Hallo zusammen,
ich soll eine kleine Steuerungsplatine designen die später mit im
Schaltschrank verbaut werden soll. Auf der Platine wird ein STM32F4
verbaut sein. Dieser soll ein paar (viele) digitale Eingänge der Platine
auswerten. Der Plan war, die Platine mit von den 24V des
Hutschienennetzteils zu versorgen.
Leider habe ich bisher wenig Erfahrung mit Platinen in diesem Umfeld,
daher folgende Fragen:
Kann ich unbesorgt die 24V Versorgung nutzen (also mit non-isolated
Spannungswandlern meine Versorgungsspannungen für die Elektronik
erzeugen) oder sollte man die Versorgung für die Elektronik extra
Absichern(evtl. isolieren) um Störeinflüsse durch das Umfeld im
Schaltschrank (Frequenzumrichter etc.) zu vermindern?
An den Eingängen werden hauptsächlich Taster angeschlossen, welche auch
mit 24V versorgt werden. Welche Schutzbeschaltung sollte man hier
integrieren, der einfache Spannungsteiler und dann direkt auf den GPIO
wird wohl nicht ausreichen oder?
Vielen Dank.
Kleinsteuerungen wie Beckhoff u.ä. werden idR auch von den Schrank-24V
versorgt. Ob das in deinem Fall auch gut ist, hängt vom restlichen
Schaltschrank ab. Normale industrietaugliche Netzgeräte fangen meist die
Störungen ausm Schrank gut genug ab. Gemeinsame Masse ist auch häufig.
Wenn du der Steuerversorgung noch nen C2A Automaten spendierst, der
filtert dir Transienten gut weg.
Natürlich kannst Du auch ein Extranetzteil verwenden, aber da Du
voraussichtlich später sowieso in Verbindung mit der restlichen Anlage
trittst, solltest Du Dir vor allem Gedanken über sichere Ein- bzw.
Ausgänge machen.
Da es rund um Mikrokontroller meist mit Spannungen weit unter 24V
zugeht, solltest Du Dir aber Gedanken darüber machen, wo die
Differenzspannung bleiben soll. Ich habe hierzu, vor ein paar Jahren ein
fertiges 24V->5V Schaltnetzteil (Modul) auf die Platine gesetzt.
Elektrisch gesehen geht es da relativ "schmutzig" zu. Schütze und
Ventile sind die Lieblinge in solchen Anlagen. Dazu noch ein paar
Motore, die irgendwas transportieren sollen und Deine Schaltung, die im
Labor so toll funktioniert hat, überlebt keine Sekunde. Die meisten
Mikrokontroller sind zwar immun, was leichte, statische Elektrizität
betrifft (Schutzdioden), bei allem mit etwas mehr Wumms riecht es aber
schnell brennzlich.
Die Eingänge würde ich mit Optokopplern (in DIP Fassungen) trennen, dann
bist du ziemlich gut abgesichert Verkabelungsfehler und man kann es im
worst case einfach reparieren.
@Stefan
>Die Eingänge würde ich mit Optokopplern (in DIP Fassungen) trennen, dann>bist du ziemlich gut abgesichert Verkabelungsfehler und man kann es im>worst case einfach reparieren.
Die meisten - vor Ort - haben keine Ahnung wie sie so einen Fehler
finden sollten. Auch wenn er dann leicht reparierbar wäre.
Interessanterweise habe ich in all den Jahren, in denen ich mit SPS und
Konsorten zusammengearbeitet habe, nie eine Kaputte SPS gesehen (von
einem Wasserschaden mal abgesehen). Die Jungs vor Ort können meist –
schneller wie jeder Andere – einen klemmenden Schalter ermitteln, geht
aber +24V in die SPS (oder Deine Dose) rein, so hat alles palletti zu
sein.
Übrigens: Wenn ein so robustes Bauteil die Füße streckt, liegt wohl
irgendwer auf der Lauer und schaut bald wieder vorbei.
Die Betreiber so einer Maschine haben ein übles Unwort in
ihrem Wortschatz. Nämlich: Ausfallzeit.
Kotram schrieb:> ich soll eine kleine Steuerungsplatine designen die später mit im> Schaltschrank verbaut werden soll. Auf der Platine wird ein STM32F4> verbaut sein.
Das mit dem kombiniert:
> Leider habe ich bisher wenig Erfahrung mit Platinen in diesem Umfeld,> daher folgende Fragen:
ist eine extrem schlechte Kombination. Deswegen denkt bei sowas niemand
ernsthaft an etwas anderes als eine SPS eines namhaften Herstellers.
wendelsberg
wendelsberg schrieb:> Deswegen denkt bei sowas niemand> ernsthaft an etwas anderes als eine SPS eines namhaften Herstellers.
Könnte ja sein, daß eine SPS die geforderte Funktionalität nicht bietet.
Bild: leidlich sicherer Eingang, sollte einen machine model test
überstehen. R1 brennt weg bei 230V, das ist der häufigste Fehler im
feld. Austauschbar = bedrahtet nehmen, hitzebeständigen Schlauch drüber.
@Arno
vielen Dank, habe ich mir durchgelesen. Die Lösung von den RaspberrySPS
mit dem ULN2803 gefällt mir ganz gut.
@Sebastian S.
mein Plan war ein einfacher Step Down von Würth Elektronik oder
RecomPower oder ähnliches. Schütze sind natürlich auch vorhanden, daher
auch meine Frage ob man eine zusätzliche Beschaltung für die Versorgung
der Platine vorsehen sollte (und unter welchem Suchbegriff man sich über
etwas passendes/die Dimensionierung schlau machen kann)
@wendelsberg
Helge hat recht, insgesamt läuft auf dem STM noch etwas mehr als die
paar digitalen Eingänge auswerten, unter anderem noch eine Modbus
Schnittstelle und einiges an Logik und noch ein paar weitere Dinge.
@Helge
die Schaltung dann ohne galvanische Trennung mittels Optokoppler?
Hab mich nun weiter in das Thema eingelesen und dabei beispielsweise den
IC "MAX22192" gefunden, dieser nimmt 24V Signale, welche sich dann
mittels isoliertem SPI Bus auslesen lassen. Ist halt ein recht großer
Chip.
Noch besser gefällt mir der ISO1212, hier sind 24V-60V Eingangsspannung
möglich mit Strombegrenzung und Verpolungsschutz. Ich benötige insgesamt
16 Inputs, der IC beinhaltet auch einen Enable Pin, womit sich mehrere
ICs multiplexen lassen.
Ich denke was die digitalen Eingänge angeht werde ich weiter in die
Richtung eines kompakten ICs suchen.
Bei der Versorgungsspannung bin ich noch nicht so richtig weiter
gekommen. Wenn ich die PCB einfach mit von den 24V des
Hutschienennetzteils versorge, kann es wohl passieren, dass mir meine
Elektronik nach einigen Schaltvorgängen der Schütze oder ähnlichem den
Geist aufgibt richtig? Wie sieht eine passende Schutzbeschaltung aus?
Oder wäre es vielleicht sinnvoller die PCB doch mit 230V AC zu versorgen
und mit bspw. dem RecomPower RAC15-05SK direkt auf der Platine meine
benötigte Versorgung für die Elektronik zu erzeugen? Alle Schnittstellen
und Inputs müssten dann isoliert sein, wäre aber ja kein Problem.
Vielen Dank für eure Hilfe.
Kotram schrieb:> Helge hat recht, insgesamt läuft auf dem STM noch etwas mehr als die> paar digitalen Eingänge auswerten, unter anderem noch eine Modbus> Schnittstelle und einiges an Logik
Ja, und? Das kann fast jede SPS, ggf. mit Modulen.
> und noch ein paar weitere Dinge.
Definiere "noch ein paar weitere Dinge"
wendelsberg
Helge schrieb:> R1 brennt weg ... Austauschbar = bedrahtet nehmen,> hitzebeständigen Schlauch drüber.
Bei solchen Opferwiderständen freue ich mich immer sehr, wenn sie auf
solche Lötstifte gesetzt wurden. So kann die Platine beim Arbeiten meist
im Gerät verbleiben und man belastet die Leiterbahnen nicht beim
Herausziehen des alten Widerstandes.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Bei solchen Opferwiderständen
Statt den Widerstand zu opfern kann man ja auch eine Sicherung
davorsetzen, austauschen muss man eh was und eine Sicherung in einer
Fassung ist viel weniger Aufwand. 5x20-Feinsicherungen sind zwar
unangenehm gross, aber sowas hat ein Servicetechniker noch eher greifbar
als Microfuses u.ä. Ausserdem gibt es auch selbstrückstellende
Sicherungen.
Georg
Stefan ⛄ F. schrieb:> Bei solchen Opferwiderständen freue ich mich immer sehr, wenn sie auf> solche Lötstifte gesetzt wurden.
Alles nette Tipps aber eher unrealistisch.
Das war vlt. 1980 einmal zeitgemäß mit Glasrohrsicherungen und
Opferwiderständen.
Die Industrie Steuerungen die ich bisher gesehen habe waren alles
Multilayer mit 0402 und aufwärts, da war sicher kein Platz für
Glasrohrsicherungen oder gesockelte Widerstände.
Es gibt Appnotes wie man Industrie IO absichern soll, das ist ja nichts
neues.
Dann sollte es auch keine gröberen Probleme geben.
> Ich denke was die digitalen Eingänge angeht werde ich weiter in die> Richtung eines kompakten ICs suchen.
Kann man nehmen, gabs früher nicht.
Man kann sich solch IN-Schaltungen auch selber bauen, mit Shifts usw.
(und das dimensionieren, wie man es gern hätte)
Nicht jeder INput braucht eigenen Optokoppler.
