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Das Jahr 2020 im Rückblick

Welche Projekte wir im Jahr 2020 realisierten:

  • Ein grosses Steuerungsprojekt auf Basis Siemens Simatic S 1500 mit «Safety Integrated», Frequenzumrichter Sinamics G120 mit «Extended Safety» und Visualisierung über Comfort Panel mit 12-Zoll Bildschirm. Vernetzung über Profinet und Profisafe.
  • Ein mittleres Steuerungsprojekt mit Simatic S7-1200, 7-Zoll Basic Panel und SMC Linearachsen über Profinet.
  • Etwa ein Dutzend kleinere Projekte -neue und aktualisierte- mit Siemens LOGO!. Teils mit:
    • Visualisierung über Simatic Basic- Panel 4-Zoll
    • Anbindung an Modbus RTU Slaves (in einem Fall Multislave- Konfiguration)
    • 2 LOGO! im Parallelbetrieb mit Aufteilung der Steuerungsaufgaben
    • 2 LOGO! im Master- Slave Betrieb
    • LOGO! mit LTE- Modem
  • Diverse Reparaturen und Instandhaltungen
  • Programmentwicklungen für Allen-Bradley Micro800 Steuerungen
  • Mitarbeit bei diversen Elektroplanungen und Elektronik- Entwicklungen


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Reparaturen von Simatic- Touchpanels

Eine ganze Serie von Industrieanlagen ist mit der SPS-HMI Kombination Simatic S7-200 und TP 177micro ausgerüstet. Im Lauf der Zeit zeigen sich vor allem an den Touchpanels Alterserscheinungen. Hauptsächliche Mängel sind:
– Ausgebleichte Anzeige
– Defekte Hintergrundbeleuchtung
– Unzuverlässige Touchbedienung

Produktbild Simatic TP 177micro (Quelle: Siemens Industry Mall)

Siemens selbst bietet zwar einen Reparaturservice an, das am häufigste verwendete Micro Panel mit der Bestellnummer 6AV6640-0CA11-0AX0 wird jedoch nicht mehr unterstützt.
Beim Nachfolgemodell 6AV6640-0CA11-0AX1 ist eine Reparatur zur Zeit noch möglich, allerdings nur mit Einsendung des defekten Teils.
So suchten wir nach einer Lösung um diese Anlagen noch für die Zeit bis zum Ende der geplanten Lebensdauer kostengünstig zu erhalten.

Die original verbaute LCD Grafikeinheit inkl. CCFL- Beleuchtung (Technologie: Leuchtstoffröhre!) stammt von Hitachi, Typenbezeichnung SP14Q009 Rev.C. Auch dieses Bauteil ist Original nicht mehr erhältlich, es gibt von chinesischen Anbietern jedoch kompatible Ersatztypen.

Da ich in der Regel gute Erfahrungen mit China- Elektronik machte, habe ich bei einem vertrauenswürdigen Shop ein Panel bestellt und eingebaut.

  • Original LCD-Modul von Hitachi (monochrom 5.7 Zoll, 320 x240 Pixel)
  • Neues LCD- Display, bereits eingebaut in den Rückteil des TP 177

Das Display liess sich problemlos montieren, die Anschlüsse passten in Länge und Ausführung. Auch die Anzeige der hinterlegten Grafik war originalgetreu.
Nach meinem Eindruck war diese Anzeige sogar etwas kräftiger und kontrastreicher als das Original. Die Ausleuchtung über die ganze Fläche gut verteilt.
Das einzige was nicht funktioniert ist die Kontrasteinstellung im Systemmenü. Die fixe Einstellung ist in Blickrichtung von vorne +/- ein paar Grad zufriedenstellend.


Hier das Systemmenü mit dem ersetzten LCD-Panel. (Die Darstellung ist in Wirklichkeit besser als es auf dem Foto den Anschein hat!)
Nach einer störungsfreien Laufzeit von mehreren Wochen bin ich optimistisch, dass die Reparatur für die nächsten ein bis drei Jahre hält.

Wir bieten den Austausch der LCD- Module auch als Dienstleistung zu günstigen Preisen an. Bei Interesse setzen Sie sich mit uns in Verbindung.

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Datenreihen anzeigen mit DatPlot

Viele unserer Geräte zeichnen regelmässig oder im Ereignisfall Daten auf. Ob Steuerung oder HMI /Touchpanel, fast überall werden Datenreihen abgespeichert, die bei Bedarf ausgewertet sein wollen, wie Druck, Temparatur, Feuchtigkeit, Spannung, Strom, Leistung, Laufzeit, etc.
Meist liegen diese Daten im CSV- Format vor. Das sind Textdateien in denen die einzelnen meist numerischen Werte durch definierte Zeichen getrennt sind. Ursprünglich war das festgelegte Trennzeichen ein Komma, daher die Bezeichnung (Comma Separated Value).

Als Werkzeug zur Anzeige und Auswertung bietet sich Microsoft Excel an, welches dieses Datenformat importieren kann. Beinahe Jeder kennt die enormen Möglichkeiten die Excel bietet. Meiner Erfahrung nach wird es aber schnell aufwendig, wenn aus den Daten eine Liniengrafik mit ordentlicher Darstellung werden soll.

Auf der Suche nach einem Programm welches Liniengrafiken aus CSV- Rohdaten anzeigen kann, – auch Vergrössern und Verschieben einzelner Ausschnitte zulässt-, bin ich auf DatPlot gestossen, ein Freeware- Programm übrigens.
Vor Allem bei ersten raschen Datenanalysen vor Ort ist man mit diesem Werkzeug einiges schneller bei brauchbaren Ansichten als mit Excel.

Ich habe DatPlot bereits einige Male verwendet. Die Bedienung ist weitgehend intuitiv, wenn auch wie bei jedem anderen Programm ein wenig Übungssache. Schwierigkeiten treten nur bei der Druckfunktion auf. Keiner meiner Drucker lässt sich ansprechen.

Hier zwei Plots mit Rohdaten aus einer Siemens LOGO, welche Temperatur und Feuchte im Inneren eines Schaltkastens aufzeichnete:

Plot der gesamten Aufzeichnung. Es gibt die Möglichkeit Ereignislinien zu setzen und zu beschriften.
Plot eines vergrösserten Ausschnitts. Vergrössern durch Ziehen eines Rahmens mit der Maus.
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EMV Zusatzfilter für Touchpanel

Wir haben ein zusätzliches Filter für die Stromversorgung von abgesetzten Touchpanels benötigt. Gute Filterwirkung und einfaches Nachrüsten waren die Hauptforderungen.
Das Filter ist für die 24V DC Speisung des Touchpanels bestimmt und sollte in unmittelbarer Nähe des Panels montiert werden.
Die Lösung besteht darin, das Filter direkt in die bestehende Zuleitung der Speisung einzuschleifen. Es gibt keine Montage, das Filter hängt frei in der Zuleitung.
Die Ausführung besteht aus einem hochdämpfenden Filterbaustein und Überspannungsschutz montiert auf einer gedruckten Schaltung. Ohne Gehäuse, isoliert mit massivem Schrumpfschlauch.

EMV-Filter 24V DC

Eingebaut in weniger als einer Minute. Benötigt wird lediglich ein Schraubenzieher zum Fixieren der Stecker.

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Schaltkastenheizung mit PoE Stromversorgung

DECT- Telefone auf Firmengeländen mit grossen Aussenarealen: Manchmal ist zur Sicherstellung der Abdeckung die Installation einer DECT Basisstation im Freien notwendig. Wenige Hersteller von Basisstationen bieten diese Variante an.
Also eine oder zwei Standardstationen in einem wetterfesten Kunststoffkasten an geeigneter Stelle draussen montieren.
Jetzt braucht es noch die Ethernetverbindung und eine Stromversorgung. Und zur Sicherheit im Winter eine Heizung im Kasten. Nach einer Kostenschätzung des Elektrikers für eine 230V- Versorgung war klar: So wird es zu teuer.
Also die Leistung übers Datenkabel, sprich PoE (Power over Ethernet), mit einem Splitter mittlerer Leistung im Kasten.
Der verwendete Polycarbonatkasten, UV- beständig und wasserdicht, wird so gross gewählt dass die Basisstation und der PoE- Splitter sowie ein kleines Heizelement gut Platz finden. Der PoE- Splitter liefert die benötigten 9 Volt Gleichspannung für die Basisstation mit einer Leistungsreserve von etwa 12 Watt. Erfahrungsgemäss reichen in einem kleinen Gehäuse wenige Watt Heizleistung zusammen mit der Verlustleistung der verbauten Geräte aus um die Temperatur über dem Gefrierpunkt zu halten.
Nun sind fertige 8..10 Watt Heizungen für 9 Volt nicht einfach zu bekommen. Also einen entsprechend dimensionierten Leistungswiderstand, thermisch gut gekoppelt mit einem Kühlkörper verbinden. Ist beinahe genauso effizient.
Als Kühlkörper wurde eine lange schmale Bauform mit kleinem C/W Wert gewählt. Er strahlt die Wärme gleichmässig unter der Basisstation ab. (Leider sind die gemachten Fotos nicht mehr vorhanden)

Bleibt noch der Thermostat für die Heizungsregelung. Diese mechanischen Bimetallschalter welche in den Schaltschränken Verwendung finden sind ziemlich klobig. Deshalb habe ich einen elektronischen Thermostaten entworfen, auf dessen Print auch gleich die Verteilung der Speisung realisiert ist. Er beruht im Wesentlichen auf einem Sensor-IC TC622 von Microchip und einem Leistungs-FET. Der Schaltpunkt wird über einen einzelnen Widerstand definiert. In dieser Anwendung Ein bei +6°C, Aus bei +8°C. Alle Verbindungen sind über Federklemmen anschliessbar. Es gibt einen separaten Anschluss für eine im Kastenboden befindliche Status-LED zur Heizung.

  • Thermostat von oben
    Thermostat von Oben
  • sowie von Unten
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Vor etwa 40 Jahren…

Im Herbst 1978 stellte die Firma SAIA aus Murten ihre erste SPS vor.  Dies war mein erster Kontakt und der Beginn meiner Programmierlaufbahn mit SPS. Bei meinem damaligen Arbeitgeber wurde die SAIA PCA2 zur Steuerung von grossen Sterilisatoren im Spitalbereich eingesetzt.
Dies war revolutionär, die vorherigen Steuerungen beruhten im Wesentlichen auf Relaistechnik und elektromechanischen Schrittschaltwerken.
(Es gab noch den Versuch einer Sondersteuerung, welche in TTL-Logik aufgebaut war).

Als Programmiergerät gab es anfangs ein Kästchen mit LED- Anzeige und 16 Tasten. Befehle wurden als 2-stelliger Zahlencode eingegeben. Als Programmierhilfe und Dokumentation gab es einen speziellen Schreibblock mit Spalten für Adresse, Opcode, Wert und Kommentar.

Erst einige Zeit später gab es eine PC- gestützte Programmierumgebung, den Assembler. Erst nur auf einem speziellen Rechner der Firma Kontron (PSI 98), später auf einem MS-DOS Rechner.
Ich weiss noch dass eine komplette Programmierumgebung bestehend aus Rechner mit mindestens 2 Diskettenlaufwerken, Programmierkabel, Simulator und EPROM- Programmiergerät um die 10’000 Franken kostete.

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Tiefentladeschutz für 12V Akkumulator

Ansicht Print im Unterteil Gehäuse

In vorhergehenden Beiträgen habe ich schon Einiges zur Siemens Logo mit Batteriebetrieb geschrieben, unter Anderem von der Notwendigkeit den Bleiakku vor Tiefentladung zu schützen. Von den erhältlichen Geräten entsprach keines meinen Vorstellungen. So habe ich selber eine auf die Anwendung zugeschnittene Schaltung entworfen.
Herzstück der Schaltung ist ein integrierter Spannungsdetektor ICL7665S von Renesas. Dieser Baustein weist präzise Schaltschwellen auf, kann an Speisungen bis 18V betrieben werden und hat eine Stromaufnahme von maximal 10 µA. Der Detektor ist so dimensioniert dass er bei Spannungen ≤10.5 Volt ausschaltet und bei ≥11.4 Volt einschaltet. So wird die Batterie bei einer Zellenspannung von < 1.75 Volt vom Verbraucher getrennt.
Geschaltet wird die Spannung durch einen Leistungs-MOSFET, der bei einem Strom von 4 A einen Spannungsabfall von lediglich 0.1 V verursacht.
Am Eingang befindet sich eine 4 Ampère Sicherung, die bei Überstrom, Überspannung > 20 V oder Verpolung ausgelöst wird.
Eine grüne LED zeigt den Schaltzustand an.
Die ganze Schaltung ist in SMD auf einem Print mit den Massen 30 x 45 mm aufgebaut und in einem Kleingehäuse untergebracht. Der Anschluss erfolgt über fest angelötete Kabel mit passendem Querschnitt.

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Simatic S7-200 MicroWin und Windows 10

Wir betreuen einen Pool von mehreren Hundert Simatic S7-200 Steuerungen in unterschiedlichsten Konfigurationen, Alter der Installationen zwischen 4 und 18 Jahren. Da kommt es ab und zu vor dass eine kleine Programmänderung durchgeführt oder (selten!) das Programm neu geladen werden muss.
Dazu wird die Anwendung STEP 7 MicroWin benötigt, welche seit Längerem nicht mehr gepflegt wird. Die letzte Version «MicroWin V4.0 SP9» ist kompatibel mit Windows 7. Unter Windows 10 lässt sich das Programm nicht zum Laufen bewegen.

Deshalb habe ich bisher einen Notebook mit Windows 7 Professional für diesen Zweck bereitgehalten. Es stört mich jedoch dass ich so nicht alle meine regelmässig genutzten Programme auf einem einzigen Rechner dabeihaben kann.

Eine Lösung dafür bietet die Verwendung virtueller Maschinen (VM) unter Windows 10. Davon gibt es einige, die Meisten kostenlos für Einzelplätze. Ein entscheidendes Kriterium ist die native Unterstützung für USB-Ports, da der Anschluss der Steuerung in der Regel über das S7-200 USB/PPI- Kabel erfolgt.
Von daher scheidet Microsofts eigene Virtualisierungtechnik Hyper-V aus. Weitere verbreitete VM sind VMWare Workstation und Oracles VirtualBox.
Nachdem bei VirtualBox explizit «USB-Passtrough» (meint das dem in der Virtualbox laufenden Betriebssystem exklusiver Zugang auf USB- Ports des PC erlaubt werden kann) als Merkmal hervorgehoben wird, entschied ich mich für diese VM.

Als Erstes die Virtualbox Version 5.2 sowie das ExtensionPack heruntergeladen und installiert. Danach ab einem zum Glück vorhandenen Windows 7 Pro Installationsmedium innerhalb Virtualbox das System installiert. Soweit hat Alles funktioniert, sogar die Freischaltung der Lizenz übers Internet. Als Nächstes Installation von MicroWin gemäss Anleitung auf der Siemens Supportseite. In der VirtualBox muss bei angeschlossenem USB/PPI Kabel dieses für Direktzugriff durch Windows 7 ausgewählt werden.

Die Installation ist jetzt bei mir seit über einem Monat im Einsatz und wurde bereits mehrmals benutzt. Probleme damit gab es bisher keine.

Screenshot VirtualBox > Windows 7 > MicroWin 4.09