möglichst Guss- oder Blechgehäuse. Kunststoffgehäuse sollten immer eine metallisierte Oberfläche haben. Türen oder Deckel von Gehäusen müssen durch Massebänder oder Kontaktfedern mit dem geerdeten Gehäusekörper verbunden sein. Wenn Sie an der Anlage bei geöffnetem Schrank arbeiten, dann beachten Sie bitte die Richtlinien für Schutzmaßnahmen für elektrostatisch gefährdete Bauelemente und Baugruppen (EGB). Elektrische Anlagen müssen so errichtet werden, dass Zündgefahren durch elektrostatische Aufladung nicht zu erwarten sind. Siehe auch "Richtlinien zur Vermeidung von Zündgefahren 38 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

39 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.8 Schirmung und Maßnahmen gegen Störspannungen infolge elektrostatischer Aufladung" des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften. Lassen sich die elektrostatischen Aufladungen nicht vermeiden, so ist für eine möglichst geringe Aufladung oder eine gefahrlose Ableitung zu sorgen. Hierzu werden vor allem folgende Maßnahmen getroffen Elektrostatisches Erden aller leitenden Teile. Als elektrostatisch geerdet zu betrachten sind feste Stoffe, deren Ableitwiderstand an jeder Stelle nicht größer als 10 6 Ω ist. Unter günstigen Bedingungen reichen auch 10 8 Ω aus, vor allem bei kleineren Geräten geringerer Kapazität. Verringern des elektrischen Widerstandes des bewegten Gutes oder der gegeneinander bewegten Teile. Einbringen geerdeter Metallteile in elektrostatisch aufladbares Gut. Erhöhen der relativen Luftfeuchtigkeit. Durch Erhöhen der relativen Luftfeuchtigkeit auf etwa 65 % durch Klimaanlagen, Sprühdosen oder durch Aufhängen feuchter Tücher wird der Oberflächenwiderstand der meisten Nichtleiter ausreichend verringert. Ist jedoch die Oberfläche eines Kunststoffes hydrophob, d. h. wasserabweisend, so versagt diese Maßnahme. Ionisieren der Luft. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

40 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.8 Schirmung und Maßnahmen gegen Störspannungen Die wichtigsten Grundregeln zur Sicherstellung der EMV Übersicht Häufig genügt zur Sicherstellung der EMV das Einhalten einiger elementarer Regeln. Beachten Sie beim Aufbau der Steuerung deshalb die folgenden fünf Grundregeln. 1. Achten Sie bei der Montage der Automatisierungsgeräte auf eine gut ausgeführte flächenhafte Massung der inaktiven Metallteile Verbinden Sie alle inaktiven Metallteile großflächig und impedanzarm. Führen Sie Schraubverbindungen an lackierten und eloxierten Metallteilen entweder mit speziellen Kontaktscheiben aus oder entfernen Sie die isolierenden Schutzschichten. Stellen Sie eine zentrale Verbindung zwischen der Masse und dem Erder/ Schutzleitersystem her. 2. Achten Sie bei der Verdrahtung auf eine ordnungsgemäße Leitungsführung Teilen Sie die Verkabelung in Leitungsgruppen ein. (Starkstromleitungen, Stromversorgungsleitungen, Signalleitungen Ex und Nicht Ex, Datenleitungen). Verlegen Sie Starkstromleitungen und Signal- bzw. Datenleitungen immer in getrennten Kanälen oder Bündeln. Führen Sie Signal- und Datenleitungen möglichst eng an Masseflächen (z.b. Tragholme, Metallschienen, Schrankbleche). Verlegen Sie Ex- und Nicht-Ex-Signalleitungen in getrennten Kanälen. 3. Achten Sie auf die einwandfreie Befestigung der Leitungsschirme Datenleitungen sind geschirmt zu verlegen. Der Schirm ist entsprechend aufzulegen, siehe Kapitel Leitungsschirmung (Seite 34). Analogleitungen sind geschirmt zu verlegen. Bei der Übertragung von Signalen mit kleinen Amplituden kann das einseitige Auflegen des Schirms vorteilhaft sein. Legen Sie die Leitungsschirme von Ex-Signalleitungen nur einseitig am Sensor oder Aktor auf. Führen Sie den aufgelegten Schirm ohne Unterbrechung bis zur Baugruppe weiter, aber legen Sie den Schirm dort nicht nochmals auf. Achten Sie darauf, dass der Schirm impedanzarm mit dem Potenzialausgleich verbunden ist. Verwenden Sie für geschirmte Datenleitungen metallische oder metallisierte Steckergehäuse. 40 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

41 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.9 Blitzschutz 4. Setzen Sie in besonderen Anwendungsfällen spezielle EMV-Maßnahmen ein Beschalten Sie alle Induktivitäten mit Löschgliedern, sofern diese nicht bereits in den Ausgabebaugruppen enthalten sind. Benutzen Sie zur Beleuchtung von Schränken Glühlampen und vermeiden Sie Leuchtstofflampen. 5. Schaffen Sie ein einheitliches Bezugspotenzial und erden Sie nach Möglichkeit alle elektrischen Betriebsmittel Achten Sie auf den gezielten Einsatz der Erdungsmaßnahmen. Das Erden der Steuerung dient als Schutz- und Funktionsmaßnahme. Verbinden Sie Anlagenteile und Schränke sternförmig mit dem Erder/ Schutzleitersystem. Sie vermeiden so die Bildung von Erdschleifen. Verlegen Sie bei Potenzialdifferenzen zwischen Anlagenteilen und Schränken ausreichend dimensionierte Potenzialausgleichsleitungen. 1.9 Blitzschutz Maßnahmen Übersicht In Anlagen mit explosionsgefährdeten Bereichen ist es nicht zuletzt aus Gründen des Explosionsschutzes die wichtigste Aufgabe, Überspannungen zu vermeiden und dort, wo dies nicht möglich ist, sie zu reduzieren und dann gefahrlos abzuleiten. Maßnahmen des Blitzschutzes umfassen neben der Erstellung des äußeren Blitzschutzes den inneren Blitzschutz bzw. Überspannungsschutz. Diese Maßnahmen sind zu koordinieren mit der gerätebezogenen EMV. In den im Vorwort angegebenen Handbüchern der einzelnen Systeme finden Sie tiefergehende Informationen zu den Themen Blitzschutz und Überspannungsschutz. Sie finden dort auch eine Übersicht der für diesen Zweck einsetzbaren Komponenten Äußerer Blitzschutz/Gebäudeschirmung Maßnahmen Der äußere Blitzschutz ist eine Objektschutzmaßnahme um Gebäude- bzw. Brandschäden zu verhindern. Für diese Aufgabe ist ein großmaschiger Drahtkäfig, bestehend aus Auffang- und Ableitungen, ausreichend. Bei Gebäuden mit empfindlicher elektronischer Ausrüstung wie z. B. Leitwarten, muss der äußere Blitzschutz durch eine Gebäudeschirmung ergänzt werden. Zu diesem Zwecke werden nach Möglichkeit am oder im Gebäude vorhandene Metallfassaden und Armierungen von Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

42 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.9 Blitzschutz Wänden, Böden und Decken zu Abschirmkäfigen zusammengeschlossen. Wo dies nicht möglich ist, ist die Auffang- und Ableitung mit reduzierter Maschenweite auszuführen und ggf. die Tragekonstruktion des Zwischenbodens leitend untereinander zu verbinden. Vor direkten Blitzeinschlägen müssen elektrische Einrichtungen geschützt werden, die die Dachebene überragen. Bei galvanischem Anschluss solcher Einrichtungen an die äußere Blitzschutzanlage wird im Falle eines Blitzeinschlages ein Teilstrom in das Gebäude "verschleppt", der zur Zerstörung der überspannungsempfindlichen Einrichtung führen kann. Dieses Verschleppen von Blitzteilströmen kann verhindert werden, indem die dachüberragenden elektrischen Einrichtungen durch von diesen isoliert aufgestellte Fangstangen (45 Grad Schutzbereich), käfigartige Draht- oder Seilüberspannungen vor direkten Blitzeinschlägen geschützt werden. Die Ableitungen des äußeren Blitzschutzes, ggf. die Armierungen und Tragekonstruktionen sind an die Erdungsanlage anzuschließen. Jedes einzelne Gebäude hat eine eigene funktionsfähige Erdungsanlage. Die Erdungsanlagen werden untereinander zu einem zusammenhängenden Erdungsnetz vermascht. Dadurch wird die Spannung zwischen den Gebäuden reduziert Dezentralisierung von Anlagen mit S7-300 und ET 200M Maßnahmen Die Verfahrenstechnik einer Anlage (z. B. die Gasversorgung) erfordert einen weiträumigen Informationsaustausch zwischen den Anlagen mit den dezentralen Ex-Peripheriegeräten und der zentralen, elektrischen bzw. elektronischen Mess-, Steuerungs- und Regelungseinrichtung. Dies bedingt eine Vielzahl von Kabelverbindungen, z. T. über mehrere 100 m, im Fall von Gasspeicheranlagen auch über mehrere 1000 m. Dadurch treten im Falle eines Blitzeinschlages Spannungsverschleppungen mit erheblicher Höhe auf. Der dezentrale Aufbau von leittechnischen Einrichtungen mit relativ kurzen Kabeln zur Anlage und das Verbinden der dezentralen E/A-Stationen untereinander und mit der zentralen Steuerung über einen Bus (PROFIBUS-DP) bzw. Lichtwellenleiter ist eine wichtige Maßnahme zur Reduzierung von Überspannungen zwischen den Anlagenteilen. Genauere Angaben über die Ausführung finden Sie in den im Vorwort genannten Handbüchern. 42 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

43 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.9 Blitzschutz Kabel- und Gebäudeschirmung Maßnahmen Überspannungen zwischen auseinanderliegenden Anlagenteilen oder Gebäuden lassen sich durch Vermaschung praktisch nicht vermeiden. Im Falle eines Blitzeinschlages wird ein Ausgleichsstrom fließen, der sich vornehmlich den Weg über metallene Verbindungen zwischen den Gebäuden oder zwischen Gebäude und Peripheriegerät sucht. Kabeladern sind dazu ideal. Daher müssen dem Blitz oder Blitzteilstrom andere leitfähige Verbindungen angeboten werden. Dazu eignen sich besonders Abschirmungen, die auf verschiedene Weise vorgenommen werden können, z. B. durch Gewendeltes, stromtragfähiges Metallband oder Metallgeflecht als Kabelschirm, z. B. NYCY oder A2Y(K)Y. Einziehen der Kabel in durchgehend verbundene und am Anfang und Ende geerdete Rohre aus Metall. Verlegen der Kabel in Kanäle aus Stahlbeton mit durchverbundener Bewehrung oder auf geschlossenen Kabelpritschen aus Metall. Verlegen von Leitern (Schirmleitern) parallel zu Kabeln. Diese Maßnahme stellt jedoch nur eine Entlastung der Kabel vor Teilblitzströmen dar. oder Verlegen von Lichtwellenleitern. Damit die Ströme an den Enden der Kabel nicht überspannungsempfindliche Geräte zerstören können, müssen diese ebenfalls abgeschirmt werden. Realisiert wird das durch Metallgehäuse oder den Einbau der Geräte in metallene Schränke, die mit dem Erdleiter verbunden sind Blitzschutz-Potenzialausgleich Maßnahmen Der "innere Blitzschutz" beinhaltet alle zusätzlichen Maßnahmen, die die magnetischen und elektrischen Auswirkungen des Blitzstromes innerhalb des zu schützenden Gebäudes verhindern. Hierzu gehört insbesondere der "Blitzschutz-Potenzialausgleich", der die vom Blitzstrom hervorgerufenen Potenzialunterschiede reduziert. Das Prinzip des inneren Blitzschutzes ist es, alle in ein zu schützendes Volumen ein- und austretenden Leitungen in den Blitzschutz-Potenzialausgleich einzubeziehen; dazu gehören neben allen metallenen Rohrleitungen (z. B. Wasser, Gas und Wärme) alle energie- sowie alle informationstechnischen Kabel, wobei die Adern über entsprechende Schutzgeräte angeschlossen werden. Da erhebliche Blitzteilströme über solche Leitungen fließen können, bzw. von den Schutzgeräten abgeleitet werden müssen, sind diese entsprechend stoßstromtragfähig auszuwählen (Blitzstromableiter). Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

44 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.9 Blitzschutz Überspannungsschutz Allgemein Der Anschluss und die Leitungsführung der Überspannungsschutzgeräte sind für die Wirksamkeit von großer Bedeutung. Beim Einsatz der Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen oder eigensicheren Stromkreisen ist die EN einzuhalten. Der Anlagenerrichter muss jedoch die Einhaltung der nach EN festgelegten Zündgrenzkurven sowie die maximale Erwärmung gewährleisten. Überspannungsschutz im eigensicheren Stromkreis Eigensichere Stromkreise lassen sich mit Überspannungsschutzgeräten vor Überspannung schützen. Bild 1-12 Überspannungsschutz im eigensicheren Stromkreis Die sicherheitstechnische Betrachtung beschränkt sich auf den direkten Vergleich der Daten für Induktivität und Kapazität. Tabelle 1-7 Vergleich der Daten für Induktivität und Kapazität Ex-Baugruppe Vergleich Blitzductor 1 Leitung Blitzductor 2 Sensor/Aktor La L BD1 +L Ltg +L BD2 +Li Ca C BD1 +C Ltg +C BD2 +Ci Tabelle 1-8 Beispiel zum Vergleich der Daten für Induktivität und Kapazität Ex-Baugruppe Vergleich Blitzductor 1 Leitung Blitzductor 2 Sensor/Aktor La = 4 mh < 0,5 µh < 50 µh < 0,5 mh < 0,6 mh Ca = 270 nf < 1 nf < 10 nf < 6 nf < 6 nf Die in diesem Kapitel beschriebenen Überspannungsschutzelemente sind nur in Verbindung mit dem äußeren Blitzschutz sinnvoll. Die äußeren Blitzschutzmaßnahmen setzen die Auswirkung eines Blitzeinschlags herunter. Geeignete Blitzschutzelemente für Ex-Baugruppen erhalten Sie bei 44 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

45 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.9 Blitzschutz DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG Elektrotechnische Fabrik Hans-Dehn-Str. 1 D Neumarkt http// (http// Beispiel für Blitz- und Überspannungsschutz Überspannungsschutz einer Gasverdichterstation Im Bild unten "Blitz-/Überspannungsschutz einer Gasverdichterstation" soll exemplarisch der Einsatz von Schutzgeräten gezeigt werden. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

46 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.9 Blitzschutz Bild 1-13 Blitz-/Überspannungsschutz einer Gasverdichterstation 46 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

47 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.10 Montagearbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen Blitzschlag Maßnahmen Wenn ein Blitz in explosionsfähige Atmosphäre einschlägt, wird diese stets gezündet. Daneben besteht eine Zündmöglichkeit auch durch starke Erwärmung der Ableitwege des Blitzes. Um schädliche Einwirkungen von Blitzeinschlägen, die außerhalb der Zone 0, 1 und 20 erfolgen, auf die Zone 0, 1 und 20 selbst zu verhindern, sind z. B. Überspannungsableiter an geeigneten Stellen einzubauen. Bei erdüberdeckten Tankanlagen aus metallischen Werkstoffen mit elektrischen Einrichtungen oder elektrisch leitenden Anlageteilen, die gegen den Behälter elektrisch isoliert sind, ist ein Potenzialausgleich erforderlich (z. B. bei Mess- und Steuereinrichtungen sowie Füllrohren). Hinweis Die Blitzschutzeinrichtungen bzw. die Erdungsanlagen sind nach ihrer Fertigstellung und dann in regelmäßigen Abständen durch einen Sachverständigen prüfen zu lassen. In Anlehnung an die ElexV gelten Prüffristen für elektrische Anlagen und Blitzschutzanlagen von explosionsgefährdeten Räumen von drei Jahren. Zusammenfassung Verstärkter äußerer Blitzschutz (verringerte Maschenweite, erhöhte Anzahl von Ableitungen) an allen Gebäuden und Anlagen. Vermaschung der Erdungsanlagen im Gebäude zu einer Flächenerdung. Vermaschung des Potenzialausgleichs. Einbau von Blitzstromableitern und Überspannungsableitern im energietechnischen Netz. Einbau von Überspannungsfeinschutzgeräten am Anfang und Ende von MSR-Kabeln. Abschirmung der MSR-Kabel. MSR-Kabel mit Adern in Paarverseilung Montagearbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen Sicherheitsmaßnahmen Einleitung Nicht nur beim Einsatz von Automatisierungsgeräten in explosionsgefährdeten Bereichen, sondern auch schon bei den Montagearbeiten müssen alle möglichen Maßnahmen zur Beseitigung der Explosionsgefahr durchgeführt werden. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

48 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.10 Montagearbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen Zündfunkbildung bei mechanischen Arbeiten In explosionsgefährdeten Anlagen bzw. Anlagenteilen, die sich im Betriebszustand befinden, darf nicht mit Werkzeugen gearbeitet werden, die zur Funkenbildung neigen. Geeignet sind Werkzeuge (z. B. Schraubendreher, Zangen, Schlüssel, Meißel und Hammer) aus Kupfer- Beryllium. Da dieses Werkzeug nicht so verschleißfest ist, sollte sorgfältig damit umgegangen werden. Möglichkeit der Zündfunkenbildung bei mechanischen Arbeiten gering vorhanden groß sehr groß bei Schlag blanker Stahlteile aufeinander bei Anstoß oder Herabfall von Stahlteilen bei Schlag auf rostigen Stahl bei Schlag auf rostigen Stahl mit Leichtmetallüberzug (z. B. Alufarbe) Die Entstehung von Zündfunken wird durch funkenfreie Werkzeuge sehr stark vermindert. Ausnahme Das Werkzeug ist härter als das Werkstück. Maßnahmen zur Beseitigung der Explosionsgefahr Sicheres Absperren des Arbeitsgebietes (z. B. Blindscheiben). Gute Belüftung und Entlüftung der Räume. Spülen mit inertem Gas. Prüfen der Wirksamkeit der Spülung (Gasprüfer). Danach mit normalem Werkzeug arbeiten. Kann die Explosionsgefahr am Arbeitsplatz nicht beseitigt werden, sind folgende Maßnahmen zu treffen Anstoßen und Fallen von Stahlteilen verhindern. Antistatisches Schuhwerk tragen z. B. Lederschuhe oder Verwendung von Schuherdungsstreifen. Rostansatz und Alu-Anstrich an Schlagstellen vermeiden. Ist das nicht möglich, Explosionsgefahr örtlich beseitigen, z. B. durch Schutzgas. Ausreichende Luftzuführung und -absaugung. Leicht entzündliche Stoffe in der Nähe entfernen oder verschließen. Arbeitsstelle und evtl. auch Fußboden feucht halten. 48 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

49 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.10 Montagearbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen Tabelle 1-9 Sicherheitsmaßnahmen Arbeitsfeld Anlagen mit leicht entzündlichen Gasund Dampf-Luftgemischen, z. B. Wasserstoff, Leucht(Stadt)gas, Acetylen und Schwefelwasserstoff Anlagen mit Gas- und Dampf-Luftgemischen, z. B. Methan, Propan, Butan und Benzin Anlagen mit Explosionsgefahr durch leicht entzündlichen Staub Sicherheitsmaßnahmen Hier nur nach Durchführung besonderer Sicherheitsmaßnahmen und mit schriftlicher Genehmigung des Betriebsleiters arbeiten. Nur funkenfreie Werkzeuge benutzen (Werkzeug weicher als Werkstück). Verwendung funkenfreier Werkzeuge ausreichend. Ausnahme Bei Materialien mit Rostbildung und Alu-Anstrich oder ähnlichem besondere Schutzmaßnahmen treffen. Staubablagerungen beseitigen. Arbeitsstelle naß halten und gegen Staubbetrieb abschirmen. Verwendung normaler Werkzeuge möglich. Hinweis Arbeiten an unter Spannung stehenden elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln sind in explosionsgefährdeten Betriebsstätten grundsätzlich verboten. Darunter ist auch das Abklemmen von unter Spannung stehenden Steuerleitungen zu Prüfzwecken zu verstehen. Als Ausnahmen sind Arbeiten an eigensicheren Stromkreisen zugelassen, in Sonderfällen auch Arbeiten an anderen elektrischen Anlagen, wobei der Betreiber schriftlich bescheinigt haben muss, dass für die Dauer der Arbeiten am Arbeitsort keine Ex-Gefahr herrscht. Falls erforderlich, zusätzlich einen Feuer-Erlaubnisschein einholen. Erden und Kurzschließen darf in explosionsgefährdeten Betriebsstätten nur vorgenommen werden, wenn an der Erdungs- und Kurzschlussstelle keine Ex-Gefahr besteht. Spannungsfreiheit mit Messgeräten prüfen, die für die Zonen zugelassen sind Einsatz eines Ex-Aufbaus im explosionsgefährdeten Bereich Zone 2 Zulassung Die SIMATIC S7-Ex-Baugruppen sind für den Einsatz in Zone 2 (Kategorie 3G) zugelassen. Beachten Sie in diesem Fall die besonderen Bedingungen auf der EG- Baumusterprüfbescheinigung (siehe Konformitätsbescheinigungen im Internet (http// support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200)). Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

50 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.10 Montagearbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen Einsatz eines Ex-Aufbaus im explosionsgefährdeten Bereich Zone 1 Zündschutzarten Es ist grundsätzlich möglich, einen SIMATIC-Aufbau im explosionsgefährdeten Bereich Zone 1 zu errichten. Es müssen aber zusätzlich Maßnahmen vom Errichter ergriffen werden, um die Baugruppen zu sichern. Der Errichter hat hierfür zwei Zündschutzarten zur Verfügung der Ex-Aufbau wird in einem "Überdruckgekapselten Gehäuse" errichtet; der Ex-Aufbau wird in einem "Druckfest gekapselten Gehäuse" errichtet. Das folgende Bild zeigt einen möglichen Aufbau für die Zone 1 in einem druckfest gekapselten Gehäuse mit einem Anschlussraum, der in erhöhter Sicherheit ausgeführt ist. Bild 1-14 SIMATIC Ex-Baugruppen im explosionsgefährdeten Bereich 50 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

51 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.10 Montagearbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen Gehäuse Der gewählte Gehäusetyp zeichnet sich dadurch aus, dass er im Inneren auftretenden Explosionen standhalten kann und zündfähiges Gas- oder Dampf-/Luftgemisch in der Gehäuseumgebung dabei nicht gezündet wird. Ferner wird an der Oberfläche des Gehäuses die den Temperaturklassen zugeordnete Grenztemperatur nicht überschritten. Die Stromzuführung in den druckfest gekapselten Raum muss über zünddurchschlagsichere, isoliert in die Gehäusewand eingesetzte Leitungsdurchführungen erfolgen. Als Anschlussraum wird ein Gehäuse in Zündschutzart "Erhöhte Sicherheit" eingesetzt. Die Leitungseinführungen erfolgen über spezielle Verschraubungen. Das verwendete Gehäuse muss von einer Prüfbehörde entsprechend der Zündschutzart "Ex d" bescheinigt sein, worin die Einhaltung der entsprechenden Bauvorschriften bestätigt wird. Explosionsschutz des Gehäuses Ex de II T5.. T6. Kabel Die verwendeten Kabel müssen den Normen EN und EN für eigensichere Stromkreise oder EN für Stromkreise in "Erhöhter Sicherheit" entsprechen. Die Kabel zum Aufbau sollten so verlegt sein, dass sie weder durch thermische, mechanische oder chemische Beanspruchungen gefährdet werden. Hinweis Wenn notwendig, sollten die Kabel im Schutzrohr verlegt werden. Klemmen Die Anschlussklemmen für das Stromversorgungskabel und für das Buskabel sollten in der Zündschutzart "Erhöhte Sicherheit" ausgeführt werden. Die Klemmstellen der eigensicheren Stromkreise sollten entsprechend in "Eigensicherheit" ausgeführt werden. Schutzeinrichtung Die Versorgung des Aufbaus erfolgt über einen DC 24 V Versorgungskreis, der aus einer Stromversorgung mit sicherer elektrischer Trennung gespeist wird. Der Versorgungsstromkreis muss mit einem entsprechenden Leitungsschutzautomaten abgesichert sein. Dieser Leitungsschutzautomat ist außerhalb der Ex-Zone errichtet. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

52 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.10 Montagearbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen Schalter Der Schalter, der das Freischalten der Anlage ermöglicht, sollte der Zündschutzart "Ex de II T6" entsprechen. Tabelle 1-10 Arbeiten am Anlagenbau in der Zündschutzart Ex de [ib] T5.. T6 Zündschutzart der in der Anlage verwendeten Betriebsmittel Art der auszuführenden Arbeiten Arbeiten innerhalb der Ex ib Zone 1 Zone 2 Gehäuse öffnen, nur Ex i/e-gehäuse An- und Abklemmen von Leitungen Messen von Strom, Spannung und Widerstand Zusätzliche Auflagen und Bemerkungen erlaubt erlaubt wenn sich keine weiteren Betriebsmittel im Gehäuse befinden erlaubt erlaubt erlaubt mit bescheinigtem Betriebsmittel erlaubt Lötarbeiten verboten erlaubt, wenn Löttemperatur unter Zündtemperatur Ex e Zone 1 Zone 2 Gehäuse öffnen, nur Ex i/e-gehäuse An- und Abklemmen von Leitungen Messen von Strom, Spannung und Widerstand erlaubt erlaubt wenn sich keine weiteren Betriebsmittel im Gehäuse befinden nicht zulässig, nur im spannungslosen Zustand nur Spannungsmessung erlaubt mit bescheinigten Geräten nur im spannungslosen Zustand und bei keiner Explosionsgefahr nur Spannungsmessung erlaubt mit bescheinigten Geräten Lötarbeiten verboten erlaubt im spannungslosen Zustand, wenn Löttemperatur unter Zündtemperatur Ex d Zone 1 Zone 2 52 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

53 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.11 Instandhaltung der elektrischen Betriebsmittel Zündschutzart der in der Anlage verwendeten Betriebsmittel Art der auszuführenden Arbeiten Gehäuse öffnen, nur Ex d-gehäuse, An- und Abklemmen von Leitungen Messen von Strom, Spannung und Widerstand Arbeiten innerhalb der verboten nicht zulässig, nur im spannungslosen Zustand Arbeiten nicht möglich erlaubt bei keiner Explosionsgefahr erlaubt bei keiner Explosionsgefahr erlaubt bei keiner Explosionsgefahr Lötarbeiten verboten erlaubt im spannungslosen Zustand, wenn Löttemperatur unter Zündtemperatur Zusätzliche Auflagen und Bemerkungen druckfest gekapselte Betriebsmittel verlieren ihren Explosionsschutz beim Öffnen des Gehäuses 1.11 Instandhaltung der elektrischen Betriebsmittel Austauschen von Betriebsmitteln Arbeiten an elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln dürfen nur dann ausgeführt werden, wenn der "Erlaubnisschein" vorliegt. Beim Austauschen von elektrischen Betriebsmitteln ist auf den bestimmungsgemäßen Einsatz bezüglich Temperaturklasse, Explosionsgruppe und entsprechende (Ex)-Zone zu achten. Konformitätsbescheinigungen bzw. EG- Baumusterprüfbescheinigungen und die Bauartzulassung müssen vorliegen. Instandsetzung von Betriebsmitteln Instandgesetzte elektrische Betriebsmittel dürfen nur dann wieder in Betrieb genommen werden, wenn sie von einem anerkannten Sachverständigen nach Paragraph 15 der ElexV geprüft wurden und die Prüfung bescheinigt ist, es sei denn, dass der Explosionsschutz von der Instandsetzung nicht betroffen war. Betrifft die Instandsetzung den Explosionsschutz, so sind nur Original-Ersatzteile zu verwenden. Behelfsmäßige Instandsetzungen, bei denen der Explosionsschutz von Betriebsmitteln nicht mehr gewährleistet ist, sind nicht zulässig. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

54 Mechanischer Aufbau eines Automatisierungssystems mit SIMATIC S7-Ex-Baugruppen 1.11 Instandhaltung der elektrischen Betriebsmittel 54 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

55 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen Kapitelübersicht Übersicht Folgende SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen werden in diesem Kapitel beschrieben Digitaleingabe SM 321; DI 4 x NAMUR, Bestellnummer 6ES7321-7RD00-0AB0 Digitalausgabe SM 322; DO 4 x 24V/10mA, Bestellnummer 6ES7322-5SD00-0AB0 Digitalausgabe SM 322; DO 4 x 15V/20mA, Bestellnummer 6ES7322-5RD00-0AB0 Hinweise Angaben über die relevanten Sicherheitsnormen und Hinweise über andere Sicherheitsbestimmungen finden Sie im Anhang Normen und Zulassungen (Seite 259). Im Weiteren gelten die Allgemeinen technischen Daten im Gerätehandbuch S7-300 Baugruppendaten, siehe Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ). 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) Eigenschaften und technische Daten Bestellnummer 6ES7321-7RD00-0AB0 Eigenschaften Die SM 321; DI 4 x NAMUR verfügt über folgende Eigenschaften 4 Eingänge potenzialgetrennt zum Bus potenzialgetrennt untereinander Lastspannung DC 24 V Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

56 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) anschließbare Geber nach DIN EN bzw. IEC beschaltete mechanische Kontakte (mit Diagnoseauswertung) unbeschaltete mechanische Kontakte (ohne Diagnose) 4 kurzschlussfeste Ausgänge zur Spannungsversorgung der Geber (8,2 V) Schaltschwellen logisch "1" 2,1 ma logisch "0" 1,2 ma Statusanzeigen (0...3) = grüne LEDs Fehleranzeigen = rote LEDs für Sammelfehlermeldung (SF) kanalbezogene Fehlermeldung für Kurzschluss und Drahtbruch (F0... F3) parametrierbare Diagnose parametrierbarer Diagnosealarm parametrierbarer Prozessalarm Eigensicherheit der Eingänge nach EN Drahtanschluss der Geber Unterstützt Zeitstempelung Umparametrieren im RUN (CiR) möglich 56 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

57 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) Anschlussbild der SM 321; DI 4 x NAMUR Bild 2-1 Anschlussbild der Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR Hinweise für den eigensicheren Aufbau Zwischen CPU bzw. IM 153 (dezentraler Einsatz) und Ex-Peripheriebaugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie die Platzhalterbaugruppe DM 370 stecken. Beim dezentralen Einsatz mit aktivem Rückwandbus benutzen Sie anstelle der Platzhalterbaugruppe die einsetzbare Ex-Trennwand. Versorgung beim eigensicheren Aufbau Die Zuleitung von L+ / M beim Betrieb von Baugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie zur Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken über die Leitungskammer LK 393 führen. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

58 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) Prinzipschaltbild SM 321; DI 4 x NAMUR Bild 2-2 Prinzipschaltbild der Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR Technische Daten der SM 321; DI 4 x NAMUR Maße und Gewicht Abmessungen B x H x T (mm) 40 x 125 x 120 Gewicht ca.230 g Baugruppenspezifische Daten Umparametrieren im RUN (CiR) möglich ja 58 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

59 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) Verhalten der nicht parametrieren Eingänge während CiR Liefern den vor der Parametrierung zuletzt gültigen Prozesswert Unterstützt Zeitstempelung Anzahl der Eingänge 4 Leitungslänge, geschirmt Zulassungen ATEX ja max. 200 m Prüfnummer II 3 G (2) GD Ex na [ib Gb] [ib Db] IIC T4 Gc KEMA 01ATEX1057 X Zulassungen FM/UL Class I, Division 2, Group A, B, C, D T4 Spannungen, Ströme, Potenziale Busversorgung Lastnennspannung L+ Verpolschutz Anzahl der gleichzeitig ansteuerbaren Eingänge 4 Potenzialtrennung zwischen den Kanälen und Rückwandbus ja zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ ja zwischen den Kanälen ja zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ ja Class I, Zone 2, Group IIC T4 DC 5 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Ex-Bereich DC 24 V zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen DC 60 V AC 30 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen DC 300 V AC 250 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Isolation geprüft Kanäle gegen Rückwandbus und Lastspannung L + mit DC 2500 V Kanäle untereinander mit DC 2500 V ja Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

60 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) zwischen Lastspannung L + und Rückwandbus mit DC 500 V Stromaufnahme aus Rückwandbus aus Lastspannung L+ Verlustleistung der Baugruppe Status, Alarme, Diagnose Statusanzeigen max. 80 ma max. 50 ma typ. 1,1 W Eingänge grüne LED pro Kanal Alarme Prozessalarm Diagnosealarm Diagnosefunktionen parametrierbar parametrierbar Sammelfehleranzeige rote LED (SF) Kanalfehleranzeige rote LED (F) pro Kanal Diagnosefunktion auslesbar möglich Überwachung auf Kurzschluss I > 8,5 ma Drahtbruch I 0,1 ma Sicherheitstechnische Daten (siehe EG-Baumusterprüfbescheinigung KEMA 01ATEX1057 X unter Konformitätsbescheinigungen im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200)) Höchstwerte der Eingangsstromkreise (je Kanal) U 0 (Ausgangsleerlaufspannung) max. 10 V I 0 (Kurzschlussstrom) max. 14,1 ma P 0 (Leistung in Bürde) max. 33,7 mw L 0 (zulässige externe Induktivität) max. 100 mh C 0 (zulässige externe Kapazität) max. 3 µf U m (Fehlerspannung) max. DC 60V AC 30V T a (zulässige Umgebungstemperatur) max. 60 C Daten zur Auswahl eines Gebers Nach DIN EN bzw. IEC Eingangsstrom bei Signal "1" 2,1 bis 7 ma bei Signal "0" 0,35 bis 1,2 ma Zeit/Frequenz Alarmaufbereitungszeit für nur Alarmaufbereitung max. 250 µs Alarm und Diagnoseaufbereitung max. 250 µs Eingangsverzögerung (EV) parametrierbar ja Nennwert typ. 0,1/0,5/3/15/20ms 60 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

61 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) Umparametrieren im RUN (CiR) Wenn Sie die Funktion Umparametrieren im RUN nutzen, dann gibt es folgende Besonderheit. SF-LED leuchtet Stand vor der Umparametrierung Diagnose an, leuchten u. U. die SF-LEDs (an CPU, IM oder Baugruppe), obwohl Diagnose nicht mehr ansteht und die Baugruppe korrekt arbeitet. Abhilfe Nur dann Umparametrieren, wenn an der Baugruppe keine Diagnose ansteht, oder Baugruppe Ziehen und Stecken. Weitere Informationen zum Umparametrieren im RUN (CiR)... finden Sie in der Onlinehilfe zu STEP7 und im Handbuch Anlagenänderungen im laufenden Betrieb mittels CiR im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ). Siehe auch Die Leitungskammer LK 393 (Seite 14) Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 17) Aufbau einer ET 200M mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 20) Parametrierung Parametrierung Sie stellen die Parameter der Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR mit STEP 7ein. Die Einstellungen müssen Sie im STOP der CPU vornehmen. Die so erstellten Parameter werden bei der Übertragung vom PG in die S7-300 in der CPU abgelegt und gespeichert. Bei dem Betriebszustandswechsel von STOP RUN werden diese Parameter an die Digitalbaugruppe übergeben. Alternativ dazu können Sie einige Parameter auch im Anwenderprogramm mit den SFC 55 bis 57 ändern. Für die 2 Parametrierungsalternativen werden die Parameter unterteilt in statische Parameter dynamische Parameter Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

62 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) Die nachfolgende Tabelle erläutert die Eigenschaften der statischen und dynamischen Parameter. Tabelle 2-1 Statische und dynamische Parameter der SM 321; DI 4 x NAMUR Parameter einstellbar mit Betriebszustand der CPU statisch PG STOP dynamisch PG STOP dynamisch SFC 55 bis 57 im Anwenderprogramm RUN Defaulteinstellungen Die SM 321; DI 4 x NAMUR besitzt für die Diagnose, Alarme usw. Defaulteinstellungen. Diese Defaulteinstellungen gelten dann, wenn die Digitaleingabebaugruppe nicht über STEP 7parametriert wurde. Parametrierbare Eigenschaften Mit den folgenden Parameterblöcken lassen sich die Eigenschaften der SM 321; DI 4 x NAMUR parametrieren Grundeinstellungen Diagnose Prozessalarme Kanalgruppen-Zuordnung Die Tabelle unten zeigt die Zuordnung der 4 Kanäle zu den Kanalgruppen der SM 321; DI 4 x NAMUR. Tabelle 2-2 Zuordnung von 4 Digitaleingangskanälen zu den 4 Kanalgruppen der SM 321; DI 4 x NAMUR Kanal zugeordnete Kanalgruppe Kanal 0 Kanalgruppe 0 Kanal 1 Kanalgruppe 1 Kanal 2 Kanalgruppe 2 Kanal 3 Kanalgruppe 3 Parameter der Digitaleingabebaugruppe Die Tabelle unten gibt einen Überblick über die Parameter der SM 321; DI 4 x NAMUR und zeigt, welche Parameter statisch oder dynamisch sind, bzw. für die Baugruppe insgesamt oder jeweils für eine Kanalgruppe eingestellt werden können. 62 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

63 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) Tabelle 2-3 Parameter der SM 321; DI 4 x NAMUR Parameter Wertebereich SM 321; DI 4 x NAMUR Voreinstellung (Default) Art Wirkungsbereich Grundeinstellungen Eingangsverzögerung (ms) Prozessalarmfreigabe Diagnosealarmfreigabe 0,1/0,5/3/15/20 ja/nein ja/nein 3 nein nein statisch dynamisch dynamisch Baugruppe Baugruppe Baugruppe Diagnose Drahtbruchprüfung Kurzschluss nach M ja/nein ja/nein nein nein statisch statisch Kanalgruppe Kanalgruppe Prozessalarme bei steigender Flanke bei fallender Flanke ja/nein ja/nein nein nein dynamisch dynamisch Kanalgruppe Kanalgruppe Eingangsverzögerung Die Tabelle unten zeigt die möglichen parametrierbaren Eingangsverzögerungszeiten der SM 321; DI 4 x NAMUR und deren Toleranzen. Tabelle 2-4 Verzögerungszeiten des Eingangssignals der SM 321; DI 4 x NAMUR Eingangsverzögerung Toleranz 0,1 ms 75 bis 150 μs 0,5 ms 0,4 bis 0,8 ms 3 ms (default) 2,8 bis 3,5 ms 15 ms 14,5 bis 15,5 ms 20 ms 19 bis 21 ms Diagnosemeldungen Einleitung Über die Diagnose können Sie ermitteln, ob die Signalerfassung fehlerfrei erfolgt. Diagnose parametrieren Die Diagnose parametrieren Sie mit STEP 7. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

64 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) Diagnoseauswertung Bei der Diagnoseauswertung muss zwischen parametrierbaren und nichtparametrierbaren Diagnosemeldungen unterschieden werden. Bei der parametrierbaren Diagnosemeldung "Drahtbruch" oder "Kurzschluss nach M" erfolgt die Diagnosemeldung nur dann, wenn mittels Parametrierung (Parameter "Drahtbruch" oder "Kurzschluss nach M") die Diagnoseauswertung freigegeben wurde. Bei den nichtparametrierbaren Diagnosemeldungen erfolgen die Diagnosemeldungen generell, d. h. unabhängig von einer Parametrierung. Eine Diagnosemeldung führt zum Auslösen eines Diagnosealarms, wenn der Diagnosealarm per Parametrierung freigegeben wurde. Unabhängig von der Parametrierung führen erkannte Baugruppenfehler immer zum Leuchten der SF-LED und der entsprechenden Kanalfehler-LED unabhängig vom Betriebszustand der CPU (bei NETZ EIN). Ausnahme Ein Drahtbruch führt nur bei freigegebener Parametrierung zum Leuchten der SF-LED und der entsprechenden Kanalfehler-LED. Diagnose der Digitaleingabebaugruppe Die Tabelle unten gibt Ihnen einen Überblick über die Diagnosemeldungen der SM 321; DI 4 x NAMUR. Die Diagnose geben Sie in STEP 7 frei Die Diagnoseinformationen sind entweder den Kanalgruppen oder der gesamten Baugruppe zugeordnet. Tabelle 2-5 Diagnosemeldung der SM 321; DI 4 x NAMUR Diagnosemeldung Wirkungsbereich der Diagnose parametrierbar Drahtbruch Kanalgruppe ja Kurzschluss nach M falsche Parameter in Baugruppe Baugruppe nicht parametriert externe Hilfsspannung fehlt interne Hilfsspannung fehlt Sicherungsfall Zeitüberwachung angesprochen (watch dog) EPROM-Fehler RAM-Fehler CPU-Fehler Prozessalarm verloren Baugruppe nein Diagnosemeldungen auslesen Die Systemdiagnose können Sie mit STEP 7 auslesen. Detaillierte Diagnosemeldungen können Sie im Anwenderprogramm mit der SFC 59 bzw. SFC 53 von der Baugruppe lesen. 64 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

65 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen In der Tabelle unten finden Sie für die einzelnen Diagnosemeldungen die möglichen Fehlerursachen und entsprechende Abhilfemaßnahmen. Beachten Sie jedoch, dass die Baugruppe zum Erkennen der Fehler, die mit parametrierbaren Diagnosemeldungen angezeigt werden, auch entsprechend parametriert sein muss. Tabelle 2-6 Diagnosemeldungen sowie deren Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen bei der SM 321; DI 4 x NAMUR Diagnosemeldung mögliche Fehlerursachen Abhilfemaßnahmen M-Kurzschluss (I > 8,5 ma) Drahtbruch (I 0,1 m A) Falsche Parameter in Baugruppe Baugruppe nicht parametriert externe Hilfsspannung fehlt interne Hilfsspannung fehlt Kurzschluss zwischen den beiden Geberleitungen bei Kontakten als Geber 1 kω Reihenwiderstand in der Leitung zum Kontakt fehlt Unterbrechung der Leitung zwischen Baugruppe und NAMUR-Geber bei Kontakten als Geber (Drahtbruchüberwachung freigegeben) bei Kontakten als Geber (ohne Überwachung) Kanal unbenutzt (offen) Baugruppe per SFC mit ungültigen Parametern versorgt Baugruppe nicht mit Parametern versorgt Versorgungsspannung L+ der Baugruppe fehlt Versorgungsspannung L+ der Baugruppe fehlt baugruppeninterne Sicherung defekt Kurzschluss beseitigen 1 kω Widerstand direkt am Kontakt in die Leitung einfügen Leitungsverbindung herstellen 10 kω Widerstand direkt über Kontakt fehlt oder unterbrochen für den Kanal per Parametrierung "Diagnose Drahtbruch" sperren Parametrierung der Baugruppe überprüfen und gültige Parameter neu laden Baugruppe bei der Parametrierung berücksichtigen Versorgung L+ zuführen Versorgung L+ zuführen Baugruppe tauschen Sicherungsfall baugruppeninterne Sicherung defekt Baugruppe tauschen Zeitüberwachung angesprochen (watch dog) EPROM-Fehler RAM-Fehler CPU-Fehler Prozessalarm verloren zeitweise hohe elektromagnetische Störungen Baugruppe defekt zeitweise hohe elektromagnetische Störungen Baugruppe defekt Aufeinanderfolge der Prozessalarme erfolgt schneller als die CPU bearbeiten kann Beseitigung der Störungen Baugruppe tauschen Beseitigung der Störungen und Versorgungsspannung der CPU AUS/EIN schalten Baugruppe tauschen Alarmbearbeitung in CPU ändern und ggf. Baugruppe umparametrieren Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

66 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) Alarme Einleitung Es sind prinzipiell folgende Alarme zu unterscheiden Diagnosealarm Prozessalarm Alarme parametrieren Sie parametrieren die Alarme mit STEP 7. Defaulteinstellung Die Alarme sind defaultmäßig gesperrt. Diagnosealarm Bei Kommen bzw. beim Gehen eines Fehlers (z. B. Drahtbruch oder Kurzschluss nach M) löst die Baugruppe einen Diagnosealarm aus, falls dieser freigegeben ist. Durch Parametrierung gesperrte Diagnosen können keinen Alarm auslösen. Die CPU unterbricht die Bearbeitung des Anwenderprogramms bzw. niederpriorer Prioritätsklassen und bearbeitet den Diagnosealarmbaustein (OB 82). Prozessalarm Je nach Parametrierung kann die Baugruppe für jeden Kanal wahlweise bei steigender, fallender oder beiden Flanken eines Signalwechsels einen Prozessalarm auslösen. Welche der Kanäle den Alarm ausgelöst haben, können Sie anhand der Lokaldaten des OB 40 im Anwenderprogramm feststellen. Anstehende Prozessalarme lösen in der CPU eine Prozessalarmbearbeitung (OB 40) aus, wobei die CPU die Bearbeitung des Anwenderprogramms bzw. niederpriorer Prioritätsklassen unterbricht. Wenn keine höherprioren Prioritätsklassen zur Bearbeitung anstehen, werden die gespeicherten Alarme (aller Baugruppen) entsprechend der aufgetretenen Reihenfolge nacheinander abgearbeitet. Prozessalarm verloren Trat an einem Kanal ein Ereignis (Flankenwechsel) auf, wird dies im Prozessalarmregister gespeichert und ein Prozessalarm gestellt. Tritt an diesem Kanal ein weiteres Ereignis auf, bevor der Prozessalarm von der CPU quittiert wurde (OB 40 abgearbeitet), so geht dieses Ereignis verloren. Es wird dann ein Diagnosealarm "Prozessalarm verloren" ausgelöst. Die Diagnosealarmfreigabe muss dazu aktiviert sein. Weitere Ereignisse an diesem Kanal werden dann solange nicht mehr erfasst, bis die Alarmbearbeitung für diesen Kanal durchgeführt ist. 66 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

67 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.2 Digitaleingabebaugruppe SM 321; DI 4 x NAMUR (6ES7321-7RD00-0AB0) Einfluss der Versorgungsspannung und des Betriebszustandes Die Eingabewerte der SM 321; DI 4 x NAMUR sind abhängig von der Versorgungsspannung und vom Betriebszustand der CPU. Die Tabelle unten gibt Ihnen einen Überblick über diese Abhängigkeiten. Tabelle 2-7 Abhängigkeiten der Eingabewerte vom Betriebszustand der CPU und der Versorgungsspannung L+ der SM 321; DI 4 x NAMUR Betriebszustand CPU Versorgungsspannung L+ an Digitalbaugruppe NETZ EIN RUN L+ vorhanden Prozesswert L+ fehlt > 20 ms 0-Signal STOP L+ vorhanden Prozesswert L+ fehlt 0-Signal NETZ AUS - L+ vorhanden - L+ fehlt - Eingabewert der Digitalbaugruppe Der Ausfall der Versorgungsspannung L+ der SM 321; DI 4 x NAMUR wird immer durch die SF-LED auf der Baugruppen-Frontseite angezeigt und zusätzlich in die Diagnose eingetragen. Bei Ausfall der Versorgungsspannung L+ der Baugruppe wird der Eingabewert zunächst für 20 bis 40 ms gehalten, bevor das "0"-Signal an die CPU übertragen wird. Versorgungsspannungseinbrüche < 20 ms verändern den Prozesswert nicht, werden aber per Diagnosealarm und Sammelfehler LED gemeldet. Alarmauslösende Kanäle Welcher Kanal den Prozessalarm ausgelöst hat, wird in der Startinformation des OB 40 in der Variablen OB40_POINT_ADDR eingetragen. Im nachfolgenden Bild finden Sie die Zuordnung zu den Bits des Lokaldaten-Doppelworts 8. Byte Variable Datentyp Beschreibung 6/7 OB40_MDL_ADDR WORD B#16#0 Adresse der alarmauslösenden Baugruppe ab 8 OB40_POINT_ADDR DWORD siehe nachfolgendes Bild Anzeige der alarmauslösenden Eingänge Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

68 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Bild 2-3 Startinformation des OB 40 welches Ereignis hat Prozessalarm ausgelöst 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Eigenschaften und technische Daten Bestellnummer 6ES7322-5SD00-0AB0 Eigenschaften Die SM 322; DO 4 x 24V/10mA verfügt über folgende Eigenschaften 4 Ausgänge potenzialgetrennt zum Bus potenzialgetrennt untereinander geeignet für eigensichere Ventile akustische Alarme Anzeigen parametrierbare Diagnose parametrierbarer Diagnosealarm parametrierbare Ersatzwertausgabe Statusanzeigen (0...3) = grüne LEDs Fehleranzeigen = rote LEDs für Sammelfehlermeldung (SF) kanalbezogene Fehlermeldung für Kurzschluss und Drahtbruch (F0... F3) 68 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

69 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Eigensicherheit der Ausgänge nach EN Drahtanschluss der Aktoren Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Anschlussbild der SM 322; DO 4 x 24V/10mA Bild 2-4 Anschlussbild der SM 322; DO 4 x 24V/10mA Hinweise für den eigensicheren Aufbau Zwischen CPU bzw. IM 153 (dezentraler Einsatz) und Ex-Peripheriebaugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie die Platzhalterbaugruppe DM 370 stecken. Beim dezentralen Einsatz mit aktivem Rückwandbus benutzen Sie anstelle der Platzhalterbaugruppe die einsetzbare Ex-Trennwand. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

70 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Versorgung beim eigensicheren Aufbau Die Zuleitung von L+ / M beim Betrieb von Baugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie zur Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken über die Leitungskammer LK 393 führen. Prinzipschaltbild der SM 322; DO 4 x 24V/10mA Bild 2-5 Prinzipschaltbild der Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA 70 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

71 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Technische Daten der SM 322; DO 4 x 24V/10mA Maße und Gewicht Abmessungen B x H x T (mm) 40 x 125 x 120 Gewicht Baugruppenspezifische Daten Umparametrieren im RUN (CiR) möglich ca.230 g Verhalten der nicht parametrieren Eingänge während CiR geben nur den vor der Parametrierung zuletzt gültigen Ausgangswert an Anzahl der Ausgänge 4 Leitungslänge, geschirmt Zulassungen ATEX ja max. 200 m Prüfnummer II 3 G (2) GD Ex na [ib Gb] [ib Db] IIC T4 Gc KEMA 01ATEX1059 X Zulassungen FM/UL Class I, Division 2, Group A, B, C, D T4 Spannungen, Ströme, Potenziale Busversorgung Lastnennspannung L+ Verpolschutz Summenstrom der Ausgänge Class I, Zone 2, Group IIC T4 DC 5 V DC 24 V waagerechter Aufbau bis 60 C keine Einschränkungen senkrechter Aufbau bis 40 C keine Einschränkungen Potenzialtrennung zwischen den Kanälen und Rückwandbus ja zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ ja zwischen den Kanälen ja zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ ja Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen DC 60 V AC 30 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 300 V AC 250 V ja Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

72 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen DC 300 V AC 250 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Isolation geprüft Kanäle gegen Rückwandbus und Lastspannung L + mit DC 2500 V Kanäle untereinander mit DC 2500 V zwischen Lastspannung L + und Rückwandbus mit DC 500 V Stromaufnahme aus Rückwandbus aus Lastspannung L+ (bei Nenndaten) Verlustleistung der Baugruppe Status, Alarme, Diagnose Statusanzeigen max. 85 ma max. 160 ma typ. 3 W Ausgänge grüne LED pro Kanal Alarme Diagnosealarm parametrierbar Diagnosefunktionen Sammelfehleranzeige rote LED (SF) Kanalfehleranzeige rote LED (F) pro Kanal Diagnosefunktion auslesbar möglich Überwachung auf Kurzschluss I > 10 ma (±10%) Drahtbruch I 0,15 ma Sicherheitstechnische Daten (siehe EG-Baumusterprüfbescheinigung KEMA 01ATEX1059 X unter Konformitätsbescheinigungen im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200)) Höchstwerte der Ausgangsstromkreise (je Kanal) U 0 (Ausgangsleerlaufspannung) max.25,2 V I 0 (Kurzschlussstrom) max. 70 ma P 0 (Leistung in Bürde) max. 440 mw L 0 (zulässige externe Induktivität) max. 6,7 mh C 0 (zulässige externe Kapazität) max. 90 nf U m (Fehlerspannung) max. DC 60V AC 30V T a (zulässige Umgebungstemperatur) max. 60 C Daten zur Auswahl eines Aktors Ausgänge Leerlaufspannung U A0 DC 24 V ±5% Innenwiderstand R I 390 Ω ±5% Kurveneckpunkte E 72 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

73 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Spannung U E DC 19 V ±10% Strom I E 10 ma ±10% Parallelschalten von 2 Ausgängen zur redundanten Ansteuerung einer Last nicht möglich zur Leistungserhöhung möglich Schaltfrequenz bei ohmscher Last 100 Hz bei induktiver Last (L<Lo) 100 Hz Kurzschlussschutz des Ausganges ja, elektronisch Ansprechschwelle Kurveneckpunkt E Prinzipschaltbild R i R L U RL G U A R A U RA I RA G Generator R i R L R A U AO U A U RL U RA U 0 I 0 I RA Innnenwiderstand Leitungswiderstand Lastwiderstand Leerlaufspannung Ausgangsspannung Spannungsabfall am Leitungswiderstand Spannungsabfall an der Last max. Ausgangsspannung max. Ausgangsstrom Laststrom Ausgangskennlinie Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

74 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Prinzipschaltbild E Kurveneckpunkt (U E, I E ) U E = 19V ± 10% I E = 10mA ± 10% Ausgangsstrom bei Überlast elektronisch getaktet. Taktverhältnis 125 Weitere Informationen zum Umparametrieren im RUN (CiR)... finden Sie in der Onlinehilfe zu STEP7 und im Handbuch Anlagenänderungen im laufenden Betrieb mittels CiR im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ). Siehe auch Die Leitungskammer LK 393 (Seite 14) Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 17) Aufbau einer ET 200M mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 20) Parametrierung Parametrierung Sie stellen die Parameter mit STEP 7ein. Die Einstellungen müssen Sie im STOP der CPU vornehmen. Die so erstellten Parameter werden bei der Übertragung vom PG in die S7-300 in der CPU gespeichert und durch die CPU an die Digitalbaugruppe übergeben. 74 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

75 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Alternativ dazu können Sie einige Parameter auch im Anwenderprogramm mit den SFC 55 bis 57 ändern (siehe STEP 7-Online-Hilfe ). Für die 2 Parametrierungsalternativen werden die Parameter unterteilt in statische Parameter dynamische Parameter Die Tabelle unten erläutert die Eigenschaften der statischen und dynamischen Parameter. Tabelle 2-8 Statische und dynamische Parameter Parameter einstellbar mit Betriebszustand der CPU statisch PG STOP dynamisch PG STOP SFC 55 bis 57 im Anwenderprogramm RUN Defaulteinstellungen Die Digitalausgabe besitzt für die Diagnose, Ersatzwerte usw. Defaulteinstellungen. Diese Defaulteinstellungen gelten dann, wenn die Digitalbaugruppe nicht mit STEP 7 parametriert wurde. Parametrierbare Eigenschaften Mit den folgenden Parameterblöcken lassen sich die Eigenschaften der SM 322; DO 4 x 24V/ 10mA parametrieren Grundeinstellungen Diagnose Kanalgruppenzuordnung Die Tabelle unten zeigt die Zuordnung der 4 Kanäle zu den 4 Kanalgruppen der Digitalausgabe. Tabelle 2-9 Zuordnung der 4 Kanäle zu den 4 Kanalgruppen der SM 322; DO 4 x 24V/10mA und der SM 322; DO 4 x 15V/20mA Kanal zugeordnete Kanalgruppe Kanal 0 Kanalgruppe 0 Kanal 1 Kanalgruppe 1 Kanal 2 Kanalgruppe 2 Kanal 3 Kanalgruppe 3 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

76 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Parameter der Digitalausgabebaugruppe Die Tabelle unten gibt einen Überblick über die Parameter und zeigt, welche Parameter statisch oder dynamisch, für die Baugruppe insgesamt oder jeweils für eine Kanalgruppe eingestellt werden können. Tabelle 2-10 Parameter der SM 322; DO 4 x 24V/10mA und der SM 322; DO 4 x 15V/20mA Grundeinstellungen Parameter Diagnosealarmfreigabe letzten gültigen Wert halten Ersatzwert aufschalten Ersatzwert Diagnose Kurzschluss nach M Drahtbruchprüfung 1 Versorgungsspannungsfehler SM 322; DO 4 x DC 24V/10mA / bzw. 15V/20mA Wertebereich ja/nein ja/nein ja/nein 0 / 1 ja/nein ja/nein ja/nein Voreinstellung (Default) nein nein ja 0 nein nein nein Art Wirkungsbereich dynamisch dynamisch dynamisch dynamisch statisch statisch statisch Baugruppe Baugruppe Baugruppe Baugruppe Kanalgruppe Kanalgruppe Kanalgruppe 1 Bei nicht parametrierter Drahtbruchdiagnose-Freigabe erfolgt bei Drahtbruch auch keine Anzeige durch die Kanalfehler-LED Diagnosemeldungen Einleitung Über Diagnose können Sie ermitteln, ob die Signalausgabe fehlerfrei erfolgt. Diagnose parametrieren Sie parametrieren die Diagnose mit STEP 7. Diagnoseauswertung Bei der Diagnoseauswertung muss zwischen parametrierbaren und nichtparametrierbaren Diagnosemeldungen unterschieden werden. Bei den parametrierbaren Diagnosemeldungen (z. B. M-Kurzschluss) erfolgt die Diagnosemeldung nur dann, wenn mittels entsprechender Parametrierung (Parameter "Diagnose Kurzschluss nach M") die Diagnoseauswertung freigegeben wurde. Bei den nichtparametrierbaren Diagnosemeldungen erfolgen die Diagnosemeldungen generell, d. h. unabhängig von einer Parametrierung. 76 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

77 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Eine Diagnosemeldung führt zum Auslösen eines Diagnosealarms, wenn der Diagnosealarm per Parametrierung freigegeben wurde. Unabhängig von der Parametrierung führen erkannte Baugruppenfehler immer zum Leuchten der SF-LED bzw. der entsprechenden Kanalfehler-LED unabhängig vom Betriebszustand der CPU (bei NETZ EIN). Ausnahme Ein Drahtbruch führt nur bei entsprechender Parametrierung zum Leuchten der SF-LED und der entsprechenden Kanalfehler-LED. Diagnose der Digitalausgabebaugruppe Tabelle unten gibt Ihnen einen Überblick über die Diagnosemeldungen. Die Diagnose geben Sie in STEP 7frei. Die Diagnoseinformationen sind entweder den einzelnen Kanälen oder der gesamten Baugruppe zugeordnet. Tabelle 2-11 Diagnosemeldung der SM 322; DO 4 x 24V/10mA und SM 322; DO 4 x 15V/20mA M-Kurzschluss Drahtbruch Diagnosemeldung Wirkungsbereich der Diagnose parametrierbar Fehlende Lastspannung Baugruppe nicht parametriert externe Hilfsspannung fehlt interne Hilfsspannung fehlt Sicherungsfall Zeitüberwachung angesprochen (watch dog) EPROM-Fehler RAM-Fehler CPU-Fehler Kanalgruppe Baugruppe ja nein Drahtbrucherkennung Die Drahtbrucherkennung erfolgt bei einem Strom 0,15 ma. Diagnosemeldungen auslesen Die Systemdiagnose können Sie mit STEP 7 auslesen. Detaillierte Diagnosemeldungen können Sie im Anwenderprogramm mit der SFC 59 bzw. SFC 53 von der Baugruppe lesen. Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen In der Tabelle unten finden Sie für die einzelnen Diagnosemeldungen die möglichen Fehlerursachen, Randbedingungen für die Fehlerkennung und entsprechende Abhilfemaßnahmen. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

78 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.3 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 24V/10mA (6ES7322-5SD00-0AB0) Beachten Sie, dass die Baugruppe zum Erkennen der Fehler, die mit parametrierbaren Diagnosemeldungen angezeigt werden, parametriert sein muss. Tabelle 2-12 Diagnosemeldungen sowie deren Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen bei der SM 322; DO 4 x 24V/10mA und SM 322; DO 4 x 15V/20mA Diagnosemeldung M-Kurzschluss Drahtbruch Fehlende Lastspannung Falsche Parameter in Baugruppe Baugruppe nicht parametriert externe Hilfsspannung fehlt interne Hilfsspannung fehlt Fehlererkennung bei nur bei Ausgang auf "1" nur bei Ausgang auf "1" nur bei Ausgang auf "1" generell generell mögliche Fehlerursachen Überlast des Ausgangs Kurzschluss zwischen den beiden Ausgangsleitungen Unterbrechung der Leitung zwischen Baugruppe und Aktor Kanal unbenutzt (offen) Ausfall der internen Kanalversorgungsspannung Baugruppe per SFC mit ungültigen Parametern versorgt Baugruppe per SFC mit ungültigen Parametern versorgt generell Versorgungsspannung L+ der Baugruppe fehlt generell Versorgungsspannung L+ der Baugruppe fehlt baugruppeninterne Sicherung defekt Sicherungsfall generell baugruppeninterne Sicherung defekt Zeitüberwachung angesprochen (watchdog) EPROM-Fehler CPU-Fehler generell zeitweise hohe elektromagnetische Störungen Baugruppe defekt Abhilfemaßnahmen Überlast beseitigen Kurzschluss beseitigen Leitungsverbindung herstellen für den Kanal per Parametrierung "Diagnose Drahtbruch" sperren Baugruppe tauschen Parametrierung der Baugruppe überprüfen und gültige Parameter neu laden Parametrierung der Baugruppe überprüfen und gültige Parameter neu laden Versorgung L+ zuführen Versorgung L+ zuführen Baugruppe tauschen Baugruppe tauschen Beseitigung der Störungen und Versorgungsspannung der CPU AUS/EIN schalten Baugruppe tauschen Alarme Einleitung Die Digitalausgabe kann einen Diagnosealarm auslösen. Alarme parametrieren Mit STEP 7 können Sie die Alarme parametrieren. 78 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

79 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.4 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 15V/20mA (6ES7322-5RD00-0AB0) Defaulteinstellung Die Alarme sind defaultmäßig gesperrt. Diagnosealarm Bei Erkennen bzw. beim Verschwinden eines Fehlers (z. B. Kurzschluss nach M) löst die Baugruppe einen Diagnosealarm aus, falls dieser freigegeben ist. Durch Parametrierung gesperrte Diagnosen können keinen Alarm auslösen. Die CPU unterbricht die Bearbeitung des Anwenderprogramms bzw. niederpriorer Prioritätsklassen und bearbeitet den Diagnosealarmbaustein (OB 82). Einfluss der Versorgungsspannung und des Betriebszustandes Die Ausgabewerte sind abhängig von den Versorgungsspannungen und vom Betriebszustand der CPU. Die Tabelle unten gibt Ihnen einen Überblick über diese Abhängigkeiten. Tabelle 2-13 Abhängigkeiten der Ausgabewerte vom Betriebszustand der CPU und der Versorgungsspannung L+ der SM 322; DO 4 x 24V/10mA und der SM 322; DO 4 x 15V/ 20mA. Betriebszustand CPU Versorgungsspannung L+ an Digitalbaugruppe NETZ EIN RUN L+ vorhanden CPU-Wert L+ fehlt 0-Signal Ausgabewert der Digitalbaugruppe STOP L+ vorhanden Ersatzwert / letzter Wert Ersatzwert mit 0-Signal ist Defaulteinstellung L+ fehlt 0-Signal NETZ AUS - L+ vorhanden 0-Signal L+ fehlt 0-Signal Der Ausfall der Versorgungsspannung wird immer durch die SF-LED auf der Baugruppen- Frontseite angezeigt und zusätzlich in die Diagnose eingetragen. 2.4 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 15V/20mA (6ES7322-5RD00-0AB0) Eigenschaften und technische Daten Bestellnummer 6ES7322-5RD00-0AB0 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

80 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.4 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 15V/20mA (6ES7322-5RD00-0AB0) Eigenschaften Die SM 322; DO 4 x 15V/20mA verfügt über folgende Eigenschaften 4 Ausgänge potenzialgetrennt zum Bus potenzialgetrennt untereinander geeignet für eigensichere Ventile akustische Alarme Anzeigen parametrierbare Diagnose parametrierbarer Diagnosealarm parametrierbare Ersatzwertausgabe Statusanzeigen (0...3) = grüne LEDs Fehleranzeigen = rote LEDs für Sammelfehlermeldung (SF) kanalbezogene Fehlermeldung für Kurzschluss und Drahtbruch (F0... F3) Eigensicherheit der Ausgänge nach EN Drahtanschluss der Aktoren Umparametrieren im RUN (CiR) möglich 80 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

81 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.4 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 15V/20mA (6ES7322-5RD00-0AB0) Anschlussbild der SM 322; DO 4 x 15V/20mA Bild 2-6 Anschlussbild der SM 322; DO 4 x 15V/20mA Hinweise für den eigensicheren Aufbau Zwischen CPU bzw. IM 153 (dezentraler Einsatz) und Ex-Peripheriebaugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie die Platzhalterbaugruppe DM 370 stecken. Beim dezentralen Einsatz mit aktivem Rückwandbus benutzen Sie anstelle der Platzhalterbaugruppe die einsetzbare Ex-Trennwand. Versorgung beim eigensicheren Aufbau Die Zuleitung von L+ / M beim Betrieb von Baugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie zur Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken über die Leitungskammer LK 393 führen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

82 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.4 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 15V/20mA (6ES7322-5RD00-0AB0) Prinzipschaltbild der SM 322; DO 4 x 15V/20mA Bild 2-7 Prinzipschaltbild der Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 15V/20mA Technische Daten der SM 322; DO 4 x 15V/20mA Maße und Gewicht Abmessungen B x H x T (mm) 40 x 125 x 120 Gewicht ca.230 g Baugruppenspezifische Daten Umparametrieren im RUN (CiR) möglich ja 82 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

83 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.4 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 15V/20mA (6ES7322-5RD00-0AB0) Verhalten der nicht parametrierten Eingänge während CiR geben den vor der Parametrierung zuletzt gültigen Ausgangswert aus Anzahl der Ausgänge 4 Leitungslänge, geschirmt Zulassungen ATEX max. 200 m Prüfnummer II 3 G (2) GD Ex na [ib Gb] [ib Db] IIC T4 Gc KEMA 01ATEX1056 X Zulassungen FM/UL Class I, Division 2, Group A, B, C, D T4 Spannungen, Ströme, Potenziale Busversorgung Lastnennspannung L+ Verpolschutz Summenstrom der Ausgänge Class I, Zone 2, Group IIC T4 1. DC 5V 2. DC 24 V waagerechter Aufbau bis 60 C keine Einschränkungen senkrechter Aufbau bis 40 C keine Einschränkungen Potenzialtrennung zwischen den Kanälen und Rückwandbus ja zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ ja zwischen den Kanälen ja zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ ja Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen DC 60 V AC 30 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen DC 300 V AC 250 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Isolation geprüft Kanäle gegen Rückwandbus und Lastspannung L+ mit DC 2500 V ja Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

84 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.4 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 15V/20mA (6ES7322-5RD00-0AB0) Kanäle untereinander mit DC 2500 V zwischen Lastspannung L + und Rückwandbus mit DC 500 V Stromaufnahme aus Rückwandbus aus Lastspannung L+ (bei Nenndaten) Verlustleistung der Baugruppe Status, Alarme, Diagnose Statusanzeigen max. 85 ma max. 160 ma typ. 3 W Ausgänge grüne LED pro Kanal Alarme Diagnosealarm parametrierbar Diagnosefunktionen Sammelfehleranzeige rote LED (SF) Kanalfehleranzeige rote LED (F) pro Kanal Diagnosefunktion auslesbar möglich Überwachung auf Kurzschluss I > 20,5 ma (±10%) Drahtbruch I 0,15 ma Sicherheitstechnische Daten (siehe EG-Baumusterprüfbescheinigung KEMA 01ATEX1056 X unter Konformitätsbescheinigungen im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200)) Höchstwerte der Ausgangsstromkreise (je Kanal) U 0 (Ausgangsleerlaufspannung) max.15,75 V I 0 (Kurzschlussstrom) max. 85 ma P 0 (Leistung in Bürde) max. 335 mw L 0 (zulässige externe Induktivität) max. 5 mh C 0 (zulässige externe Kapazität) max. 478 nf U m (Fehlerspannung) max. DC 60V AC 30V T a (zulässige Umgebungstemperatur) max. 60 C Daten zur Auswahl eines Aktors Ausgänge Leerlaufspannung U A0 DC 15 V ±5% Innenwiderstand R I 200 Ω ±5% Kurveneckpunkte E Spannung U E DC 10 V ±10% Strom I E 20,5 ma ±10% Parallelschalten von 2 Ausgängen zur redundanten Ansteuerung einer Last nicht möglich zur Leistungserhöhung möglich Schaltfrequenz bei ohmscher Last 100 Hz bei induktiver Last (L < Lo) 100 Hz 84 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

85 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.4 Digitalausgabebaugruppe SM 322; DO 4 x 15V/20mA (6ES7322-5RD00-0AB0) Kurzschlussschutz des Ausganges ja, elektronisch Ansprechschwelle Kurveneckpunkt E Prinzipschaltbild R i R L U RL G U A R A U RA G Generator R i R L R A U AO U A U RL U RA U 0 I 0 I RA Ausgangskennlinie I RA Innenwiderstand Leitungswiderstand Lastwiderstand Leerlaufspannung Ausgangspannung Spannungsabfall am Leitungswiderstand Spannungsabfall an der Last max. Ausgangsspannung max. Ausgangsstrom Laststrom E Kurveneckpunkt (U E, I E ) U E = 10 V ± 10% I E = 20,5 ma ± 10% Ausgangsstrom bei überlast elektronisch getaktet. Taktverhältnis 125 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

86 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.5 Diagnosedatensätze der S7-Ex-Digitalbaugruppen Weitere Informationen zum Umparametrieren im RUN (CiR)... finden Sie in der Onlinehilfe zu STEP7 und im Handbuch Anlagenänderungen im laufenden Betrieb mittels CiR im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ). Siehe auch Die Leitungskammer LK 393 (Seite 14) Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 17) Aufbau einer ET 200M mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 20) 2.5 Diagnosedatensätze der S7-Ex-Digitalbaugruppen Aufbau und Inhalt der Diagnosedatensätze Die Diagnosedaten einer Baugruppe stehen in den Datensätzen 0 und 1 Der Datensatz 0 enthält 4 Bytes Diagnosedaten, die den aktuellen Zustand der Baugruppe beschreiben. Der Datensatz 1 enthält die 4 Bytes Diagnosedaten, die auch im Datensatz 0 stehen und zusätzlich baugruppenspezifische Diagnosedaten, die den Zustand eines Kanals der Baugruppe beschreiben. 86 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

87 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.5 Diagnosedatensätze der S7-Ex-Digitalbaugruppen Byte 0 bis 3 (Datensatz 0 und 1) Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

88 SIMATIC S7-Ex-Digitalbaugruppen 2.5 Diagnosedatensätze der S7-Ex-Digitalbaugruppen Byte 4 bis Byte 6 Infoblock (Datensatz 1) Byte 4 bis 6 bilden den Infoblock mit den Informationen zum Kanaltyp, Länge der Diagnoseinformationen und die Länge der Kanäle. 88 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

89 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen Analogwertdarstellung Analogwertdarstellung der Analogein- und -ausgabewerte Umwandlung von Analogwerten Die Analogwerte werden nur in binärer Form von der CPU verarbeitet. Analogeingabebaugruppen wandeln das analoge Prozesssignal in eine digitale Form um. Analogausgabebaugruppen wandeln den digitalen Ausgabewert in ein Analogsignal um. Analogwertdarstellung Der digitalisierte Analogwert ist für Eingabe- und Ausgabewerte bei gleichem Nennbereich derselbe. Die Darstellung der Analogwerte erfolgt als Zweierkomplement. Tabelle 3-1 Analogwertdarstellung der Analogbaugruppen Auflösung Analogwert Bitnummer Wertigkeit der Bits VZ Vorzeichen Das Vorzeichen (VZ) des Analogwertes steht immer im Bit Nummer 15 "0" + "1" Allgemeine Informationen zur Analogwertdarstellung für die Messbereiche der Analogeingänge Einleitung Die Tabellen in diesem Abschnitt enthalten die digitalisierten Analogwerte für die Messbereiche der Analogbaugruppen. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

90 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Messwert-Tabellen lesen Die Tabellen zur Analogwertdarstellung für die Messbereiche der Analogeingänge enthalten die digitalisierten Analogwerte für die unterschiedlichen Messbereiche. Da die binäre Darstellung der Analogwerte immer gleich ist, enthalten diese Tabellen nur noch die Gegenüberstellung der Messbereiche zu den Einheiten. Messwertauflösung Abweichend davon wird bei den im Handbuch beschriebenen Analogeingabebaugruppen ein Sigma-Delta AD-Wandler verwendet. Dieser stellt unabhängig von der parametrierbaren Integrationszeit immer die maximal darstellbaren 15 Bit +VZ zur Verfügung. Geringere im Datenblatt angegebene Auflösungen sind durch das Wandlungsrauschen bei den kürzeren Integrationszeiten (2,5, 16 2 / 3, 20 ms) bedingt. An der Zahlendarstellung der Messwerte ändern die unterschiedlichen Integrationszeiten nichts. Die Anzahl der stabilen Bits ist in den technischen Daten angegeben. Die Anzahl der stabilen Bits ist die Auflösung, für die trotz Rauschens die "no missing code"- Eigenschaft des AD-Wandlers garantiert sind. In der nachfolgenden Tabelle sind die bei geringeren Integrationszeiten nicht mehr stabilen Bits mit "x" gekennzeichnet. Tabelle 3-2 Darstellung der kleinsten stabilen Einheit des Analogwertes Stabile Bits (+ VZ) kleinste stabile Einheit Analogwert dezimal hexadezimal High-Byte Low-Byte H VZ x x x x x x H VZ x x x x x H VZ x x x H VZ x x H VZ Verrauschte Bits Das Rauschen bewirkt bei konstanter Eingangsspannung eine Gleichverteilung der gelieferten Werte um mehr als ± 1 Digit. Diese "unruhigen" Werte können in den meisten Fällen verwendet werden, wie sie sind. Dies ist auf jeden Fall die sinnvollste Möglichkeit, wenn die nachfolgende Verarbeitung in irgend einer Form integrierendes Verhalten zeigt (Integrator, Regler, usw.). Wenn die "Unruhe" stört (z.b. für Anzeigen), können Sie die "x" Bits wegmaskieren, auf "stabile Bits" runden, die aufeinander folgenden Werte filtern. Bei diesen Möglichkeiten müssen Sie durch vorherige Abfrage dafür sorgen, dass Sie ggf. die Kodierung für ungültige Messwerte ( / 8000 H und / 7FFF H ) nicht verändern bzw. in die Filterung einbeziehen. 90 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

91 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Analogwertdarstellung für die Spannungsmessbereiche Spannungsmessbereiche ± 25 mv, ± 50 mv, ± 80 mv, ± 250 mv, ± 500 mv und ± 1 V. Tabelle 3-3 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabebaugruppe (Spannungsmessbereich) Messbereiche Einheiten Bereich ± 25 mv ± 50 mv ± 80 mv ± 250 mv ± 500 mv ± 1 V dezimal hexadezimal > 29,397 > 58,794 > 94,071 >293,96 >587,94 > 1, FFF H Überlauf 29,397 58,794 94, ,96 587,94 1, EFF H Über steue rungsbe reich 25,001 50,002 80, ,02 500,02 1, C01 H 25,000 50,000 80, ,00 500,00 1, C00 H 18,750 37,500 60, ,50 375,00 0, H Nennbereich - 18,750-37,500-60, ,50-375,00 0, AF00 H - 25,000-50,000-80, ,00-500,00-1, H - 25,001-50,002-80, ,01-500,02-1, FF H Unter steue rungsbe reich - 29,398-58,796-94, ,98-587,96-1, H <- 29,398 <- 58,796 <- 94,074 <- 293,98 <- 587,96 <- 1, H Unterlauf Analogwertdarstellung für die Strommessbereiche Strommessbereiche 0 bis 20 ma und 4 bis 20 ma Tabelle 3-4 Darstellung des digitalisierten Messwertes der Analogeingabebaugruppen SM 331; AI 4 x 0/4...20mA und AI 2 x 0/4...20mA HART Messbereich von 0 bis 20 ma Messbereich von 4 bis 20 ma dezimal Einheiten hexadezimal Bereich > 23,515 >22, FFF H Überlauf 23,515 22, EFF H Übersteuerungsbereich 20, , C01 H Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

92 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Messbereich von 0 bis 20 ma Messbereich von 4 bis 20 ma dezimal Einheiten hexadezimal Bereich 20,000 20, C00 H 14,998 16, H Nennbereich 0,0 4, H <0,0 2 3, FFFF H 3, FEA7 H 3, FD4D H Drahtbruchgrenze I 3.60 ma nach NAMUR 1 Untersteuerungsbereich 1, ED00 H <1, FFF H Unterlauf E500 H 1 NAMUR-Grenzen werden nur bei freigegebener Drahtbruchdiagnose ausgewertet. Bei Freigabe der Drahtbruchdiagnose wird bei Unterschreiten des Stromes von 3,6 ma 7FFF H ausgegeben. Erhöht sich der Wert wieder über 3,8 ma, wird die Drahtbruchmeldung aufgehoben und der aktuelle Wert wieder ausgegeben. 2 Negative Messwerte können nicht erfasst werden. Bei Analogwerten < 0 ma bleibt die jeweilige Darstellung des digitalen Messwertes von 0 ma erhalten. 3 Bei nicht eingeschalteter Drahtbruchprüfung kann der Messwert bis auf 0 ma abfallen und die Baugruppe gibt E500 H aus Analogwertdarstellung für Messbereiche der Widerstandsgeber Widerstandsgeber mit Messbereichen 150 Ω, 300 Ω und 600 Ω Tabelle 3-5 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Widerstandsgeber) Messbereich 150 Ω Messbereich 300 Ω Messbereich 600 Ω Einheiten dezimal hexadezimal Bereich > 176,383 > 352,767 > 705, FFF H Überlauf 176, , , EFF H Übersteuerungsbereich 1 150, , , C01 H 92 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

93 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Messbereich 150 Ω Messbereich 300 Ω Messbereich 600 Ω Einheiten dezimal hexadezimal Bereich 150, , , C00 H 112, , , H Nennbereich 0,000 0,000 0, H (negative Werte physikalisch nicht möglich) 1 Im Übersteuerungsbereich ist die gleiche Genauigkeit wie im Nennbereich garantiert Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Standard Temperaturbereich Standard des Gebers Pt 100, Pt 200 nach DIN und IEC 751 Tabelle 3-6 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich Standard; Pt 100, Pt200) Temperaturbereich Standard 850 C Pt 100, Pt 200 in C dezimal hexadezimal Bereich > 1300, FFF H Überlauf 1300,0 850,1 850,0-200,0-200,1-240, C8 H Übersteuerungsbereich H 2134 H F830 H Nennbereich F82F H Untersteuerungsbereich 2 F6A0 H < -240, H Unterlauf 1 Im Übersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Pt 100-, Pt 200-Gebers nicht definiert. Um künftige technische Entwicklungen von Platin-Thermowiderständen berücksichtigen zu können, wurde der Übersteuerungsbereich bis 1300 C ausgedehnt. Eine Genauigkeitsangabe für diesen Bereich ist nicht möglich. 2 Im Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Pt 100, Pt 200 Gebers nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Nennbereichs wird die vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diesen Bereich ist nicht möglich. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

94 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Standard Ni 100 Temperaturbereich Standard, Ni 100 nach DIN Tabelle 3-7 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich Standard, Ni 100) Temperaturbereich Standard Ni 100 in C dezimal hexadezimal Bereich > 295, FFF H Überlauf 295,0 250,1 250,0-60,0-60,1-105, H Übersteuerungsbereich 1 9C5 H 9C4 H FDA8 H Nennbereich FDA7 H Untersteuerungsbereich 1 FF97 H < - 105, H Unterlauf 1 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Ni 100 Gebers nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Nennbereichs wird die vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Klima Temperaturbereich Klima des Gebers Pt 100, Pt 200 nach DIN und DIN IEC 751 Tabelle 3-8 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich Klima, Pt 100, Pt200) Temperaturbereich Klima Pt 100, Pt 200 in C dezimal hexadezimal Bereich > 325, FFF H Überlauf 325,12 276,49 276,48-200, F00 H Übersteuerungsbereich 1 6C01 H 6C00 H B1E0 Nennbereich 94 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

95 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Temperaturbereich Klima Pt 100, Pt 200 in C -200,01-240,00 dezimal hexadezimal Bereich B1E1 A240 H Untersteuerungsbereich 2 < - 240, H Unterlauf 1 Im Übersteuerungsbereich Pt 100, Pt 200 Klima ist die gleiche Genauigkeit wie im Nennbereich garantiert. 2 Im Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Pt 100, Pt 200 Gebers nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Nennbereichs wird die vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Klima Ni 100 Temperaturbereich Klima, Ni 100 nach DIN Im Klimabereich Ni 100 gilt der gleiche Wertebereich wie im Standardbereich des Ni 100 Gebers nur mit der höheren Auflösung von 0,01 C anstelle von 0,1 C. Tabelle 3-9 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich Klima Ni 100) Temperaturbereich Klima Ni 100 in C dezimal hexadezimal Bereich > 295, FFF H Überlauf 295,00 250,01 250,00-60,00-60,01-105, C H Übersteuerungsbereich 1 61A9 H 61A8 H E890 H Nennbereich E88F H Untersteuerungsbereich 1 D6FC H < - 105, H Unterlauf 1 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Ni 100 Gebers nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Nennbereichs wird die vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

96 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ B Temperaturbereich Geber Typ B Die Grundwerte der Thermospannungen entsprechen im nachfolgenden DIN IEC 584. Tabelle 3-10 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich, Typ B) Temperaturbereich in C Typ B dezimal hexadezimal Bereich > 2070, FFF H Überlauf 2070,0 1820,1 1820,0 200,0 1 0,0-0,1-150, DC H Übersteuerungsbereich H 4718 H 7D0 H 0 H Nennbereich FFFF H Untersteuerungsbereich 2 FF24 H < -150, H Unterlauf Bei falscher Verdrahtung (zum Beispiel Verpolung, offene Eingänge) oder einem Geberfehler im negativen Bereich (zum Beispiel falscher Thermoelementtyp) meldet die Analogeingabebaugruppe bei Unterschreiten von FA24 H Unterlauf und gibt 8000 H aus. 1 Die Baugruppe linearisiert für den Typ B den Bereich von bis +200 C. Unterhalb von +200 C nimmt die Steigung der Kennlinie soweit ab, dass ab hier keine präzise Auswertung mehr erfolgen kann. Die dort vorhandene Steigung der Kennlinie wird bis zum Erreichen der Untersteuerungsbereichs beibehalten. Im Temperaturbereich zwischen 0 und 40 C zeigt die Kennlinie des Thermoelements Typ B kein monotones Verhalten. Messwerte aus diesem Bereich sind keiner Temperatur eindeutig zuzuordnen. 2 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Thermoelements nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Bereichs wird die dort vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich. 96 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

97 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ E Temperaturbereich Geber Typ E Die Grundwerte der Thermospannungen entsprechen im nachfolgenden DIN IEC 584. Tabelle 3-11 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich, Typ E) Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich > 1200, FFF H Überlauf 1200,0 1000,1 1000,0-150, , EE0 H Übersteuerungsbereich H 2710 H FA24 H F574 H Nennbereich -270, F573 H Untersteuerungsbereich 2 Bei falscher Verdrahtung (zum Beispiel Verpolung, offene Eingänge) oder einem Geberfehler im negativen Bereich (zum Beispiel falscher Thermoelementtyp) meldet die Analogeingabebaugruppe bei Unterschreiten von F0C4 H Unterlauf und gibt 8000 H aus. 1 Die Baugruppe linearisiert für den Typ E den Bereich von bis -150 C. Unterhalb von -150 C nimmt die Steigung der Kennlinie soweit ab, dass ab hier keine präzise Auswertung mehr erfolgen kann. Die dort vorhandene Steigung der Kennlinie wird bis zum Erreichen der Untersteuerungsbereichs beibehalten. 2 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Thermoelements nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Bereichs wird die dort vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

98 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ J Temperaturbereich Geber Typ J Die Grundwerte der Thermospannungen entsprechen im nachfolgenden DIN IEC 584. Tabelle 3-12 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich, Typ J) Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich > 1360, FFF H Überlauf 1360,0 1200,1 1200,0-210, H Übersteuerungsbereich 1 2EE1 H 2EE0 H F7CC H Nennbereich -210, F7CB H Untersteuerungsbereich 1 Bei falscher Verdrahtung (z. B. Verpolung, offene Eingänge) der einem Geberfehler im negativen Bereich (zum Beispiel falscher Thermoelementtyp) meldet die Analogeingabebaugruppe bei Unterschreiten von F31C H Unterlauf und gibt 8000 H aus. 1 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Thermoelements nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Nennbereichs wird die vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ K Temperaturbereich Geber Typ K Die Grundwerte der Thermospannungen entsprechen im nachfolgenden DIN IEC 584. Tabelle 3-13 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich, Typ K) Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich > 1622, FFF H Überlauf 1622,0 1372, F5C H Übersteuerungsbereich H 98 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

99 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich 1372, H Nennbereich -220, F768 H -270, F574 H -270, F573 H Untersteuerungsbereich 2 Bei falscher Verdrahtung (zum Beispiel Verpolung, offene Eingänge) oder einem Geberfehler im negativen Bereich (zum Beispiel falscher Thermoelementtyp) meldet die Analogeingabebaugruppe bei Unterschreiten von F0C4 H Unterlauf und gibt 8000 H aus. 1 Die Baugruppe linearisiert für den Typ K den Bereich von bis -220 C. Unterhalb von -220 C nimmt die Steigung der Kennlinie soweit ab, dass ab hier keine präzise Auswertung mehr erfolgen kann. Die dort vorhandene Steigung der Kennlinie wird bis zum Erreichen des Untersteuerungsbereichs beibehalten. 2 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Thermoelements nicht definiert. Bei Verlassen des Nennbereichs wird die dort vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ L Temperaturbereich Geber Typ L Die Grundwerte der Thermospannungen entsprechen im nachfolgenden DIN IEC 584. Tabelle 3-14 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich, Typ L) Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich > 1150, FFF H Überlauf 1150,0 900,1 900,0-200, CEC H Übersteuerungsbereich H 2328 H F830 H Nennbereich -200, F82F H Untersteuerungsbereich 1 Bei falscher Verdrahtung (z. B. Verpolung, offene Eingänge) der einem Geberfehler im negativen Bereich (zum Beispiel falscher Thermoelementtyp) meldet die Analogeingabebaugruppe bei Unterschreiten von F380 H Unterlauf und gibt 8000 H aus. 1 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Thermoelements nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Nennbereichs wird die vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

100 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ N Temperaturbereich Geber Typ N Die Grundwerte der Thermospannungen entsprechen im nachfolgenden DIN IEC 584. Tabelle 3-15 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich, Typ N) Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich > 1550, FFF H Überlauf 1550,0 1300,1 1300,0-220, , C8C H Übersteuerungsbereich 2 32C9 H 32C8 H F768 H F574 H Nennbereich -270, F573 H Untersteuerungsbereich 2 Bei falscher Verdrahtung (zum Beispiel Verpolung, offene Eingänge) oder einem Geberfehler im negativen Bereich (zum Beispiel falscher Thermoelementtyp) meldet die Analogeingabebaugruppe bei Unterschreiten von F0C4 H Unterlauf und gibt 8000 H aus. 1 Die Baugruppe linearisiert für den Typ N den Bereich von bis -220 C. Unterhalb von -220 C nimmt die Steigung der Kennlinie soweit ab, dass ab hier keine präzise Auswertung mehr erfolgen kann. Die dort vorhandene Steigung der Kennlinie wird bis zum Erreichen der Untersteuerungsbereichs beibehalten. 2 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Thermoelements nicht definiert. Bei Verlassen des Nennbereichs wird die dort vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich. 100 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

101 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ R Temperaturbereich Geber Typ R Die Grundwerte der Thermospannungen entsprechen im nachfolgenden DIN IEC 584. Tabelle 3-16 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich, Typ R) Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich > 2019, FFF H Überlauf 2019,0 1769,1 1769,0-50,0-50,1-170, EDE H Übersteuerungsbereich 1 451B H 451A H FE0C H Nennbereich FE0B H Untersteuerungsbereich 1 F95C H < -170, H Unterlauf Bei falscher Verdrahtung (zum Beispiel Verpolung, offene Eingänge) oder einem Geberfehler im negativen Bereich (zum Beispiel falscher Thermoelementtyp) meldet die Analogeingabebaugruppe bei Unterschreiten von F95C H Unterlauf und gibt 8000 H aus. 1 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Thermoelements nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Nennbereichs wird die vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ S Temperaturbereich Geber Typ S Die Grundwerte der Thermospannungen entsprechen im nachfolgenden DIN IEC 584. Tabelle 3-17 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich, Typ S) Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich > 1850, FFF H Überlauf 1850,0 1769, H Übersteuerungsbereich 1 451B H Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

102 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich 1769,0-50,0-50,1-170, A H FE0C H Nennbereich FE0B H Untersteuerungsbereich 1 F95C H < -170, H Unterlauf Bei falscher Verdrahtung (zum Beispiel Verpolung, offene Eingänge) oder einem Geberfehler im negativen Bereich (zum Beispiel falscher Thermoelementtyp) meldet die Analogeingabebaugruppe bei Unterschreiten von F95C H Unterlauf und gibt 8000 H aus. 1 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Thermoelements nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Bereichs wird die dort vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ T Temperaturbereich Geber Typ T Die Grundwerte der Thermospannungen entsprechen im nachfolgenden DIN IEC 584. Tabelle 3-18 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich, Typ T) Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich > 540, FFF H Überlauf 540,0 400,1 400,0-230,0 1) -270, H Übersteuerungsbereich 2 0FA1 H 0FA0 H F704 H F574 H Nennbereich 102 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

103 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.1 Analogwertdarstellung Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich -270, F573 H Untersteuerungsbereich 2 Bei falscher Verdrahtung (zum Beispiel Verpolung, offene Eingänge) oder einem Geberfehler im negativen Bereich (zum Beispiel falscher Thermoelementtyp) meldet die Analogeingabebaugruppe bei Unterschreiten von F0C4 H Unterlauf und gibt 8000 H aus. 1 Die Baugruppe linearisiert für den Typ T den Bereich von +400 bis -230 C. Unterhalb von -230 C nimmt die Steigung der Kennlinie soweit ab, dass ab hier keine präzise Auswertung mehr erfolgen kann. Die dort vorhandene Steigung der Kennlinie wird bis zum Erreichen der Untersteuerungsbereichs beibehalten. 2 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Thermoelements nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Bereichs wird die dort vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich Analogwertdarstellung für den Temperaturbereich Typ U Temperaturbereich Geber Typ U Die Grundwerte der Thermospannungen entsprechen im nachfolgenden DIN IEC 584. Tabelle 3-19 Darstellung des digitalisierten Messwertes einer Analogeingabegruppe (Temperaturbereich, Typ U) Temperaturbereich in C dezimal hexadezimal Bereich > 850, FFF H Überlauf 850,0 600,1 600,0-200, H Übersteuerungsbereich 1 0FA1 H 0FA0 H F830 H Nennbereich -200, F82F H Untersteuerungsbereich 1 Bei falscher Verdrahtung (zum Beispiel Verpolung, offene Eingänge) oder einem Geberfehler im negativen Bereich (zum Beispiel falscher Thermoelementtyp) meldet die Analogeingabebaugruppe bei Unterschreiten von F380 H Unterlauf und gibt 8000 H aus. 1 Im Über- bzw. Untersteuerungsbereich ist die Kennlinie des Thermoelements nicht definiert. Bei Verlassen des linearisierten Bereichs wird die dort vorhandene Steigung der Kennlinie beibehalten. Eine Genauigkeitsangabe für diese Bereiche ist nicht möglich. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

104 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.2 Allgemeine Informationen zur Anschlusstechnik Analogwertdarstellung für die Ausgabebereiche der Analogausgänge Stromausgabebereiche 0 bis 20 ma und 4 bis 20 ma Tabelle 3-20 Darstellung des analogen Ausgabebereichs der Analogausgabegruppen (Stromausgabebereich) 0 bis 20 ma 4 bis 20 ma dezimal Einheiten Ausgabebereich Ausgabebereich hexadezimal Bereich 0,0 0, F00 H Überlauf 23,515 22, EFF H Übersteuerungsbereich 20, , C01 H 20,000 20, C00 H Nennbereich 0,0 4, H 0,0 3, FFFF H Untersteuerungsbereich 0, E500 H 0, E4FF H Unterlauf H Hinweis Bei der Analogausgabe SM 332; AO 4 x 0/ mA kann die Linearität im Übersteuerungsbereich bei Bürdenwiderständen > 425 Ω abnehmen. 3.2 Allgemeine Informationen zur Anschlusstechnik Verwendete Abkürzungen Die folgenden Bilder zeigen die unterschiedlichen Anschlussmöglichkeiten von Gebern. Die in den Bildern verwendeten Abkürzungen haben folgende Bedeutung Abkürzung I C + I C- Bedeutung M+ Messleitung (positiv) M- Messleitung (negativ) U ISO Positiver Anschluss des Konstantstromausgangs Negativer Anschluss des Konstantstromausgangs Potenzialdifferenz zwischen Eingängen und Masseanschluss M 104 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

105 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.3 Messwertgeber an Analogeingänge anschließen Abkürzung U CM Bedeutung Potenzialdifferenz zwischen den Eingängen L+ Spannungsversorgungsanschluss DC 24 V M P5V M intern U V L L 3 + U M R S U V +; U V - QI QI 3 - M M 3 - R L Masseanschluss der Spannungsversorgung DC 24 V Versorgungsspannug der Baugruppenlogik Masse der Baugruppenlogik Potenzialgetrennte Versorgungsspannung für die Kompensationsdose Potenzialgetrennte Messumformerversorgung je Kanal Messspannung Messwiderstand Externe Versorgungsspannung des Messumformers Analogausgänge Strom (Output Current) Bezugspotenziale des Anlaogausgangskreises Widerstand der Last / des Aktors U ISO Potenzialdifferenz zwischen den Bezugspunkten der Kanäle M M 3 - bzw. zwischen den Kanäle und dem M-Anschluss der CPU Siehe auch Messwertgeber an Analogeingänge anschließen (Seite 105) Thermoelemente an die Analogeingabe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD anschließen (Seite 108) Widerstandsthermometer (z.b. Pt 100) und Widerstandsgeber anschließen (Seite 113) 3.3 Messwertgeber an Analogeingänge anschließen Messwertgeber An die Analogeingabebaugruppen können Sie je nach Messart verschiedene Messwertgeber anschließen Spannungsgeber Stromgeber als 2-Draht-Messumformer 4-Draht-Messumformer Widerstandsgeber Leitungen für Analogsignale Für die Analogsignale sind paarweise verdrillte und geschirmte Leitungen zu verwenden. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

106 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.3 Messwertgeber an Analogeingänge anschließen Potenzialgetrennte Analogeingabebaugruppen Bei den potenzialgetrennten Analogeingabebaugruppen besteht keine galvanische Verbindung zwischen M- des Messkreises und dem M-Anschluss der CPU. Potenzialgetrennte Analogeingabebaugruppen setzen Sie ein, wenn zwischen dem Bezugspunkt M- des Messkreises und dem M-Anschluss der CPU ein Potenzialunterschied U ISO entstehen kann. Achten Sie darauf, dass dieser Potenzialunterschied U ISO den zulässigen Wert nicht überschreitet. Bei einer möglichen Überschreitung des zulässigen Wertes für U ISO oder wenn Sie die Potenzialdifferenz nicht exakt bestimmen können, müssen Sie den Bezugspunkt M- des Messkreises mit dem M-Anschluss der CPU verbinden. Beachten Sie dies auch für die nichtbenutzten Eingänge. Potenzialtrennung zwischen Kanälen Bei Potenzialtrennung zwischen den Kanälen werden diese einzeln über Trafos versorgt und die Signale mittels Optokoppler übertragen. Diese galvanische Trennung lässt hohe Potenzialunterschiede zwischen den Kanälen zu. Zusätzlich werden sehr gute Werte bei der Störspannungsunterdrückung und dem Übersprechen zwischen den Kanälen erreicht. Die SM 331; AI 4 x 0/4...20mA hat diese Potenzialtrennung zwischen den Kanälen. Die SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD besitzt zur Kanaltrennung Optohalbleitermultiplexer, die zwischen den Kanälen einen hohen Common-Mode-Bereich von U CM DC 60 V sicherstellen. Dies stellt in der Praxis eine fast gleichwertige Lösung dar. Bei Einsatz der Baugruppen für Signale aus dem Nicht-Ex-Bereich können größere Potenzialdifferenzen zugelassen werden. Isolierte Messwertgeber Die isolierten Messwertgeber sind nicht mit dem örtlichen Erdpotenzial verbunden. Sie können potenzialfrei betrieben werden. Bedingt durch örtliche Verhältnisse oder Störungen können Potenzialdifferenzen U CM (statisch oder dynamisch) zwischen den Eingangskanälen auftreten. Diese Potenzialdifferenzen dürfen jedoch die zulässigen Werte für U CM nicht überschreiten. Bei einer möglichen Überschreitung des zulässigen Wertes sind die M- Anschlüsse der Eingangskanäle miteinander zu verbinden. Bei einer möglichen Überschreitung des zulässigen Wertes von U ISO (Eingänge gegenüber Rückwandbus) sind die M- Anschlüsse der Eingangskanäle mit dem M-Anschluss der CPU zu verbinden. Das Bild unten zeigt den prinzipiellen Anschluss von isolierten Messwertgebern an eine potenzialgetrennte Analogeingabebaugruppe. 106 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

107 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.3 Messwertgeber an Analogeingänge anschließen Bild 3-1 isolierte Messwertgeber Logik Rückwandbus Erdungssammelleitung 4 Anschluss von isolierten Messwertgebern an eine potenzialgetrennte Analogeingabebaugruppe Nichtisolierte Messwertgeber Die nichtisolierten Messwertgeber sind vor Ort mit dem Erdpotenzial verbunden. Bedingt durch örtliche Verhältnisse oder Störungen können Potenzialdifferenzen (statisch oder dynamisch) zwischen den örtlich verteilten Messpunkten auftreten. Zur Vermeidung dieser Potenzialdifferenzen müssen Sie Potenzialausgleichsleitungen zwischen den Messpunkten vorsehen. Das Bild unten zeigt den prinzipiellen Anschluss von nichtisolierten Messwertgebern an eine potenzialgetrennte Analogeingabebaugruppe. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

108 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.4 Thermoelemente an die Analogeingabe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD anschließen ➀ ➁ ➂ ➃ ➄ Bild 3-2 nicht-isolierte Messwertgeber Logik Rückwandbus Erdungssammelleitung Potenzialausgleichsleitung 4 Anschluss von nichtisolierten Messwertgebern an eine potenzialgetrennte Analogeingabebaugruppe Siehe auch Schirmung (Seite 33) Einsatz von Thermoelementen (Seite 114) 3.4 Thermoelemente an die Analogeingabe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD anschließen Anschlussmöglichkeiten von Thermoelementen Die folgenden Bilder zeigen die unterschiedlichen Anschlussmöglichkeiten von Thermoelementen mit externer und interner Kompensation. Weiterhin gelten die im entsprechenden Kapitel beschriebenen Aussagen über Potenzialunterschiede U CM und U ISO zwischen den einzelnen Kreisen. 108 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

109 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.4 Thermoelemente an die Analogeingabe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD anschließen Thermoelemente mit Kompensationsdose Alle Thermoelemente, die an die Eingänge einer Baugruppe angeschlossen sind und dieselbe Vergleichsstelle haben, kompensieren folgendermaßen. Die Thermoelemente, die eine Kompensationsdose nutzen, müssen dabei vom gleichem Typ sein. Jedes der Thermoelemente kann an einem beliebigen Punkt geerdet sein ➀ Ausgleichsleitung (Material mit gleicher Thermospannung wie Thermoelement) ➁ Vergleichsstelle ➂ Zuleitung (aus Cu) ➃ Logik ➄ Rückwandbus ➅ Kompensationsdose mit Vergleichstemperatur von 0 C ➆ Thermoelement Bild 3-3 Anschluss von Thermoelementen mit externer Kompensationsdose an die potenzialgetrennte Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD Thermoelemente mit direkter Einschleifung der Kompensationsdose Wenn alle Thermoelemente potenzialfrei verdrahtet sind, besteht die Möglichkeit die Kompensationsdose direkt in den Messkreis einzuschleifen. Der nicht benötigte Kompensationskanal CH 7 kann nun als zusätzlicher Messeingang genutzt werden. Als Messart muss für alle Kanäle "Thermoelemente mit Linearisierung und Kompensation auf 0 C" eingestellt sein. Die Thermoelemente, die eine Kompensationsdose nutzen, müssen dabei alle vom gleichem Typ sein. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

110 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.4 Thermoelemente an die Analogeingabe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD anschließen ➀ Ausgleichsleitung (Material mit gleicher Thermospannung wie Thermoelement) ➁ Vergleichsstelle ➂ Zuleitung (aus Cu) ➃ Logik ➄ Rückwandbus ➅ Kompensationsdose mit Vergleichstemperatur von 0 C ➆ Thermoelement Bild 3-4 Anschluss von potenzialfreien Thermoelementen an eine Kompensationsdose und Messart "Kompensation auf 0 C" mit der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/ 4 x RTD Vorteile Bei Verwendung einer Kompensationsdose mit einer Vergleichsstellentemperatur von 0 C wird die der Vergleichstellentemperatur entsprechende Spannung direkt subtrahiert. Der Kanal 7 kann bei dieser Schaltungsvariante als zusätzlicher Messkanal verwendet werden. Anzahl der Anschlussleitungen zwischen Kompensationsdose und Analogeingabebaugruppe werden reduziert. Die Fehler, die durch die getrennte Kompensationsmessung entstehen, entfallen. Bedingung Die Thermoelemente die auf dieselbe Kompensationsdose geführt sind, dürfen nur einmal an einer Stelle geerdet werden. 110 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

111 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.4 Thermoelemente an die Analogeingabe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD anschließen Thermoelemente mit Temperaturkompensation an den Anschlussklemmen Wenn Thermoelemente über eine auf 0 C oder 50 C geregelte Vergleichsstelle angeschlossen werden, so stehen alle 8 Eingänge als Messkanäle zur Verfügung ➀ ➁ ➂ ➃ Bild 3-5 Zuleitung (aus Cu) Logik Rückwandbus auf 0 C oder 50 C geregelte Vergleichsstelle Anschluss von Thermoelementen über eine auf 0 C oder 50 C geregelte Vergleichsstelle an die Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

112 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.4 Thermoelemente an die Analogeingabe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD anschließen Thermoelemente mit Thermowiderstandskompensation Bei dieser Kompensationsart wird die Klemmen-Temperatur der Vergleichsstelle mit einem Thermowiderstandsgeber im Klimabereich ermittelt ➀ ➁ ➂ ➃ ➄ ➅ Bild 3-6 Thermoelement Zuleitung (aus Cu) Logik S7-300 Rückwandbus Vergleichsstelle z.b. Pt100 Ausgleichsleitung (Material mit gleicher Thermospannung wie Thermoelement) Anschluss von Thermoelementen bei externer Kompensation mit Thermowiderstandsgebern (z.b. Pt100) Hinweis Bei der Analogeingabe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD werden die beiden letzten zwei Kanäle (Kanal 6 und 7) für die Temperaturkompensation mittels Thermowiderstand verwendet. 112 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

113 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.5 Widerstandsthermometer (z.b. Pt 100) und Widerstandsgeber anschließen Thermoelemente mit interner Kompensation Wenn Thermoelemente direkt oder über Ausgleichsleitungen an die Baugruppe angeschlossen werden, so muss die interne Erfassung der Klemmentemperatur zur Kompensation genutzt werden. Jede Kanalgruppe kann unabhängig von den anderen Kanalgruppen einen der unterstützten Thermoelementtypen benutzen Bild 3-7 Anschluss von Thermoelementen mit interner Kompensation an eine potenzialgetrennte Analogeingabebaugruppe ➀ ➁ ➂ ➃ ➄ Thermoelement Logik Rückwandbus Interne Erfassung der Klemmentemperatur Ausgleichsleitung (Material mit gleicher Thermospannung wie Thermoelement) 3.5 Widerstandsthermometer (z.b. Pt 100) und Widerstandsgeber anschließen Messung Die Widerstandsthermometer / Widerstandsgeber werden mittels 4-Leiter-Anschluss gemessen. Über die Anschlüsse I C + und I C - wird den Widerstandsthermometern / Widerständen ein Konstantstrom zugeführt. Die an dem Widerstandsthermometer / Widerstandsgeber entstehende Spannung wird über die Anschlüsse M + und M - gemessen. Dadurch wird eine hohe Genauigkeit der Messergebnisse bei 4-Leiter-Anschluss erreicht. Leitungen für Analogsignale Verwenden Sie für die Analogsignale geschirmte und paarweise verdrillte Leitungen. Dadurch wird die Störbeeinflussung verringert. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

114 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.6 Einsatz von Thermoelementen Bei 4-Draht-Anschluss von Thermowiderständen verwenden Sie für die Konstantstromleitung I c+ und die Senseleitung M + ein verdrilltes Leitungspaar und für I c+ / M + ein zweites Paar. Eine weitere Verbesserung erhalten Sie, wenn diese beiden Leitungspaare nochmals miteinander verdrillt sind (Sternvierer). Weiterhin gelten die bereits im entsprechenden Kapitel beschriebenen Aussagen über Potenzialunterschiede U CM und U ISO zwischen den einzelnen Kreisen. 1 2 ➀ ➁ Bild 3-8 Logik Rückwandbus Anschluss von Widerstandsthermometern an die potenzialgetrennte Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD Beim 2-, 3-Leiter-Anschluss müssen Sie entsprechende Brücken an der Baugruppe zwischen M + und I C + bzw. M - und I C - einlegen. Dabei müssen Sie jedoch mit Genauigkeitsverlusten bei den Messergebnissen rechnen, da Spannungsabfälle an den jeweiligen Zuleitungen nicht erfasst werden können. 3.6 Einsatz von Thermoelementen Aufbau von Thermoelementen Ein Thermoelement besteht aus dem Thermopaar (Messfühler) und den jeweils erforderlichen Einbau- und Anschlussteilen. Das Thermopaar setzt sich aus zwei Drähten zusammen, die aus unterschiedlichen Metallen oder Metalllegierungen bestehen und deren Enden miteinander verlötet oder verschweißt sind. Durch die unterschiedlichen Werkstoffzusammensetzungen ergeben sich verschiedene 114 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

115 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.6 Einsatz von Thermoelementen Thermoelementtypen, z. B. K, J, N. Unabhängig vom Thermoelementtyp ist das Messprinzip bei allen Typen gleich C 7 ➀ ➁ ➂ ➃ ➄ ➅ ➆ Bild 3-9 Messstelle Thermopaar mit Plus- und Minus-Thermoschenkeln Anschlussstelle Ausgleichsleitung (Material mit gleicher Thermospannung wie Thermoelement) Vergleichsstelle Zuleitung aus Cu Erfassungsstelle der Thermospannung Messkreis mit Thermoelement Arbeitsweise von Thermoelementen Wird die Messstelle einer anderen Temperatur ausgesetzt als die freien Enden des Thermopaares (Anschlussstelle), entsteht zwischen den freien Enden eine Spannung, die Thermospannung. Die Höhe der Thermospannung hängt von der Differenz zwischen der Temperatur der Messstelle und der Temperatur an den freien Enden ab, sowie von der Art der Werkstoffkombination des Thermopaares. Da mit einem Thermopaar immer eine Temperaturdifferenz erfaßt wird, müssen zum Bestimmen der Temperatur der Messstelle die freien Enden an einer Vergleichsstelle auf bekannter Temperatur gehalten werden. Verlängerung zu einer Vergleichsstelle Die Thermopaare können von ihrer Anschlussstelle aus durch Ausgleichsleitungen bis zu einer Stelle mit möglichst bekannter Temperatur (Vergleichsstelle) verlängert werden. Das Material der Ausgleichsleitungen hat die gleiche Thermospannung wie die Drähte des Thermoelements. Die Leitungen von der Vergleichsstelle bis zur Analogbaugruppe sind aus Kupfer. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

116 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.6 Einsatz von Thermoelementen Einsatz von thermostatisch geregelten Klemmenkästen Der Einsatz von temperaturkompensierten Klemmenkästen ist möglich. Wenn thermostatisch geregelte Klemmenkästen eingesetzt werden, verwenden Sie Kästen mit Vergleichsstellentemperatur von 0 C oder 50 C. Kompensation von Thermoelementen Je nachdem wo (örtlich) Sie die Vergleichsstelle benötigen, kann mit externer oder interner Kompensation gearbeitet werden. Bei externer Kompensation wird die Temperatur der Vergleichsstelle der Thermoelemente mittels einer Kompensationsdose oder eines Thermowiderstandes berücksichtigt. Bei interner Kompensation wird die interne Klemmentemperatur der Baugruppe zum Vergleich herangezogen. Externe Kompensation Die Temperatur der Vergleichsstelle kann durch eine Ausgleichsschaltung kompensiert werden, z. B. durch eine Kompensationsdose. Die Kompensationsdose enthält eine Brückenschaltung, die für eine bestimmte Vergleichsstellentemperatur (Abgleichtemperatur) abgeglichen ist. Die Anschlüsse für die Enden der Ausgleichsleitung des Thermopaares bilden die Vergleichsstelle. Weicht die tatsächliche Vergleichstemperatur von der Abgleichtemperatur ab, dann ändert sich der temperaturabhängige Brückenwiderstand. Es entsteht eine positive oder negative Kompensationsspannung, die zur Thermospannung addiert wird. Für die Kompensation der Analogeingabebaugruppen sind Kompensationsdosen mit der Vergleichsstellentemperatur von 0 C zu verwenden. Eine weitere Möglichkeit zur externen Kompensation bietet die Erfassung der Vergleichsstellentemperatur mit einem Thermowiderstand im Klimabereich (z.b. Pt 100). Folgende Bedingungen sind zu beachten Externe Kompensation mittels Kompensationsdose kann nur für einen Thermoelementtyp durchgeführt werden. D. h. alle Kanäle dieser Baugruppe, die mit externer Kompensation arbeiten, müssen für den gleichen Thermoelementtyp parametriert sein. Bei Falschparametrierung meldet die Baugruppendiagnose "Falsche Parameter in Baugruppe " und "Referenzkanalfehler" bei den betroffenen Kanälen (0..5). Die Parameter einer Kanalgruppe gelten jeweils für beide Kanäle dieser Kanalgruppe (z. B. Thermoelementtyp, Integrationszeit etc.). 116 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

117 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.7 Spannungsgeber anschließen Interne Kompensation Bei der internen Kompensation können Sie die Vergleichstelle an den Klemmen der Analogeingabebaugruppe bilden. In diesem Fall müssen Sie die Ausgleichsleitungen bis zur Analogbaugruppe führen. Der interne Temperatursensor erfaßt die Klemmentemperatur der Baugruppe. Mit dieser Temperatur werden die an der Baugruppe angeschlossenen Thermoelemente (auch unterschiedliche Typen) kompensiert. Hinweis Bei der Analogeingabe SM 331; SI 8 x TC/4 x RTD wird die Kompensationsdose an die Klemmen 18 und 19 angeschlossen. Zur Erfassung der Vergleichsstellentemperatur mittels Thermowiderstand wird dieser an die Klemmen 16, 17, 18 und 19 geführt. 3.7 Spannungsgeber anschließen Anschluss Spannungsgeber an potenzialgetrennte Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/ 4 x RTD 1 2 ➀ ➁ Bild 3-10 Logik Rückwandbus Anschluss von Spannungsgebern an die potenzialgetrennten Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD Weiterhin gelten die bereits im Kapitel "Anschließen von Messwertgebern an Analogeingänge" beschriebenen Aussagen über Potenzialunterschiede U CM und U ISO zwischen den einzelnen Kreisen. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

118 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.8 Stromgeber bzw. Messumformer an die Analogeingabe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA anschließen 3.8 Stromgeber bzw. Messumformer an die Analogeingabe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA anschließen Anschluss von Stromgebern als 2-Draht- und 4-Draht-Messumformer Die folgende Beschreibung bezieht sich auf den Betrieb von Messumformern mit der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA. Der 2-Draht-Messumformer wird über die potenzialgetrennte Messumformerversorgung L0+... L3+ des entsprechenden Analogkanals kurzschlusssicher versorgt. Der 2-Draht- Messumformer wandelt dann die zugeführte Messgröße in einen Strom zwischen ma um. 4-Draht-Messumformer besitzen einen separaten Versorgungsspannungsanschluss der von einem externen Netzteil versorgt werden muss. Weiterhin gelten die bereits im Kapitel "Anschließen von Messwertgebern an Analogeingänge" beschriebenen Aussagen über Potenzialunterschiede U CM und U ISO zwischen den einzelnen Kreisen ➀ ➁ ➂ ➃ Bild 3-11 Messumformerversorgung Logik Rückwandbus z. B. Druck, Temperatur Anschluss von 2-Draht-Messumformern an die Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/ mA und AI 2 x 0/ mA HART 118 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

119 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.9 Lasten/Aktoren an die Analogausgabe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA anschließen ➀ ➁ ➂ ➃ Bild 3-12 Messumformerversorgung Logik Rückwandbus z. B. Druck, Temperatur Anschluss von 4-Draht-Messumformern mit externer Versorgung an die Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/ mA und AI 2 x 0/ mA HART 3.9 Lasten/Aktoren an die Analogausgabe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA anschließen Einleitung Mit den Analogausgabebaugruppen können Sie Lasten/Aktoren mit Strom versorgen. Leitungen für Analogsignale Verwenden Sie für die Analogsignale geschirmte und paarweise verdrillte Leitungen. Dadurch wird die Störbeeinflussung verringert. Den Schirm der Analogleitungen sollten Sie an beiden Leitungsenden erden. Wenn Potenzialunterschiede zwischen den Leitungsenden bestehen, kann über den Schirm ein Potenzialausgleichsstrom fließen, der die Analogsignale stören könnte. In diesem Fall sollten Sie den Schirm nur an einem Leitungsende erden. Potenzialgetrennte Analogausgabebaugruppen Bei den potenzialgetrennten Analogausgabebaugruppen besteht keine galvanische Verbindung zwischen jedem der Bezugspunkte M0-... M3- der Analogkreise und dem M- Anschluss der CPU. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

120 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.9 Lasten/Aktoren an die Analogausgabe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA anschließen Potenzialgetrennte Analogausgabebaugruppen setzen Sie ein, wenn zwischen dem Bezugspunkt des Analogkreises M M 3- und dem M-Anschluss der CPU ein Potenzialunterschied U ISO entstehen kann. Achten Sie darauf, dass dieser Potenzialunterschied U ISO den zulässigen Wert nicht überschreitet. Stellen Sie bei einer möglichen Überschreitung des zulässigen Wertes eine Verbindung zwischen der Klemme M M 3- und dem M-Anschluss der CPU her. Anschluss von Lasten an einen Stromausgang Lasten an einen Stromausgang müssen Sie z.b. an QI 0 und den Bezugspunkt M 0- des Analogkreises anschließen. L+ M QI 0 I 1 2 DAU 0/ ma R L M 0- CPU U ISO M L+ M 3 ➀ ➁ ➂ Bild 3-13 Rückwandbus Logik Erdungssammelleitung Anschluss von Lasten an einen Stromausgang der potenzialgetrennten Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA 120 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

121 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Wandlungs- und Zykluszeit der Analogeingabekanäle Wandlungszeit Die Wandlungszeit setzt sich zusammen aus der Grundwandlungszeit und zusätzlichen Bearbeitungszeiten für die Drahtbruchüberwachung. Die Grundwandlungszeit hängt direkt ab vom Wandlungsverfahren (integrierendes Verfahren, sukzessive Approximation oder Sigma-Delta-Verfahren) des Analogeingabekanals. Bei integrierenden Wandlungsverfahren geht die Integrationszeit direkt mit in die Wandlungszeit ein. Die Integrationszeit hat direkten Einfluss auf die Auflösung. Welche Integrationszeiten die einzelnen Analogbaugruppen besitzen, finden Sie im entsprechenden Kapitel. Die Einstellung nehmen Sie in STEP 7 vor. Zykluszeit Die Analog-Digital-Umsetzung und die Übergabe der digitalisierten Messwerte in den Speicher bzw. auf den Rückwandbus der S7-300 erfolgt sequenziell, d. h. die Analogeingabekanäle werden nacheinander gewandelt. Die Zykluszeit, d. h. die Zeit, bis ein Analogeingangswert wieder gewandelt wird, ist die Summe der Wandlungszeiten aller aktivierten Analogeingabekanäle der Analogeingabebaugruppe. Wenn die Analogeingabekanäle durch das Parametrierschema in Kanalgruppen zusammengefaßt werden, dann müssen Sie die Wandlungszeit kanalgruppenweise berücksichtigen. Bei den Analogeingabebaugruppen SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD sind 2 Analogeingabekanäle zu einer Kanalgruppe zusammengefaßt. Somit müssen Sie die Zykluszeit in 2er Schritten abstufen. Nicht benutzte Analogeingabekanäle sollten Sie zur Verminderung der Zykluszeit mit der Parametrierung in STEP 7 deaktivieren. Das Bild zeigt im Überblick, woraus sich die Zykluszeit für eine n-kanalige Analogeingabebaugruppe zusammensetzt. Bild 3-14 Zykluszeit der Analogeingabebaugruppe Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

122 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Wandlungs-, Zyklus-, Einschwing- und Antwortzeiten der Analogausgabekanäle Wandlungszeit Die Wandlungszeit der Analogausgabekanäle beinhaltet die Übernahme der digitalisierten Ausgabewerte und die Digital-Analog-Umsetzung. Zykluszeit Die Wandlung der Analogausgabekanäle erfolgt bei der SM 332; AO 4 x 0/4...20mA parallel, d. h. alle vier Analogausgabekanäle werden gleichzeitig nach Erhalt der Daten gewandelt. Die Zykluszeit, d. h. die Zeit, bis ein Analogausgangswert wieder aktualisiert wird, ist konstant und gleich der Wandlungszeit. Einschwingzeit Die Einschwingzeit (t 2 bis t 3 ), d. h. die Zeit vom Anliegen des gewandelten Wertes bis zum Erreichen des spezifizierten Wertes am Analogausgang, ist lastabhängig. Dabei muss zwischen ohmscher, kapazitiver und induktiver Last unterschieden werden. Antwortzeit Die Antwortzeit (t 1 bis t 3 ), d. h. die Zeit vom Eintreffen der digitalen Ausgabewerte auf der Baugruppe bis zum Erreichen des spezifizierten Wertes am Analogausgang ist im ungünstigsten Fall die Summe aus Zykluszeit und Einschwingzeit. Der ungünstigste Fall liegt dann vor, wenn kurz vor Übertragung eines neuen Ausgabewertes die Wandlung der Kanäle beginnt. Die digitalisierten Ausgabewerte werden gleichzeitig auf alle Ausgabekanäle aufgeschaltet. t A t E t Z t 1 t 2 t 3 t A t Z t E t 1 t 2 t 3 Bild 3-15 Antwortzeit Zykluszeit Einschwingzeit neuer digitalisierter Ausgabewert liegt an Ausgabewert übernommen und gewandelt spezifizierter Ausgabewert erreicht Antwortzeit der Analogeingabekanäle 122 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

123 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Parameter der Analogbaugruppen Parametrierung Sie stellen die Parameter der Analogbaugruppen in STEP 7ein. Diese Einstellung müssen Sie im STOP an die CPU übertragen. Die CPU übergibt dann beim Betriebszustandswechsel von STOP RUN die Parameter an die jeweiligen Analogbaugruppen. Alternativ dazu können Sie einige Parameter auch im Anwenderprogramm mit dem SFC 55 ändern. Welche Parameter das sind, finden Sie im Anhang A des Gerätehandbuchs S7-300, Baugruppen (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ). Mit den SFC 56 und 57 übertragen Sie die mit STEP 7 eingestellten Parameter im RUN der CPU zur Analogbaugruppe. Für die 2 Parametrierungsalternativen unterteilen wir die Parameter in statische Parameter und dynamische Parameter. Die nachfolgende Tabelle erläutert die Eigenschaften der statischen und dynamischen Parameter. Parameter einstellbar mit Betriebszustand der CPU statische PG STOP dynamische PG STOP SFC 55 im Anwenderprogramm RUN Parametrierbare Eigenschaften Mit den folgenden Parameterblöcken lassen sich die Eigenschaften der Analogbaugruppen in STEP 7 parametrieren für Eingabekanäle Grundeinstellungen (Freigaben) Grenzwerte (Auslöser für Prozessalarm) Diagnose Messung für Ausgabekanäle Grundeinstellungen Diagnose Ersatzwerte Ausgabe Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

124 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Parameter der Analogeingabebaugruppen Die Tabellen geben einen Überblick über die Parameter der Analogeingabebaugruppen und zeigen welche Parameter statisch oder dynamisch sind bzw. für die Baugruppen insgesamt oder jeweils für eine Kanalgruppe bzw. einen Kanal einstellbar sind. Tabelle 3-21 Parameter der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD Grundeinstellungen Freigabe Parameter Wertebereich Voreinstellung Art der Parameter Wirkungsbereich Diagnosealarm ja/nein nein dynamisch Baugruppe Prozessalarm bei Grenzwertübersc hreitung Prozessalarm bei Zyklusende Grenzwert Oberer Grenzwert Unterer Grenzwert Diagnose Sammeldiagnos e mit Drahtbruchprüfu ng Messung Störfrequenzunt erdrückung ja/nein ja/nein nein nein von bis dynamisch Kanal von bis ja/nein nein statisch Kanalgruppe ja/nein nein 400Hz; 60Hz; 50Hz; 10Hz 50Hz dynamisch Kanalgruppe 124 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

125 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Messart - deaktiviert - Spannung - Widerstand 4-Leiteranschluss - Thermowiderstand (RTD) mit Linearisierung 4-Leiteranschluss - Thermoelement mit Linearisierung und Kompensation auf 0 o C - Thermoelement mit Linearisierung und Kompensation auf 50 o C - Thermoelement mit Linearisierung und interner Kompensation - Thermoelement mit Linearisierung und externer Kompensation 1 Parameter Wertebereich Voreinstellung Art der Parameter Wirkungsbereich Spannung dynamisch Kanalgruppe Messbereich ±1V dynamisch Kanalgruppe 1 Bei dieser Messart sind folgende Kompensationsarten möglich Einsatz einer Kompensationsdose Die Kompensationsdose muss dem angeschlossenen Thermoelement-Typ entsprechen. Alle Thermoelemente müssen vom gleichen Typ sein. Einsatz eines Thermowiderstandes zur Kompensation (z. B. Pt 100) Die absolute Klemmentemperatur wird zur Kompensation mit einem Pt 100-Widerstand im Klimabereich ermittelt. In diesem Fall können die zu kompensierenden Thermoelemente unterschiedlichen Typs sein. Tabelle 3-22 Parameter der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA Parameter Wertebereich Voreinstellung Art der Parameter Wirkungsbereich Grundeinstellungen Freigabe Diagnosealarm ja/nein nein dynamisch Baugruppe Prozessalarm bei Grenzwertüber schreitung Prozessalarm bei Zyklusende Grenzwert ja/nein ja/nein nein nein Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

126 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Parameter Wertebereich Voreinstellung Art der Parameter Wirkungsbereich Oberer Grenzwert Unterer Grenzwert Diagnose Sammeldiagno se mit Drahtbruchprüf ung Messung Störfrequenzu nterdrückung Art der Messung von bis von bis dynamisch Kanal ja/nein nein statisch Kanalgruppe ja/nein 400Hz; 60Hz; 50Hz; 10Hz 4DMU Strom (4- Draht-Messumformer) Messbereich mA, mA nein 50Hz dynamisch Kanalgruppe dynamisch Kanalgruppe mA dynamisch Kanalgruppe Parameter der Analogausgabebaugruppe Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Parameter der Analogausgabebaugruppe, die statisch oder dynamisch bzw. für die Baugruppen insgesamt oder jeweils für einen Kanal einstellbar sind. Tabelle 3-23 Parameter der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA Parameter Wertebereich Voreinstellung Art der Parameter Wirkungsbereich 2DMU Strom (2- Draht-Messumformer) 4-Draht-Messumformer Grundeinstellungen Diagnosealarm freigabe Diagnose Sammeldiagno se und Drahtbruchprüf ung Ersatzwert letzten Wert halten ja/nein nein dynamisch Baugruppe ja/nein nein statisch Kanal ja/nein nein dynamisch Kanal Wert (0mA) Ausgabe 126 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

127 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Parameter Wertebereich Voreinstellung Art der Parameter Wirkungsbereich Ausgabeart deaktiviert Ausgabebereic h Strom mA mA Strom dynamisch Kanal mA dynamisch Kanal Diagnose der Analogbaugruppen Definition Über die Diagnose können Sie ermitteln, ob die Analogverarbeitung fehlerfrei oder fehlerhaft erfolgt und welche Fehler aufgetreten sind. Die Analogbaugruppen liefern bei Erkennen eines Fehlers unabhängig von der Parametrierung den Signalwert "7FFF H ". Diagnose parametrieren Die Diagnose parametrieren Sie mit STEP 7. Diagnoseauswertung Bei der Diagnoseauswertung unterscheiden wir zwischen parametrierbaren und nicht parametrierbaren Diagnosemeldungen. Bei den parametrierbaren Diagnosemeldungen erfolgt die Auswertung nur dann, wenn mittels Parametrierung (Parameter "Diagnosefreigabe") die Diagnosefreigabe erteilt wurde. Die nicht parametrierbaren Diagnosemeldungen werden unabhängig von der Diagnosefreigabe immer ausgewertet. Diagnosemeldungen führen zu folgenden Aktionen SF-LED auf der Analogbaugruppe leuchtet, ggf. Kanalfehler-LED, Weitergabe der Diagnosemeldung an die CPU, Auslösen eines Diagnosealarms (nur, wenn Sie bei der Parametrierung den Diagnosealarm freigegeben haben). Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

128 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Diagnose der Analogeingabebaugruppen Die Tabelle unten gibt einen Überblick über die parametrierbaren Diagnosemeldungen der Analogeingabebaugruppen. Die Freigabe nehmen Sie im Parameterblock "Diagnose" vor. Die Diagnoseinformationen sind den einzelnen Kanälen oder der gesamten Baugruppe zugeordnet. Tabelle 3-24 Diagnosemeldungen der Analogeingabebaugruppen SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD, AI 4 x 0 / mA und AI 2 x 0/4...20mA HART Drahtbruch 1 Diagnosemeldung Messbereichsunterschreitung Messbereichsüberschreitung Referenzkanalfehler 2 Falsche Parameter in Baugruppe Falsche Parameter in Baugruppe Baugruppe nicht parametriert externe Hilfsspannung fehlt 3 interne Hilfsspannung fehlt 3 Sicherungsfall 3 Zeitüberwachung angesprochen (watch dog) EPROM-Fehler 4 RAM-Fehler 4 CPU-Fehler 4 ADU-Fehler 4 Prozessalarm verloren Wirkungsbereich der Diagnose Kanal Baugruppe parametrierbar ja ja, (Sammelfehler) 1 Die Baugruppen AI 4 x 0 / mA und AI 2 x 0/ ma HART geben bei freigebener Drahtbruchdiagnose die Drahtbruchmeldung für den angeschlossenen 2-Draht-Messumformer (4...20mA) bei Unterschreitung des Eingangsstromes von I 3,6 ma aus (Drahtbruchgrenzen nach NAMUR). Erst wenn der Eingangsstrom wieder über 3,8 ma geht, wird die Drahtbruchmeldung aufgehoben (Hysterese). Bei der Baugruppe AI 8 x TC/4 x RTD wird bei freigebener Drahtbruchdiagnose die Leitungsprüfung durch Aufschalten eines Prüfstromes durchgeführt. 2 Nur bei Thermoelementen mit externer Kompensation und Kompensationsstörung. 3 Nur bei AI 4 x 0 / mA und AI 2 x 0/ ma HART mit 24V-Versorgung aus L+. 4 Die Tests werden im Anlauf und Online ausgeführt. nein nein 128 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

129 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen Beachten Sie, dass die Baugruppe zum Erkennen der Fehler, die mit parametrierbaren Diagnosemeldungen angezeigt werden, auch entsprechend parametriert sein muss. Tabelle 3-25 Diagnosemeldungen der Analogeingabebaugruppen SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD, AI 4 x 0 / mA und AI 2 x 0/4...20mA HART deren möglichen Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen Drahtbruch Diagnosemeldung mögliche Fehlerursachen Abhilfemaßnahmen Messbereichsunterschreitung Unterbrechung der Leitung zwischen Baugruppe und Sensor Kanal nicht beschaltet (offen) Eingangswert unterschreitet Untersteuerungsbereich, Fehler möglicherweise hervorgerufen durch bei AI 8 x TC/4 x RTD falscher Thermoelementtyp Sensor verpolt angeschlossen - falscher Messbereich gewählt bei AI 4 x 0 / mA Baugruppe meldet keine Messbereichsunterschreitung Messbereichsüberschreitung Referenzkanalfehler Falsche Parameter in Baugruppe Baugruppe nicht parametriert externe Hilfsspannung fehlt interne Hilfsspannung fehlt Sicherungsfall Sensor verpolt angeschlossen; (es wird der digitalisierte Wert für 0 ma ausgegeben) Eingangswert überschreitet Übersteuerungsbereich Messkanal hat anderen Fühlertyp als Referenzkanal parametriert Referenzkanal hat Fehler (z.b. Drahtbruch) Werte aller Messkanäle auf 7FFF H Baugruppe mit ungültigen Parametern versorgt Baugruppe nicht mit Parametern versorgt Versorgungsspannung L+ der Baugruppe fehlt Versorgungsspannung L+ der Baugruppe fehlt baugruppeninterne Sicherung defekt baugruppeninterne Sicherung defekt Leitungsverbindung herstellen Kanalgruppe deaktivieren (Parameter "Messung Art") Thermoelementtyp überprüfen Anschlüsse prüfen anderen Messbereich parametrieren anderen Messbereich parametrieren anderen Fühlertyp parametrieren Fehler am Referenzkanal beheben Parametrierung der Baugruppe überprüfen und gültige Parameter neu laden Baugruppe bei der Parametrierung berücksichtigen Versorgung L+ zuführen Versorgung L+ zuführen Baugruppe tauschen Baugruppe tauschen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

130 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Diagnosemeldung mögliche Fehlerursachen Abhilfemaßnahmen Zeitüberwachung angesprochen (watch dog) EPROM-Fehler RAM-Fehler CPU-Fehler ADU-Fehler Prozessalarm verloren zeitweise hohe elektromagnetische Störungen Baugruppe defekt zeitweise hohe elektromagnetische Störungen Baugruppe defekt Aufeinanderfolge der Prozessalarme (Grenzwertüberschreitungen, Zyklusendealarme) erfolgt schneller als die CPU bearbeiten kann Beseitigung der Störungen Baugruppe tauschen Beseitigung der Störungen und Versorgungsspannung der CPU AUS/EIN schalten Baugruppe tauschen Alarmbearbeitung in CPU ändern und ggf. Baugruppe umparametrieren Diagnose der Analogausgabebaugruppe Tabelle 3-26 Diagnosemeldung der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA Diagnosemeldung Wirkungsbereich der Diagnose Drahtbruch 2 Kanalgruppe ja falsche Parameter in Baugruppe falsche Parameter in Baugruppe Baugruppe nicht parametriert interne Hilfsspannung fehlt externe Hilfsspannung fehlt Sicherungsfall Zeitüberwachung angesprochen (watch dog) EPROM-Fehler 1 RAM-Fehler 1 CPU-Fehler 1 1 Die Tests werden im Anlauf und Online ausgeführt. Baugruppe 2 Drahtbrucherkennung bei Ausgabewerten I > 100 µa und Ausgangsspannung > 12V parametrierbar nein nein 130 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

131 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen Beachten Sie, dass die Baugruppe zum Erkennen der Fehler, die mit parametrierbaren Diagnosemeldungen angezeigt werden, auch entsprechend parametriert sein muss. Tabelle 3-27 Diagnosemeldungen der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA und deren möglichen Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen Drahtbruch Diagnosemeldung mögliche Fehlerursachen Abhilfemaßnahmen falsche Parameter in Baugruppe Baugruppe nicht parametriert externe Hilfsspannung fehlt interne Hilfsspannung fehlt Sicherungsfall Zeitüberwachung angesprochen (watch dog) EPROM-Fehler CPU-Fehler RAM-Fehler Unterbrechung der Leitung zwischen Baugruppe und Aktor Spannung am Bürdenwiderstand > 12V Kanal nicht beschaltet (offen) Baugruppe mit ungültigen Parametern versorgt Baugruppe nicht mit Parametern versorgt Versorgungsspannung L+ der Baugruppe fehlt Versorgungsspannung L+ der Baugruppe fehlt baugruppeninterne Sicherung defekt baugruppeninterne Sicherung defekt zeitweise hohe elektromagnetische Störungen Baugruppe defekt zeitweise hohe elektromagnetische Störungen Baugruppe defekt Leitungsverbindung herstellen Bürdenwiderstand auf 500 Ω erniedrigen Kanal deaktivieren (Parameter "Ausgabeart") Parametrierung der Baugruppe überprüfen und gültige Parameter neu laden Baugruppe bei der Parametrierung berücksichtigen Versorgung L+ zuführen Versorgung L+ zuführen Baugruppe tauschen Baugruppe tauschen Beseitigung der Störungen Baugruppe tauschen Beseitigung der Störungen und Versorgungsspannung der CPU AUS/EIN schalten Baugruppe tauschen Diagnosemeldungen auslesen Wenn Sie für die Analogbaugruppen Diagnose einstellen, dann können Sie die detaillierten Diagnosemeldungen mit STEP 7 auslesen. Siehe auch Parameter der Analogbaugruppen (Seite 123) Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

132 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Alarme der Analogbaugruppen Alarmarten Es sind prinzipiell folgende Alarme zu unterscheiden Diagnosealarm Prozessalarm Alarme parametrieren Die Alarme parametrieren Sie mit STEP 7. Defaulteinstellung Die Alarme sind defaultmäßig gesperrt. Diagnosealarm Bei Kommen bzw. beim Gehen eines Fehlers (z. B. Drahtbruch oder Kurzschluss nach M) löst die Baugruppe einen Diagnosealarm aus, falls dieser freigegeben ist. Durch Parametrierung gesperrte Diagnosen können keinen Alarm auslösen. Die CPU unterbricht die Bearbeitung des Anwenderprogramms bzw. niederpriorer Prioritätsklassen und bearbeitet den Diagnosealarmbaustein (OB 82). Prozessalarm Durch die Parametrierung eines oberen und eines unteren Grenzwertes wird ein Arbeitsbereich definiert. Verlässt das Prozesssignal (z. B. Temperatur einer Analogeingabebaugruppe) diesen Arbeitsbereich, löst die Baugruppe bei freigegebenem Grenzwertalarm einen Prozessalarm aus. Welche der Kanäle den Alarm ausgelöst hat, können Sie anhand der Lokaldaten des OB 40 im Anwenderprogramm feststellen. Anstehende Prozessalarme lösen in der CPU eine Prozessalarmbearbeitung (OB 40) aus, wobei die CPU die Bearbeitung des Anwenderprogramms bzw. niederpriorer Prioritätsklassen unterbricht. Wenn keine höherprioren Prioritätsklassen zur Bearbeitung anstehen, werden die gespeicherten Alarme (aller Baugruppen) entsprechend der aufgetretenen Reihenfolge nacheinander abgearbeitet. Prozessalarm verloren Trat an einem Kanal ein Ereignis (Über-/ Unterschreitung eines Grenzwertes) auf, wird dies gespeichert und ein Prozessalarm gestellt. Tritt an diesem Kanal ein weiteres Ereignis auf, bevor der Prozessalarm von der CPU quittiert wurde (OB 40 abgearbeitet), so geht dieses Ereignis verloren. Es wird dann ein Diagnosealarm "Prozessalarm verloren" ausgelöst. Die Diagnosealarmfreigabe muss dazu aktiviert sein. Weitere Ereignisse an diesem Kanal werden dann solange nicht mehr erfasst, bis die Alarmbearbeitung für diesen Kanal durchgeführt ist. 132 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

133 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Aufbau der Startinformation Variable OB40_POINT_ADDR des OB 40 Welcher Kanal welchen Grenzwert überschritten hat, wird in der Startinformation des OB 40 in der Variablen OB40_POINT_ADDR eingetragen. Im folgenden Bild finden Sie die Zuordnung zu den Bits des Lokaldatenworts 8. Byte Variable Datentyp Beschreibung 6/7 OB40_MDL_ADDR WORD B#16#0 Adresse der alarmauslösenden Baugruppe ab 8 OB40_POINT_ADDR DWORD siehe nach-folgendes Bild Anzeige der alarmauslösenden Eingänge Bild 3-16 Startinformation des OB 40 welches Ereignis hat Prozessalarm bei Grenzwert ausgelöst Durch die Parametrierung des Prozessalarms bei Zyklusende haben Sie die Möglichkeit, einen Prozess mit dem Zyklus der Analogeingabebaugruppe zu synchronisieren. Ein Zyklus umfasst die Wandlung der Messwerte aller aktivierten Kanäle der Analogeingabebaugruppe. Die Baugruppe arbeitet die Kanäle nacheinander ab. Nach der Wandlung aller Messwerte meldet die Baugruppe der CPU durch Alarm, dass an allen Kanälen neue Messwerte vorliegen. Bei einem Zyklusendealarm sind die Bits und auf 1 gesetzt. Sie können den Alarm nutzen, um immer die aktuell gewandelten Analogwerte zu laden. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

134 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Verhalten der Analogbaugruppen Einfluss der Versorgungsspannung und des Betriebszustandes Die Eingabe- und Ausgabewerte der Analogbaugruppen sind abhängig von der Versorgungsspannung der Analogbaugruppe und vom Betriebszustand der CPU. Tabelle 3-28 Abhängigkeiten der Analogein-/ausgabewerte zum Betriebszustand der CPU und zur Versorgungsspannung L + Betriebszustand der CPU NETZ EIN NETZ EIN NETZ AUS Versorgungsspannung L + an Analogbaugruppe Eingabewert der Analogeingabebaugruppen RUN L + vorhanden Prozesswert CPU-Werte 7FFF H bis die 1. Wandlung nach dem Einschalten bzw. nach der Parametrierung der Baugruppe abgeschlossen ist L + fehlt Überlaufwert 1) 0 ma Ausgabewert der Analogausgabebaugruppe Bis die 1. Wandlung... nach Einschalten abgeschlossen ist, wird ein Signal von 0 ma ausgegeben. nach Parametrierung abgeschlossen ist, wird vorheriger Wert ausgegeben. STOP L + vorhanden Prozesswert Ersatzwert/letzten Wert 7FFF H bis die 1. Wandlung nach dem Einschalten bzw. nach der Parametrierung der Baugruppe abgeschlossen ist L + fehlt Überlaufwert 1 0 ma - L + vorhanden - 0 ma L + fehlt - 0 ma bei mA 0 ma default bei mA 4 ma default 1 trifft nicht für SM 331; AI 8 xtc/4 xrtd zu, da keine Versorgungsspannung L+ benötigt wird. Der Ausfall der Versorgungsspannung L+ der Analogbaugruppen wird immer durch die SF- LED auf der Baugruppe angezeigt und zusätzlich in die Diagnose eingetragen. Das Auslösen eines Diagnosealarms ist abhängig von der Parametrierung. Tabelle 3-29 Verhalten der Analogbaugruppen in Abhängigkeit von der Lage des Analogeingabewertes im Wertebereich Prozesswert liegt im Eingabewert SF-LED Diagnose Alarm Kanalfehler-LED Nennbereich Prozesswert Über-/ Untersteuerungsbereich Prozesswert Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

135 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Prozesswert liegt im Eingabewert SF-LED Diagnose Alarm Kanalfehler-LED Überlauf 7FFF H leuchtet Eintrag erfolgt Diagnose leuchtet Unterlauf 8000 H leuchtet 1 alarm 1 leuchtet Drahtbruch 7FFF H leuchtet 1 leuchtet 1 außerhalb des parametrierten Grenzwertes 1 je nach Parametrierung Prozesswert - - Prozessalarm 1, 2-2 Ein aufgetretener Diagnosefehler des Kanals verhindert den Grenzwert-Prozessalarm. Beispiel Eine freigegebene Drahtbruchdiagnose macht Grenzwerte unterhalb der Drahtbruchschwelle wirkungslos. Einfluss des Wertebereiches für die Ausgabe Das Verhalten der Analogbaugruppen ist abhängig davon, in welchem Teil des Wertebereichs die Ausgabewerte liegen. Tabelle 3-30 Verhalten der Analogbaugruppen in Abhängigkeit von der Lage des Analogausgabewertes im Wertebereich Ausgabewert liegt im Ausgabewert SF-LED Diagnose Alarm Kanalfehler-LED Nennbereich CPU-Wert Über-/ Untersteuerungsbereich CPU-Wert Überlauf 0 ma Drahtbruch CPU-Wert leuchtet 1 Eintrag 1 je nach Parametrierung erfolgt 1 Eintrag erfolgt 1 leuchtet 1 Einfluss von Fehlern Auftretende Fehler können bei diagnosefähigen Analogbaugruppen und entsprechender Parametrierung zu einem Diagnoseeintrag und Diagnosealarm führen. Welche Fehler das sein können, finden Sie im entsprechenden Kapitel. Die SF-LED und gegebenfalls die Kanalfehler-LED auf der Analogbaugruppe leuchten. Fehler ohne Parametriermöglichkeit der Diagnose (z. B. Sicherungsfall) führen unabhängig vom Betriebszustand der CPU zu einem Eintrag in den Diagnosebereich und zum Leuchten der Fehler-LED's. Siehe auch Diagnose der Analogbaugruppen (Seite 127) Parameter der Analogbaugruppen (Seite 123) Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

136 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Diagnosedatensätze der S7-Ex-Analogbaugruppen Aufbau und Inhalt der Diagnosedatensätze Die Diagnosedaten einer Baugruppe stehen in den Datensätzen 0 und 1 Der Datensatz 0 enthält 4 Bytes Diagnosedaten, die den aktuellen Zustand der Baugruppe beschreiben. Der Datensatz 1 enthält die 4 Bytes Diagnosedaten, die auch im Datensatz 0 stehen und zusätzlich baugruppenspezifische Diagnosedaten, die den Zustand eines Kanals der Baugruppe beschreiben. 136 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

137 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Byte 0 bis 3 (Datensatz 0 und 1) Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

138 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.10 Grundlagen für den Einsatz von Analogbaugruppen Byte 4 bis Byte 6 Infoblock (Datensatz 1) Byte 4 bis 6 bilden den Infoblock mit den Informationen zum Kanaltyp, Länge der Diagnoseinformationen und die Länge der Kanäle. 138 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

139 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) Bestellnummer 6ES7331-7SF00-0AB0 Eigenschaften Die Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus 8 Eingänge in 4 Kanalgruppen Messwertauflösung; pro Kanalgruppe einstellbar (in Abhängigkeit von der eingestellten Störfrequenzunterdrückung) 9 Bit + Vorzeichen (Integrationszeit 2,5 ms) 400 Hz 12 Bit + Vorzeichen (Integrationszeit 16 2 / 3 / 20 ms) 60/50 Hz 15 Bit + Vorzeichen (Integrationszeit 100 ms) 10 Hz Messart wählbar je Kanalgruppe Spannung Widerstand Temperatur beliebige Messbereichswahl je Kanalgruppe parametrierbare Diagnose parametrierbarer Diagnosealarm Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

140 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) 2 Kanäle mit Grenzwertüberwachung parametrierbarer Grenzwertalarm potenzialgetrennt gegenüber der CPU Common Mode < 60 V zwischen den Kanälen Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Auflösung Die Auflösung des Messwertes hängt direkt ab von der gewählten Integrationszeit, d. h., je länger die Integrationszeit für einen Analogeingangskanal ist, desto genauer ist die Auflösung des Messwertes. 140 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

141 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) Anschlussbild Baugruppenansicht und das Anschlussbild der SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD. Thermoelemente, Spannungsmessung Widerstandsmessung + Eingang 0/0 - Eingang 0/0 + Eingang 1/- - Eingang 1/- + Eingang 2/2 - Eingang 2/2 + Eingang 3/- - Eingang 3/- Potenzialtrennung interne Versorgung interne Kompensation Optomultiplexer + Eingang 4/4 - Eingang 4/4 + Eingang 5/- - Eingang 5/- + Eingang 6/6 - Eingang 6/6 + Eingang 7/- - Eingang 7/- Logik und Rückwandbus- Anschaltung Potenzialtrennung Stromquelle SF Sammelfehleranzeige [rot] kanalspezifische Fehleranzeigen [rot] Bild 3-17 Baugruppenansicht und Prinzipschaltbild der SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD Hinweise für den eigensicheren Aufbau Zwischen CPU bzw. IM 153 (dezentraler Einsatz) und Ex-Peripheriebaugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie die Platzhalterbaugruppe DM 370 stecken. Beim dezentralen Einsatz mit aktivem Rückwandbus benutzen Sie anstelle der Platzhalterbaugruppe die einsetzbare Ex-Trennwand. Hinweise zur Baugruppe Bei der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD ist keine externe Spannungsversorgung L+ (24V) notwendig. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

142 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) Benutzen Sie Thermowiderstände (z. B. Pt 100) zur externen Kompensation, so klemmen Sie diese an Kanal 6 und 7 an. Bei externer Kompensation mittels Kompensationsdose ist diese an Kanal 7 anzuschließen. Hinweise zum Frontstecker Den Frontstecker 6ES7392-1AJ20-0AA0 dürfen Sie nur für die Analogeingabebaugruppe 6ES7331-7SF00-0AB0 verwenden. Bei Einsatz dieses Frontsteckers erzielen Sie eine höhere Genauigkeit bei Temperaturmessungen mit Thermoelementen in der Messart "interne Kompensation". Die Genauigkeit der internen Vergleichsstellentemperatur beträgt beim Einsatz dieses Frontsteckers ± 1,5 K bei Umgebungstemperaturen von 0 bis 60 C. Sie können Leitungen von 0,25 mm 2 bis 1 mm 2 anschließen. Durch den Einsatz dieses Frontsteckers ergeben sich keine Einschränkungen in Bezug auf die Zulassungen der Baugruppe. Alternativ können Sie den Frontstecker 6ES7392-1AJ00-0AA0 einsetzen, dann aber ohne die erhöhte Genauigkeit. Parametrierung Die vorgesehene Funktionsweise der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD stellen Sie ein mit STEP 7 (siehe Onlinehilfe STEP 7) oder im Anwenderprogramm mit SFCs. Defaulteinstellungen Die Analogeingabebaugruppe besitzt für Integrationszeit, Diagnose, Alarme usw. Defaulteinstellungen. Diese Defaulteinstellungen gelten dann, wenn über STEP 7 keine Umparametrierung vorgenommen wurde. Kanalgruppen Je 2 Kanäle der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD sind zu einer Kanalgruppe zusammengefaßt. Parameter können immer nur einer Kanalgruppe zugeordnet werden, d. h. Parameter die für eine Kanalgruppe vergeben werden gelten immer für beide Kanäle dieser Kanalgruppe. Tabelle 3-31 Zuordnung von Analogeingangskanälen der SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD zu Kanalgruppen Kanal zugeordnete Kanalgruppe Kanal 0 Kanalgruppe 0 Kanal Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

143 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) Kanal zugeordnete Kanalgruppe Kanal 2 Kanalgruppe 1 Kanal 3 Kanal 4 Kanalgruppe 2 Kanal 5 Kanal 6 Kanalgruppe 3 Kanal 7 Besonderheit Widerstandsmessung Bei "Widerstandsmessung" wird nur ein Kanal pro Kanalgruppe zur Messung benötigt. Der "2." Kanal der Gruppe wird jeweils zur Stromeinprägung (I C ) genutzt. Beim Zugriff auf den "1." Kanal der Gruppe erhält man den Messwert. Der "2." Kanal der Gruppe ist mit dem Überlaufwert "7FFF H " vorbelegt. Bei der Diagnose liefert jeweils der 1. Kanal den Istzustand (gemäß Parametrierung) und jeweils der 2. Kanal "fehlerfrei". Nichtbeschaltete Eingabekanäle Aktivierte und nichtbeschaltete Kanäle der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/ 4 x RTD müssen Sie kurzschließen. So erreichen Sie für die Analogeingabebaugruppe eine optimale Störfestigkeit. Deaktivieren Sie auch die nichtbeschalteten Kanäle in STEP 7, um die Zykluszeit der Baugruppe zu verkürzen. Einstellbare Messarten Folgende Messarten können Sie auf der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD einstellen, die Einstellung nehmen Sie in STEP 7vor. Spannungsmessung Widerstandsmessung Temperaturmessung Einstellbare Messbereiche Die Messbereiche, für die Sie die Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD nutzen können, finden Sie in den folgenden Tabellen. Die Einstellung der gewünschten Messbereiche nehmen Sie in STEP 7 vor. Drahtbruchprüfung Die Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD führt eine Drahtbruchprüfung, sofern sie per Parametrierung freigegeben ist, für alle Bereiche durch. Bei Widerstandsthermometerbetrieb (RTD) werden alle 4 Anschlussdrähte auf Drahtbruch überwacht. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

144 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) Messbereiche für Spannungsmessungen gewählte Messart Erläuterung Messbereich Spannung Die digitalisierten Analogwerte finden Sie Kapitel Analogwertdarstellung für die Spannungsmessbereiche (Seite 91). ± 25 mv ± 50 mv ± 80 mv ± 250 mv ± 500 mv ± 1 V Messbereiche für Widerstandsmessung gewählte Messart Erläuterung Messbereich Widerstand 4-Leiteranschluss Die digitalisierten Analogwerte finden Sie im Kapitel Analogwertdarstellung für die Messbereiche der Widerstandsgeber (Seite 92). 150 Ohm 300 Ohm 600 Ohm Anschließbare Thermoelemente Die Linearisierung Thermoelementkennlinien erfolgt für die Thermoelemente nach DIN IEC 584. Für Thermowiderstandsmessungen erfolgt die Linearisierung der Kennlinien nach DIN und IEC 751. Tabelle 3-32 Anschließbare Thermoelemente und Thermowiderstände Messart Erläuterung Messbereich Linearisierung und Kompensation auf 0 C Linearisierung und Kompensation auf 50 C Linearisierung und Kompensation interner Vergleich 1 Linearisierung und Kompensation externer Vergleich 2 Die digitalisierten Analogwerte für die aufgeführten Thermoelemente finden Sie im Kapitel Analogwertdarstellung (Seite 89). (eine Einheit entspricht 0,1 C) Typ T [Cu-CuNi] Typ U [Cu-CuNi] Typ E [NiCr-CuNi] Typ J [Fe-CuNi] Typ L [Fe-CuNi] Typ K [NiCr-Ni] Typ N [NiCr-SiNiSi] Typ R [Pt13Rh-Pt] Typ S [Pt10Rh-Pt] Typ B [Pt30Rh-Pt6Rh] 144 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

145 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) Thermowiderstand + Messart Erläuterung Messbereich Linearisierung 4-Leiteranschluss (Temperaturmessung) Die digitalisierten Analogwerte für die aufgeführten Thermowiderstände finden Sie im Kapitel Analogwertdarstellung (Seite 89). Pt 100, Pt 200, Ni 100 Standardbereich Pt 100, Pt 200, Ni 100 Klimabereich 1 Bei der internen Kompensation auf der Baugruppe stehen alle 8 Kanäle für Temperaturmessungen, auch mit verschiedenen Thermoelementtypen zur Verfügung. Bei kurzgeschlossenem Eingang wird die Anschlussklemmentemperatur der Baugruppe geliefert. Dies gilt nicht für Thermoelement Typ B, der für Messungen im Umgebungstemperaturbereich nicht geeignet ist. 2 Bei dieser Messart sind folgende Kompensationsarten möglich Einsatz einer Kompensationsdose Die Kompensationsdose muss dem angeschlossenen Thermoelement-Typ entsprechen. Anschluss an Kanal 7. Einsatz von Thermowiderständen im Klimabereich (z.b. Pt 100) zur Kompensation. Die absolute Klemmentemperatur wird zur Kompensation mit einem Thermowiderstand (z.b. Pt 100 ) im Klimabereich ermittelt. In diesem Fall können die zu kompensierenden Thermoelemente unterschiedlichen Typs sein. Anschluss an Kanal 6 und 7. Technische Daten Maße und Gewicht Abmessungen B x H x T (mm) 40 x 125 x 120 Gewicht Baugruppenspezifische Daten Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Verhalten der nicht parametrierten Eingänge während CiR Anzahl der Eingänge bei Widerstandsgeber Leitungslänge geschirmt Zulassungen ATEX ca. 210 g ja Liefern den vor der Parametrierung zuletzt gültigen Wert 8 4 max. 200 m max. 50 m für Spannungsbereiche 80 mv und Thermoelemente Prüfnummer II 3 G (2) GD Ex na [ib Gb] [ib Db] IIC T4 Gc KEMA 01ATEX1061 X Zulassungen FM/UL Class I, Division 2, Group A, B, C, D T4 Spannungen, Ströme, Potenziale Busversorgung Potenzialtrennung Class I, Zone 2, Group IIC T4 DC 5 V Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

146 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) zwischen den Kanälen und Rückwandbus ja zwischen den Kanälen nein Zulässige Potenzialdifferenz bei Signalen aus dem Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus (U ISO ) DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen(U CM ) DC 60 V Isolation geprüft AC 30 V Kanäle gegen Rückwandbus mit DC 2500 V Stromaufnahme aus Rückwandbus Verlustleistung der Baugruppe max. 120 ma typ. 0,6 W Zulässige Potenzialdifferenz bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus (U ISO ) DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen (U CM ) DC 75 V AC 60 V Sicherheitstechnische Daten (siehe EG-Baumusterprüfbescheinigung KEMA 01ATEX1061 X unter Konformitätsbescheinigungen im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200)) Höchstwerte je Kanal bei Thermoelementen und Thermowiderständen U 0 (Ausgangsleerlaufspannung) max. 5,9 V I 0 (Kurzschlussstrom) max. 28,8 ma P 0 (Leistung in Bürde) max. 41,4 mw L 0 (zulässige externe Induktivität) max. 40 mh C 0 (zulässige externe Kapazität) max. 43 µf U m (Fehlerspannung) max. DC 60V AC 30V T a (zulässige Umgebungstemperatur) max. 60 C Bei Anschluss eines aktiven Gebers mit folgenden Höchstwerten U i = ± 1,2V I i = 20mA gelten abweichend von obigen Werten L 0 (zulässige externe Induktivität) max. 15 mh C 0 (zulässige externe Kapazität) max. 14,6 µf Analogwertbildung Messprinzip Integrations-/Wandlungszeit/Auflösung (pro Kanal) parametrierbar Integrationszeit in ms Grundwandlungszeit = 3 x Integrationszeit + Einschwingzeit Optomultiplexer in ms SIGMA-DELTA ja 2,5 7,5 + 2,5 ja ja 16 2 / , ,5 ja ,5 146 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

147 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) zusätzliche Wandlungszeit für Drahtbrucherkennung in ms 2,5 2,5 2,5 2,5 Auflösung in Bit (inkl. Übersteuerungsbereich) 9+VZ 12+VZ 12+VZ 15+VZ Störspannungsunterdrückung für Störfrequenz f1 in Hz Störunterdrückung, Fehlergrenzen Störspannungsunterdrückung für f = n x (f1 ± 1 %), (f1 = Störfrequenz) Gleichtaktstörunterdrückung (U ISO < 60 V) > 130 db Gegentaktstörunterdrückung (Spitzenwert der Störung < Nennwert des Eingangsbereiches) Übersprechdämpfung zwischen den Eingängen (U ISO < 60 V) > 40 db > 70 db Gebrauchsfehlergrenze (im gesamten Temperaturbereich, bezogen auf Eingangsbereich) ±25 mv ±50 mv ±80 mv ±250mV/±500mV/±1V ± 0,09 % ± 0,06 % ± 0,05 % ± 0,04 % Grundfehlergrenze (Gebrauchsfehlergrenze bei 25 C, bezogen auf Eingangsbereich) ±25 mv ±50 mv ±80 mv ±250mV/±500mV/±1V Temperaturfehler (bezogen auf Eingangsbereich) ±25 mv ±50 mv ±80 mv ±250mV/±500mV/±1V ± 0,018 % ± 0,014 % ± 0,011 % ± 0,008 % ± 0,0019 %/K ± 0,0013 %/K ± 0,0011 %/K ± 0,0010 %/K Linearitätsfehler (bezogen auf Eingangsbereich) ± 0,003 % Wiederholgenauigkeit (im eingeschwungenen Zustand bei 25 C, bezogen auf Eingangsbereich) Die Genauigkeit der Temperaturmessung bei externer Kompensation mit Thermowiderständen ergibt sich aus Die Genauigkeit der Temperaturmessung bei externer Kompensation mit Kompensationsdose ergibt sich aus ± 0,003 % Fehler für den Analogeingang des verwendeten Thermoelementtyps Genauigkeit 1 des zur Kompensation verwendeten Thermowiderstandstyps Fehler 1 des Kompensationseingangs Fehler für den Analogeingang des verwendeten Thermoelementtyps Genauigkeit 1 der Kompensationsdose Fehler 1 des Kompensationseingangs Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

148 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) Die Genauigkeit der Temperaturmessung bei Kompensation der auf 0 C / 50 C gehaltenen externen Vergleichsstelle ergibt sich aus Die Genauigkeit der Temperaturmessung bei interner Kompensation (Klemmentemperatur) ergibt sich aus Fehler für den Analogeingang des verwendeten Thermoelementtyps Genauigkeit 1 der Vergleichsstellentemperatur Fehler für den Analogeingang des verwendeten Thermoelementtyps Genauigkeit 1 der internen Vergleichsstellentemperatur ± 2,5 K (im Bereich 0 bis 60 C 1 Der Fehler des Kompensationselementes wirkt sich durch die zunehmende Steigung der Thermoelementkennlinie bei höheren Temperaturen geringer aus, als bei Temperaturen in der Nähe der Kompensationstemperatur. Ausnahme Thermoelementtypen J und E (relativ linearer Verlauf) Beim Thermoelementtyp B wirkt sich, bedingt durch seine geringe Steigung im Bereich von ca 0 C bis 40 C, eine fehlende Kompensation der Vergleichstellentemperatur nur gering aus. Bei fehlender Kompensation und eingestellter Messart "Kompensation auf 0 C " beträgt die Abweichung bei Thermoelement Typ B bei Messtemperaturen zwischen 700 C und 1820 C < 0,5 C 500 C und 700 C < 0,7 C. Entspricht die Vergleichsstellentemperatur annähernd der Baugruppentemperatur, sollte "interne Kompensation" eingestellt werden. Dadurch verkleinert sich der Fehler für den Temperaturbereich von 500 C bis 1820 C auf < 0,5 C. Fehlergrenzen der Analogeingänge bei Thermoelementen (bei 25 o C Umgebungstemperatur und 100 ms Integrationszeit) Typ Temperaturbereich Grundfehler 1 Temperaturfehler 2 [ C/K] T -150 C C ±0,2K ± 0, C C ± 1K U -50 C C ± 0,2K ± 0, C C ±1K E -100 C C ±0,2K ± 0, C C ±1K J -150 C C ±0,2K ± 0, C C ±0,5K L -50 C C ±0,2K ± 0, C C ±1K K -100 C C ±0,2K ± 0, C C ±1K N -50 C C ±0,2K ± 0, C C ±1K R +200 C C -50 C C ±0,3K ±1K ± 0, Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

149 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) Fehlergrenzen der Analogeingänge bei Thermoelementen S +100 C C -50 C C ±0,3K ±1K B +700 C C ±0,3K +500 C C ±0,5K +200 C C ±3K ± 0,025 ± 0,04 Fehlergrenzen der Analogeingänge bei Thermowiderständen (bei 25 o C Umgebungstemperatur und 100 ms Integrationszeit) Typ Temperaturbereich Grundfehler 1 Temperaturfehler 2 [ C/K] Pt 100 Klima -200 C C ± 0,05K ± 0,006 Pt 200 Klima -200 C C ± 0,05K ± 0,006 Ni 100 Klima -60 C C ± 0,05K ± 0,003 Pt 100 Standard -200 C C ± 0,2K ± 0,01 Pt 200 Standard -200 C C ± 0,2K ± 0,01 Ni 100 Standard -60 C C ± 0,1K ± 0,003 Fehlergrenzen der Analogeingänge bei Widerstandsgebern (bei 25 C Umgebungstemperatur und 100 ms Integrationszeit) Typ Widerstandsgeber Grundfehler 3 Temperaturfehler 2 [%/K] 150 Ω 0,000 Ω.176,383 Ω ± 0,006% ± 0, Ω 0,000 Ω...352,767 Ω ± 0,006% ± 0, Ω 0,000 Ω...705,534 Ω ± 0,006% ± 0,001 1 Im Grundfehler sind Linearisierungsfehler der Spannungs-Temperaturumrechnung und der Grundfehler der Analog-Digitalumwandlung bei T u = 25 C enthalten. 2 Der Gesamttemperaturfehler = Temperaturfehler x max. auftretende Umgebungstemperaturänderung DT u als Differenztemperatur zu 25 C. 3 Im Grundfehler sind die Fehler in % des Messbereichs der Analog-Digitalumwandlung bei T u = 25 C enthalten. Der Gebrauchsfehler für den Einsatz von Thermoelementen / Thermowiderständen setzt sich zusammen aus Grundfehler des Analogeingangs bei T u = 25 C Gesamttemperaturfehler Fehler die durch die Kompensation der Vergleichsstellentemperatur entstehen Fehler des verwendeten Thermoelements / Thermowiderstandes Der Gebrauchsfehler für den Einsatz von Widerstandsgebern setzt sich zusammen aus Grundfehler des Analogeingangs bei T u = 25 C Gesamttemperaturfehler Fehler des verwendeten Gebers Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

150 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.11 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 8 x TC/4 x RTD (6ES7331-7SF00-0AB0) Alarme, Diagnose Alarme Grenzwertalarm parametrierbar Kanäle 0 und 2 Diagnosealarm parametrierbar Diagnosefunktionen parametrierbar Sammelfehleranzeige rote LED (SF) Kanalfehleranzeige rote LED (F) pro Kanal Diagnoseinformationen auslesbar möglich Daten zur Auswahl eines Gebers Eingangsbereiche (Nennwerte) / Eingangswiderstand Spannung ±25 mv ±50 mv ±80 mv ±250 mv ±500 mv ±1 V Widerstand 150 Ω 300 Ω 600 Ω Thermoelemente Typ T, U, E, J, L, K, N, R, S, B /10 MΩ /10 MΩ /10 MΩ /10 MΩ /10 MΩ /10 MΩ /10 MΩ /10 MΩ /10 MΩ /10 MΩ Widerstandsthermometer Pt 100, Pt.200, Ni 100 /10 MΩ Messstrom für Thermowiderstände und Drahtbruchprüfung Zulässige Eingangsspannung für Spannungseingang (Zerstörgrenze) Anschluss der Signalgeber ca. 0,5 ma für Spannungsmessung möglich für Widerstandsmessung mit 4-Leiteranschluss mit 3-Leiteranschluss 1 mit 2-Leiteranschluss 1 Kennlinien-Linearisierung Max. 35 V dauerhaft; 75 V für max. 1 s (Tastverhältnis110) möglich parametrierbar für Thermoelemente Typ T, U, E, J, L, K, N, R, S, B für Thermowiderstände Pt 100, Pt 200, Ni 100 (Standard- und Klimabereich) Temperaturkompensation parametrierbar interne Temperaturkompensation möglich externe Temperaturkompensation mit Kompensationsdose externe Temperaturkompensation mit Thermowiderständen (z.b. Pt100) möglich möglich Kompensation für 0 C Vergleichsstellentemperatur möglich 150 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

151 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.12 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA (6ES7331-7RD00-0AB0) Alarme, Diagnose Kompensation für 50 C Vergleichsstellentemperatur 1 ohne Leitungswiderstandskorrektur möglich Weitere Informationen zum Umparametrieren im RUN (CiR)... finden Sie in der Onlinehilfe zu STEP7 und im Handbuch Anlagenänderungen im laufenden Betrieb mittels CiR im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ). Siehe auch Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 17) Aufbau einer ET 200M mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 20) Parameter der Analogbaugruppen (Seite 123) 3.12 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA (6ES7331-7RD00-0AB0) Bestellnummer 6ES7331-7RD00-0AB0 Eigenschaften Die Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus 4 Eingänge in 4 Kanalgruppen Messwertauflösung; pro Kanal einstellbar (in Abhängigkeit von der eingestellten Integrationszeit) 10 Bit (Integrationszeit 2,5 ms) 13 Bit (Integrationszeit 16 2 / 3 / 20 ms) 15 Bit (Integrationszeit 100 ms) Messart wählbar je Kanal Strom Kanal deaktiviert Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

152 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.12 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA (6ES7331-7RD00-0AB0) beliebige Messbereichswahl je Kanal ma ma parametrierbare Diagnose und parametrierbarer Diagnosealarm Kanal 0 und 2 mit Grenzwertüberwachung und parametrierbarem Grenzwertalarm Kanäle untereinander und gegenüber CPU und Lastspannung L+ potenzialgetrennt Die Analogeingänge sind HART-verträglich Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Auflösung Die Auflösung des Messwertes hängt direkt ab von der gewählten Integrationszeit, d. h., je länger die Integrationszeit für einen Analogeingangskanal ist, desto genauer ist die Auflösung des Messwertes. 152 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

153 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.12 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA (6ES7331-7RD00-0AB0) Anschlussbild der SM 331; AI 4 x 0/ ma Bild 3-18 Baugruppenansicht und Prinzipschaltbild der SM 331; AI 4 x 0/4...20mA Hinweise für den eigensicheren Aufbau Zwischen CPU bzw. IM 153 (dezentraler Einsatz) und Ex-Peripheriebaugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie die Platzhalterbaugruppe DM 370 stecken. Beim dezentralen Einsatz mit aktivem Rückwandbus benutzen Sie anstelle der Platzhalterbaugruppe die einsetzbare Ex-Trennwand. Versorgung beim eigensicheren Aufbau Die Zuleitung von L+ / M beim Betrieb von Baugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie zur Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken über die Leitungskammer LK 393 führen. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

154 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.12 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA (6ES7331-7RD00-0AB0) Zusatzmaßnahmen Die Baugruppe SM 331-7RD00 (6ES RD00-0AB0) erreicht bei Anschluss von aktiven Gebern niedrigere sicherheitstechnische Daten (siehe 1. Nachtrag zum Zertifikat), wenn die nichtbenutzten Messumformer-Ausgänge (Klemmen 3, 7, 12, 16) mit Kunststoffbolzen verschlossen werden. Benutzen Sie hierzu z. B. Kunststoffschrauben M 3 x 8 (siehe Bild unten) ➀ Laststromversorgungszuführung ➁ Prozessstecker mit Schraubverschluss ➂ Ex(i)-Prozessleitung ➃ eigensicherer Bereich ➄ Leitungskammer ➅ Kunststoffschraube M 3 x 8 Parametrierung Die vorgesehene Funktionsweise der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA stellen Sie ein mit STEP 7 im Anwenderprogramm mit SFCs Defaulteinstellungen Die Analogeingabebaugruppe besitzt für die Integrationszeit, Diagnose, Alarme usw. Defaulteinstellungen. Diese gelten dann, wenn über STEP 7 keine Umparametrierung vorgenommen wurde. 154 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

155 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.12 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA (6ES7331-7RD00-0AB0) Kanalgruppen Für die Parametrierung der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA ist jedem Eingabekanal eine Kanalgruppe zugeordnet. Vorteil Sie können für jeden Kanal eigene Parameter vergeben! Die Tabelle zeigt die Zuordnung der Kanäle zu den Kanalgruppen Tabelle 3-33 Zuordnung von Analogeingangskanälen der SM 331; AI 4 x 0/4...20mA zu Kanalgruppen Kanal zugeordnete Kanalgruppe Kanal 0 Kanalgruppe 0 Kanal 1 Kanalgruppe 1 Kanal 2 Kanalgruppe 2 Kanal 3 Kanalgruppe 3 Einstellbare Messarten Die Einstellung der Messarten nehmen Sie mit STEP 7 vor. Folgende Messarten können Sie einstellen Strommessung Kanal deaktiviert Messbereiche für 2-Draht- und 4-Draht-Messumformer Die Tabelle unten enthält alle Messbereiche zur Strommessung mit 2-Draht- und 4-Draht- Messumformern. Die Einstellung der gewünschten Messbereiche nehmen Sie mit STEP 7 vor. Tabelle 3-34 Messbereiche für 2-Draht- und 4-Draht-Messumformer gewählte Messart Erläuterung Messbereich 2-Draht-Messumformer 4-Draht-Messumformer Die digitalisierten Analogwerte finden Sie im Kapitel Analogwertdarstellung für die Strommessbereiche (Seite 91). von 4 bis 20 ma von 0 bis 20 ma von 4 bis 20 ma Drahtbruchprüfung Für den Strombereich 0 bis 20 ma ist keine Drahtbrucherkennung möglich. Für den Strombereich von 4 bis 20 ma wird das Unterschreiten des Eingangsstromes von Ix3,6 ma als Drahtbruch interpretiert und bei freigegebenem Diagnosealarm ein solcher ausgelöst. Beeinflussung durch HART-Signale Wenn Messumformer mit HART- Protokoll eingesetzt werden, sind vorzugsweise Integrationszeiten 16 2 / 3, 20 oder 100 ms zu parametrieren, um die Beeinflussung des Messsignals durch den aufmodulierten Wechselstrom möglichst gering zu halten. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

156 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.12 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA (6ES7331-7RD00-0AB0) Technische Daten der SM 331; AI 4 x 0/ ma Maße und Gewicht Abmessungen B x H x T (mm) 40 x 125 x 120 Gewicht Baugruppenspezifische Daten Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Verhalten der nicht parametrierten Eingänge während CiR Anzahl der Eingänge 4 Leitungslänge geschirmt Zulassungen ATEX ca. 290 g ja Liefern den vor der Parametrierung zuletzt gültigen Prozesswert max. 200 m Prüfnummer II 3 G (2) GD Ex na [ib Gb] [ib Db] IIC T4 Gc KEMA 01ATEX1060 X Zulassungen FM/UL Class I, Division 2, Spannungen, Ströme, Potenziale Busversorgung Lastnennspannung L + Verpolschutz Spannungsversorgung der Messumformer kurzschlussfest Potenzialtrennung zwischen den Kanälen und Rückwandbus ja zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ ja zwischen den Kanälen ja zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ ja Group A, B, C, D T4 Class I, Zone 2, Group IIC T4 DC 5 V DC 24 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 300 V AC 250 V ja ja 156 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

157 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.12 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA (6ES7331-7RD00-0AB0) zwischen den Kanälen DC 300 V AC 250 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Isolation geprüft Kanäle gegen Rückwandbus und Lastspannung L + mit DC 2500 V Kanäle untereinander mit DC 2500 V Rückwandbus gegen Lastspannung L+ mit DC 500 V Stromaufnahme aus Rückwandbus aus Lastspannung L + Verlustleistung der Baugruppe max. 60 ma max. 250 ma typ. 3 W Sicherheitstechnische Daten (siehe EG-Baumusterprüfbescheinigung KEMA 01ATEX1060 X unter Konformitätsbescheinigungen im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200)) Höchstwerte je Kanal U 0 (Ausgangsleerlaufspannung) max. 25,2 V I 0 (Kurzschlussstrom) max. 68,5 ma P 0 (Leistung in Bürde) max. 431 mw L 0 (zulässige externe Induktivität) max. 7,5 mh C 0 (zulässige externe Kapazität) max. 90 nf U m (Fehlerspannung) max. DC 60V AC 30V T a (zulässige Umgebungstemperatur) max. 60 C Analogwertbildung Messprinzip SIGMA-DELTA Integrations-/Wandlungszeit/Auflösung (pro Kanal) parametrierbar Integrationszeit in ms Grundwandlungszeit inkl. Integrationszeit in ms (mehrere Kanäle freigegeben) Grundwandlungszeit inkl. Integrationszeit in ms (ein Kanal freigegeben) Auflösung in Bit + VZ (inkl. Übersteuerungsbereich) Störspannungsunterdrückung für Störfrequenz f1 in Hz Störunterdrückung, Fehlergrenzen ja 2,5 ja ja 16 2 / 3 20 ja 100 7, , / VZ 13+VZ 13+VZ 15+VZ Störspannungsunterdrückung für f = n x (f1 ± 1 %), (f1 = Störfrequenz) Gleichtaktstörung Kanäle gegen M-Anschluss der CPU (U ISO < 60 V) > 130 db Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

158 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.12 Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA (6ES7331-7RD00-0AB0) Gegentaktstörung (Messwert + Störung müssen innerhalb des Eingangsbereiches 0 bis 22 ma liegen) Übersprechdämpfung zwischen den Eingängen (U ISO < 60 V) Gebrauchsfehlergrenze (im gesamten Temperaturbereich, bezogen auf Eingangsbereich) > 60 db > 130 db von 0/4 bis 20 ma ± 0,45 % Grundfehlergrenze (Gebrauchsfehlergrenze bei 25 C, bezogen auf Eingangsbereich) von 0/4 bis 20 ma ± 0,1 % Temperaturfehler (bezogen auf Eingangsbereich) ± 0,01%/K Linearitätsfehler (bezogen auf Eingangsbereich) ± 0,01 % Wiederholgenauigkeit (im eingeschwungenen Zustand bei 25 C, bezogen auf Eingangsbereich) ± 0,05 % Einfluss eines dem Eingangssignal überlagerten HART- Signals bezogen auf den Eingangsbereich Fehler bei Integrationszeit ± 0,25% 2,5 ms ± 0,05% 16 2 / 3 ms ± 0,04% 20 ms ± 0,02% 100 ms Alarme, Diagnose Alarme Grenzwertalarm parametrierbar Kanäle 0 und 2 Diagnosealarm parametrierbar Diagnosefunktionen parametrierbar Sammelfehleranzeige rote LED (SF) Kanalfehleranzeige rote LED (F) pro Kanal Diagnoseinformationen auslesbar möglich Kenndaten der Messumformerversorgung Leerlaufspannung Ausgangsspannung für Messumformer und Leitung bei 22 ma Messumformerstrom (50 Ω Messwiderstand auf Baugruppe bereits berücksichtigt) Daten zur Auswahl eines Gebers Eingangsbereiche (Nennwerte / Eingangswiderstand) < 25,2 V > 13 V Strom 0 bis 20 ma Zulässiger Eingangsstrom für Stromeingang (Zerstörgrenze) Anschluss der Signalgeber für Strommessung als 2-Draht-Messumformer als 4-Draht-Messumformer 4 bis 20 ma 40 ma möglich möglich /50 Ω /50 Ω 158 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

159 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.13 Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA (6ES7332-5RD00-0AB0) Weitere Informationen zum Umparametrieren im RUN (CiR)... finden Sie in der Onlinehilfe zu STEP7 und im Handbuch Anlagenänderungen im laufenden Betrieb mittels CiR im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ). Siehe auch Analogwertdarstellung für Messbereiche der Widerstandsgeber (Seite 92) Die Leitungskammer LK 393 (Seite 14) Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 17) Aufbau einer ET 200M mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 20) Parameter der Analogbaugruppen (Seite 123) 3.13 Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA (6ES7332-5RD00-0AB0) Bestellnummer 6ES7332-5RD00-0AB0 Eigenschaften Die Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus 4 Stromausgänge in 4 Gruppen Auflösung 15 Bit Umparametrieren im RUN (CiR) möglich parametrierbare Diagnose Kanäle untereinander potenzialgetrennt Kanäle gegenüber CPU und Lastspannung L+ potenzialgetrennt Hinweis Beim Ein-/Ausschalten der Lastspannung (L+) können am Ausgang für ca. 10 ms falsche Zwischenwerte entstehen. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

160 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.13 Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA (6ES7332-5RD00-0AB0) Anschlussbild der SM 332; AO 4 x 0/4...20mA Bild 3-19 Baugruppenansicht und Prinzipschaltbild der SM 332; AO 4 x 0/4...20mA Hinweise für den eigensicheren Aufbau Zwischen CPU bzw. IM 153 (dezentraler Einsatz) und Ex-Peripheriebaugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie die Platzhalterbaugruppe DM 370 stecken. Beim dezentralen Einsatz mit aktivem Rückwandbus benutzen Sie anstelle der Platzhalterbaugruppe die einsetzbare Ex-Trennwand. Versorgung beim eigensicheren Aufbau Die Zuleitung von L+ / M beim Betrieb von Baugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie zur Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken über die Leitungskammer LK 393 führen. 160 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

161 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.13 Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA (6ES7332-5RD00-0AB0) Parametrierung Die vorgesehene Funktionsweise der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA stellen Sie ein mit STEP 7 oder im Anwenderprogramm mit SFCs. Defaulteinstellungen Die Analogausgabebaugruppe besitzt für Ausgabeart, Diagnose, Alarme usw. Defaulteinstellungen. Diese Defaulteinstellungen gelten dann, wenn mitstep 7 keine Umparametrierung vorgenommen wurde. Kanalgruppen Tabelle 3-35 Zuordnung der 4 Kanäle zu 4 Kanalgruppen der SM 332; AO 4 x 0/4...20mA Kanal zugeordnete Kanalgruppe Kanal 0 Kanalgruppe 0 Kanal 1 Kanalgruppe 1 Kanal 2 Kanalgruppe 2 Kanal 3 Kanalgruppe 3 Nichtbeschaltete Ausgabekanäle Damit nichtbeschaltete Ausgabekanäle der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA spannungslos sind, müssen Sie diese deaktivieren. Sie deaktivieren einen Ausgabekanal mit STEP 7über den Parameterblock "Ausgabe". Analogausgänge Die Ausgänge können Sie beschalten als Stromausgänge Die Einstellung der Ausgänge ist kanalweise möglich. Die Ausgabeart parametrieren Sie mit STEP 7. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

162 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.13 Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA (6ES7332-5RD00-0AB0) Ausgabebereiche Die verschiedenen möglichen Ausgabebereiche für Stromausgänge stellen Sie mit STEP 7ein. Tabelle 3-36 Ausgabebereiche der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA gewählte Ausgabeart Strom Erläuterung Die digitalisierten Analogwerte finden Sie im Kapitel Analogwertdarstellung für die Ausgabebereich der Analogausgänge (Seite 104). Ausgabebereich von 0 bis 20 ma von 4 bis 20 ma Drahtbruchprüfung Die Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA führt eine Drahtbruchprüfung durch. Bedingungen Es muss ein Mindestausgangsstrom von > 100 µa fließen und die sich an der Bürde einstellende Spannung muss > 12 V sein, um Drahtbruch zu signalisieren. Einfluss des Absinkens der Lastspannung auf Diagnosemeldung Beim Absinken der 24 V Lastspannung unter den zulässigen Nennbereich (< 20,4V) kann es bei angeschlossenen Bürden > 400 Ω und Ausgangsströmen > 18 ma zu einer Verringerung des Ausgangstromes kommen, noch bevor eine Diagnosemeldung abgesetzt wird. Technische Daten der SM 332; AO 4 x 0/ ma Maße und Gewicht Abmessungen B x H x T (mm) 40 x 125 x 120 Gewicht Baugruppenspezifische Daten Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Verhalten der nicht parametrieren Ausgänge während CiR Anzahl der Ausgänge 4 Leitungslänge geschirmt Zulassungen ATEX ca. 280 g ja Geben den vor der Parametrierung zuletzt gültigen Ausgangswert an max. 200 m Prüfnummer II 3 G (2) GD Ex na [ib Gb] [ib Db] IIC T4 Gc KEMA 01ATEX1062 X Zulassungen FM/UL Class I, Division 2, Group A, B, C, D T4 Spannungen, Ströme, Potenziale Class I, Zone 2, Group IIC T4 162 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

163 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.13 Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA (6ES7332-5RD00-0AB0) Busversorgung Lastnennspannung L + Verpolschutz ja Potenzialtrennung zwischen Kanälen und Rückwandbus ja zwischen Kanälen und Lastspannung L+ ja zwischen den Kanälen ja zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ ja DC 5 V DC 24 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Ex-Bereich zwischen Kanälen und Rückwandbus DC 60 V AC 30 V zwischen Kanälen und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen DC 60 V AC 30 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich zwischen Kanälen und Rückwandbus DC 300 V AC 250 V zwischen Kanälen und Lastspannung L+ DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen DC 300 V AC 250 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Isolation geprüft Kanäle gegen Rückwandbus und Lastspannung L + mit DC 2500 V Kanäle untereinander mit DC 2500 V Rückwandbus gegen Lastspannung L + mit DC 500 V Stromaufnahme aus Rückwandbus aus Lastspannung L + (bei Nenndaten) Verlustleistung der Baugruppe Analogwertbildung Auflösung (inkl. Übersteuerungsbereich) Zykluszeit (alle Kanäle) Einschwingzeit max. 80 ma max. 200 ma typ. 4 W 15 Bit 9,5 ms für ohmsche Last 0,2 ms für kapazitive Last 0,5 ms für induktive Last 0,2 ms Ersatzwerte aufschaltbar Störunterdrückung, Fehlergrenzen Übersprechdämpfung zwischen den Ausgängen ja, parametrierbar > 130 db Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

164 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.13 Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA (6ES7332-5RD00-0AB0) Gebrauchsfehlergrenze (im gesamten Temperaturbereich, bezogen auf Ausgangsbereich) Grundfehlergrenze (Gebrauchsfehlergrenze bei 25 C bezogen auf Ausgangsbereich) Temperaturfehler (bezogen auf den Ausgangsbereich) ± 0,55 % ± 0,2 % ± 0,01 %/K Linearitätsfehler (bezogen auf den Ausgangsbereich) ± 0,02 % Wiederholgenauigkeit (im eingeschwungenem Zustand bei 25 C bezogen auf Ausgangsbereich) Ausgangswelligkeit; Bereich 0 bis 50 khz (bezogen auf den Ausgangsbereich) Alarme, Diagnose Alarme ± 0,005 % ± 0,02 % Diagnosealarm parametrierbar Diagnosefunktionen parametrierbar Sammelfehleranzeige rote LED (SF) Kanalfehleranzeige rote LED (F) pro Kanal Diagnoseinformationen auslesbar möglich Überwachung auf Drahtbruch ja ab Ausgabewert und Ausgangsspannung > 0,1 ma > 12 V Sicherheitstechnische Daten (siehe EG-Baumusterprüfbescheinigung KEMA 01ATEX1062 X unter Konformitätsbescheinigungen im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200)) Höchstwerte der Ausgangsstromkreise (je Kanal) U 0 (Ausgangsleerlaufspannung) max. 14 V I 0 (Kurzschlussstrom) max. 70 ma P 0 (Leistung in Bürde) max. 440 mw L 0 (zulässige externe Induktivität) max. 6,6 mh C 0 (zulässige externe Kapazität) max. 730 nf U m (Fehlerspannung) max. DC 60V AC 30V T a (zulässige Umgebungstemperatur) max. 60 C Daten zur Auswahl eines Aktors Ausgangsbereiche (Nennwerte) Strom von 0 bis 20 ma von 4 bis 20 ma Bürdenwiderstand (im Nennbereich des Ausgangs) bei Stromausgängen ohmsche Last induktive Last kapazitive Last Stromausgang max. 500 Ω max. 6,6 mh 1 max. 730 nf 1 Leerlaufspannung max. 14 V 164 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

165 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.13 Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA (6ES7332-5RD00-0AB0) Zerstörgrenze gegen von außen angelegte Spannungen / Ströme Spannungen Strom Anschluss der Aktoren für Stromausgang 2-Leiteranschluss 1 Begrenzung durch KEMA-Zulassung max V / - 0,5V max ma / - 1A ja Bei Einsatz im Nicht-Ex-Bereich können als Bürdenwiderstand ohmsche Last max. 500 Ω induktive Last max. 15 mh kapazitive Last max. 3 µf angesteuert werden. Umparametrieren im RUN (CiR) Wenn Sie die Funktion Umparametrieren im RUN nutzen, dann gibt es folgende Besonderheit. SF-LED leuchtet Stand vor der Umparametrierung Diagnose an, leuchten u. U. die SF-LEDs (an CPU, IM oder Baugruppe), obwohl Diagnose nicht mehr ansteht und die Baugruppe korrekt arbeitet. Abhilfe Nur dann Umparametrieren, wenn an der Baugruppe keine Diagnose ansteht, oder Baugruppe Ziehen und Stecken. Weitere Informationen zum Umparametrieren im RUN (CiR)... finden Sie in der Onlinehilfe zu STEP7 und im Handbuch Anlagenänderungen im laufenden Betrieb mittels CiR im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ). Siehe auch Die Leitungskammer LK 393 (Seite 14) Aufbau einer S7-300 mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 17) Aufbau einer ET 200M mit Ex-Peripheriebaugruppen (Seite 20) Parameter der Analogbaugruppen (Seite 123) Analogwertdarstellung für die Strommessbereiche (Seite 91) Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

166 SIMATIC S7-Ex-Analogbaugruppen 3.13 Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA (6ES7332-5RD00-0AB0) 166 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

167 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4 Die meisten in diesem Handbuch angegebenen Beispiele beziehen sich auf einen Einsatz der HART Analogbaugruppen mit PROFIBUS DP Anschaltungen. Übersicht Im Produktspektrum der SIMATIC-S7-HART-Ex-Analogbaugruppen sind zwei Analogeingabebaugruppen und zwei Analogausgabebaugruppen jeweils mit HART Funktionen. SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART (HART-Analogeingabebaugruppe), Bestellnummer 6ES TB00-0AB0 (Revision 5) Bestellnummer 6ES TB10-0AB0 (Revision 7) SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART (HART-Analogausgabebaugruppe), Bestellnummer 6ES TB00-0AB0 (Revision 5) Bestellnummer 6ES TB10-0AB0 (Revision 7) Die elektrischen Eigenschaften der Revision 5 und Revision 7 Baugruppen sind identisch. Die Baugruppen unterscheiden sich ausschließlich in den Schnittstellen (Parameter, Diagnose, Nutzdaten und HART Auftragsschnittstelle) sowie in der HART Funktionalität und der unterstützten HART Version. 4.1 Einsatz von HART-Analogbaugruppen Grundlegende Eigenschaften Die SIMATIC S7-HART-Analogbaugruppen zählen zur Kategorie der SIMATIC S7-Ex- Analogbaugruppen. Deren grundlegende Eigenschaften, die bereits im Kapitel "Simatic S7-Ex- Analogbaugruppen" beschrieben wurden, gelten auch hier. Die HART-Analogbaugruppen sind betreibbar innerhalb der Dezentralen Peripherie ET 200M mit den Anschaltungen ab IM153-2BA00 oder ab IM153-2BB00 als Ankopplung zum PROFIBUS DP. ab IM153-2BA20 als Ankopplung zum PROFIBUS DP für die Baugruppen 6ES TB10-0AB0 und 6ES TB10-0AB0. ab IM153-4BA00 als Ankopplung zum PROFINET IO. In dieser Anwendung ist die ET 200M HART-Master für HART-Devices (intelligente Feldgeräte). Die IM153 leitet die Kommandos, z. B. Parametrieren, die vom HART-Client (z. B. SIMATIC PDM oder programmiert über die Datensatzschnittstelle der HART- Analogbaugruppen) kommen, durch die HART- Analogbaugruppe zu den intelligenten Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

168 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.1 Einsatz von HART-Analogbaugruppen Feldgeräten. Die Antwort kommt auf dem gleichen Weg zurück. Im folgenden Bild zeigt die graue Linie den Kommunikationsweg bei einer Anwendung mit PROFIBUS DP. Bild 4-1 Einsatzort der HART-Analogbaugruppen im verteilten System Einsatz im System Die HART-Analogbaugruppen werden in der Dezentralen Peripherie eingesetzt, die am PROFIBUS-DP oder am PROFINET IO angeschlossen ist. Bei einer HART-Analogbaugruppe können Sie an jeden der beiden Kanäle je ein Feldgerät anschließen Die Baugruppe arbeitet als HART-Master, die Feldgeräte als HART-Slaves. Verschiedene Software-Anwendungen, wie z.b. SIMATIC PDM können über eine HART- Analogbaugruppe Daten zu einem Messumformer senden oder Daten von einem Messumformer empfangen, vergleichbar mit Clients, denen die HART-Analogbaugruppe als Server dient. 168 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

169 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.2 Einführung in HART 4.2 Einführung in HART Verwendung von HART Einleitung Dieses Kapitel gibt Ihnen eine Einführung in HART aus Anwendersicht Definition von HART Vorteile von HART-Analogbaugruppen Typische Anwendungen von HART Definition "HART" steht für "Highway Addressable Remote Transducer" = über Kommunikation adressierbarer ferngesteuerter Sensor bzw. Messumformer Mit der HART-Funktionalität können Sie die Analogbaugruppen zusätzlich mit digitalen Kommunikationsmöglichkeiten betreiben. Das HART-Protokoll hat sich zum "de facto"- Standardprotokoll für die Kommunikation mit intelligenten Feldgeräten entwickelt HART ist ein registriertes Warenzeichen der "HART Communication Foundation" (HCF), die alle Rechte für das HART-Protokoll hat. Ausführliche Information über HART finden Sie in der HART- Spezifikation. Vorteile von HART Der Einsatz von HART-Analogbaugruppen bietet Ihnen folgende Vorteile anschlusskompatibel zu Analogbaugruppen Stromschleife 4-20 ma zusätzlich digitale Kommunikation über das HART-Protokoll geringer Energiebedarf bei HART, wichtig für Einsatz im Ex-Bereich zahlreiche Feldgeräte mit HART-Funktionen sind im Einsatz über die HART-Analogbaugruppen wird die Nutzungsmöglichkeit von HART in das S7- System eingebunden Typische Anwendungen Folgende Anwendungen sind typisch für HART Inbetriebsetzung von Feldgeräten (zentrale Einstellung von Parametern) Online-Änderbarkeit von Feldgeräte-Parametern Info-, Wartungs- und Diagnoseanzeigen für die Feldgeräte Einbindung von Projektiertools für Feldgeräte über HART-Schnittstelle Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

170 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.2 Einführung in HART Funktionsweise von HART Einleitung Das HART-Protokoll beschreibt die physikalische Form der Übertragung Übertragungsprozeduren, Meldungsstruktur, Datenformate und Kommandos. HART-Signal Das folgende Bild zeigt das Analogsignal mit dem aufmodulierten HART-Signal (FSK- Verfahren), das aus Sinuswellen von 1200 Hz und 2200 Hz besteht und den Mittelwert 0 hat. Es kann durch einen Eingangsfilter ausgefiltert werden, wodurch das ursprüngliche Analogsignal wieder zur Verfügung steht (A) (K) Bild 4-2 Analogsignal Zeit (Sekunden) Antwort Kommando Das HART-Signal Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

171 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.2 Einführung in HART HART-Kommandos und -Parameter Die parametrierbaren Eigenschaften der HART-Feldgeräte (HART-Parameter) können mit HART-Kommandos eingestellt und über HART-Antworten ausgelesen werden. Die HART- Kommandos und deren Parameter sind in drei Gruppen mit folgenden Eigenschaften eingeteilt universell allgemein nutzbar gerätespezifisch Universelle Kommandos müssen von allen Herstellern von HART-Feldgeräten unterstützt werden, allgemein nutzbare sollten unterstützt werden. Darüber hinaus gibt es die gerätespezifischen Kommandos, die nur für das jeweilige Feldgerät gelten. Beispiele für HART-Parameter Folgende Tabelle stellt HART-Parameter der verschiedenen Gruppen dar Tabelle 4-1 Beispiele für HART-Parameter Parametergruppe universell allgemein nutzbar gerätespezifisch Parameter des HART-Feldgeräts Mess- bzw. Stellwert (Primärvariable), Herstellername, Messstellenkennzeichen ("tag"), bzw. Kennzeichen für Stellglied, weitere Mess- bzw. Stellwerte Messbereich, Filterzeit, Alarmparameter (Meldung, Alarm und Warngrenzen), Ausgabebereich spezielle Diagnoseinformationen Beispiele für HART-Kommandos Die folgenden beiden Tabellen zeigen Beispiele für HART-Kommandos Tabelle 4-2 Beispiele für universelle Kommandos Kommando Funktion 0 Liest Hersteller und Gerätetyp - nur mit diesem Kommando 0 können Feldgeräte mittels Kurzadresse (short frame address) angesprochen werden 11 Liest Hersteller und Gerätetyp 1 Liest Primärvariable und Einheit 2 Liest Strom und Prozentangabe des Bereichs, digital als Gleitpunktzahl (IEEE 754) 3 Liest bis zu vier vordefinierte dynamische Variablen (Primär-, Sekundärvariable u.s.w.) 13, 18 Liest bzw. schreibt Messstellenkennzeichen ("tag"), Beschreibung und Datum (Daten mitgesendet) Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

172 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.2 Einführung in HART Tabelle 4-3 Beispiele für allgemein nutzbare Kommandos Kommando Funktion 36 Stellt die obere Bereichsgrenze ein 37 Stellt die untere Bereichsgrenze ein 41 Führt den Geräteselbsttest durch 43 Setzt die Primärvariable auf Null 109 Ein- und Ausschalten des Burst-Modus Burst-Modus Burst-Modus bedeutet, dass durch ein Kommando eine zyklische Antwort des Slaves initiiert wird. Diese wird solange gesendet, bis sie vom Master wieder abgeschaltet wird. Daten und Status HART-Kommandos werden oft ohne Daten gesendet, da sie zum Anstoß einer Verarbeitung dienen. HART-Antworten enthalten immer Daten. Zusammen mit einer HART-Antwort wird immer eine Statusinformation gesendet, die Sie auswerten sollten, um sicher zu gehen, dass die Antwort korrekt ist Anwendung von HART Systemumgebung für HART-Einsatz Für den Einsatz eines intelligenten Feldgeräts mit HART-Funktionalität benötigen Sie folgende Systemumgebung (siehe Bild unten) Stromschleife 4-20 ma HART-Parametriertool Die Einstellung der HART-Parameter können Sie entweder über ein externes Handbediengerät (HART-Handheld) oder über das Parametriertool SIMATIC PDM durchführen. Das Parametriertool greift durch die HART-Analogbaugruppe hindurch, während das HART-Handheld direkt parallel zum Feldgerät angeschlossen wird. SIMATIC PDM (Process Device Manager) ist autonom (stand alone) oder in STEP 7-HW-Konfig bzw. PCS7 eingebettet (integrated), erhältlich. 172 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

173 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.2 Einführung in HART HART-Systemanbindung Die HART-Analogbaugruppe übernimmt die Funktion eines "Masters", indem Sie die Kommandos vom HART-Parametriertool empfängt, an das intelligente Feldgerät weiterleitet und die Antworten zurücksendet. Die Schnittstelle der HART-Analogbaugruppe sind Datensätze, die über den Peripheriebus übertragen werden. Die Datensätze müssen vom HART-Parametriertool erzeugt bzw. interpretiert werden. Anschaltung IM153-2 (PROFIBUS DP) und IM153-4 (PROFINET IO) für HART- Parametriertool DP-Anschaltung, die sowohl Master-Klasse 1- als auch Master-Klasse 2-Funktionalität beherrscht. Bild 4-3 Systemumgebung für den HART-Einsatz Fehlerbehandlung Die beiden HART-Statusbytes, die mit jeder Antwort des Feldgeräts übertragen werden, enthalten Fehleraussagen über die HART-Kommunikation, über HART-Kommando und Gerätestatus, siehe "HART-Kommunikationsdatensätze". Diese werden u.a. von der HART Analogbaugruppe ausgewertet und über die S7- Diagnosemechsnismen im System zur Verfügung gestellt. Siehe auch HART-Kommunikationsdatensätze (Seite 201) Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

174 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.3 Leitfaden für Inbetriebnahme und Betriebsphase 4.3 Leitfaden für Inbetriebnahme und Betriebsphase Beispielkonfiguration Einsatz im System Anhand einer Beispielkonfiguration wird gezeigt, wie Sie eine HART-Analogbaugruppe mit den angeschlossenen Feldgeräten in Betrieb nehmen, und was Sie in der Betriebsphase beachten sollten. Weitere Hinweise zum Betrieb der Feldgeräte finden Sie in der Integrierten Hilfe zu SIMATIC PDM. Bild 4-4 Benutzung der HART-Analogbaugruppe in einer Beispielkonfiguration 174 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

175 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.3 Leitfaden für Inbetriebnahme und Betriebsphase Hinweis Für den eigensicheren Aufbau Zwischen dem Interfachemodul IM 153 und Ex-Peripheriebaugruppen, zu denen auch die HART-Baugruppen zählen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie die Platzhalterbaugruppe DM 370 stecken. Beim dezentralen Einsatz mit aktivem Rückwandbus benutzen Sie anstelle der Platzhalterbaugruppe die einsetzbare Ex- Trennwand (6ES KA00-0XA0) Inbetriebnahme der HART-Analogbaugruppe und der Feldgeräte Inbetriebnahme Führen Sie die Inbetriebnahmemaßnahmen für die HART-Analogbaugruppen mit STEP 7 durch und die für die angeschlossenen intelligenten Feldgeräte mit dem Parametriertool SIMATIC PDM Vorgehensweise bei der Inbetriebnahme 1. Stecken Sie die HART-Analogbaugruppe in die dezentrale Peripherie ET200M. "Konfigurieren und Parametrieren" Sie die zugehörige Station im SIMATIC Manager mit STEP 7 Einstieg durch Doppelklick auf das Symbol "Hardware". 2. Wählen Sie aus dem Baugruppenkatalog die dezentrale Peripherie ET200M mit einer High- Feature IM153 aus und hängen Sie diese an den PROFIBUS (DP-Slave-Adresse beachten) bzw an das PROFINET IO Netz. 3. Fügen Sie die HART-Analogeingabebaugruppe in den gewünschten Steckplatz ein und parametrieren Sie die Baugruppe Der Einstieg in den Parametrierdialog erfolgt durch Doppelklick auf die HART- Analogbaugruppe im gewählten Steckplatz. Bei den HART Analogbaugruppen Revision 7 können Sie über den Parametrierdialog von HW-Konfig zusätzlich bis zu 8 HART Variablen in den Nutzdatenbereich der Baugruppe projektieren. Siehe hierzu Fügen Sie nun in die entsprechenden Kanäle die HART-Feldgeräte ein. Beim Einfügen eines HART Feldgerätes wird in der Parametriermaske "Geräte neu zuordnen" auch das bereits angeschlossene Feldgerät über die "Geräteidenifikation" identifiziert werden. 5. Laden Sie die Konfiguration für die Station, die auch die Parametrierung für die HART- Analogbaugruppe enthält, in das Automatisierungssystem. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

176 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.3 Leitfaden für Inbetriebnahme und Betriebsphase 6. Die Parametrierung der Feldgeräte mit SIMATIC PDM erfolgt über den Kanal, an dem das Feldgerät angeschlossen ist Einstieg durch Doppelklick auf das an dem Kanal projektierte HART-Feldgerät. 7. Nun können Sie mit dem Parametriertool SIMATIC PDM die Feldgeräte parametrieren Innerhalb von SIMATIC PDM erhalten Sie - je nach Typ des angeschlossenen Feldgerätes - eine gerätespezifische Parametrieroberfläche. Die EDD des Feldgerätes, der IM 153 und der HART-Analogbaugruppe müssen Sie zuvor installiert haben. Umparametrierung der Feldgeräte Beachten Sie, dass die Feldgeräte jede Umparametrierung als Konfigurationsänderung an die HART-Analogbaugruppe melden. Dies führt im Automatisierungssystem zu einem Diagnosealarm, falls er freigegeben ist. Während der Inbetriebnahme kann es vorteilhafter sein, wenn Sie durch die Parametrierung der HART-Analogbaugruppe den Diagnosealarm sperren. Auch beim Umparametrieren mit dem Handheld kann ein Diagnosealarm ausgelöst werden, falls freigegeben. Siehe auch Parameter der HART-Analogbaugruppen (Seite 178) Betriebsphase der HART-Analogbaugruppe und der Feldgeräte Betriebsphase In der Betriebsphase müssen Sie zwischen der zyklischen Bereitstellung der Nutzdaten, der azyklischen HART-Bedienung und der zyklischen HART-Kommunikation unterscheiden. die zyklischen Nutzdaten, z.b. Messwerte, erhalten Sie über das Automatisierungssystem (PROFIBUS-DP Master-Klasse 1) Hierzu steht der Nutzdatenbereich mit Ein- und Ausgangsdaten zur Verfügung. die azyklische Bedienung zur Diagnose und Umparametrierung der Feldgeräte führen Sie mit dem Parametriertool SIMATIC PDM oder mit einem HART-Handheld über HART- Kommandos und HART-Antworten durch. Über Datensatz schreiben / lesen können Sie eine HART-Kommunikation aufzubauen. Vorgehensweise in der Betriebsphase 1. Das Automatisierungssystem in den Betriebszustand "RUN" schalten Nutzdaten werden zyklisch über PROFIBUS-DP bzw. PROFINET IO übertragen. 2. In Ihrem Anwenderprogramm können Sie die Nutzdaten zyklisch auswerten. Bei den HART Analogbaugruppen Revision 7 werden Ihnen bis zu 4 HART Variablen der angeschlossenen Messumformer in den Nutzdaten zur Auswertung bereitgestellt 176 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

177 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 3. Mit dem Parametriertool SIMATIC PDM können Sie Diagnose und Umparametrierung der Feldgeräte durchführen Einstieg durch Doppelklick auf das an dem Kanal projektierte HART-Feldgerät. 4. Über die Datensatzschnittstelle der HART Analogbaugruppen können Sie jederzeit HART Kommandos zu den angeschlossenen Messumformern senden. Sie können z.b. die Messumformer umparametrieren oder auch Daten von den Messumformern lesen. Siehe für die Revision 5 Baugruppen bzw für die Revision 7 Baugruppen. Zugriff auf Feldgeräte Die HART-Analogbaugruppe nimmt angestoßene Umparametrierungen für Feldgeräte generell an. Die Vergabe von Zugriffsrechten kann nur im Parametriertool erfolgen. Umparametrierung der Feldgeräte Zur Umparametrierung der Feldgeräte, die an die HART-Analogbaugruppen angeschlossen sind, gehen Sie folgendermaßen vor 1. Die Umparametrierung eines Feldgerätes lösen Sie über ein HART-Kommando aus, das Sie über das Parametriertool SIMATIC PDM eingeben. 2. Bedingt durch die Umparametrierung des Feldgerätes löst die HART-Analogbaugruppe einen Diagnosealarm aus, wenn dieser freigegeben ist. Informationen zum Status Nachdem Sie ein HART-Feldgerät umparametriert haben, wird das entsprechende Bit im Gerätestatus des angeschlossenen Feldgeräts (= HART-Statusbytes) gesetzt. Diese Kennung ist als Hinweis und nicht als Fehler zu betrachten und wird von der Baugruppe zurückgesetzt, weiteres siehe "HART-Statusbytes". Siehe auch Diagnose der HART-Analogbaugruppen (Seite 180) 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Übersicht In diesem Kapitel werden folgende SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen beschrieben SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART (HART-Analogeingabebaugruppe), Bestellnummer 6ES TB00-0AB0 SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART (HART-Analogausgabebaugruppe), Bestellnummer 6ES TB00-0AB0 Dieses Kapitel vermittelt Ihnen die Kenntnisse, die Sie für den Einsatz der Baugruppen als HART-Interface benötigen. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

178 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision Parameter der HART-Analogbaugruppen Übersicht über die Parameter Die folgende Tabelle enthält die Parameter der HART-Analogeingabebaugruppe, die nachfolgende Tabelle die Parameter der HART-Analogausgabebaugruppe. Die Tabellen zeigen, welche Parameter für die Baugruppe insgesamt oder jeweils für einen Kanal einstellbar sind. Allgemeines zur Parametrierung finden Sie bei der Beschreibung der SIMATIC-Ex- Analogbaugruppen. Parameter der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART Tabelle 4-4 Parameter der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART Grundeinstellungen Freigaben Diagnosealarm ja/nein nein Prozessalarm bei Grenzwertüberschreitung Prozessalarm bei Zyklusende Grenzwert für Prozessalarm ja/nein ja/nein Oberer Grenzwert /4 ma (von bis ) Unterer Grenzwert 0/ ma (von bis 32511) Diagnose nein nein Überlauf (32767) Unterlauf (-32767) dynamisch dynamisch Parameter Wertebereich Voreinstellung Art der Parameter Wirkungsbereich Baugruppe Kanal Sammeldiagnose ja/nein nein statisch Kanal mit Drahtbruchprüfung Messung ja/nein nein 178 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

179 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Messart deaktiviert 4DMU Strom (4- Draht-Messumformer) 2DMU Strom (2- Draht-Messumformer) HART (2DMU oder 4DMU anschließbar) Messbereich mA (nur bei 4DMU einstellbar), mA Integrationszeit / Störfrequenzunterdrückung 2,5ms; 16,6ms; 20ms; 100ms entspricht Störfrequenzunterdrückung von 400Hz; 60Hz; 50Hz; 10Hz HART dynamisch Kanal ma 20 ms Parameter Wertebereich Voreinstellung Art der Parameter Wirkungsbereich Messart HART Wenn Sie bei einem Kanal die Messart HART eingeschaltet haben und die HART- Kommunikation läuft, leuchtet die grüne HART-Statusanzeige. Beim HART-Anlauf sendet die HART-Analogbaugruppe das HART-Kommando 0 und danach das HART-Kommando 13 an das Feldgerät. Die HART-Antwortdaten, die dabei ermittelt werden (u.a. "long frame"-adresse und "tag"), werden in die Diagnosedatensätze 131 bzw. 151 eingetragen. Im Betrieb sendet die HART-Analogbaugruppe laufend das HART-Kommando 1, um den Wert für die Primärvariable zu aktualisieren. Dieser Wert wird in den Nutzdatenbereich eingetragen. Parameter der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART Tabelle 4-5 Parameter der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART Grundeinstellungen Freigabe Parameter Wertebereich Voreinstellung Art der Parameter Wirkungsbereich Diagnosealarm ja/nein nein dynamisch Baugruppe Diagnose Sammeldiagnose ja/nein nein statisch Kanal Ausgabe Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

180 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Ausgabeart Ausgabebereich Verhalten bei CPU-Stop deaktiviert Strom HART ma ma Ausgänge Stromund Spannungslos (ASS) Letzten Wert halten (LWH) Ersatzwert aufschalten (EWS) HART dynamisch Kanal ma Ersatzwert 0 20mA 0 ma Ersatzwert aufschalten (EWS) Parameter Wertebereich Voreinstellung Art der Parameter Wirkungsbereich Ausgabeart HART Wenn Sie bei einem Kanal die Ausgabeart HART eingeschaltet haben und die HART- Kommunikation läuft, leuchtet die grüne HART-Statusanzeige. Beim HART-Anlauf sendet die HART-Analogbaugruppe das HART-Kommando 0 und danach das HART-Kommando 13 an das Feldgerät. Die HART-Antwortdaten, die dabei ermittelt werden (u.a. "long frame"-adresse und "tag"), werden in die Diagnosedatensätze 131 und 151 eingetragen. Im Betrieb sendet die HART-Analogbaugruppe laufend das HART-Kommando 1, um den Wert für die Primärvariable zu aktualisieren. Dieser Wert wird in den Nutzdatenbereich eingetragen. Siehe auch Zusatzdiagnosedatensätze (Seite 205) Eingangsbereich (lesend) (Seite 210) Parameter der Analogbaugruppen (Seite 123) Diagnose der HART-Analogbaugruppen Übersicht über die Diagnose Wenn bei der Inbetriebnahme oder während der Betriebsphase Fehler aufgetreten sind, können Sie mit Hilfe der Diagnose die Fehlerursache ermitteln. Das allgemeine Diagnoseverhalten der HART-Analogbaugruppe entspricht dem der anderen SIMATIC S7-Ex- Analogbaugruppen. 180 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

181 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Diagnosemeldungen Die Diagnosemeldungen für die Analogeingabebaugruppen sind in der Tabelle "Diagnosemeldungen der Analogeingabebaugruppen SM 331" dargestellt, die Diagnosemeldungen für die Analogausgabebaugruppen in der Tabelle "Diagnosemeldung der Analogausgabebaugruppe SM 332". Die zusätzlichen Diagnosemeldungen für HART sind in folgender Tabelle aufgeführt Tabelle 4-6 Zusätzliche Diagnosemeldungen der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART und der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART Diagnosemeldung HART-Umparametrierung, vom angeschlossenen Feldgerät gemeldet HART-Sammelfehler Wirkungsbereich der Diagnose Kanal parametrierbar durch Sammeldiagnose ja ja Fehlerursachen In der folgenden Tabelle finden Sie für die Diagnosemeldungen die möglichen Fehlerursachen und entsprechende Abhilfemaßnahmen. Tabelle 4-7 Zusätzliche Diagnosemeldungen, deren mögliche Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen Diagnosemeldung mögliche Diagnose-/ Fehlerursachen HART-Umparametrierung, vom angeschlossenen Feldgerät gemeldet HART-Sammelfehler Im HART-Gerätestatus wurde die Kennung für Umparametrierung des HART-Feldgeräts gesetzt. Kommunikations- und Kommandofehler bei HART-Betrieb, die die angeschlossenen HART-Feldgeräte betreffen. Abhilfemaßnahmen Soll bei der Umparametrierung kein Diagnosealarm ausgelöst werden, darf der Diagnosealarm nicht freigegeben sein. Für Detailinformationen den Antwortdatensatz des entsprechenden Client oder Zusatzdiagnosedatensatz auswerten. HART-Statusbytes Auf jedes HART-Kommando folgt eine HART-Antwort, die Daten und Statusbytes enthält. Die Statusbytes geben Auskunft über Gerätestatus des angeschlossenen Feldgeräts (z.b. Umparametrierung) Kommunikationsfehler bei der Übertragung zwischen der HART-Analogbaugruppe und dem angeschlossenen Feldgerät Kommandofehler bei der Interpretation des HART-Kommandos durch das angeschlossene Feldgerät (keine Fehlermeldung sondern Warnung) Die HART-Statusbytes werden unverändert in den Antwortdatensatz übernommen. Ihre Bedeutung ist in der Technischen Spezifikation für HART beschrieben. Sie können den Gerätestatus in Ihrem Anwenderprogramm einlesen, indem Sie die entsprechenden Datensätze mit SFC 59 bzw. SFB 53 einlesen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

182 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Siehe auch Diagnose der Analogbaugruppen (Seite 127) HART-Kommunikationsdatensätze (Seite 201) Zusatzdiagnosedatensätze (Seite 205) Alarme der HART-Analogbaugruppe Übersicht über die Alarme Das allgemeine Alarmverhalten der HART-Analogbaugruppe entspricht dem der SIMATIC S7 Ex Analogbaugruppen. Sämtliche Alarme können Sie per Parametrierung freigeben oder sperren. Prozessalarme bei AI-HART Hier wird unterschieden zwischen "Prozessalarm bei Grenzwertüberschreitung" und "Prozessalarm bei Zyklusende". Bei Prozessalarm können Sie die Lokaldaten im OB40 auswerten Tabelle 4-8 Lokaldaten im OB40 Lokaldaten OB40 Bit Bit 1 Bit 0 Grenzwertverletzung Byte 0 '0' Kanal 1 Kanal 0 Überschreitung des oberen Grenzwertes Byte 1 '0' Kanal 1 Kanal 0 Unterschreitung des unteren Grenzwertes Byte 2 '0' '0' '0' nicht relevant Byte 3 '0' '0' '0' nicht relevant Beim Zyklusende werden alle Bits in den Bytes 0-3 der Zusatzinformation für OB 40, die nicht für die Kanäle 0 und 1 reserviert sind, auf "1" gesetzt. Durch die reservierten Bits können Sie auswerten, ob an einem Kanal der parametrierte Grenzwert über- oder unterschritten wurde Bei Grenzwertverletzung wird "1" eingetragen, ansonsten "0". Siehe auch Alarme der Analogbaugruppen (Seite 132) Parameter der HART-Analogbaugruppen (Seite 178) 182 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

183 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision HART-Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART(6ES7331-7TB00-0AB0) Bestellnummer 6ES7331-7TB00-0AB0 Eigenschaften Die Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus 2 Eingänge in 2 Kanalgruppen 2 Versorgungsausgänge zur Speisung von 2-Draht-Messumformern Die Messwertauflösung ist pro Kanal einstellbar (siehe "Analogwerte und Auflösung") Messart wählbar je Kanal 2- oder 4-Draht-Messumformer Strom (mit HART-Nutzung) 2- oder 4-Draht-Messumformer Strom (ohne HART-Nutzung) Kanal deaktiviert beliebige Messbereichswahl je Kanal ma (ohne HART-Nutzung) ma Diagnose und Diagnosealarm parametrierbar Sammeldiagnose Drahtbruchprüfung zusätzlich Diagnosealarm Prozessalarm parametrierbar Kanäle 0 und 1 mit Grenzwertüberwachung Erzeugung eines Prozessalarms bei Grenzwertverletzung parametrierbar Prozessalarm bei Zyklusende parametrierbar Potenzialtrennung Kanäle untereinander potenzialgetrennt Kanäle gegenüber CPU und Lastspannung L+ potenzialgetrennt Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

184 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Analogwerte und Auflösung Die Darstellung der Analogwerte ist die gleiche wie bei der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA. Die Auflösung des Eingabewerts beträgt bei der HART- Analogeingabebaugruppe 15 Bit + Vorzeichen Tabelle 4-9 Messarten der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART 2-Draht-Messumformer 4-Draht-Messumformer gewählte Messart 4 bis 20 ma 0 bis 20 ma 4 bis 20 ma Messbereich Integrationszeiten bei HART-Nutzung Wenn Messumformer mit HART-Protokoll eingesetzt werden, ist vorzugsweise die Integrationszeit 100 ms zu parametrieren, um die Beeinflussung des Messsignals durch den aufmodulierten Wechselstrom möglichst gering zu halten. Defaulteinstellungen Die Messart HART ist voreingestellt. Weiterhin gibt es Defaulteinstellungen für Integrationszeit, Diagnose, Alarme. Diese Einstellungen verwendet die HART-Analogbaugruppe, wenn über STEP 7 keine Umparametrierung vorgenommen wurde. Drahtbruchprüfung Für Strombereich 0 bis 20 ma ist keine Drahtbrucherkennung möglich. Für Strombereich von 4 bis 20 ma wird das Unterschreiten des Eingangsstroms von I 3,6 ma als Drahtbruch interpretiert. Bei freigegebenem Diagnosealarm löst die Baugruppe zusätzlich einen Diagnosealarm aus. 184 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

185 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Anschlussbild der SM 331; AI 2 x 0/ ma Bild 4-5 Baugruppenansicht und Prinzipschaltbild der SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART Hinweis Bei Verwendung von HART Messumformern muss der 200 Ohm Widerstand mit im Messkreis liegen. Dies bedeutet, dass ein 2-Draht HART Messumformer an Klemme 3 und 5 (12 und 14) und ein 4-Draht HART Messumformer an Klemme 5 und 6 (14 und 15) angeschlossen werden muss. Bei Standard Messumformern ohne HART ist der 200Ohm Widerstand optional im Messkreis. Hinweis Beachten Sie die Voraussetzungen für den eigensicheren Aufbau. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

186 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Besonderheit beim Anschluss von aktiven Gebern Wenn Sie aktive Geber an die Baugruppe SM 331-7TB00 (6ES TB00-0AB0) anschließen, dann müssen Sie die nichtbenutzten Messumformer-Ausgänge (Klemmen 3 und 12) mit Kunststoffbolzen verschließen. Benutzen Sie hierzu z. B. Kunststoffschrauben M 3 x 8 (Siehe Bild). Beachten Sie, dass die sicherheitstechnischen Daten der Baugruppe reduziert sind. Die sicherheitstechnischen Daten finden Sie im 1. Nachtrag zum Zertifikat ➀ Laststromversorgungszuführung ➁ Prozessstecker mit Schraubverschluss ➂ Ex(i)-Prozessleitung ➃ eigensicherer Bereich ➄ Leitungskammer ➅ Kunststoffschraube M 3 x 8 Versorgung beim eigensicheren Aufbau Die Zuleitung von L+ / M beim Betrieb von Baugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie zur Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken über die Leitungskammer LK393 führen. Technische Daten der SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART (6ES7331-7TB00-0AB0) Maße und Gewicht Abmessungen B x H x T (mm) 40 x 125 x Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

187 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Gewicht Baugruppenspezifische Daten Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Verhalten der nicht parametrieren Eingänge während CiR Anzahl der Eingänge Anzahl Versorgungsausgänge Leitungslänge geschirmt Zulassungen ATEX ca. 260 g ja Liefern den vor der Parametrierung zuletzt gültigen Prozesswert 2 2 max. 400 m Prüfnummer Zulassungen FM/UL Spannungen, Ströme, Potenziale Busversorgung Lastnennspannung L + Verpolschutz Spannungsversorgung der 2-Draht-Messumformer kurzschlussfest Potenzialtrennung zwischen den Kanälen und Rückwandbus ja zwischen den Kanälen ja zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ ja zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ ja II 3 G (2) GD Ex na [ib Gb] [ib Db] IIC T4 Gc KEMA 97ATEX3039 X Class I, Division 2, Group A, B, C, D T4 Class I, Zone 2, Group IIC T4 DC 5 V DC 24 V ja ja (ca. 30 ma) Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen DC 60 V AC 30 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen DC 300 V AC 250 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

188 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich bei gemeinsamen Betrieb mit F-Baugruppen zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 150 V AC 150 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 150 V AC 150 V zwischen den Kanälen DC 150 V AC 150 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Isolation geprüft Kanäle gegen Rückwandbus und Lastspannung L+ mit DC 2500 V Kanäle untereinander mit DC 2500 V Rückwandbus gegen Lastspannung L+ mit DC 500 V Stromaufnahme aus Rückwandbus max. 100 ma aus Lastspannung L + max. 180 ma Verlustleistung der Baugruppe typ. 4,5 W Sicherheitstechnische Daten (siehe EG-Baumusterprüfbescheinigung KEMA 97ATEX3039 X unter Konformitätsbescheinigungen im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200)) Höchstwerte je Kanal U 0 (Ausgangsleerlaufspannung) max. 26 V I 0 (Kurzschlussstrom) max. 96,1 ma P 0 (Leistung in Bürde) max. 511 mw L 0 (zulässige externe Induktivität) max. 3 mh C 0 (zulässige externe Kapazität) max. 62 nf U m (Fehlerspannung) max. DC 250V T a (zulässige Umgebungstemperatur) C Analogwertbildung Messprinzip Integrations-/Wandlungszeit/Auflösung (pro Kanal) SIGMA-DELTA parametrierbar ja ja ja ja Integrationszeit in ms 2,5 16 2/ Grundwandlungszeit incl. Integrationszeit in ms (1 Kanal freigegeben) Grundwandlungszeit inkl. Integrationszeit in ms (2 Kanäle freigegeben) Auflösung in Bit + VZ (incl. Übersteuerungsbereich) 2,5 16 2/ , VZ 13+VZ 13+VZ 15+VZ 188 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

189 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Störspannungsunterdrückung für Störfrequenz f1 in Hz Störunterdrückung, Fehlergrenzen Störspannungsunterdrückung für f = n x (f1 ± 1 %), (f1 = Störfrequenz) Gleichtaktstörung Kanäle gegen M-Anschluss der CPU (U ISO < 60 V) Gegentaktstörung (Messwert + Störung müssen innerhalb des Eingangsbereiches 0 bis 22 ma liegen) Übersprechdämpfung zwischen den Eingängen (U ISO < 60 V) > 130 db > 60 db > 130 db Gebrauchsfehlergrenze (im gesamten Temperaturbereich, bezogen auf Eingangsbereich) von 0/4 bis 20 ma ± 0,45 % Grundfehlergrenze (Gebrauchsfehlergrenze bei 25 C, bezogen auf Eingangsbereich) von 0/4 bis 20 ma ± 0,1 % Temperaturfehler (bezogen auf Eingangsbereich) ± 0,01%/K Linearitätsfehler (bezogen auf Eingangsbereich) ± 0,01 % Wiederholgenauigkeit (im eingeschwungenen Zustand bei 25 C, bezogen auf Eingangsbereich) ± 0,05 % Einfluss eines dem Eingangssignal überlagerten HART- Signals bezogen auf den Eingangsbereich Fehler bei Integrationszeit 2,5 ms ± 0,25% 16 2/3 ms ± 0,05% 20 ms ± 0,04% 100 ms ± 0,02% Alarme, Diagnose Alarme Grenzwertalarm parametrierbar Kanäle 0 und 1 Diagnosealarm parametrierbar Diagnosefunktionen parametrierbar Sammelfehleranzeige rote LED (SF) Kanalfehleranzeige rote LED (F) pro Kanal Diagnoseinformationen auslesbar möglich HART-Kommunikation aktiv und OK grüne LED (H) Kenndaten der Messumformerversorgung Leerlaufspannung < 29,6 V Ausgangsspannung für Messumformer und Leitung bei 22 ma Messumformerstrom (50 W Messwiderstand auf Baugruppe bereits berücksichtigt) Daten zur Auswahl eines Gebers Eingangsbereiche (Nennwerte / Eingangswiderstand) > 15 V Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

190 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Strom 0 bis 20 ma; Zulässiger Eingangsstrom für Stromeingang (Zerstörgrenze) Anschluss der Signalgeber für Strommessung als 2-Draht-Messumformer als 4-Draht- Messumformer 4 bis 20 ma 40 ma möglich möglich /50 Ω /50 Ω Siehe auch Analogwertdarstellung für Messbereiche der Widerstandsgeber (Seite 92) Die Leitungskammer LK 393 (Seite 14) HB_Umparametrieren im RUN (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ) HART-Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART (6ES7332-5TB00-0AB0) Bestellnummer 6ES7332-5TB00-0AB0 Eigenschaften Die HART-Analogausgabebaugruppe zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus 2 Stromausgänge in 2 Kanalgruppen Auflösung 12 Bit (+VZ) Ausgabeart wählbar je Kanal Stromausgabe mit HART Strom ohne HART-Nutzung Kanal deaktiviert beliebige Wahl des Ausgabebereichs je Kanal ma (ohne HART-Nutzung) ma Diagnose und Diagnosealarm parametrierbar Sammeldiagnose Diagnosealarm 190 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

191 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Potenzialtrennung Kanäle untereinander potenzialgetrennt Kanäle gegenüber CPU und Lastspannung L+ potenzialgetrennt Rücklesbarkeit der Analogausgänge Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Analogwerte und Auflösung Die Darstellung der Analogwerte ist vergleichbar mit der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA. Die Auflösung des Ausgabewerts beträgt bei der HART- Analogausgabebaugruppe jedoch 12 Bit. Tabelle 4-10 Ausgabebereiche der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA Strom gewählte Ausgabeart 0 bis 20 ma 4 bis 20 ma Ausgabebereich Defaulteinstellungen Die Ausgabeart HART ist voreingestellt. Weiterhin gibt es Defaulteinstellungen für Ersatzwert, Diagnose, Alarme. Diese Einstellungen verwendet die HART-Analogausgabebaugruppe, wenn über STEP 7 keine Umparametrierung vorgenommen wurde. Drahtbruchprüfung Für die Stromausgabebereiche 0/4 bis 20 ma ist eine Drahtbrucherkennung möglich. Bedingung Es muss ein Mindestausgangsstrom von >500µA fließen Einfluss des Absinkens der Lastspannung auf Diagnosemeldung Beim Absinken der 24 V Lastspannung unter den zulässigen Nennbereich (< 20,4 V) kann es bei angeschlossenen Bürden > 650 Ω und Ausgangsströmen > 20 ma zu einer Verringerung des Ausgangsstromes kommen, noch bevor eine Diagnosemeldung abgesetzt wird. Rücklesbarkeit Die Analogausgänge können im Nutzdatenbereich mit einer Auflösung von 8 Bit (+VZ) rückgelesen werden. Bitte beachten Sie, dass der rückgelesene Analogausgang erst nach einer Wandlungszeit entsprechend der Genauigkeit zur Verfügung steht. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

192 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Anschlussbild der SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART Bild 4-6 Baugruppenansicht und Prinzipschaltbild der SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART Hinweis Beachten Sie die Voraussetzungen für den eigensicheren Aufbau. Versorgung beim eigensicheren Aufbau Die Zuleitung von L+ / M beim Betrieb von Baugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie zur Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken über die Leitungskammer LK 393 führen. 192 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

193 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Nichtbeschaltete Ausgabekanäle Damit nichtbeschaltete Ausgabekanäle der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART strom- bzw. spannungslos sind, müssen Sie diese deaktivieren. Sie deaktivieren einen Ausgabekanal mit STEP 7über den Parameterblock "Ausgabe". Technische Daten der SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART (6ES7332-5TB00-0AB0) Maße und Gewicht Abmessungen B x H x T (mm) 40 x 125 x 120 Gewicht Baugruppenspezifische Daten Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Verhalten der nicht parametrieren Ausgänge während CiR Anzahl der Ausgänge 2 Leitungslänge geschirmt Zulassungen ATEX ca. 280 g ja Geben den vor der Parametrierung zuletzt gültigen Ausgangswert aus max. 400 m Prüfnummer Zulassungen FM/UL Spannungen, Ströme, Potenziale Busversorgung Lastnennspannung Verpolschutz Potenzialtrennung zwischen den Kanälen und Rückwandbus ja zwischen den Kanälen ja zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ ja zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ ja II 3 G (2) GD Ex na [ib Gb] [ib Db] IIC T4 Gc KEMA 97ATEX2359 X Class I, Division 2, Group A, B, C, D T4 Class I, Zone 2, Group IIC T4 DC 5 V DC 24 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen DC 60 V AC 30 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich zwischen Kanälen und Rückwandbus DC 300 V AC 250 V ja Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

194 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 zwischen Kanälen und Lastspannung L+ DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen DC 300 V AC 250 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich bei gemeinsamen Betrieb mit F-Baugruppen zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 150 V AC 150 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 150 V AC 150 V zwischen den Kanälen DC 150 V AC 150 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Isolation geprüft Kanäle gegen Rückwandbus und Lastspannung L+ mit DC 2500 V Kanäle untereinander mit DC 2500 V Rückwandbus gegen Lastspannung L+ mit DC 500 V Kanäle gegen Schirm mit DC 500 V Stromaufnahme aus Rückwandbus aus Lastspannung L + (bei Nenndaten) Verlustleistung der Baugruppe Analogwertbildung Ausgabewert Auflösung (incl. Übersteuerungsbereich) Zykluszeit (alle Kanäle) Einschwingzeit max. 100 ma max. 150 ma typ. 3,5 W 12 Bit (+VZ) 5 ms für ohmsche Last 2,5 ms für induktive Last 2,5 ms für kapazitive Last 4 ms Ersatzwerte aufschaltbar Rücklesewert Auflösung Wandlungszeit (pro Kanal) Störunterdrückung, Fehlergrenzen Übersprechdämpfung zwischen den Ausgängen Gebrauchsfehlergrenze (im gesamten Temperaturbereich, bezogen auf Ausgangsbereich) Grundfehlergrenze (Gebrauchsfehlergrenze bei 25 C bezogen auf Ausgangsbereich) Temperaturfehler (bezogen auf den Ausgangsbereich) ja, parametrierbar 8 Bit (+VZ) 40 ms >130 db ± 0,55 % ± 0,15 % ± 0,01 %/K 194 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

195 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Linearitätsfehler (bezogen auf den Ausgangsbereich) Wiederholgenauigkeit (im eingeschwungenen Zustand bei 25 C bezogen auf Ausgangsbereich) Ausgangswelligkeit; Bereich 0 bis 50 khz (bezogen auf den Ausgangsbereich) Alarme, Diagnose Alarme ± 0,03 % ± 0,005 % ± 0,02 % Diagnosealarm parametrierbar Diagnosefunktionen parametrierbar Sammelfehleranzeige rote LED (SF) Kanalfehleranzeige rote LED (F) pro Kanal Diagnoseinformationen auslesbar möglich Überwachung auf Drahtbruch ab Ausgabewert HART-Kommunikation aktiv und OK ja > 0,5 ma grüne LED (H) Sicherheitstechnische Daten (siehe EG-Baumusterprüfbescheinigung KEMA 97ATEX2359 X unter Konformitätsbescheinigungen im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200)) Höchstwerte der Ausgangsstromkreise (je Kanal) U 0 (Ausgangsleerlaufspannung) max. 19 V I 0 (Kurzschlussstrom) max. 66 ma P 0 (Leistung in Bürde) max. 506 mw L 0 (zulässige externe Induktivität) max. 7,5 mh C 0 (zulässige externe Kapazität) max. 230 nf U m (Fehlerspannung) max. DC 60V T a (zulässige Umgebungstemperatur) max. 60 C Daten zur Auswahl eines Aktors Ausgangsbereiche (Nennwerte) Strom von 0 bis 20 ma von 4 bis 20 ma Bürdenwiderstand (im Nennbereich des Ausgangs) bei Stromausgängen ohmsche Last induktive Last max. 650 Ω max. 7,5 mh 1 kapazitive Last max. 230 nf 1 Stromausgang Leerlaufspannung max. 19 V Zerstörgrenze gegen von außen angelegte Spannungen / Ströme Spannungen max V / - 0,5V Strom max ma / - 1A Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

196 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Anschluss der Aktoren für Stromausgang 2-Leiteranschluss 1 Begrenzung durch KEMA-Zulassung angesteuert werden Bei Einsatz im Nicht-Ex-Bereich können als Bürde induktive Last max. 15 mh kapazitive Last max. 3 µf *) *) jedoch keine HART-Kommunikation mehr möglich ja Siehe auch Die Leitungskammer LK 393 (Seite 14) Analogwertdarstellung für die Ausgabebereiche der Analogausgänge (Seite 104) Parameter der HART-Analogbaugruppen (Seite 178) HB_Umparametrieren im RUN (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ) Datensatzschnittstelle Einleitung In diesem Kapitel finden Sie die spezifischen Daten, die Sie zur Parametrierung, Diagnose und zur HART-Kommunikation benötigen, wenn Sie über die Standardanwendungen von STEP 7 hinausgehen oder für die HART-Kommunikation ein eigenes SW-Tool benutzen wollen. Mit STEP 7 konfigurieren und parametrieren Die HART-Analogbaugruppen können Sie mit STEP 7 konfigurieren und parametrieren. Dabei werden Sie durch die Integrierte Hilfe unterstützt. Bestimmte Zusatzfunktionen zum Schreiben von Parametern und Lesen von Diagnosedaten können Sie anhand von SFCs in Ihr Anwenderprogramm integrieren. 196 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

197 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision Parameterdatensätze Aufbau der Parameter-Datensätze für die HART-Analogeingabe Die folgenden Bilder zeigen den Datensatz 0 für die statischen Parameter und den Datensatz 1 für die dynamischen Parameter für AI-HART und AO-HART. Bild 4-7 Parameter der HART-Analogeingabebaugruppe Tabelle 4-11 Kodierungen für Messart und Messbereich der HART-Analogeingabebaugruppe Messart Kodierung Messbereich Kodierung deaktiviert 2#0000 deaktiviert 2# Draht-Messumformer 2# bis 20 ma 4 bis 20 ma 2#0010 2# Draht-Messumformer 2# bis 20 ma 2#0011 HART (2- und 4-Draht Messumformer anschließbar) 2# bis 20 ma HART 2#1100 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

198 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Aufbau der Parameter-Datensätze für die HART-Analogausgabe Das folgende Bild zeigt Datensatz 0 für die statischen Parameter und Datensatz 1 für die dynamischen Parameter. Bild 4-8 Parameter der HART-Analogausgabebaugruppe Tabelle 4-12 Kodierungen für Messart und Messbereich der HART-Analogausgabebaugruppe Ausgabeart Kodierung Ausgabebereich Kodierung deaktiviert 2#0000 deaktiviert 2#0000 Stromausgabe ohne HART 2# bis 20 ma 4 bis 20 ma 2#0010 2#0011 Stromausgabe mit HART 2# bis 20 ma HART 2# Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

199 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision Diagnosedatensätze Aufbau und Inhalt der Diagnosedaten Die Diagnosedaten einer Baugruppe können bis zu 16 Byte lang sein und bestehen aus den Datensätzen 0 und 1 Datensatz 0 enthält systemspezifische Diagnosedaten 4 Byte, die systemweit festgelegt sind und für HART-Analogeingabe und -ausgabe gültig sind Datensatz 1 enthält die 4 Byte Diagnosedaten einer S7-300, die auch im Datensatz 0 stehen und 6 Byte baugruppenklassenspezifische Diagnosedaten. Diagnosedatensatz DS0 /DS1 Bild 4-9 Diagnosedaten Datensatz 0/1 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

200 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Diagnosedatensatz DS1 Das folgende Bild zeigt den Inhalt der Bytes 4 bis 9 der Diagnosedaten. Bild 4-10 Diagnosedaten Datensatz 1 Hinweis Zu den Diagnosedaten beachten Sie bitte folgende Hinweise Wenn ein HART-Kanalfehler gesetzt ist, erhalten Sie weiterführende Informationen, wenn Sie den Statusteil im HART-Antwortdatensatz zum entsprechenden Client oder den Zusatzdiagnosedatensatz zum entsprechenden Kanal mit SFC59 bzw. SFB 53einlesen 200 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

201 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Siehe auch HART-Kommunikationsdatensätze (Seite 201) Zusatzdiagnosedatensätze (Seite 205) HART-Kommunikationsdatensätze Übergabedatensätze Die HART-Kommunikation kann von bis zu 7 Clients für jeweils 2 Kanäle getrennt bedient werden. Hierfür stehen 14 separate Übergabebereiche zur Verfügung, 7 für Kanal 0 und 7 für Kanal 1. Jeder Übergabebereich besteht aus Kommando- und Antwortdatensatz. Koordinierungsregeln für HART- Kommunikation Jedem Client / Kanal sind feste Datensatznummern zugeordnet Kanal Client / Datensatz Kommando Antwort Kommando Antwort Jeder Client darf nur die Datensatznummern seines Übergabebereichs benutzen. Beispiel für Client 6 / Kanal 0 Datensatz 30 für Kommando, Datensatz 32 für Antwort. Ein Client muss, nachdem er einen Kommandodatensatz geschrieben hat, den Antwortdatensatz lesen, bevor er einen weiteren Kommandodatensatz schreiben darf. Dem Übergabebereich jedes Client ist ein Bereitschaftsbit im Nutzdatenbereich zugeordnet, das gesetzt wird, wenn Daten zur Abholung bereit stehen. Vom Master Klasse 2 aus kann der Client den "Bearbeitungszustand" im Antwortdatensatz auswerten Wenn der "Bearbeitungszustand" "erfolgreich" bzw. "fehlerhaft" anzeigt, enthält der Datensatz aktuelle Antwortdaten bzw. Fehleranzeigen. Der Datensatz muss immer komplett gelesen werden, da nach dem ersten Lesen mit erfolgreichem oder fehlerhaftem Zustand der Datensatz von der Baugruppe verändert werden kann. Der Statusteil im Antwortdatensatz gibt Auskunft darüber, ob und welche Fehler aufgetreten sind. Der HART-Burst-Modus kann nicht von mehreren Clients gleichzeitig benutzt werden (d.h. nur ein Client kann diese Betriebsart durch ein Kommando einstellen). Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

202 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Aufbau Datensatz für Kommando Das folgende Bild zeigt den Kommandodatensatz, mit dem Sie ein Kommando in den Übergabebereich eines Client schreiben können. Die HART-Analogbaugruppe sendet das Kommando an das angeschlossene HART-Feldgerät. Bild 4-11 Kommandodatensatz der HART-Analogbaugruppe Hinweise zum Kommando Derselbe Client darf erst ein Kommando senden, wenn er die Antwort auf das vorangegangene Kommando gelesen hat. Wenn er verhindern will, dass Kommandos eines anderen Client dazwischen bearbeitet werden, muss er in seinem Kommando das Bit "unteilbare Kommandofolge" setzen Die unteilbare Kommandofolge wird aufrecht gehalten, solange das Bit "unteilbare Kommandofolge" gesetzt ist. Die unteilbare Kommandofolge wird beendet, wenn das Bit "unteilbare Kommandofolge" nicht gesetzt ist oder nach 10 Sekunden automatisch durch die Baugruppe. Während eine unteilbare Kommandofolge für einen Client eingestellt ist, kann je ein Kommando eines anderen Client zwischengespeichert werden. Die gespeicherten Kommandos werden bearbeitet, nachdem die unteilbare Kommandofolge beendet ist. Hinweise zur Antwort Beim Lesen des Antwortdatensatzes müssen Sie sicher stellen, dass ein aktueller Antwortdatensatz angekommen ist Wenn der Bearbeitungszustand im Antwortdatensatz "erfolgreich" bzw. "fehlerhaft" anzeigt, enthält der Datensatz aktuelle Antwortdaten bzw. Fehleranzeigen. Alternativ dazu können Sie das "Bereitschaftsbit" im Nutzdatenbereich auswerten Dem Übergabebereich jedes Client ist ein Bit im Nutzdatenbereich zugeordnet, das gesetzt wird, wenn neue Daten angekommen sind. 202 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

203 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Aufbau Datensatz für Antwort Das folgende Bild zeigt den Aufbau des Antwortdatensatzes, der die Antwort auf das vorher gesendete HART-Kommando und Fehler bzw. Status enthält. Bild 4-12 Antwortdatensatz der HART-Analogbaugruppen Auswertung der Antwortdaten Wenn Sie einen aktuellen Antwortdatensatz vor sich haben, können Sie folgende Prüfungen durchführen Durch die Angabe "letztes Kommando" stellen Sie sicher, dass die Antwort zum gesendeten Kommando gehört. Durch die Auswertung der "Sammelfehleranzeigen" (siehe folgende Tabelle) können Sie Fehlerfälle lokalisieren. Weiterführende Fehlermeldungen sind enthalten in "HART-Protokollfehler bei Antwort" (siehe nachfolgende Tabelle) und den beiden HART-Statusbytes. In den Sammelfehlerbytes im Fehlerzustand werden die Ereignisse auf Bits "1" gesetzt. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

204 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Tabelle 4-13 HART-Sammelfehleranzeigen Bitnr. HART-Sammelfehleranzeige Bedeutung 0 immer 0 nicht belegt 1 abgewiesenes Kommando Wird in folgenden Fällen gesetzt Bei einem nicht existierenden Baugruppenkommando. Beim Versuch, den Burst-Modus einzuschalten, wenn er bereits eingeschaltet ist. Beim Versuch, den Burst-Modus auszuschalten, wenn er durch einen anderen Client eingeschaltet wurde. Beim Versuch, die Polling-Adresse des HART Feldgerätes zu ändern. 2 weitere Statusinformationen verfügbar. 3 HART-Gerätestatus--> Eintrag von "Umparametrierung" in Diagnosedaten Datensatz 1 Entspricht Bit 4 im 2. HART-Statusbyte. Durch das HART-Kommando 48 erhalten Sie bei Bedarf weitere Statusinformationen Hier übergibt das Feldgerät seinen Gerätezustand. Dieses sind die Angaben im 2. HART-Statusbyte, das unverändert übernommen wird. 4 HART-Kommandostatus Hier übergibt das Feldgerät Anzeigen zum Empfang des Kommandos. Angaben dazu befinden sich im 1. HART-Statusbyte. 5 Fehler bei HART-Kommunikation--> Eintrag "HART-Sammelfehler" in Diagnosedaten Datensatz 1 6 HART-Protokollfehler bei Antwort--> Eintrag "HART-Sammelfehler" in Diagnosedaten Datensatz 1 7 Drahtbruch--> parallel Eintrag "Drahtbruch" in Diagnosedaten Datensatz 1 Hier hat das Feldgerät einen Kommunikationsfehler beim Empfang des Kommandos festgestellt. Die Fehlerangaben befinden sich im 1. HART-Statusbyte, das unverändert übernommen wird. Fehler bei der HART-Kommunikation vom Feldgerät zur Baugruppe, d.h. die Antwort wurde fehlerhaft empfangen. Angaben zur Fehlerursache befinden sich im Folgebyte. Siehe folgende Tabelle. Die Verbindung zum Messumformer bzw. zum Stellglied ist unterbrochen. Tabelle 4-14 HART-Protokollfehler bei Antwort vom Feldgerät zur Baugruppe Bitnr. HART-Protokollfehler in Byte 2 Bedeutung 0 falsches Timing bei Telegramm Nach Wartezeit ist keine Antwort vom Feldgerät eingetroffen. 1 immer 0 nicht belegt 2 falsches Timing bei Zeichenübertragung Die Pausenzeit zwischen zwei Bytes wurde nicht eingehalten. 3 fehlerhafte Prüfsumme bei Antwort Berechnete und übertragene Prüfsumme stimmen nicht überein. 4 Rahmenfehler bei Antwort Fehler beim Empfang des HART-Signals (im UART) 5 Überlauffehler bei Antwort Fehler beim Empfang des HART-Signals (im UART) 204 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

205 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Bitnr. HART-Protokollfehler in Byte 2 Bedeutung 6 Parity-Fehler bei Antwort Fehler beim Empfang des HART-Signals (im UART) 7 HART-Zugriff nicht möglich Der Anschluss zum Feldgerät ist ständig belegt. Dieser Fehler wird eingetragen, nachdem die Übertragung 10 Sekunden überschritten hat Zusatzdiagnosedatensätze Zusatzdiagnosedaten Die Zusatzdiagnosedaten geben Auskunft über den Zustand der HART-Kommunikation nach dem letzten Kommando. Zusatzdiagnosedatensatz 128 für Kanal 0, 129 für Kanal 1 Zusatzdiagnosedatensatz 130 für Kanäle 0 und 1 Hier werden beim Anlauf der Baugruppe die erkannten angeschlossenen HART-Feldgeräte und deren Identifikationen ("tag") eingetragen Zusatzdiagnosedatensätze 131 für Kanal 0 und 151 für Kanal 1 mit den Daten zu den im Zusatzdiagnosedatensatz 130 gefundenen Kennungen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

206 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Aufbau der Diagnosedatensätze 128 und 129 Das folgende Bild zeigt den Aufbau der Diagnosedatensätze 128 und 129. Bild 4-13 Diagnosedatensätze 128 und 129 der HART-Analogbaugruppen 206 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

207 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Aufbau des Diagnosedatensatzes 130 Das folgende Bild zeigt den Aufbau des Diagnosedatensatzes 130, den Sie anfordern können, um eine Identifikation der angeschlossenen HART-Messumformer bzw. HART-Stellglieder zu erhalten. Bild 4-14 Diagnosedatensatz 130 der HART-Analogbaugruppen Aufbau des Diagnosedatensätze 131 und 151 Hier finden Sie die zugehörigen Daten zu den Kennungen, die im Datensatz 130 markiert wurden Die Adresse des gefundenen HART-Feldgeräts und die HART-Identifikation mit Messstellenkennzeichen("tag") bzw. Kennzeichen für ein Stellglied. Der Aufbau ist im folgenden Bild dargestellt. Datensatz 131 für Kanal 0 (Länge 38 Bytes) Datensatz 151 für Kanal 1 (Länge 38 Bytes) Bild 4-15 Diagnosedatensätze 131 und 151 der HART-Analogbaugruppe Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

208 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision Zusatzparametrierdatensätze Aufbau der Parameterdatensätze 128 und 129 Das folgende Bild zeigt den Aufbau der Zusatzparametrierdatensätze 128 für Kanal 0 und 129 für Kanal 1. Die Einstellungen wirken sich auf den zugeordneten Kanal aus Bild 4-16 Parameterdatensätze 128 und 129 der HART-Analogbaugruppen Hinweise zu den Zusatzparametern Die Zusatzparameter enthalten Parameter, die Sie normalerweise nicht verändern müssen, da sie bereits auf einen optimierten Wert eingestellt sind Die folgende Tabelle enthält Erläuterungen der Parameter und Defaultwerte. Tabelle 4-15 Zusatzparameter der HART-Analogbaugruppen Parameter Erläuterung Wertebereich und Voreinstellung Wiederholversuche Drahtbruch-Filterzeit 1 Aktualisierungszeit Wenn die HART-Analogbaugruppen ein Kommando an das Feldgerät senden und der Anschluss belegt ist, so starten sie die eingestellte Anzahl von Wiederholversuchen. Nur wenn der Drahtbruch länger als die eingestellte Filterzeit ansteht, wird er gemeldet. Die HART-Baugruppen senden automatisch das HART-Kommando 1, um den aktuellen Wert der Primärvariablen zu lesen. Wertebereich Defaulteinstellung keine Wiederholversuche Wertebereich Defaulteinstellung keine Filterzeit Wertebereich Defaulteinstellung keine Wartezeit 0 bis bis ,75 sek. 0 0 bis 255, 12 3 sek. 1 Da es Messumformer mit unterschiedlichem zeitlichen Anlaufverhalten gibt, kann es dazu kommen, dass mehrere Diagnosealarme im Anlauf erzeugt werden. Um diesen Effekt zu vermeiden, steht Ihnen die Drahtbruch-Filterzeit zu Verfügung Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

209 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Defaultparametrierung über den DP-Master Klasse 2 Wenn sich die HART-Analogbaugruppen im nicht parametrierten Zustand befinden, z.b. nach Spannungsausfall, können sie bei ausgeschaltetem Automatisierungssystem vom PROFIBUS DP-Master Klasse 2 aus eine Defaultparametrierung erhalten. Dies geschieht über den Parameterdatensatz Nr. 250, der nur aus einem Byte mit dem Wert ungleich 0 besteht. Allerdings darf der Anstoß der Defaultparametrierung nur dann erfolgen, wenn sich die Baugruppe im nicht parametrierten Zustand befindet. Das kann durch Lesen des Diagnosedatensatzes ermittelt werden Nutzdatenschnittstelle Übersicht über die Nutzdaten Die HART-Analogbaugruppen verfügen über einen Nutzdatenbereich mit folgendem Inhalt, der für Kanal 0 und Kanal 1 in gleicher Weise bereitgestellt wird Strom als Analogeingabewert bzw. Analogausgabewert Primärvariable im HART-Format (Messwert oder Stellwert) Bereitkennungen für die Clients, die anzeigen, wenn neue Lesedaten zur Abholung vorliegen. Bei der Beschreibung der Nutzdaten sind relative Adressen angegeben. Die Baugruppenadresse, die Sie dazu addieren müssen, ermitteln Sie über die STEP 7 Applikation "Konfigurieren und Parametrieren". Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

210 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.4 HART Analogbaugruppen - Revision 5 Eingangsbereich (lesend) Aufbau Nutzdaten Das folgende Bild zeigt den Aufbau des Eingangs-Nutzdatenbereichs der HART- Analogbaugruppen. Die Daten des Nutzdatenbereichs können Sie mit "Peripheriedaten Lesen" (z.b. L PEW 256) einlesen und in Ihrem Anwenderprogramm auswerten. Bild 4-17 Eingangs-Nutzdatenbereich der HART-Analogbaugruppen 210 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

211 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Ausgangsbereich (schreibend) Aufbau Nutzdaten Das folgende Bild zeigt den Aufbau des Ausgangs-Nutzdatenbereichs der HART- Analogbaugruppen. Die Daten können Sie mit "Peripheriedaten Schreiben" (z.b. T PAW 256) im zulässigen Format in den Nutzdatenbereich transferieren. Bild 4-18 Ausgangs-Nutzdatenbereich der HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Übersicht In diesem Kapitel werden folgende SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen beschrieben SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART (HART-Analogeingabebaugruppe), Bestellnummer 6ES TB10-0AB0 SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART (HART-Analogausgabebaugruppe), Bestellnummer 6ES TB10-0AB0 Dieses Kapitel vermittelt Ihnen die Kenntnisse, die Sie für den Einsatz der Baugruppen als HART-Interface benötigen. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

212 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Die HART Analogbaugruppen Revision 7 bieten gegenüber den Revision 5 Baugruppen folgendes Sie könne HART 5, HART 6 und HART 7 Messumformer einsetzen Sie können über den Parametrierdialog von HW-Konfig bis zu 8 HART Variablen zusätzlich in den Nutzdatenbereich der Baugruppe projektieren. Die Abbildung der HART-Kommandos und HART-Antworten in die S7-Datensätze basiert auf dem PROFIBUS Profile HART Version 1.0. Siehe Voraussetzung Die HART Analogbaugruppen Revision 7 können ab STEP7 V5.5 + SP4 und SIMATIC PCS 7 V8.1 verwendet werden. Die Baugruppen können am PROIFIBUS DP bzw. am PROFINET IO in Verbindung mit den jeweiligen High-Feature Interfacemodulen IM 153-2, 6ES7153-2BA02-0XB0 bzw. IM 153-4, 6ES7153-4BA00-0XB0 eingesetzt werden. Eine PROFINET IO Norm-Einbindung der HART Analogbaugruppen ist mit der aktuellen GSDML Datei (ab GSDML-V2.3-Siemens-ET200M xml) der IM153-4 möglich. Die Parametrierung der Feldgeräte ist mit SIMATIC PDM ab V6.1 bzw. SIMATIC PDM V 8.1 SP 1 möglich. Sie benötigen dazu die EDD für die ET 200M. Bei PROFIBUS DP ab der EDD V und bei PROFINET IO ab der EDD V Projektieren von HART-Variablen Einleitung Zahlreiche HART-Feldgeräte stellen zusätzliche Messgrößen (z. B. Sensortemperatur) zur Verfügung. Diese können ausgelesen werden, wenn sie in der Feldgeräte-Projektierung in SIMATIC PDM entsprechend eingestellt sind. Über die HART-Variablen ist es möglich die eingestellten Messwerte direkt vom Feldgerät in den E/A-Bereich ihres Automatisierungsystems zu übernehmen. Bei den HART-Baugruppen können max. 8 HART-Variabeln parametriert werden. Die HART- Variablen ordnen Sie im Eigenschaftsdialog der Baugruppe einem Kanal zu. Adressbelegung Die HART-Baugruppen belegen standardmäßig 16 Ein-/Ausgangsbyte (Nutzdaten). Wenn Sie HART-Variablen projektieren, belegen die Baugruppen für jede HART-Variable zusätzlich 5 Byte Eingangsdaten. Wenn Sie alle 8 HART-Variablen nutzen belegen die HART-Baugruppen insgesamt 56 Eingangsbytes (16 Byte + 8 x 5 Byte = 56 Byte.). Die Projektierung "keine" belegt keine zusätzlichen Eingangsbyte. 212 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

213 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Bei der Projektierung "CIR" werden keine HART-Variablen in den Nutzdatenbereich gelegt. Es wird aber zusätzlicher Adressraum von 5 Byte für eine nachträgliche Umparametrierung reserviert. Projektierung von HART-Variablen Die HART-Variablen parametrieren Sie in STEP 7 HW-Konfig. Für jeden Kanal können Sie bis zu 4 HART-Variablen projektieren PV (Primary Variable) SV (Secundary Variable) TV (Teritary Variable) QV (Quatenary Variable) Wenn Sie die HART-Variable später im Anwenderprogramm zuordnen wollen, dann nutzen Sie den Parameter CiR. CiR ist ein Platzhalter und reserviert den Adressraum für eine HART- Variable. HART-Variablen die Sie nicht nutzen, müssen Sie mit dem Parameter "keine" projektieren. Beispiel für eine Projektierung von HART-Variablen Das folgende Bild zeigt ein Beispiel für die Projektierung von HART-Variablen. Bild 4-19 Beispiel für die Projektierung von HART-Variablen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

214 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Aufbau der HART-Variablen Jede HART Variable belegt 5 Byte Eingangsdaten und ist wie folgt aufgebaut Aufbau des Bytes "Quality-Code" Der Quality-Code (QC) kann folgende Werte annehmen Quality-Code (QC) 0x4C oder 0 0x18 0x0C 0x47 0x84 0x80 Bedeutung Initialisierung 0 Wert von IM und 4C von Baugruppe Kommunikationsabbruch / keine Kommunikation Fehler im HART-Gerät HART-Gerät ist beschäftigt OK "Konfiguration geändert" OK HART-Variablen im RUN umparametrieren In CiR-fähigen Automatisierungssystemen S7-400, sowie im S7-400H-System können Sie die HART-Variablen im RUN umparametrieren. Voraussetzung HART-Variable muss in HW-Konfig bereits als PV, SV. TV, QV oder CiR projektiert sein Parameter der HART-Analogbaugruppen Übersicht Die folgenden Tabellen enthalten die Parameter der HART-Analogeingabebaugruppe und die Parameter der HART-Analogausgabebaugruppe. Die Tabellen zeigen, welche Parameter für die Baugruppe insgesamt oder jeweils für einen Kanal einstellbar sind. Allgemeines zur Parametrierung finden Sie bei der Beschreibung der SIMATIC-Analogbaugruppen im Gerätehandbuch Automatisierungssystem SIMATIC S7-300 Baugruppendaten. 214 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

215 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Parameter der SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART Tabelle 4-16 Parameter der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART Parameter Wertebereich Voreinstellung Art der Parameter Grundeinstellungen Freigaben Wirkungsbereich Diagnosealarm ja/nein nein dynamisch Baugruppe Prozessalarm bei Grenzwertüberschreitung Prozessalarm bei Zyklusende Grenzwert für Prozessalarm ja/nein ja/nein Oberer Grenzwert Bei 0 20mA 23, ,52mA Bei 4 20mA 22,81 1,185mA Unterer Grenzwert Bei 0 20mA -3,52 23,52mA Diagnose Bei 4..20mA 1,185 22,81mA nein nein Überlauf (32767) Unterlauf (-32768) dynamisch Kanal Sammeldiagnose ja/nein nein statisch Kanal mit Drahtbruchprüfung ja/nein nein Sammeldiagnose HART ja/nein nein Messung Messart deaktiviert 4DMU (4-Draht- Messumformer) 2DMU (2-Draht- Messumformer) Messbereich Deaktiviert Integrationszeit / Störfrequenzunterdrückung HART mA (nur bei 4DMU einstellbar) mA 2,5ms; 16,6ms; 20ms; 100ms entspricht Störfrequenz-unterdrückung von 400Hz; 60Hz; 50Hz; 10Hz 4DMU (4-Draht-Messumformer) ma 20 ms dynamisch Kanal HART-Funktion ja / nein ja dynamisch Kanal Wiederholungen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

216 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Drahtbruchprüfung Die Drahtbruchprüfung ist nur bei freigegebener Sammeldiagnose und bei dem Messbereich 4 20mA möglich. HART-Funktion Die HART Funktionalität ist nur im Messbereich ma möglich. Bei aktivierter HART- Funktion sendet die HART-Analogbaugruppe das HART-Kommando 0 und danach zyklisch das HART-Kommando 3 an das Feldgerät. Sobald eine korrekte Kommunikation mit dem HART-Feldgerät aufgebaut ist, leuchtet die grüne HART-Statusanzeige. Sammeldiagnose HART Sammeldiagnose HART bezieht sich auf die HART Kommunikation und ist bei angewählter HART-Funktion auch bei nicht aktivierter Sammeldiagnose möglich. Ist die HART-Funktion nicht angewählt ist auch keine Sammeldiagnose HART möglich. Parameter der SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART Tabelle 4-17 Parameter der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART Grundeinstellungen Freigabe Art der Parameter Parameter Wertebereich Voreinstellung Wirkungsbereich Diagnosealarm ja/nein nein dynamisch Baugruppe Diagnose Sammeldiagnose ja/nein nein statisch Kanal Sammeldiagnose HART ja/nein nein Ausgabe Ausgabeart Ausgabebereich Verhalten bei CPU-Stop deaktiviert Strom ma ma Ausgänge Stromund Spannungslos (ASS) Letzten Wert halten (LWH) Ersatzwert aufschalten (EWS) Ersatzwert 0 20mA 0mA HART Strom dynamisch Kanal ma Ersatzwert aufschalten (EWS HART-Funktion ja / nein ja dynamisch Kanal Wiederholungen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

217 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 HART-Funktion HART ist nur im Ausgabebereich mA möglich. Bei aktivierter HART-Funktion sendet die HART-Analogbaugruppe das HART-Kommando 0 und danach zyklisch das HART- Kommando 3 an das Feldgerät. Sobald eine korrekte Kommunikation mit dem HART-Feldgerät aufgebaut ist, leuchtet die grüne HART-Statusanzeige. Sammeldiagnose HART Sammeldiagnose HART bezieht sich auf die HART Kommunikation und ist bei angewählter HART-Funktion auch bei nicht aktivierter Sammeldiagnose möglich. Wenn die HART-Funktion nicht angewählt ist, ist auch keine Sammeldiagnose HART möglich Diagnose der HART-Analogbaugruppen Übersicht über die Diagnose Wenn bei der Inbetriebnahme oder während der Betriebsphase Fehler aufgetreten sind, können Sie mit Hilfe der Diagnose die Fehlerursache ermitteln. Das allgemeine Diagnoseverhalten der HART-Analogbaugruppe entspricht dem der anderen SIMATIC S7-Ex- Analogbaugruppen. Parametrierbare und nichtparametrierbare Diagnosemeldungen Die Diagnose unterscheiden wir in parametrierbare und nichtparametrierbare Diagnosemeldungen. Parametrierbare Diagnosemeldungen erhalten Sie nur dann, wenn Sie die Diagnose durch Parametrierung freigegeben haben. Die Parametrierung nehmen Sie im Parametrierdialog "Diagnose" in STEP 7 vor. Nichtparametrierbare Diagnosemeldungen werden unabhängig von der Diagnosefreigabe immer von der Analogbaugruppe bereitgestellt. Aktionen nach Diagnosemeldung in STEP 7 Jede Diagnosemeldung führt zu folgenden Aktionen Die Diagnosemeldung wird in die Diagnose der Analogbaugruppe eingetragen. Die Sammelfehler-LED (SF-LED) auf der Analogbaugruppe leuchtet. Bei kanalspezifischen Fehlern leuchtet zusätzlich die Kanalfehler-LED Wenn Sie "Freigabe Diagnosealarm" mit STEP 7 parametriert haben, dann wird ein Diagnosealarm ausgelöst und der OB 82 in der CPU aufgerufen. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

218 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Diagnosemeldung im Messwert von Analogeingabebaugruppen Jede Analogeingabebaugruppe liefert unabhängig von der Parametrierung beim Erkennen eines Fehlers den Messwert 7FFFH. Dieser Messwert bedeutet entweder Überlauf, Störung oder ein Kanal ist deaktiviert. Diagnosemeldung über LED Die Analogbaugruppen zeigen baugruppenspezifische wie ach kanalspezifische Fehler über ihre SF-LED (Sammelfehler-LED) an. Die SF-LED leuchtet, sobald ein Fehler von der Analogbaugruppe erkannt wurde. Sie erlischt, wenn alle Fehler behoben sind. Zusätzlich werden kanalspezifische Fehler über die entsprechende Kanalfehler-LED angezeigt. Diagnosemeldungen "Analog" Tabelle 4-18 Diagnosemeldungen "Analog" Diagnosemeldung Wirkungsbereich der Diagnose externe Hilfsspannung fehlt Baugruppe nein Baugruppe nicht parametriert Falsche Parameter Zeitüberwachung angesprochen (Watch dog) EPROM-Fehler RAM-Fehler ADU-/DAU-Fehler Prozessalarm verloren Parametrierfehler Kanal nein Drahtbruch Kanal ja Unterlauf (nur bei der Analogeingabe und wenn keine Drahtbruchprüfung aktiviert ist) Überlauf (nur bei der Analogeingabe) Kanal Kanal parametrierbar ja ja Überlauf Erfasste Analogwerte oberhalb von 23,52mA (beim Messbereich 0 20mA) bzw. 22,81mA (beim Messbereich 4 20mA) werden bei freigegebener Sammeldiagnose als Überlauf gemeldet. Der Analogwert wird auf 0x7FFF gesetzt. Dies hat keinen Einfluß auf die HART- Kommunikation. 218 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

219 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Unterlauf Bei freigegebener Sammeldiagnose nicht freigegebener Drahtbruchdiagnose wird bei einem erfassten Strom unterhalb von 1,1845mA Unterlauf gemeldet. Der Analogwert wird auf 0x8000 gesetzt. Unterhalb von 1,1845mA ist keine HART Kommunikation mehr möglich. Drahtbruch Bei der Analogeingabe wird bei freigegebener Sammeldiagnose und freigegebener Drahtbruchdiagnose bei einem Strom kleiner als 3,6mA Drahtbruch gemeldet. Bei einem Strom größer als 3,8mA wird der Drahtbruch wieder als gehend gemeldet. Bei Drahtbruch wird der Analogwert auf 0x7FFF gesetzt. Die HART-Kommunikation bleibt bis 1,1845mA aktiv. Bei der Analogausgabe erfolgt bei freigegebener Sammeldiagnose im Messbereich 4 20mA eine Drahtbruchprüfung. Ein Drahtbruch wird bei einem Strom kleine als ca. 500µA gemeldet. Bei Drahtbruch" ist keine HART-Kommunikation mehr möglich. Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen bei Diagnosemeldungen "Analog" Tabelle 4-19 Diagnosemeldungen der Analogeingabebaugruppe, Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen Diagnosemeldung Mögliche Fehlerursache Abhilfemaßnahme externe Hilfsspannung fehlt Baugruppe nicht parametriert Falsche Parameter Zeitüberwachung angesprochen (Watch dog) EPROM-Fehler RAM-Fehler Lastspannung L+ der Baugruppe fehlt Störung im Hochlauf ein Parameter oder die Kombination von Parametern ist unplausibel zeitweise hohe elektromagnetische Störungen Baugruppe defekt Versorgung L+ zuführen Baugruppe neu parametrieren Baugruppe neu parametrieren Beseitigung der Störungen Baugruppe austauschen ADU-/DAU-Fehler Baugruppe defekt Baugruppe austauschen Prozessalarm verloren Parametrierfehler Prozessalarme warden schneller ausgelöst als sie die CPU verarbeiten kann ein Parameter oder die Kombination von Parametern des Parameterdatensat 1 ist unplausibel Ein Parameter der HART-Parameterdatensätze (131 / 132) ist falsch System überprüfen, ggf. eine leistungsfähigere CPU einsetzen Parameter prüfen und erneut zur Baugruppe übertragen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

220 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Drahtbruch Unterlauf Überlauf Geberbeschaltung ist zu hochohmig Unterbrechung der Leitung zwischen Baugruppe und Sensor Kanal nicht beschaltet (offen) Eingangswert unterschreitet Untersteuerungsbereich, Fehler möglicherweise hervorgerufen durch falsche Messbereichswahl bei dem Messbereich 4 bis 20 ma ggf. Sensor verpolt angeschlossen Eingangswert überschreitet Übersteuerungsbereich anderen Gebertyp einsetzen oder anders verdrahten, zum Beispiel Leitungen mit höherem Querschnitt verwenden Leitungsverbindung herstellen Kanal deaktivieren (Parameter "Messart") Kanal beschalten anderen Messbereich parametrieren Anschlüsse prüfen anderen Messbereich parametrieren Diagnosemeldungen "HART" Tabelle 4-20 Zusätzliche Diagnosemeldungen HART der Analogeingabebaugruppe Diagnosemeldung Wirkungsbereich der Diagnose HART-Kommunikationsfehler Kanal ja Hauptvariable außerhalb der Grenzen Nebenvariable außerhalb der Grenzen Analogausgang gesättigt Analogausgang feste Stromstärke Weitere Statusinformationen verfügbar Konfiguration geändert Funktionsstörung im Feldgerät parametrierbar HART-Kommunikationsfehler Bei freigegebener Sammeldiagnose HART werden Kommunikationsfehler mit dem HART Feldgerät gemeldet. Alle restlichen HART Diagnosemeldungen werden vom angeschlossenen Feldgerät in den HART-Statusbytes gemeldet und von der Analogbaugruppe als Diagnose abgebildet. 220 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

221 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 HART-Statusbytes Auf jedes HART-Kommando folgt eine HART-Antwort, die Daten und zwei Statusbytes enthält. Die Statusbytes geben Auskunft über Gerätestatus des angeschlossenen Feldgeräts (z. B. Umparametrierung), Kommunikationsfehler bei der Übertragung zwischen der HART-Analogbaugruppe und dem angeschlossenen Feldgerät, Kommandofehler bei der Interpretation des HART-Kommandos durch das angeschlossene Feldgerät (keine Fehlermeldung sondern Warnung). Die HART-Statusbytes werden unverändert in den HART-Antwortdatensatz übernommen. Ihre Bedeutung ist in der Technischen Spezifikation für HART beschrieben. Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen bei Diagnosemeldungen "HART" In der folgenden Tabelle finden Sie für die zusätzlichen Diagnosemeldungen die möglichen Fehlerursachen und entsprechende Abhilfemaßnahmen. Tabelle 4-21 Zusätzliche Diagnosemeldungen HART, deren mögliche Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen Diagnosemeldung mögliche Diagnose-/ Fehlerursachen HART-Kommunikationsfehler HART-Feldgerät antwortet nicht Timingfehler Abhilfemaßnahmen Überprüfen der Prozessverdrahtung Korrektur der Parametrierung Strom kleiner als 1,1845mA Anzahl der parametrierten Wiederholungen erhöhen Analogeingabe Anschließen eines Kondensators von ca. 150nF parallel zum Messumformer Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

222 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Hauptvariable außerhalb der Grenzen Nebenvariable außerhalb der Grenzen Falsche Parameter im HART- Gerät HART-Gerät besitzt Simulation und Simulation ist eingestellt auf "Primärvariable außerhalb der Grenzen" Falscher Messpunkt Primärvariable außerhalb der Grenzen parametriert Falsche Parameter im HART- Gerät HART-Gerät besitzt Simulation und Simulation ist eingestellt auf "Non-Primärvariable außerhalb der Grenzen" Falscher Messpunkt Primärvariable außerhalb der Grenzen parametriert Analogausgang gesättigt Falsche Parameter im HART- Gerät Analogausgang feste Stromstärke Weitere Statusinformationen verfügbar (wird nach 3 s gelöscht) Konfiguration geändert Funktionsstörung im Feldgerät HART-Gerät besitzt Simulation und Simulation ist auf zu hohen Messwert eingestellt Falscher Messpunkt Primärvariable außerhalb der Grenzen parametriert Falsche Parameter im HART- Gerät HART-Gerät besitzt Simulation und Simulation ist auf zu hohen Messwert eingestellt Falscher Messpunkt Primärvariable außerhalb der Grenzen parametriert HART-Gerät liefert weiteren Status. Im HART-Gerätestatus (= HART- Statusbytes) wurde die Kennung für Umparametrierung des HART-Feldgeräts gesetzt. Kommunikations- und Kommandofehler bei HART-Betrieb, die die angeschlossenen HART-Feldgeräte betreffen. Überprüfen der Parametrierung des HART-Geräts Simulation korrigieren Überprüfen, ob der richtige Sensor angeschlossen ist Status auslesen und ggf. beheben Soll bei der Umparametrierung kein Diagnosealarm ausgelöst werden, darf der Diagnosealarm nicht freigegeben sein. Für Detailinformationen den Antwortdatensatz des entsprechenden Client oder Diagnosedatensatz auswerten. 222 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

223 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Siehe auch Diagnose der Analogbaugruppen (Seite 127) HART-Kommunikationsdatensätze (Seite 201) Zusatzdiagnosedatensätze (Seite 205) Diagnosedatensätze (Seite 199) Alarme der HART-Analogbaugruppe Übersicht über die Alarme Das allgemeine Alarmverhalten der HART-Analogbaugruppe entspricht dem der SIMATIC S7 Ex Analogbaugruppen. Sämtliche Alarme können Sie per Parametrierung freigeben oder sperren. Prozessalarme bei AI-HART Hier wird unterschieden zwischen "Prozessalarm bei Grenzwertüberschreitung" und "Prozessalarm bei Zyklusende". Bei Prozessalarm können Sie die Lokaldaten im OB40 auswerten Tabelle 4-22 Lokaldaten im OB40 Lokaldaten OB40 Bit Bit 1 Bit 0 Grenzwertverletzung Byte 0 '0' Kanal 1 Kanal 0 Überschreitung des oberen Grenzwertes Byte 1 '0' Kanal 1 Kanal 0 Unterschreitung des unteren Grenzwertes Byte 2 '0' '0' '0' nicht relevant Byte 3 '0' '0' '0' nicht relevant Beim Zyklusende werden alle Bits in den Bytes 0-3 der Zusatzinformation für OB 40, die nicht für die Kanäle 0 und 1 reserviert sind, auf "1" gesetzt. Durch die reservierten Bits können Sie auswerten, ob an einem Kanal der parametrierte Grenzwert über- oder unterschritten wurde Bei Grenzwertverletzung wird "1" eingetragen, ansonsten "0". Siehe auch Alarme der Analogbaugruppen (Seite 132) Parameter der HART-Analogbaugruppen (Seite 178) Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

224 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision HART-Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART (6ES7331-7TB10-0AB0) Bestellnummer 6ES7331-7TB10-0AB0 Eigenschaften Die Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus 2 Eingänge in 2 Kanalgruppen 2 Versorgungsausgänge zur Speisung von 2-Draht-Messumformern Die Messwertauflösung ist pro Kanal einstellbar (siehe "Analogwerte und Auflösung") Messart wählbar je Kanal 2-Draht-Messumformer Strom 4-Draht-Messumformer Strom Kanal deaktiviert beliebige Messbereichswahl je Kanal ma (nur bei 4-Draht-Messumformer) ma HART Funktionalität (nur bei ma) HART 5 bis HART 7 Unterstützung Projektieren von HART-Variablen Diagnose und Diagnosealarm parametrierbar Sammeldiagnose Drahtbruchprüfung zusätzlich Diagnosealarm Prozessalarm parametrierbar Kanäle 0 und 1 mit Grenzwertüberwachung Erzeugung eines Prozessalarms bei Grenzwertverletzung parametrierbar Prozessalarm bei Zyklusende parametrierbar Potenzialtrennung Kanäle untereinander potenzialgetrennt Kanäle gegenüber CPU und Lastspannung L+ potenzialgetrennt Umparametrieren im RUN (CiR) möglich 224 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

225 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Analogwerte und Auflösung Die Darstellung der Analogwerte ist die gleiche wie bei der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 4 x 0/4...20mA. Die Auflösung des Eingabewerts beträgt bei der HART- Analogeingabebaugruppe 15 Bit + Vorzeichen Tabelle 4-23 Messarten der Analogeingabebaugruppe SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART 2-Draht-Messumformer 4-Draht-Messumformer gewählte Messart 4 bis 20 ma 0 bis 20 ma 4 bis 20 ma Messbereich Integrationszeiten bei HART-Nutzung Wenn Messumformer mit HART-Protokoll eingesetzt werden, ist vorzugsweise eine Integrationszeit von 100 ms zu parametrieren, um die Beeinflussung des Messsignals durch den aufmodulierten Wechselstrom möglichst gering zu halten. Defaulteinstellungen Die Messart HART ist voreingestellt. Weiterhin gibt es Defaulteinstellungen für Integrationszeit, Diagnose, Alarme. Diese Einstellungen verwendet die HART-Analogbaugruppe, wenn über STEP 7 keine Umparametrierung vorgenommen wurde. Drahtbruchprüfung Für Strombereich 0 bis 20 ma ist keine Drahtbrucherkennung möglich. Für Strombereich von 4 bis 20 ma wird das Unterschreiten des Eingangsstroms von I 3,6 ma als Drahtbruch interpretiert. Bei freigegebenem Diagnosealarm löst die Baugruppe zusätzlich einen Diagnosealarm aus. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

226 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Anschlussbild der SM 331; AI 2 x 0/ ma Bild 4-20 Baugruppenansicht und Prinzipschaltbild der SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART Hinweis Bei Verwendung von HART Messumformern muss der 200 Ohm Widerstand mit im Messkreis liegen. Dies bedeutet, dass ein 2-Draht HART Messumformer an Klemme 3 und 5 (12 und 14) und ein 4-Draht HART Messumformer an Klemme 5 und 6 (14 und 15) angeschlossen werden muss. Bei Standard Messumformern ohne HART ist der 200Ohm Widerstand optional im Messkreis. Hinweis Beachten Sie die Voraussetzungen für den eigensicheren Aufbau. 226 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

227 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Besonderheit beim Anschluss von aktiven Gebern Wenn Sie aktive Geber an die Baugruppe SM 331-7TB00 (6ES TB00-0AB0) anschließen, dann müssen Sie die nichtbenutzten Messumformer-Ausgänge (Klemmen 3 und 12) mit Kunststoffbolzen verschließen. Benutzen Sie hierzu z. B. Kunststoffschrauben M 3 x 8 (Siehe Bild). Beachten Sie, dass die sicherheitstechnischen Daten der Baugruppe reduziert sind. Die sicherheitstechnischen Daten finden Sie im 1. Nachtrag zum Zertifikat ➀ Laststromversorgungszuführung ➁ Prozessstecker mit Schraubverschluss ➂ Ex(i)-Prozessleitung ➃ eigensicherer Bereich ➄ Leitungskammer ➅ Kunststoffschraube M 3 x 8 Versorgung beim eigensicheren Aufbau Die Zuleitung von L+ / M beim Betrieb von Baugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie zur Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken über die Leitungskammer LK393 führen. Technische Daten der SM 331; AI 2 x 0/4...20mA HART (6ES7331-7TB10-0AB0) Maße und Gewicht Abmessungen B x H x T (mm) 40 x 125 x 120 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

228 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Gewicht Baugruppenspezifische Daten Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Verhalten der nicht parametrieren Eingänge während CiR Anzahl der Eingänge Anzahl Versorgungsausgänge Leitungslänge geschirmt Zulassungen ATEX ca. 260 g ja Liefern den vor der Parametrierung zuletzt gültigen Prozesswert 2 2 max. 400 m Prüfnummer Zulassungen FM/UL Spannungen, Ströme, Potenziale Busversorgung Lastnennspannung L + Verpolschutz Spannungsversorgung der 2-Draht-Messumformer kurzschlussfest Potenzialtrennung zwischen den Kanälen und Rückwandbus ja zwischen den Kanälen ja zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ ja zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ ja II 3 G (2) GD Ex na [ib Gb] [ib Db] IIC T4 Gc KEMA 97ATEX3039 X Class I, Division 2, Group A, B, C, D T4 Class I, Zone 2, Group IIC T4 DC 5 V DC 24 V ja ja (ca. 30 ma) Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen DC 60 V AC 30 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen DC 300 V AC 250 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V 228 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

229 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich bei gemeinsamen Betrieb mit F-Baugruppen zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 150 V AC 150 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 150 V AC 150 V zwischen den Kanälen DC 150 V AC 150 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Isolation geprüft Kanäle gegen Rückwandbus und Lastspannung L+ mit DC 2500 V Kanäle untereinander mit DC 2500 V Rückwandbus gegen Lastspannung L+ mit DC 500 V Stromaufnahme aus Rückwandbus max. 100 ma aus Lastspannung L + max. 180 ma Verlustleistung der Baugruppe typ. 4,5 W Sicherheitstechnische Daten (siehe EG-Baumusterprüfbescheinigung KEMA 97ATEX3039 X unter Konformitätsbescheinigungen im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200)) Höchstwerte je Kanal U 0 (Ausgangsleerlaufspannung) max. 26 V I 0 (Kurzschlussstrom) max. 96,1 ma P 0 (Leistung in Bürde) max. 511 mw L 0 (zulässige externe Induktivität) max. 3 mh C 0 (zulässige externe Kapazität) max. 62 nf U m (Fehlerspannung) max. DC 250V T a (zulässige Umgebungstemperatur) C Analogwertbildung Messprinzip Integrations-/Wandlungszeit/Auflösung (pro Kanal) SIGMA-DELTA parametrierbar ja ja ja ja Integrationszeit in ms 2,5 16 2/ Grundwandlungszeit incl. Integrationszeit in ms (1 Kanal freigegeben) Grundwandlungszeit inkl. Integrationszeit in ms (2 Kanäle freigegeben) Auflösung in Bit + VZ (incl. Übersteuerungsbereich) 2,5 16 2/ , VZ 13+VZ 13+VZ 15+VZ Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

230 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Störspannungsunterdrückung für Störfrequenz f1 in Hz Störunterdrückung, Fehlergrenzen Störspannungsunterdrückung für f = n x (f1 ± 1 %), (f1 = Störfrequenz) Gleichtaktstörung Kanäle gegen M-Anschluss der CPU (U ISO < 60 V) Gegentaktstörung (Messwert + Störung müssen innerhalb des Eingangsbereiches 0 bis 22 ma liegen) Übersprechdämpfung zwischen den Eingängen (U ISO < 60 V) > 130 db > 60 db > 130 db Gebrauchsfehlergrenze (im gesamten Temperaturbereich, bezogen auf Eingangsbereich) von 0/4 bis 20 ma ± 0,45 % Grundfehlergrenze (Gebrauchsfehlergrenze bei 25 C, bezogen auf Eingangsbereich) von 0/4 bis 20 ma ± 0,1 % Temperaturfehler (bezogen auf Eingangsbereich) ± 0,01%/K Linearitätsfehler (bezogen auf Eingangsbereich) ± 0,01 % Wiederholgenauigkeit (im eingeschwungenen Zustand bei 25 C, bezogen auf Eingangsbereich) ± 0,05 % Einfluss eines dem Eingangssignal überlagerten HART- Signals bezogen auf den Eingangsbereich Fehler bei Integrationszeit 2,5 ms ± 0,25% 16 2/3 ms ± 0,05% 20 ms ± 0,04% 100 ms ± 0,02% Alarme, Diagnose Alarme Grenzwertalarm parametrierbar Kanäle 0 und 1 Diagnosealarm parametrierbar Diagnosefunktionen parametrierbar Sammelfehleranzeige rote LED (SF) Kanalfehleranzeige rote LED (F) pro Kanal Diagnoseinformationen auslesbar möglich HART-Kommunikation aktiv und OK grüne LED (H) Kenndaten der Messumformerversorgung Leerlaufspannung < 29,6 V Ausgangsspannung für Messumformer und Leitung bei 22 ma Messumformerstrom (50 W Messwiderstand auf Baugruppe bereits berücksichtigt) Daten zur Auswahl eines Gebers Eingangsbereiche (Nennwerte / Eingangswiderstand) > 15 V 230 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

231 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Strom 0 bis 20 ma; Zulässiger Eingangsstrom für Stromeingang (Zerstörgrenze) Anschluss der Signalgeber für Strommessung als 2-Draht-Messumformer als 4-Draht- Messumformer 4 bis 20 ma 40 ma möglich möglich /50 Ω /50 Ω Siehe auch Analogwertdarstellung für Messbereiche der Widerstandsgeber (Seite 92) Die Leitungskammer LK 393 (Seite 14) HB_Umparametrieren im RUN (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ) HART-Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART (6ES7332-5TB10-0AB0) Bestellnummer 6ES7332-5TB10-0AB0 Eigenschaften Die HART-Analogausgabebaugruppe zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus 2 Stromausgänge in 2 Kanalgruppen Auflösung 12 Bit (+VZ) Ausgabeart wählbar je Kanal Stromausgabe Kanal deaktiviert beliebige Wahl des Ausgabebereichs je Kanal ma ma HART Funktionalität HART 5 bis HART 7 Unterstützung Projektieren von HART-Variablen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

232 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Diagnose und Diagnosealarm parametrierbar Sammeldiagnose Diagnosealarm Potenzialtrennung Kanäle untereinander potenzialgetrennt Kanäle gegenüber CPU und Lastspannung L+ potenzialgetrennt Rücklesbarkeit der Analogausgänge Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Analogwerte und Auflösung Die Darstellung der Analogwerte ist vergleichbar mit der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA. Die Auflösung des Ausgabewerts beträgt bei der HART- Analogausgabebaugruppe jedoch 12 Bit. Tabelle 4-24 Ausgabebereiche der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 4 x 0/4...20mA Strom gewählte Ausgabeart 0 bis 20 ma 4 bis 20 ma Ausgabebereich Defaulteinstellungen Die Ausgabeart HART ist voreingestellt. Weiterhin gibt es Defaulteinstellungen für Ersatzwert, Diagnose, Alarme. Diese Einstellungen verwendet die HART-Analogausgabebaugruppe, wenn über STEP 7 keine Umparametrierung vorgenommen wurde. Drahtbruchprüfung Im Ausgabebereich 4 bis 20 ma ist eine Drahtbruchprüfung möglich. Einfluss des Absinkens der Lastspannung auf Diagnosemeldung Beim Absinken der 24 V Lastspannung unter den zulässigen Nennbereich (< 20,4 V) kann es bei angeschlossenen Bürden > 650 Ω und Ausgangsströmen > 20 ma zu einer Verringerung des Ausgangsstromes kommen, noch bevor eine Diagnosemeldung abgesetzt wird. Rücklesbarkeit Die Analogausgänge können im Nutzdatenbereich mit einer Auflösung von 8 Bit (+VZ) rückgelesen werden. Bitte beachten Sie, dass der rückgelesene Analogausgang erst nach einer Wandlungszeit entsprechend der Genauigkeit zur Verfügung steht. 232 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

233 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Anschlussbild der SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART Bild 4-21 Baugruppenansicht und Prinzipschaltbild der SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART Hinweis Beachten Sie die Voraussetzungen für den eigensicheren Aufbau. Versorgung beim eigensicheren Aufbau Die Zuleitung von L+ / M beim Betrieb von Baugruppen, deren Signalleitungen in den explosionsgefährdeten Bereich führen, müssen Sie zur Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken über die Leitungskammer LK 393 führen. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

234 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Nichtbeschaltete Ausgabekanäle Damit nichtbeschaltete Ausgabekanäle der Analogausgabebaugruppe SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART strom- bzw. spannungslos sind, müssen Sie diese deaktivieren. Sie deaktivieren einen Ausgabekanal mit STEP 7 über den Parameterblock "Ausgabe". Technische Daten der SM 332; AO 2 x 0/4...20mA HART (6ES7332-5TB10-0AB0) Maße und Gewicht Abmessungen B x H x T (mm) 40 x 125 x 120 Gewicht Baugruppenspezifische Daten Umparametrieren im RUN (CiR) möglich Verhalten der nicht parametrieren Ausgänge während CiR Anzahl der Ausgänge 2 Leitungslänge geschirmt Zulassungen ATEX ca. 280 g ja Geben den vor der Parametrierung zuletzt gültigen Ausgangswert aus max. 400 m Prüfnummer Zulassungen FM/UL Spannungen, Ströme, Potenziale Busversorgung Lastnennspannung Verpolschutz Potenzialtrennung zwischen den Kanälen und Rückwandbus ja zwischen den Kanälen ja zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ ja zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ ja II 3 G (2) GD Ex na [ib Gb] [ib Db] IIC T4 Gc KEMA 97ATEX2359 X Class I, Division 2, Group A, B, C, D T4 Class I, Zone 2, Group IIC T4 DC 5 V DC 24 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Ex-Bereich zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V zwischen den Kanälen DC 60 V AC 30 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 60 V AC 30 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich zwischen Kanälen und Rückwandbus DC 300 V AC 250 V ja 234 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

235 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 zwischen Kanälen und Lastspannung L+ DC 300 V AC 250 V zwischen den Kanälen DC 300 V AC 250 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Zulässige Potenzialdifferenz (U ISO ) bei Signalen aus dem Nicht-Ex-Bereich bei gemeinsamen Betrieb mit F-Baugruppen zwischen den Kanälen und Rückwandbus DC 150 V AC 150 V zwischen den Kanälen und Lastspannung L+ DC 150 V AC 150 V zwischen den Kanälen DC 150 V AC 150 V zwischen Rückwandbus und Lastspannung L+ DC 75 V AC 60 V Isolation geprüft Kanäle gegen Rückwandbus und Lastspannung L+ mit DC 2500 V Kanäle untereinander mit DC 2500 V Rückwandbus gegen Lastspannung L+ mit DC 500 V Kanäle gegen Schirm mit DC 500 V Stromaufnahme aus Rückwandbus aus Lastspannung L + (bei Nenndaten) Verlustleistung der Baugruppe Analogwertbildung Ausgabewert Auflösung (incl. Übersteuerungsbereich) Zykluszeit (alle Kanäle) Einschwingzeit max. 100 ma max. 150 ma typ. 3,5 W 12 Bit (+VZ) 5 ms für ohmsche Last 2,5 ms für induktive Last 2,5 ms für kapazitive Last 4 ms Ersatzwerte aufschaltbar Rücklesewert Auflösung Wandlungszeit (pro Kanal) Störunterdrückung, Fehlergrenzen Übersprechdämpfung zwischen den Ausgängen Gebrauchsfehlergrenze (im gesamten Temperaturbereich, bezogen auf Ausgangsbereich) Grundfehlergrenze (Gebrauchsfehlergrenze bei 25 C bezogen auf Ausgangsbereich) Temperaturfehler (bezogen auf den Ausgangsbereich) ja, parametrierbar 8 Bit (+VZ) 40 ms >130 db ± 0,55 % ± 0,15 % ± 0,01 %/K Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

236 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Linearitätsfehler (bezogen auf den Ausgangsbereich) Wiederholgenauigkeit (im eingeschwungenen Zustand bei 25 C bezogen auf Ausgangsbereich) Ausgangswelligkeit; Bereich 0 bis 50 khz (bezogen auf den Ausgangsbereich) Alarme, Diagnose Alarme ± 0,03 % ± 0,005 % ± 0,02 % Diagnosealarm parametrierbar Diagnosefunktionen parametrierbar Sammelfehleranzeige rote LED (SF) Kanalfehleranzeige rote LED (F) pro Kanal Diagnoseinformationen auslesbar möglich Überwachung auf Drahtbruch ab Ausgabewert HART-Kommunikation aktiv und OK ja > 0,5 ma grüne LED (H) Sicherheitstechnische Daten (siehe EG-Baumusterprüfbescheinigung KEMA 97ATEX2359 X unter Konformitätsbescheinigungen im Internet (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200)) Höchstwerte der Ausgangsstromkreise (je Kanal) U 0 (Ausgangsleerlaufspannung) max. 19 V I 0 (Kurzschlussstrom) max. 66 ma P 0 (Leistung in Bürde) max. 506 mw L 0 (zulässige externe Induktivität) max. 7,5 mh C 0 (zulässige externe Kapazität) max. 230 nf U m (Fehlerspannung) max. DC 60V T a (zulässige Umgebungstemperatur) max. 60 C Daten zur Auswahl eines Aktors Ausgangsbereiche (Nennwerte) Strom von 0 bis 20 ma von 4 bis 20 ma Bürdenwiderstand (im Nennbereich des Ausgangs) bei Stromausgängen ohmsche Last induktive Last max. 650 Ω max. 7,5 mh 1 kapazitive Last max. 230 nf 1 Stromausgang Leerlaufspannung max. 19 V Zerstörgrenze gegen von außen angelegte Spannungen / Ströme Spannungen max V / - 0,5V Strom max ma / - 1A 236 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

237 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Anschluss der Aktoren für Stromausgang 2-Leiteranschluss 1 Begrenzung durch KEMA-Zulassung angesteuert werden Bei Einsatz im Nicht-Ex-Bereich können als Bürde induktive Last max. 15 mh kapazitive Last max. 3 µf *) *) jedoch keine HART-Kommunikation mehr möglich ja Siehe auch Die Leitungskammer LK 393 (Seite 14) Analogwertdarstellung für die Ausgabebereiche der Analogausgänge (Seite 104) Parameter der HART-Analogbaugruppen (Seite 178) HB_Umparametrieren im RUN (http//support.automation.siemens.com/ww/view/de/ ) Datensatzschnittstelle Einleitung In diesem Kapitel finden Sie die spezifischen Daten, die Sie zur Parametrierung, Diagnose und zur HART-Kommunikation benötigen, wenn Sie über die Standardanwendungen von STEP 7 hinausgehen oder für die HART-Kommunikation ein eigenes SW-Tool benutzen wollen. Mit STEP 7 konfigurieren und parametrieren Die HART-Analogbaugruppen können Sie mit STEP 7konfigurieren und parametrieren. Dabei werden Sie durch die Integrierte Hilfe unterstützt. Bestimmte Zusatzfunktionen zum Schreiben von Parametern und Lesen von Diagnosedaten können Sie anhand von SFCs in Ihr Anwenderprogramm integrieren. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

238 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Datensätze lesen und schreiben Zum Lesen und Schreiben der Datensätze verwenden Sie folgende SFCs / SFBs Datensatz lesen SFC 59 "RD_REC SFB 52 "RDREC" ( für Profinet zwingend! ) Datensatz schreiben SFB 53 "WRREC" ( für Profinet zwingend! ) SFC 55 "WR_PARAM" SFC 58 "WR_REC" 238 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

239 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision Parameterdatensätze Aufbau der Parameter-Datensätze 0/1 für die HART-Analogeingabe Die folgenden Bilder zeigen den Datensatz 0 für die statischen Parameter und den Datensatz 1 für die dynamischen Parameter für AI-HART und AO-HART. Bild 4-22 Parameter der HART-Analogeingabebaugruppe Tabelle 4-25 Kodierungen für Messart und Messbereich der HART-Analogeingabebaugruppe Messart Kodierung Messbereich Kodierung deaktiviert 2#0000 deaktiviert 2# Draht-Messumformer 2# bis 20 ma 4 bis 20 ma 4 bis 20 ma mit HART 2-Draht-Messumformer 2# bis 20 ma 4 bis 20 ma mit HART 2#0010 2#0011 2#0111 2#0011 2#0111 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

240 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Aufbau der Parameter-Datensätze für die HART-Analogausgabe Das folgende Bild zeigt Datensatz 0 für die statischen Parameter und Datensatz 1 für die dynamischen Parameter. Bild 4-23 Parameter der HART-Analogausgabebaugruppe Tabelle 4-26 Kodierungen für Messart und Messbereich der HART-Analogausgabebaugruppe Ausgabeart Kodierung Ausgabebereich Kodierung deaktiviert 2#0000 deaktiviert 2#0000 Stromausgabe 2# bis 20 ma 4 bis 20 ma 4 bis 20 ma mit HART 2#0010 2#0011 2# Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

241 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Aufbau der HART Parameterdatensätze 131/132 Je Kanal existiert ein spezifischer HART Parameterdatensatz Datensatz 131 HART Parameterdaten für Kanal 0 Datensatz 132 HART Parameterdaten für Kanal 1 Bild 4-24 Datensatz Diese Datensätze sind für den HART Betrieb nicht unbedingt notwendig. Werden diese Datensätze nach Baugruppenanlauf nicht zur Baugruppe übertragen, dann arbeitet die HART Schnittstelle mit den angegebenen Initialwerten. Die Anzahl HART- Wiederholungen und die HART-Freigabe werden entsprechend dem Parameterdatensatz 1 verwendet. Beide HART Parameterdatensätze können im Betrieb jedoch jederzeit per Datensatz schreiben (z.b. mittels SFC 58 WR_REC ) zur Baugruppe übertragen werden. Die Parameter werden vom jeweiligen HART-Kanal entsprechend übernommen und überschreiben die aktuell wirksamen Werte. Sie können dadurch zusätzlich die Anzahl der Preamble Bytes, die Client-Timeout Zeit wie auch den HART Betrieb ansich Ihren Anforderungen entsprechend anpassen. Bei einem Fehler im DS131 / DS132 werden die übertragenen HART-Parameter nicht verwendet. Die vorherigen Werte bleiben wirksam. Der Fehler wird als kanalspezifischer Parametrierfehler im Diagnosedatensatz 1 gemeldet. Jedes neue Parametrieren über den Parameterdatensatz 1 setzt die HART-Parameter wieder auf die Initialialwerte zurück. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

242 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision Diagnosedatensätze Aufbau und Inhalt der Diagnosedaten Die Diagnosedaten einer Baugruppe bestehen aus den Datensätzen 0 und 1 Der Datensatz 0 hat eine Länge von 4 Byte und enthält systemspezifische Diagnosedaten 4 Bytes, die systemweit festgelegt sind und für HART-Analogeingabe und -ausgabe gültig sind. Datensatz 1 hat eine Länge von 16 Byte und enthält die 4 Byte Diagnosedaten einer S7-300, die auch im Datensatz 0 stehen und weitere 8 Byte baugruppenklassenspezifische Diagnosedaten 242 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

243 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Diagnosedatensatz DS0 /DS1 Bild 4-25 Diagnosedaten Datensatz 0 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

244 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Diagnosedatensatz DS1 Das folgende Bild zeigt den Inhalt der Bytes 4 bis 11 der Diagnosedaten. Die Bytes 12 bis 15 sind immer Null. Bild 4-26 Diagnosedaten Datensatz Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

245 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Hinweis Zu den Diagnosedaten beachten Sie bitte folgende Hinweise Wenn ein HART-Kanalfehler gesetzt ist, erhalten Sie weiterführende Informationen, wenn Sie den Statusteil im HART-Antwortdatensatz zum entsprechenden Client oder den Zusatzdiagnosedatensatz zum entsprechenden Kanal mit SFC59 / SFB 52 einlesen Siehe auch HART-Kommunikations- und Auskunftsdatensätze (Seite 245) HART-Kommunikations- und Auskunftsdatensätze Übersicht Die Abbildung der HART-Kommandos und HART-Antworten in die S7-Datensätze basiert auf dem PROFIBUS Profile HART Version 1.0. Weitere Informationen zum HART-Protokoll finden Sie in den PROFIBUS DP HART Profile Application Guidelines. Oben aufgeführte Dokumentationen erhalten Sie bei der PNO (PROFIBUS Nutzer Organisation) im Internet (http// Tabelle 4-27 Übersicht Datensatz Nummer lesen/ schreiben Größe in Byte Bezeichnung 148 lesen 13 Directory Process Data DS-Auskunft (Directory-Datensatz) Dieser Datensatz enthält die Datensatznummern (Index) aller HART-Datensätze sowie Angaben zum Mengengerüst und zur Revision. 149 lesen 3 HMD Feature Parameter Process Data Optionale HART-Funktionen (HART Feature Flags) Dieser Datensatz beschreibt, welche optionalen HART-Funktionen unterstützt werden, und gibt die maximale Datenfeldlänge der Request/Response-Datensätze an. 80, 82 schreiben 240 HART Request Write Process Data HART-Request-Datensätze an Feldgeräte Diese Datensätze enthalten kanalweise (0-1) die Übergabedaten für das Kommando vom Client zum HART-Feldgerät. 81, 83 lesen 240 HART Response Read Process Data HART-Response-Datensätze von Feldgeräten Diese Datensätze enthalten kanalweise (0-1) die Übergabedaten für die Antwort vom HART-Feldgerät zum Client. Koordinierungsregeln für HART- Kommunikation Die HART-Kommunikation darf nur von einem Client pro Kanal bedient werden. Jeder Kanal hat einen separaten Übergabebereich zur Verfügung. Jeder Übergabebereich besteht aus dem Kommando- und Antwortdatensatz. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

246 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Wird ein Kanal von mehreren Clients bedient, kann die von der Baugruppe zur Verfügung gestellte Antwort nicht sicher einem Client zugeordnet werden. Die Baugruppe unterstützt kein Clientmanagement, siehe Datensatz Nummer 149 (HMD Feature Parameter Process Data). Jedem Client / Kanal sind feste Datensatznummern zugeordnet Kanal Client Datensatz 0 Kommando 80 0 Antwort 81 1 Kommando 82 1 Antwort 83 Ein Client muss, nachdem er einen Kommandodatensatz geschrieben hat, den Antwortdatensatz lesen, bevor er einen weiteren Kommandodatensatz schreiben darf. Der Client kann den "Bearbeitungszustand" im Antwortdatensatz auswerten Wenn der "Bearbeitungszustand" "erfolgreich" bzw. "fehlerhaft" anzeigt, enthält der Datensatz aktuelle Antwortdaten bzw. Fehleranzeigen. Der Datensatz muss immer komplett gelesen werden, da nach dem ersten Lesen mit erfolgreichem oder fehlerhaftem Zustand der Datensatz von der Baugruppe verändert werden kann. Der Statusteil im Antwortdatensatz (= HART-Statusbytes) gibt Auskunft darüber, ob und welche Fehler aufgetreten sind. 246 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

247 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Aufbau Datensatz für Kommando Das folgende Bild zeigt den Kommandodatensatz, mit dem Sie ein Kommando in den Übergabebereich eines Client schreiben können. Die HART-Analogbaugruppe sendet das Kommando an das angeschlossene HART-Feldgerät. * HART Kommandos werden sowohl im Transparent-Message Format wie auch im Compact- Message Format verarbeitet, siehe technische Spezifikation für HART. Die Antwortdaten von der Baugruppe werden jedoch immer im Transparent Format zur Verfügung gestelt. ** Bearbeitung einer Folge von HART-Kommandos als SHC-Folge (Successive HART Command Mode) Bild 4-27 Kommandodatensatz der HART-Analogbaugruppe SHC-Folge Wird ein HART Kommando mit gesetztem SHC-Bit zur Baugruppe gesendet, dann wird dieser Kanal für 2sec für HART Kommandos reserviert. D.h. es wird bei diesem Kanal kein internes HART Kommando (Kommando 3) mehr zum Messumformer gesendet. Bei jedem weiteren HART-Kommando mit gesetztem SHC-Bit reserviert die Baugruppe diesen Kanal erneut für weitere 2s für HART Kommandos. Wird bei diesem Kanal ein HART- Kommando ohne gesetztem SHC-Bit erkannt, oder trifft innerhalb von 2s nach dem vorherigen HART-Kommando kein weiteres Kommando für diesen Kanal ein, dann wird bei dem Kanal wieder zyklisch das Kommando 3 zum Lesen der HART Variablen zum Messumformer gesendet. Hinweise zum Kommando Derselbe Client darf erst ein Kommando senden, wenn er die Antwort auf das vorangegangene Kommando gelesen hat. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

248 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Hinweise zur Antwort Beim Lesen des Antwortdatensatzes müssen Sie sicher stellen, dass ein aktueller Antwortdatensatz angekommen ist Wenn der Bearbeitungszustand im Antwortdatensatz "erfolgreich" bzw. "fehlerhaft" anzeigt, enthält der Datensatz aktuelle Antwortdaten bzw. Fehleranzeigen. Aufbau Datensatz für Antwort Das folgende Bild zeigt den Aufbau des Antwortdatensatzes, der die Antwort auf das vorher gesendete HART-Kommando und Fehler bzw. Status enthält. Bild 4-28 Antwortdatensatz der HART-Analogbaugruppen Auswertung der Antwortdaten Wenn Sie einen aktuellen Antwortdatensatz vor sich haben, können Sie folgende Prüfungen durchführen Durch die Angabe "letztes Kommando" stellen Sie sicher, dass die Antwort zum gesendeten Kommando gehört. Durch die Auswertung der "Sammelfehleranzeigen" (siehe folgende Tabelle) können Sie Fehlerfälle lokalisieren. 248 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

249 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Weiterführende Fehlermeldungen sind enthalten in "HART-Protokollfehler bei Antwort" (siehe nachfolgende Tabelle) und den beiden HART-Statusbytes. In den Sammelfehlerbytes im Fehlerzustand werden die Ereignisse auf Bits "1" gesetzt. Tabelle 4-28 HART-Sammelfehleranzeigen im Antwortbyte 1 (Extended Response Control) Bitnr. HART-Sammelfehleranzeige Bedeutung 0 weitere Statusinformationen verfügbar Entspricht Bit 4 in den kanalspezifischen Fehlerbytes im Diagnosedatensatz 1 (2. HART-Statusbyte). Durch das HART-Kommando 48 erhalten Sie bei Bedarf weitere Statusinformationen. 1 Fehler bei HART-Kommunikation--> Eintrag "HART-Kommunikationsfehler" in Diagnosedatensatz 1 Hier hat das Feldgerät einen Kommunikationsfehler beim Empfang des Kommandos festgestellt. Die Fehlerangaben befinden sich im 1. HART-Statusbyte (im Antwortdatensatz oder Diagnosedatensatz 1), das unverändert übernommen wird. 2 Parameter Check 0 HMD-Parameter unverändert 1 HMD-Parameter überprüfen 3 immer 0 reserviert 4-7 HART-Protokollfehler bei Antwort--> Eintrag "HART-Kommunikationsfehler" in Diagnosedatensatz 1 Fehler bei der HART-Kommunikation vom Feldgerät zur Baugruppe, d.h. die Antwort wurde fehlerhaft empfangen. 0 Nicht spezifizierter Fehler 1 HMD-Fehler 2 Kanalfehler 3 Kommandofehler 4 Anfragefehler 5 Antwortfehler 6 Anfrage zurückgewiesen 7 Profilanfrage zurückgewiesen 8 Herstellerspezifische Anfrage zurückgewiesen 9-15 Nicht verwendet Angaben zur Fehlerursache befinden sich im Antwortbyte 2. Siehe folgende Tabelle. Tabelle 4-29 HART-Protokollfehler im Antwortbyte 2 bei Antwort vom Feldgerät zur Baugruppe (Error Code) Fehler HART-Protokollfehler in Byte 2 Bedeutung 0 Nicht spezifizierter Fehler 0 Nicht spezifiziert 1 HMD-Fehler 0 Nicht spezifiziert 1 Interner Kommunikationsfehler 2 Parametrierfehler 3 HW-Fehler 4 Wartezeit abgelaufen 5 HART-Timer abgelaufen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

250 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Fehler HART-Protokollfehler in Byte 2 Bedeutung 2 Kanalfehler 0 Nicht spezifiziert 1 Leitungsfehler 2 Kurzschluss 3 Offene Leitung 4 Niedrige Stromausgabe 5 Parametrierfehler 3 Kommandofehler HART-Protokoll, Bit 7=0 4 Anfragefehler HART-Protokoll, Bit 7=1 Bit 0 reserviert Bit 1 Empfangspuffer-Überlauf Bit 2 reserviert Bit 3 Prüfsummenfehler Bit 4 Rahmenfehler Bit 5 Überlauffehler Bit 6 Parity-Fehler Bit Antwortfehler HART-Protokoll, Bit 7=1 Bit 0 GAP-Timeout Bit 1 Empfangspuffer-Überlauf Bit 2 Timeout Bit 3 Prüfsummenfehler Bit 4 Rahmenfehler Bit 5 Überlauffehler Bit 6 Parity-Fehler Bit Anfrage zurückgewiesen 0 Nicht spezifiziert 1 Kurzformat nicht unterstützt 2 SHC nicht unterstützt 3 Unzulässiger Befehl 4 Keine Ressourcen 7 Profilanfrage zurückgewiesen 0 Nicht spezifiziert (wird nicht unterstützt) 8 Herstellerspezifische Anfrage zurückgewiesen 0Nicht spezifiziert (wird nicht unterstützt) Beispiel für HART-Programmierung Für den HART-Kanal 0 soll das Kommando 01 im Transparent Message Format an das HART- Device mit der Adresse "98 CF F0" gesendet werden. Eine positive Flanke am Eingang 4.0 einer digitalen Eingabebaugruppe führt zum Schreiben des HART-Kommandos. Es gelten die folgenden Annahmen Die Baugruppenadresse der HART Analogbaugruppe in der ET 200M lautet 512 (200H). Der Datensatz ist im DB80 abgelegt ab Adresse 0.0, Länge 11 Bytes. Der DB80 (Request-Datensatz für Kanal 0) besteht in diesem Beispiel aus 11 Bytes. 250 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

251 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Tabelle 4-30 FC80 Schreiben des Datensatzes mit SFC 58 in den DB80 AWL U E 4.0 FP M = M m2 CALL SFC 58 REQ =M104.0 IOID =B#16#54 LADDR =W#16#200 Erläuterung Schreibanforderung Adressbereichskennung Baugruppenadresse der HART-AI RECNUM =B#16#50 Datensatznummer 80 RECORD =P#DB80.DBX0.0 BYTE 11 RET_VAL =MW93 BUSY =M51.0 U M 51.0 SPB m2 BE Datensatz mit Länge 11 Byte (muss genau der Länge entsprechen, die übertragen werden soll) RET_VAL von SFC 58 (OK/Fehler/...) Schreibvorgang ist noch nicht beendet Tabelle 4-31 DB80 Transparent-Message Format Byte Anfangswert (Hex) Kommentar (Hex) 0 00 Req_Control (00 = Transparent-Message Format. 40 = Transparent-Message Format mit SHC-Folge) 1 05 Anzahl der Preambel-Bytes (05-14) 2 82 Startzeichen (02 = Short Frame bei Kommando 0) (82 = Long Frame bei anderen Kommandos) 3 98 Adresse 4 CF (Bei Kommando 0 ist die Adresse genau 1 Byte lang und hat den Wert 0.) F Kommando (CMD) 9 00 Länge in Bytes Checksumme (CHK) (wird berechnet ab Byte 2 "Startzeichen" bis zum vorletzten Byte) Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

252 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Ein HART-Kommando kann auch im Compact-Message Format gesendet werden.in diesem Fall reduzieren sich die Daten die über den DB 80 übertragen werden auf 4 Byte. Tabelle 4-32 DB80 Compact-Message Format Byte Anfangswert (Hex) Kommentar (Hex) 0 20 Req_Control (20 = Compact-Message Format. 60 = Compact-Message Format mit SHC-Folge) 1 05 Anzahl der Preambel-Bytes (05-14) 2 01 Kommando (CMD) 3 00 Länge in Bytes Mit einem zyklischen Lesen des Datensatzes DS81 für den HART-Kanal 0 erkennt man, wann die Antwort vom Feldgerät erhalten wurde. Die Antwort wird immer im Transparent-Message Format geliefert. Tabelle 4-33 FC81 Lesen der Antwort mit SFC 59 in den DB81 AWL m3 CALL SFC 59 REQ =1 IOID =B#16#54 LADDR =W#16#200 Erläuterung Leseanforderung Adressbereichskennung Baugruppenadresse der HART-AI RECNUM =B#16#51 Datensatznummer 81 RECORD =P#DB81.DBX0.0 BYTE 75 RET_VAL =MW100 BUSY =M49.1 U M 49.1 SPB m3 BE Datensatz RET_VAL von SFC 59 (OK/Fehler/...) Lesevorgang ist noch nicht beendet Der Programmteil U M 49.1 bis SPB m3 wird nur benötigt, wenn das Lesen synchron erfolgen muss. Solange "0x03" in Byte 0 des DB81 steht, ist die Antwort vom Feldgerät noch nicht empfangen worden. Sobald im Byte 0 das Bit 2 = 1 ist, sind positive Antwortdaten vom Feldgerät vorhanden, die Sie auswerten können. Bei fehlerhaften Antwortdaten siehe die Tabellen "HART-Sammelfehleranzeigen im Antwortbyte 1 (Extended Response Control)" bzw. "HART-Protokollfehler im Antwortbyte 2 bei Antwort vom Feldgerät zur Baugruppe (Error Code)" in diesem Handbuch. 252 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

253 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision Nutzdatenschnittstelle Nutzdatenschnittstelle Eingangsbereich (lesend) Aufbau Nutzdaten Das folgende Bild zeigt den Aufbau des Eingangs-Nutzdatenbereichs der HART- Analogbaugruppen ab der entsprechenden projektierten Baugruppenadresse. Falls Sie HART Variablen projektiert haben, dann werden diese bündig nach Byte 15 zur Verfügung gestellt. Jede projektierte HART Variable belegt 5 Eingangsbytes, siehe Kapitel Die Daten des Nutzdatenbereichs können Sie mit "Peripheriedaten Lesen" (z. B. L PEW 256) einlesen und in Ihrem Anwenderprogramm auswerten. Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

254 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Bild 4-29 Eingangs-Nutzdatenbereich der HART-Analogbaugruppen Nutzdatenschnittstelle Ausgangsbereich (schreibend) Aufbau Nutzdaten Das folgende Bild zeigt den Aufbau des Ausgangs-Nutzdatenbereichs der HART- Analogausgabebaugruppe ab der projektierten Baugruppenadresse. Die Daten können Sie mit "Peripheriedaten Schreiben" (z. B. T PAW 256) im zulässigen Format in den Nutzdatenbereich transferieren. 254 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

255 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision 7 Sowohl die Analogeingabe als auch die Analogausgabe belegen im Ausgabebereich 16 Byte. Ein Schreiben bei der Analogeingabe ist wirkungslos. Bild 4-30 Ausgangs-Nutzdatenbereich der HART-Analogbaugruppen Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

256 SIMATIC-S7-HART-Analogbaugruppen 4.5 HART Analogbaugruppen - Revision Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

257 Bescheinigungen A A.1 Übersicht über die Bescheinigungen Einleitung Die EG-Baumusterprüfbescheinigungen und EG-Konformitätsbescheinigungen zu den in diesem Handbuch beschriebenen Baugruppen finden Sie im Internet (http// support.automation.siemens.com/ww/view/de/ /134200) Beispiel Sie wählen aus, im Register "Beitragsliste" unter Filtereinstellungen Beitragstyp Zertifikate Zertifikat-Art Konformitätsbescheinigung Suchbegriff (e) 6ES7321-7RB00-0AB0 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

258 Bescheinigungen A.1 Übersicht über die Bescheinigungen 258 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

259 Normen und Zulassungen B B.1 Normen und Zulassungen Einleitung In diesem Kapitel finden Sie, die Normen und Prüfwerte, die die Baugruppen des Automatisierungssystems S7-300, ET 200M einhalten und erfüllen. die Prüfkriterien nach denen die S7-300/ET 200M-Ex-Peripheriebaugruppen getestet wurden. CE-Zulassung 0344 Das Automatisierungssystem S7-300/ET 200M erfüllt die Anforderungen und Schutzziele der folgenden EG Richtlinien und stimmt mit den harmonisierten europäischen Normen (EN) überein, die für Speicherprogrammierbare Steuerungen in den Amtsblättern der Europäischen Gemeinschaft bekannt gegeben wurden 2006/95/EG "Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen" (Niederspannungsrichtlinie) 2004/108/EG "Elektromagnetische Verträglichkeit" (EMV-Richtlinie) 94/9/EG "Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen" (Explosionsschutzrichtlinie) Die EG-Konformitätserklärungen werden für die zuständigen Behörden zur Verfügung gehalten bei Siemens Aktiengesellschaft Bereich Automatisierungs- und Antriebstechnik Industry Sector I IA AS R&D DH A Postfach 1963 D Amberg Sie finden diese auch zum Download auf den Internetseiten des Customer Supports unter dem Stichwort Konformitätserklärung im Internet (http//support.automation.siemens.com/ WW/view/de/ /134200). Gerätehandbuch, 11/2015, A5E

260 Normen und Zulassungen B.1 Normen und Zulassungen Angewandte Sicherheitsnormen Für alle Ex-Baugruppen gelten folgende Sicherheitsnormen EN Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche Allgemeine Bestimmungen. EN Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche Eigensicherheit " i ". DIN EN (Teil 1 v. 3/94) Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte. DIN EN (Teil 2 v. 5/95) Speicherprogrammierbare Steuerungen, Betriebsmittelanforderungen und Prüfungen. DIN EN (Teil 1 v. 6/93) Elektrische Ausrüstung von Maschinen Allgemeine Anforderungen. Sicherheitstechnische Kennwerte U o I o U m C o L o P o C i L i Maximale Ausgangspannung Maximaler Ausgangstrom Maximaler Effektivwert der Wechselspannung oder maximale Gleichspannung Maximale äußere Kapazität Maximale äußere Induktivität Maximale Ausgangsleistung Maximale innere Kapazität Maximale innere Induktivität culus HAZ. LOC. - Zulassung Underwriters Laboratories Inc. nach UL 508 (Industrial Control Equipment) UL 1604 (Hazardous Location) CSA C22.2 No. 142 (Process Control Equipment) CSA C22.2 No. 213 (Hazardous Location) 260 Gerätehandbuch, 11/2015, A5E