Beispiele robuster Ein-/Ausgabe aus der Industrie

[Chris D. (myfairtux) (Moderator)]

Hallo!

Da bei dem einen oder anderen sicherlich mal das Problem robuster Ein- 
und Ausgänge für Steuerzwecke und Sensortechnik auftaucht, habe ich 
(auch aus Eigeninteresse) mal geschaut, was die Industrie denn so macht.

Konkret: wie sehen dort 24V-Eingänge und 24V-Ausgänge in Schaltschränken 
aus?

Also habe ich mir mal die Module unseres CNC-Drehautomaten angeschaut, 
die die Schnittstelle zwischen der eigentlichen Sinumerik-CNC-Steuerung 
(TTL-Pegel) und den Relais, Endschaltern etc. (alles 24V) bildet.

Die Steuerung ist zwar schon älter, funktioniert aber auch nach 30 
Jahren einwandfrei und hat den Vorteil, dass alles noch in DIL-Technik 
und mit Standardkomponenten aufgebaut ist.

Die Module lassen sich, wie im letzten Bild zu sehen, einfach stapeln - 
ich meine, es wären bis zu acht Module am Bus möglich.

Schön für Bastler: diese Module gibt es mittlerweile spottbillig, weil 
viele Maschinen ausgeschlachtet und Lager geräumt werden. Ich habe im 
Februar für ein 3-fach-Rack 15€ brutto inkl. Versand bezahlt.

Wie man an den Schaltungen sieht, ist das alles kein Hexenwerk. 24 
Ausgänge wurden von Siemens mit je einem TDE1798 aufgebaut, das sind 
kurzschlussfeste und thermisch überwachte 500mA-Ausgänge, die auch 
entsprechende Induktivitätsspitzen vertragen. Ich habe den IC im 
Schaltplan nur anskizziert (zu faul zum Erstellen ;-), aber das 
Datenblatt des übrigens immer noch produzierten teuren(!) ICs liefert 
Schaltungsbeispiele.
Siemens spendierte trotz Induktivitätsschutz nochmal 4007 an beiden 
Seiten, ebenso eine "Gruppen-Zener" für je 6 ICs. 8 Ausgänge versorgt 
ein UDN2982, allerdings ohne weitere Schutzmaßnahmen.

Bei den Eingängen werkeln robuste 4049-Pegelwandler mit entsprechendem 
Spannungsteiler und Tiefpass.

Das Busprotokoll zu den I/O-Modulen ist mir leider nicht bekannt, sollte 
sich aber einfach ermitteln lassen. Vielleicht hat dazu ja auch jemand 
weitere Infos.

Es gab/gibt für diese Module übrigens auch preiswerteste Anschaltmodule 
für DIN-Schiene, die dann von Flachbandkabel auf Schraubklemmen 
umsetzen.

Wenn Interesse besteht, dann werde ich mir auch mal die 
Simatik-S5-Module (digital/analog) und deren Aufbau ansehen.

Eventuell ist das Ganze ja auch mal einen Artikel ("Robuste 
Pegelwandler") wert.

[Michl (Gast)]

Danke!

Mich interessiert so etwas.

[Michl (Gast)]

Der UDN2982 ist direkt rausgeführt? Schaltet er auch die 24V raus? Keine 
Sicherungen?

[Marten Morten (Gast)]

Na ja, die Schaltungen werden den Anforderungen schon gerecht werden. 
Nur, was sind die Anforderungen?

"Robust" ist eine qualitative Aussage. So wie "besser", "schnell", 
"präzise". Man müsste die quantitativen Werte kennen. Sonst ist es nur 
Herumstochern im Trüben. Wird schon halten, vielleicht, irgendwie.

[BastelIng (Gast)]

Ohweh - das erinnert mich wieder an die fürchterliche Sinumerik 3m 
Steuerung meiner alten Deckel Fräsmaschine.Die würde ich nur noch als 
Bootsanker verwenden wollen. Könnte ich gleich mal in der Bucht 
einfüllen...

Interessant: sind bei Dir dort keine ggfs. wegalternden Optokoppler 
drin?

Aus Frust über die anfällige, schlechtdokumentierte Siemenstechnik habe 
ich mir einen Steuerschrank für die CNC selbst neu aufgebaut. Ich hänge 
nachher mal ein Photo an.

Aber toll das Du das dokumentierst, kann vielleicht nochmal die eine 
oder ander Stuerung kurzzeitig retten. (Oder kriegt einige Stunden 
später einen Anfall- weil wieder was anderes ausgefallen ist...)

[Chris D. (myfairtux) (Moderator)]

Michl schrieb:
> Der UDN2982 ist direkt rausgeführt? Schaltet er auch die 24V raus? Keine
> Sicherungen?

Soweit ich es erinnere gab es keine weiteren Sicherungen. Ich schaue 
heute Nachmittag aber nochmal genauer drauf.

Marten Morten schrieb:
> "Robust" ist eine qualitative Aussage. So wie "besser", "schnell",
> "präzise". Man müsste die quantitativen Werte kennen. Sonst ist es nur
> Herumstochern im Trüben. Wird schon halten, vielleicht, irgendwie.

Sagen wir: "Robust" im Sinne der üblichen internen 
Schaltschrankverkabelung.

Davon abgesehen ist das einfach mal ein Blick hinter die Kulissen und 
ein wenig Antwort auf die Frage "Was unterscheidet Industriekomponenten 
von üblicher Konsumerware?". Viele hier haben ja nicht die Möglichkeit, 
sich so etwas mal näher anzusehen.

BastelIng schrieb:
> Ohweh - das erinnert mich wieder an die fürchterliche Sinumerik 3m
> Steuerung meiner alten Deckel Fräsmaschine.Die würde ich nur noch als
> Bootsanker verwenden wollen. Könnte ich gleich mal in der Bucht
> einfüllen...

Hehe, ok, die 3M ist dann doch erheblich vor der Zeit meiner Sinumerik 
810T gewesen.

> Interessant: sind bei Dir dort keine ggfs. wegalternden Optokoppler
> drin?

Nein, das hat mich auch gewundert: keinerlei Optokoppler.

> Aus Frust über die anfällige, schlechtdokumentierte Siemenstechnik habe
> ich mir einen Steuerschrank für die CNC selbst neu aufgebaut. Ich hänge
> nachher mal ein Photo an.

Die schlechte Doku kann ich für die 810 nicht bestätigen. Es gibt es bei 
Siemens auch heute noch alle Dokumente zum Runterladen und die 
Handbücher sind angenehm ausführlich. Das hat mir den Einstieg als 
echter Neuling jetzt sehr erleichtert.

Bei Wikipedia steht allerdings auch, dass Siemens erst mit der 
800er-Reihe den NC-Kern offengelegt hat.

Anfällig war die Steuerung zumindest der Aussage des Verkäufers nach 
nicht. Ich habe hier auch nur originale Baugruppen und 
IC-Produktionsdaten vor 1990 gefunden und das Ding läuft zumindest im 
ersten halben Jahr nach Anschaffung weiterhin einwandfrei. Gewechselt 
wurden wohl mal Relais und Schütze, also mechanischer Krams.

> Aber toll das Du das dokumentierst, kann vielleicht nochmal die eine
> oder ander Stuerung kurzzeitig retten. (Oder kriegt einige Stunden
> später einen Anfall- weil wieder was anderes ausgefallen ist...)

;-)

Naja, hier ging es ja nur um die Elektronik der Ein- und Ausgänge. Deren 
Design ist offenbar robust genug gewesen, um 30 Jahre und hier bei 
meiner Maschine über 55000 Maschinenstunden durchzuhalten.

Zur Sicherheit kaufe ich mir aber trotzdem gerade eine Ersatzsteuerung 
zusammen, so dass bei einem Defekt die Produktion direkt weitergehen 
kann.
EPROMs etc. sind natürlich gesichert.

Ich bin mal gespannt, wie bei der SPS (S5) die Ein-/Ausgänge aussehen, 
insbesondere der analoge Krams (+/-10V für Servoantriebe usw.)

[Peter D. (peda)]

Chris D. schrieb:
> 24
> Ausgänge wurden von Siemens mit je einem TDE1798 aufgebaut

Ich benutze den VN330SP-E (4 * 0,7A). Preislich liegt der unter einem 
TDE1798.

[Chris D. (myfairtux) (Moderator)]

Peter D. schrieb:
> Ich benutze den VN330SP-E (4 * 0,7A)

Interessanter Typ - ist notiert.

> Preislich liegt der unter einem
> TDE1798.

Es sei denn, man kauft obige Platinen und lötet aus ;-)

Was verwendest Du für Eingänge 24V->5V?

Die Siemenslösung mit dem 4049 (oder auch 4050 nichtinvertiert) gefällt 
mir schon recht gut. insb. weil der 4049 robust gegenüber höheren 
Spannungen ist (Vin darf bis 18V haben bei Vdd=5V) und natürlich wg. der 
Verfügbarkeit bei diversen Herstellern. Wie man sieht, gibt es den auch 
noch 30 Jahre später.

Beim 3k9 am Eingang bin ich mir nicht ganz sicher, ob der für eine 
Mindestlast sorgen soll oder eher der Ableitung größerer Ströme dient.

[Peter D. (peda)]

Chris D. schrieb:
> Was verwendest Du für Eingänge 24V->5V?

Kaskadierte 74HCT165 mit Spannungsteiler davor.

[Tension (Gast)]

Peter D. schrieb:
> Chris D. schrieb:
> Was verwendest Du für Eingänge 24V->5V?
>
> Kaskadierte 74HCT165 mit Spannungsteiler davor.

Pullshit! Weißt du überhaupt was surge ist?

[Wolfgang (Gast)]

Chris D. schrieb:
> Beim 3k9 am Eingang bin ich mir nicht ganz sicher, ob der für eine
> Mindestlast sorgen soll oder eher der Ableitung größerer Ströme dient.

Mit 3k9 größere Ströme abzuleiten, dürfte schwierig sein. Bei 24V wäre 
"größer" auf etwa 6mA limitiert, daher wohl eher Mindestlast und Umgang 
mit NPN-Ausgängen, die mit einem Pull-Up verziert sind.