Systembeschreibung MDL - Schleicher Electronic

Machine Data Logger MDL
Manipulationssichere
Betriebsdatenerfassung
Systembeschreibung

Inhalt
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Einführung
Systemübersicht
Funktion des MDL • Datenspeicher • Lesen und
Auswerten der Daten • Funktionsumgebung
Datenspeicher
Übersicht
Datenarten und Einzeldaten
Dynamische Maschinendaten
Maschinentakte und Betriebsstunden
Anwenderspezifische Daten
Bis zu 100 benutzerdefinierte Daten mit Datum
Betriebsinterne Daten
Ereignisse und Fehler
Gerätespezifische Daten
MDL-spezifische Nummern und Passwort
Statische Maschinendaten
Elektronisches Typenschild der Maschine
Datum/Uhrzeit
Zeitstempel der anwenderspezifischen Daten
Dateninterface
Von Zyklen und Diensten
Normalbetrieb und Sonderdienst • Dienstkennungen
• Steuer- und Zustandsbyte
Funktionsbaustein FB111
Datenaustausch der SPS mit dem MDL
Instanz-Datenbaustein
Erweiterte Funktionsschnittstelle
Datenauswertung
Installation
Systemvoraussetzungen • Software • PC-Anschluss
Excel-Tabelle
Tabellenblätter Menu, Data, Template • Passwort
Gerätebeschreibung
MDL 100P
Machine Data Logger für Profibus-DP
Technische Daten
Daten und Abmessungen
Systembeschreibung MDL

MDL – die
unbestechliche
Kontrolle
Der Machine Data Logger (MDL) speichert manipulationssicher
und dauerhaft Betriebsstunden, Maschinentakte und
andere beliebige Prozessdaten. Der unbestechliche Nachweis
von Betriebsbedingungen, Maschinennutzung, Maschinenpflege
etc. ermöglicht leistungsbasierte Garantiezusagen.
Nutzungsbezogene Garantien bieten enorme Vorteile für
Maschinenhersteller wie Maschinenanwender. Die üblichen
zeitbasierten Garantien legen die in jedem Fall zu erreichende
Maschinenlaufzeit zugrunde und planen dabei auch schwer
kalkulierbare Risiken ein, wie z.B. dauerhaften Maschinenbetrieb
im Grenzbereich oder nachlässigen Service. Der
MDL schließt solche Risiken aus: Hersteller können ihre
Garantieleistungen nun exakt definieren, Anwender verlässlich
planen.
Vertrauen ist gut ...
Der Machine Data Logger kann durch nutzungsorientierte
Serviceintervalle für den Anwender Kosten einsparen. Die
gespeicherten Betriebsdaten des MDL ermöglichen beispielsweise
Frühwarnfunktionen des Herstellers, die Alarm geben,
falls sich ausgewählte Betriebsparameter an ein Limit
bewegen: Produktionsunterbrechungen werden so reduziert,
Servicekosten treten nur noch belastungsabhängig auf. Die
manipulationssichere Betriebsdatenerfassung durch den
MDL erhöht den Verkaufswert der Maschine und schafft
zusätzlich Sicherheit beim Verleih, z.B. von Baumaschinen.
... MDL ist besser
Im Betrieb schreibt die Master-SPS über den Profibus-DP die
ausgewählten Prozessdaten in den Festwertspeicher des
MDL. Jeder Schreibzugriff wird mit Zeitstempel intern protokolliert.
Die Daten werden nullspannungsfest bis zu 15 Jahre
gespeichert und sind vom Maschinenhersteller über das USB-
Interface im Tabellen-Format auslesbar. Jeder MDL arbeitet
maschinenbezogen, Tausch des MDL oder manipulierender
Zugriff auf die Datenspeicherung ist unmöglich. Die mögliche
Größe des Profibus-DP erlaubt die Positionierung des MDL
außerhalb von gefährdeten Anlagen. Selbst wenn der MDL
zerstört wird, bleibt der Speicherbaustein in der Regel
dennoch durch Schleicher auslesbar.
Systembeschreibung MDL 3

Systemübersicht
Systemübersicht
Daten sichern mit System
Funktion des MDL
Der Machine Data Logger MDL ist ein Betriebsstunden- und
Maschinentaktzähler für Maschinen. Darüberhinaus können
besondere Ereignisse wie z.B. Überdrücke, mechanische
Überlastungen oder andere kritische Ereignisse an der
Maschine oder Anlage aufgezeichnet werden. Der MDL fügt
Datum und Uhrzeit des Ereignisses automatisch an.
Im Gegensatz zu üblichen Betriebsstunden- oder Stückzählern
im SPS-Programm sind beim MDL beabsichtigte oder unbeabsichtigte
Manipulationen ausgeschlossen. Die manipulationssichere
Aufzeichnung von Maschinenlaufzeiten und
gefahrenen Stückzahlen, Hüben oder Maschinentakten ist
insbesondere für Service- oder Garantieleistungen an
Maschinen oder Anlagen von großem Interesse.
Der MDL ist ein auf Hutschiene montierbares Schaltschrank-
Gerät. Er zeichnet als fester Teilnehmer am Profibus-Netzwerk
die Daten der Maschine auf und stellt sie externen Systemen
(PC, Netzwerk) zur Verfügung. Die Daten werden von der
SPS an den MDL gesandt und dort in einem Festwertspeicher
(EEPROM) gespeichert und aktualisiert. Alle Daten können
weder rückgesetzt noch modifiziert werden, die wichtigsten
sind darüberhinaus mit Checksummen gesichert.
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Was kann der MDL?
• Speicherung von Maschinentakten und Betriebsstunden
• Zeitstempel für frei definierbare Maschinenereignisse
• Aufzeichnung betriebsinterner Fehler und Ereignisse
• Lesen und Schreiben von Daten über Profibus-DP
• PC-Anschluss über USB zum Auslesen der Daten
• Auswertung der gespeicherten Daten mit Excel
• Lebensdauer des Speichers bis zu 15 Jahre
Was ist Ihr Nutzen?
• Lösung Ihrer Garantieprobleme – Gewährleistung
ohne Zeitbegrenzung, nutzungsabhängig statt
zeitbasiert
• Ökonomische Auslastung der Maschinen dank
unbestechlicher Kontrolle von Betriebsparametern
• Effizienter produzieren – Risiken und Kosten senken
durch belastungsabhängige Serviceintervalle
Der Datenspeicher
Das serielle EEPROM hat eine Größe von 64 KByte mit einer
maximalen Speicherzyklenzahl von 450.000. Durch intelligente
Aufteilung der Schreibzyklen (Realisierung als Ringspeicher)
und eine große Speichertiefe werden einzelne
Speicherzellen selten beschrieben, so dass die zyklischen
Daten in einer höheren Häufigkeit gespeichert werden können,
als die max. Speicherzyklenzahl des EEPROM zulässt. Neuere
Daten werden nur abgespeichert, wenn sie sich geändert
haben. Diese Maßnahmen garantieren zusammengenommen
eine Gerätelebensdauer von bis zu 15 Jahren.
Systembeschreibung MDL

Lesen und Auswerten der Daten
Für die Datenauswertung wird eine Excel-Datei mit integrierten
Makros bereitgestellt. Über diese Datei hat der Anwender
ausschließlich lesenden Zugriff auf den MDL. Die Datei
kann vom Maschinenbauer an die Daten der Maschine
angepasst werden.
Nach dem Anschluss eines externen PCs an die USB-Schnittstelle
und dem Start eines entsprechenden Excel-Makros
liest der PC die Daten aus dem MDL und stellt sie zur Auswertung
in einem Excel-Tabellenblatt dar. Die für spezifische
Maschinen individuell festgesetzten Datenbezeichner werden
in der Tabelle namentlich zugeordnet. Die Daten sind passwortgeschützt.
Die Eingabe des Passwortes und der erfolgreiche
Abgleich mit dem im MDL gespeicherten Passwort sind
Voraussetzung für den Datentransfer zwischen Gerät und PC.
Funktionsumgebung
Systemübersicht
Der MDL arbeitet als Slave im Profibus-Netzwerk und wird
von der Master-SPS mit Daten versorgt. Diese werden im
Gerät zusammen mit geräteintern generierten Daten null-
und überspannungssicher gespeichert. Zum Auslesen der
Daten wird ein Windows-PC über USB angeschlossen.
Die Funktionsweise anderer am Profibus betriebener Module
wird durch den MDL nicht beeinflusst. Das Gerät hat keine
sicherheitsgerichtete Funktion. Es werden keine Funktionsfähigkeiten
der angeschlossenen Busse, Schnittstellen und
Geräte überwacht.
Die von der SPS über den Profibus an den MDL gesandten
Daten werden zunächst im SRAM zwischengespeichert. Der
Mikrocontroller fügt Zusatzdaten hinzu und speichert alles in
regelmäßigen Abständen im Festwertspeicher ab.
Systembeschreibung MDL 5

Datenspeicher
Datenspeicher
Daten speichern – was, wie, wann
Übersicht
Der MDL speichert fünf verschiedene Datenarten mit jeweils
einer Anzahl Einzeldaten. Um die Speichergröße und die mögliche
Speicherzyklenzahl des verwendeten EEPROM optimal
auszunutzen, kommen unterschiedliche Speicherstrategien
(zyklisch, azyklisch, einmalig) zum Einsatz. Auslesbar ist der
jeweils letzte gespeicherte Wert.
Über den Profibus sind teils Lese-, teils Schreibzugriffe auf
die Daten möglich. Die USB-Verbindung ist auf reine
Lesezugriffe beschränkt.
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• Dynamische Maschinendaten
sind die gefahrenen Maschinentakte bzw. produzierten
Stückzahlen sowie die technischen Betriebsstunden. Sie
werden zyklisch max. alle 3 Sekunden aktualisiert.
• Anwenderspezifische Daten
werden durch den Benutzer einmalig über die SPS
konfiguriert. Es können azyklisch bis zu 100 verschiedene
Daten (z.B. Werte von Überlastsensoren) mit Datum
festgehalten werden.
• Betriebsinterne Daten
sind gerätespezifische Ereignisse oder Fehler, die teils
zyklisch, teils azyklisch protokolliert werden.
• Gerätespezifische Daten
dienen der eindeutigen Identifizierung jedes MDL und
werden von Schleicher fest einprogrammiert. Das Passwort
ist zum Auslesen und Bearbeiten der Daten über Excel
erforderlich.
• Statische Maschinendaten
sind das elektronische Typenschild der Maschine. Sie
werden vom Hersteller bzw. Maschinenbauer bei der
Inbetriebnahme über die SPS vorgegeben.
Datenart Wert Zugriff
Profibus-DP USB
Read Write Read
Dynamische Maschinendaten Maschinentakt/Stückzähler • • •
Betriebsstunden • • •
Anwenderspezifische Daten Anwenderdatum 1 • • •
: : : :
Anwenderdatum 100 • • •
Betriebsinterne Daten* Ereignisse: PC angeschlossen – – •
Daten per USB ausgelesen – – •
Login mit Passwort – – •
Fehler: Maschinentakte < Speicherwert – – •
Profibus 1: Kontakt verloren – – •
Profibus 2: Timeout – – •
Negative Uhrzeit von SPS – – •
Gerätespezifische Daten Seriennummer • – –
Variantennummer • – •
Versionsnummer • – •
Passwort – – –
Statische Maschinendaten Kennung 1 (Firma) • • •
Kennung 2 (Typ) • • •
Kennung 3 (Nummer) • • •
* Gespeichert werden Datum/Uhrzeit des letzten Auftretens
eines Ereignisses bzw. Fehlers.
Systembeschreibung MDL

Dynamische Maschinendaten
Die Aufzeichnung der gefahrenen Maschinentakte bzw.
produzierten Stückzahlen sowie der technischen Betriebsstunden
sind die Kernaufgabe des MDL. Die Daten werden
zyklisch aktualisiert, die Speicherung eines aktuellen Wertes
erfolgt max. alle 3 Sekunden und nur dann, wenn der neue
Wert größer als der Wert im Speicher ist.
Dynamische Maschinendaten
Name Format Anzahl DP- USB-
Byte Zugriff Zugriff
Maschinentakt
Betriebsstunden,
Auflösung in s
Integer /
Ganzzahl
4 Byte
4 Byte Read/Write Read
Anwenderspezifische Daten
Die anwenderspezifischen Daten werden durch den Benutzer
über die SPS konfiguriert. Es können bis zu 100 verschiedene
Daten mit Datum festgehalten werden. Denkbare Werte sind
die Daten von Überlastsensoren oder Grenzlastwerte. Dies
ermöglicht z.B. die Nachverfolgung für die Maschinennutzung
und damit in der Folge eine belastungsabhängige, ereignisbasierte
Überwachung der Maschinen-Garantiezeit auf
Konformität. Die Daten können – von der SPS beschrieben –
auch als Ringspeicher- bzw. Logbuch-Funktion verwendet
werden. Es wird empfohlen, die Daten pro Maschine einmalig
festzulegen. Der Wert wird im MDL pro Festwertspeicherzelle
abgelegt, so dass immer nur der zuletzt gespeicherte
Wert vorliegt.
Anwenderspezifische Daten
Name Anzahl Format Anzahl
Byte
Anwenderdaten 100 frei 4 Byte +
4 Byte
Datumstempel
DP-
Zugriff
Read/
Write
Datenspeicher
• Maschinentakte
Die Takte/Stückzahlen werden von der SPS hochgezählt
und in den MDL geschrieben. Ist der übermittelte Wert
des Maschinentakts kleiner als der im MDL gespeicherte,
wird dies als Event in den betriebsinternen Daten gespeichert
(→ Seite 8) und über ein Zustandsbyte an die SPS zurückgemeldet
(→ Seite 10).
• Betriebsstunden
Die technischen Betriebsstunden ermittelt der MDL anhand
des internen Sekundenzählers. Der Betriebsstundenzähler
wird über ein Steuerbit von der SPS gestartet und gestoppt
(→ Seite 10).
Wert Refresh Speicherung
Nur größere
Werte werden
übernommen
Mit jedem
DP-Zyklus
max. alle 3
Sekunden
Zeitstempel
Zeitstempel
bei Abfrage
über USB
Die Abspeicherung der Daten darf – über die gesamte Lebensdauer
des MDL von 15 Jahren im 24-Stunden-Betrieb –
durchschnittlich alle 18 Minuten erfolgen. Das entspricht
einer Anzahl von 450.000 Speicherzyklen. Ein zeitweise
höherer Speichertakt der Daten ist zulässig; wird jedoch
permanent mit hoher Taktrate gespeichert, kann dies einen
verfrühten Ausfall des Speicherbereichs im EEPROM zur
Folge haben.
Jeder gespeicherte Eintrag hat eine Größe von 8 Byte. Zu
jedem technischen Datum wird das aktuelle Datum/Uhrzeit
im MDL hinzugefügt, so dass für die Übermittlung über den
Profibus nur 4 Byte benötigt werden.
USB-
Zugriff
Wert Schreibzyklen
Read frei ca. 450.000
bzw. durchschnittl.
alle
18 Minuten
Zeitstempel
Letzte Änderung
im Datumsformat
mit
Uhrzeit
Systembeschreibung MDL 7

Datenspeicher
Betriebsinterne Daten
Der Controller des MDL speichert das Auftreten definierter
Ereignisse im Gerät gesondert ab (Event-Funktion). Dabei
wird zunächst ein Event mit Datum-/Uhrzeitstempel im RAM
notiert. Einige Events werden sofort im EEPROM gespeichert,
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andere erst, wenn sich die dynamischen Maschinendaten
ändern (→ Tabelle). Jedes Event belegt eine Speicherstelle,
so dass immer nur das zuletzt aufgetretene Event abrufbar
ist. Folgende betriebsinterne Daten werden aufgezeichnet:
Betriebsinterne Daten
Ereignis
PC angeschlossen
Speicherung USB-Zugriff Zeitstempel
Daten per USB ausgelesen
Login mit Passwort
wenn das Ereignis bzw. der
Fehler stattgefunden hat
DP 2: Time-Out, wenn innerhalb von 8 Minuten nach dem
Einschalten kein Takt von der SPS empfangen wird
Wert der übertragenen Maschinentakte/Stückzahlen kleiner
als der bereits gespeicherte Wert
bei Veränderung der
Read
Letzte
Änderung im
Datumsformat
mit Uhrzeit
DP 1: Kontakt verloren, wenn nach dem Einschalten dynamischen Maschinen-
Verbindung aufgebaut wurde
daten,
Negative Datum/Uhrzeit-Setzung durch SPS: Zeitstempel
wird auf die neue Zeit gesetzt
max. alle 3 Sekunden
Gerätespezifische Daten
Im Festwertspeicher des MDL werden bei der Herstellung
durch Schleicher drei gerätespezifische Nummern und ein
Passwort abgespeichert. Mit ihnen ist jedes MDL eindeutig
identifizierbar. Die gerätespezifischen Nummern können mit
einem Sonderdienst über die SPS (Varianten- und Versionsnummer
auch über USB) abgerufen, jedoch nicht geändert
werden (→ Seite 10).
• Seriennummer
Die 13-stellige elektronische Seriennummer des Gerätes
ermöglicht bspw. Einschränkungen oder/und Projektierungen
bestimmter Softwareoptionen, gekoppelt an ein
definiertes Gerät.
• Variantennummer
Die Variantennummer ist für OEM-Anwendungen vorgesehen.
Die Variantennummer muss passgenau mit dem
eingesetzten Excel-Tool korrespondieren, ansonsten wird
der Datentransfer verhindert. Die Nummer schützt somit
vor Manipulation mit kundenfremden Excel-Tools.
• Versionsnummer
Die Versionsnummer im Format "Jahr-Kalenderwoche/
Nummer" (bspw. 08-34/2 für das 2. Release in der 34.
Kalenderwoche im Jahr 2008) kennzeichnet die eingespielte
Software-Version des MDL.
• Passwort
Das Passwort ist zum Auslesen und Bearbeiten der Daten
erforderlich. Bei normalem Betrieb gibt der Nutzer das
Passwort über die Excel-Datei ein. Von dort aus wird es
mit dem im MDL eingespeicherten Datum verglichen.
Gerätespezifische Daten
Name Format Anzahl Byte DP-Zugriff USB-Zugriff Wert
Seriennummer 13 Ziffern 7 Byte Read – Seriennummer
Variantennummer 2 Hex-Zahlen 1 Byte Read Read kundenspezifische
Gerätevariante
Versionsnummer 6 Hex-Zahlen 3 Byte Read Read Release-Zeitpunkt
Passwort 4 Character 4 Byte – über Excel Passwort
Systembeschreibung MDL

Statische Maschinendaten
Die statischen Maschinendaten werden vom Hersteller bzw.
Maschinenbauer bei der Inbetriebnahme einmalig über die
SPS vorgegeben und im EEPROM des MDL abgespeichert.
• Kennung 1 bis Kennung 3
Die Daten Kennung 1 bis Kennung 3 (z.B. Firma,
Maschinentyp, Maschinennummer) sind das elektronische
Typenschild der Maschine, mit der der MDL laufen soll.
Bei der PC-Auswertung dienen sie zur Identifikation der
Maschine, die 16 Byte der Kennung 1 werden vom Excel-
Macro als ASCII-Zeichen/Text interpretiert.
Datenspeicher
Statische Maschinendaten
Name Format Anzahl Byte DP-Zugriff USB-Zugriff Schreibzyklen
Kennung 1 (Firma) frei (mögl.: Character) 16 Byte
Kennung 2 (Typ) frei 4 Byte Read/Write Read max. 450.000
Kennung 3 (Nummer) frei 4 Byte
Datum/Uhrzeit
Für die Zeitstempel der anwenderspezifischen Daten (→
Seite 7) wird die von der SPS-Steuerung übermittelte Uhrzeit
in einem Format von 4 Byte/32 Bit als Grundlage verwendet
und durch einen internen Sekundenzähler weitergezählt.
Die SPS entscheidet dabei selbst, wann Datum/Uhrzeit
geschrieben wird. Unterbleibt die Setzung der Uhrzeit, wird
keine Fehlermeldung ausgegeben. Es ist jedoch zu beachten,
dass eine nicht mit der Außenwelt synchronisierte Uhrzeit
von der reellen Uhrzeit im Toleranzbereich des verwendeten
Quarzes abweichen kann (± 50 ppm, das entspricht
18/100 Sekunde pro Stunde). SPS-Steuerungen mit eingebauter
Echtzeituhr sollten nach dem SPS-Start und dann
regelmäßig (z.B. täglich einmal) Datum/Uhrzeit an den MDL
übertragen.
Der MDL überwacht Datum/Uhrzeit auf Plausibilität. Bei
unzulässiger Uhrzeit wird eine Fehlermeldung im Logbuch
eingetragen, eine Umstellung Sommer/Winterzeit (1 Stunde)
ist jedoch ohne Fehler möglich.
Der MDL setzt nach dem ersten Einschalten Datum und
Uhrzeit auf den Startwert 01.01.2000, 0:00h. Für den Fall,
dass die Master-Steuerung die Uhrzeit beim MDL nicht stellt,
speichert der MDL seine interne Systemzeit im Ringspeicher
mit ab. Bei jedem neuen Hochfahren wird die Uhrzeit auf
den zuletzt im Ringspeicher abgespeicherten Wert
aktualisiert.
Systembeschreibung MDL 9

Dateninterface
Dateninterface
Daten austauschen über Profibus
Von Zyklen ...
Die zum Betrieb des MDL im Profibus benötigte Gerätestammdatei
GSD legt 10 Byte In/Out-Daten für das Dateninterface
in beide Richtungen (Lesen/Schreiben) fest. Alle 10
Byte von der SPS müssen in einem Zyklus gelesen und
beschrieben werden, d.h. sie werden konsistent übertragen.
• Über ein Steuerbyte (Richtung SPS → MDL) und ein
Zustandsbyte (Gegenrichtung MDL → SPS) werden MDL-
Status und Betriebszustände ausgetauscht.
• Ein weiteres Byte ist für die Dienstkennung vorgesehen.
• Die restlichen 8 Byte sind für Daten vorgesehen und
haben – abhängig von der Dienstkennung – unterschiedliche
Bedeutungen:
• Ist die Dienstkennung ≥ 0, liegt der Normalbetrieb vor.
• Ist die Dienstkennung < 0, liegt ein Sonderdienst vor.
Im Normalbetrieb werden in den 8 Byte die Betriebsstunden
oder anwenderspezifischen Daten (erste 4 Byte) je nach Anforderung
zwischen MDL und SPS ausgetauscht, die Maschinentakte
(zweite 4 Byte) dagegen immer. Die SPS liest in jedem
Zyklus die im MDL manipulationssicher gespeicherten
Maschinentakte, erhöht sie gegebenenfalls auf den aktuellen
Wert und schickt sie an den MDL zurück. Das bedeutet: Die
SPS kann den Wert der Maschinentakte nicht beliebig
verändern, sondern nur – gemäß ihrer internen Taktzählung –
beibehalten oder erhöhen. Im MDL wird zur Manipulationssicherheit
der zurückgesendete Maschinentakt nur dann
gespeichert, wenn er größer als der aktuelle Wert im MDL ist.
Dateninterface SPS → MDL
Byte-Adresse
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Anwenderwert Maschinentakte Normalbetrieb
Daten für Sonderdienst
Dienstkennung
Steuerbyte
Sonderdienst
Dateninterface MDL → SPS
Byte-Adresse
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Betriebsstunden*
Anwenderwert**
Maschinentakte
Normalbetrieb
Daten für Sonderdienst
Sonderdienst
Dienstkennung
* für Dienstkennung = 0
Zustandsbyte
** für Dienstkennung > 0
10
... und Diensten
Die Dienstkennung entscheidet über die Art der Daten, die
gelesen oder geschrieben werden sollen. Die von der SPS
gesendete Dienstkennung wird vom MDL unverändert
zurückgegeben.
• 0: kein Sonderdienst
• SPS → MDL
Die im vorigen Zyklus von der SPS aus dem MDL
gelesenen Maschinentakte (Byte 6 ... 9) werden –
gegebenenfalls auf den aktuellen Wert erhöht – an den
MDL gesendet.
• MDL → SPS
Der MDL speichert die Maschinentakte, wenn sie sich
erhöht haben, und schickt den Wert zusammen mit den
Betriebsstunden an die SPS zurück. Der von der SPS
mitgesendete Anwenderwert wird im MDL ignoriert.
• 1 ... 100: Anwenderspezifische Daten
• SPS → MDL
Die SPS sendet die Maschinentakte (wie bei Dienstkennung
= 0) an den MDL. Wie der MDL den
Anwenderwert (Byte 2 ... 4) auswertet, hängt vom
Steuerbyte ab.
• MDL → SPS
Ist das Bit Senden im Steuerbyte der SPS gesetzt, wird
der Anwenderwert (Byte 2 ... 4) an der mit der Dienstkennung
angegebenen Adresse im MDL gespeichert,
wenn er sich geändert hat. Der MDL ergänzt Datum
und Uhrzeit. Ist das Bit Empfangen im Steuerbyte gesetzt,
wird der mitgesendete Anwenderwert mit dem an der
angegebenen Adresse gespeicherten Wert überschrieben
und an die SPS geschickt. Die Maschinentakte
werden (wie bei Dienstkennung = 0) gespeichert, wenn
sie sich erhöht haben, und an die SPS zurückgeschickt.
• < 0: Sonderdienst
Über verschiedene negative Dienstkennungen kann die
SPS Serien-, Varianten- und Versionsnummer des MDL,
das elektronische Typenschild der Maschine oder
Datum/Uhrzeit lesen bzw. schreiben (Byte 2 ... 9).
Im Steuerbyte gibt der Master an, ob ein Wert zum MDL
gesendet oder ein Wert abgefragt werden soll. Ein Taktbit
zeigt dem MDL an, dass die Kommunikation über den Profibus
aktiv ist und der Master korrekt arbeitet. Mit dem Setzen
des Betriebsstundenzähler-Bits zählt der MDL selbsttätig auf
Sekunden-Basis die technischen Betriebsstunden der Maschine.
Im Zustandsbyte meldet der MDL (Slave) der SPS (Master)
den aktuellen Betriebsstatus zurück. Das Taktbit aus dem
Steuerbyte wird an den Master gespiegelt und zeigt an, dass
der Slave (MDL) korrekt arbeitet. Ein Fehlerbit meldet, wenn
der übermittelte Maschinentaktwert kleiner als der gespeicherte
ist, um Manipulationen zu verhindern.
Systembeschreibung MDL

Funktionsbaustein FB111
Für die SPS-Programmierung steht ein Funktionsbaustein
FB111 zur Verfügung, der den Datenaustausch seitens der
SPS mit dem MDL regelt:
• Taktsignal für die gegenseitige Erkennung, ob das
jeweilige Gerät vorhanden ist. Ist das Gerät vorhanden
und liegt kein Fehler auf dem Gerät vor, wird der
Ausgangsparameter "Fehler" = 0 gesetzt.
• Schalten des Bits "Betriebsstundenzähler läuft" abhängig
vom Eingangsparameter "BSZ" und Anzeige der Betriebsstunden
als Real-Zahl (der MDL zählt intern die Betriebssekunden).
• Hochzählen der Maschinentakte bei jeder steigenden
Flanke vom Bit "Maschinen_Takt" und Anzeige des im
MDL gespeicherten Wertes "Taktzahl".
• Handshake für alle Dienste: Uhrzeit stellen, Schreiben der
Maschinendaten etc. Die Uhrzeit wird automatisch
gestellt, sobald über das Taktsignal erkannt wird, dass der
MDL angeschlossen ist. Die Uhrzeit kann auch mit dem
Eingangsbit "Neu_Uhrzeit" einmal übertragen werden (z.B.
bei Umstellung Sommer- auf Winterzeit).
• Rücklesen aller Maschinendaten vom MDL und Eintragen
in das Array für die Maschinendaten bei jeder steigenden
Flanke von "Neu_Lesen".
Instanz-Datenbaustein
Dateninterface
Der Instanz-DB stellt eine erweiterte Funktionsschnittstelle für
den Funktionsbaustein dar:
• Das Zählen der Maschinentakte und Betriebsstunden wird
direkt von den Booleschen Eingängen an der Aufrufschnittstelle
abgeleitet.
• Wenn das Eingangsbit "Neu_Lesen" am FB111 von '0' nach
'1' wechselt, werden alle Daten vom MDL gelesen und in
den entsprechenden Adressen abgelegt.
• Zum Schreiben der anwenderspezifischen Daten sowie der
Kennungsdaten der Sonderdienste werden die gewünschten
Werte in die entsprechenden Adressen eingetragen und
der Dienstauftrag angestoßen. Der FB111 überträgt den
Dienst an den MDL und löscht anschließend den Dienstauftrag.
Systembeschreibung MDL 11

Datenauswertung
Datenauswertung
Daten auswerten mit Excel
Installation
Für die Datenauswertung wird eine Excel-Datei bereitgestellt.
Die von Schleicher in die Arbeitsmappe integrierten Makros
sind unveränderlich. Über diese Datei hat der Anwender
ausschließlich lesenden Zugriff auf den MDL. Die Datei
kann vom Maschinenbauer an die Maschine angepasst
werden.
Die Excel-Datei erwartet zwei installierte Dienste des
Windows-PC: den USB-Treiber für das Gerät und die
ActiveX-Komponente MSCOMM32.ocx. Alle Dateien stehen
zusammengefasst in einer Installationsdatei zur Verfügung.
Systemvoraussetzungen
Folgende Systemvoraussetzungen müssen für die Installation
und das Funktionieren der Software gegeben sein. Für andere
Konstellationen übernimmt Schleicher keinen Support.
• Der USB-Treiber benötigt mindestens Windows 2000, XP,
Server 2003 oder Vista.
• Das Excel-Tool benötigt mindestens Excel 2003.
• Für den Anschluss des MDL ist ein Mini-USB-Kabel, Typ B,
USB 2.0, erforderlich.
Software-Installation und PC-Anschluss
Durch Ausführen der Installationsdatei werden die enthaltenen
Dateien auf dem PC in die entsprechenden Ordner
entpackt, und die ActiveX-Komponente wird für die Anwendung
im System registriert. Mit einem Mini-B-USB-Kabel wird das
Gerät mit dem PC verbunden. Über die USB-Schnittstelle
stehen die vom MDL gesendeten Daten im PC an einer
virtuellen COM-Schnittstelle zur Weiterverarbeitung durch
das Excel-Tool bereit. Beim Start des Tools muss neben dem
Passwort auch die Nummer der COM-Schnittstelle im
Authentifizierungsfenster eingegeben werden (→ Bild rechts).
12
Excel-Tabelle
Die Excel-Datei besteht aus drei Tabellenblättern:
• Menu
dient der Eingabe von Passwort und COM-Schnittstelle
sowie dem Lesen der Daten
• Data
enthält nach dem Lesen der Daten den gesamten verfügbaren
Datensatz des MDL
• Template
kann vom Maschinenbauer auf die formatierte Darstellung
der erforderlichen Werte angepasst werden
Nach Betätigung des Buttons "Daten Lesen" und korrekter
Eingabe von Passwort und COM-Schnittstelle werden die
Daten aus dem MDL zum PC übertragen und zunächst in
das Tabellenblatt "Data" geschrieben. Das auf die Maschine
angepasste Tabellenblatt "Template" übernimmt die
entsprechenden Werte und stellt sie in der gewünschten
Formatierung dar.
Tabellenblatt "Menu"
Die Betätigung des Buttons "Daten Lesen" öffnet den Dialog
zur Passwortabfrage und zur Spezifizierung des verwendeten
COM-Ports. Der Nutzer wird automatisch vom PC eingetragen
und erscheint nach dem Auslesen in der erstellten
Excel-Mappe.
Zum Auslesen der Daten ist eine Authentifizierung des
Nutzers über ein Passwort notwendig. Bei normalem Betrieb
gibt der Nutzer das Passwort über die Excel-Datei ein. Von
dort aus wird es mit dem im MDL eingespeicherten Passwort
verglichen.
Die Tabellenblätter "Data" und "Template" sind zum Schutz
vor Manipulation zunächst ausgeblendet. Durch das Excel-
Menü Format / Blatt / Einblenden können die Blätter sichtbar
gemacht werden. Es ist zu empfehlen, diese Einblendefunktion
zu sperren. Dazu kann in Excel in Arbeitsmappe / Schutz /
Arbeitsmappe schützen die Struktur geschützt und ein Passwort
eingegeben werden. Ohne Freigabe der Arbeitsmappe kann
dann kein ausgeblendetes Blatt eingeblendet werden.
Systembeschreibung MDL

Tabellenblatt "Data"
Nach dem Lesen der Daten aus dem MDL enthält das
Tabellenblatt "Data" den gesamten verfügbaren Datensatz
des MDL, also auch jene Speicherzellen, die vom Maschinenbauer
nicht spezifiziert worden sind (z.B. einen Teil der
anwenderspezifischen Daten 1...100).
Die weißen Zellen des Tabellenblattes werden mit den
Daten aus dem MDL beschrieben. Alle anderen Zellen sind
fest oder daraus abgeleitet. Das Feld "Offline" ist mit "False"
zu besetzen, sonst funktioniert die Datenübertragung nicht.
Für Demonstrationszwecke kann Offline auf "True" gesetzt
werden. Das Tabellenblatt "Data" sollte zum Schutz vor
(un)gewollten Veränderungen ausgeblendet sein.
Tabellenblatt "Template"
Datenauswertung
Parallel zu der Konfiguration der anwenderspezifischen Daten
im SPS-Programm werden die Bezeichner der Daten in das
Tabellenblatt "Template" in der Excel-Datei eingetragen. Die
für spezifische Maschinen individuell festgesetzten Datenbezeichner
werden in der Tabelle namentlich zugeordnet.
Das Tabellenblatt hat Zugriff auf alle Werte des Tabellenblatts
"Data". Das Blatt kann vom Maschinenbauer beliebig
gestaltet werden, um nur die für eine spezielle Maschine
erforderlichen Werte in der gewünschten Formatierung
darzustellen.
Mit Datei / Seite einrichten kann auch die Druckausgabe
angepasst werden. Das Tabellenblatt "Template" sollte zum
Schutz vor (un)gewollten Veränderungen ausgeblendet sein.
Konfigurations-Passwort
Der Programmierbereich in der Excel-Datei für die Konfigurierung
der anwenderspezifischen Daten ist mit einem vorgegebenen
Passwort geschützt. Es ist im Programmierbereich
änderbar, so dass bei Verlust der Programmierbereich nicht
mehr zugänglich ist.
Systembeschreibung MDL 13

Gerätebeschreibung
Gerätebeschreibung
Machine Data Logger MDL 100P
14
USB-Anschluss
Status-LED Profibus
Status-LED Power
Drehschalter für Profibus-
Adresse
(rechte Gehäuseseite)
Profibus-Anschluss
Versorgungsspannung
0 V (GND)
24 V
Der Machine Data Logger MDL zeichnet als fester Teilnehmer am Profibus-
Netzwerk die Daten der Maschine auf. Er wird von der SPS mit Daten versorgt.
Diese werden im Gerät zusammen mit geräteintern generierten Daten null- und
überspannungssicher gespeichert. Zum Auslesen der Daten wird ein Windows-
PC über USB angeschlossen. Mittels installierter Treibersoftware und eines
Excel-Makros holt sich der PC die Daten und wertet sie mit Excel aus.
Die Funktionsweise anderer am Profibus betriebener Module wird durch den
MDL nicht beeinflusst. Das Gerät hat keine sicherheitsgerichtete Funktion. Es
werden keine Funktionsfähigkeiten der angeschlossenen Busse, Schnittstellen
und Geräte überwacht.
Der MDL speichert fünf verschiedene Datenarten mit jeweils einer Anzahl Einzeldaten:
• Dynamische Maschinendaten
Maschinentakte/Stückzahlen und Betriebsstunden
• Anwenderspezifische Daten
bis zu 100 benutzerdefinierte Daten mit Uhrzeit/Datum
• Betriebsinterne Daten
gerätespezifische Ereignisse oder Fehler
• Gerätespezifische Daten
Identifizierung jedes MDL
• Statische Maschinendaten
elektronisches Typenschild der Maschine
Um die Speichergröße des verwendeten EEPROM (64 KByte) und die mögliche
Speicherzyklenzahl (max. 450.000) optimal auszunutzen, kommen unterschiedliche
Speicherstrategien (zyklisch, azyklisch, einmalig) zum Einsatz. Auslesbar ist
der jeweils letzte gespeicherte Wert. Über den Profibus sind teils Lese-, teils
Schreibzugriffe auf die Daten möglich. Die USB-Verbindung ist auf reine Lesezugriffe
beschränkt.
Der MDL ist in einem 22,5 mm breiten Gehäuse für die Hutschienenmontage
untergebracht. Auf der Front sowie auf der rechten Gehäuseseite befinden sich
Anschlüsse, Status-LEDs und Einstellschalter.
Elektrische Anschlüsse
• Versorgungsspannung
24 V / 0 V (GND) an Steckblockklemme
• Profibus-DP
9-pol-D-Sub
(Einsatz in Profibus-DP-V1-Netzwerken)
• USB
Mini-USB-Buchse, Typ B (USB 2.0)
Status-LEDs
• Versorgungsspannung (PWR)
• grün:
Spannung vorhanden, Gerät
betriebsbereit
• Profibus-Funktion (PDP)
• rot:
keine Verbindung zum DP-Master
• grün:
Verbindung zum Master korrekt
Busadresse
Die Einstellung der Busadresse erfolgt an der
rechten Gehäuseseite über zwei 10-stufige
Drehschalter. Es können Busadressen von
0 bis 99 eingestellt werden. Ein Überschreiben
der Adresse durch den Profibus-Master ist
nicht möglich. Eine geänderte Adresseinstellung
wird erst nach dem Aus- und wieder
Einschalten des Gerätes wirksam. Die Baudrate
stellt sich automatisch nach Vorgabe des
Masters ein.
Drehschalter Einerstelle
Drehschalter Zehnerstelle
Systembeschreibung MDL

Technische Daten
Technische Daten MDL 100P
Artikelnummer R5.395.0010.0
Feldbus Profibus-DP
Hardware und Speicher
Speicher serielles EEPROM
Speichergröße 64 KByte
Speicherzyklen max. 450.000
Lebensdauer max. 15 Jahre
Galvanische Trennung zum Profibus
Schnittstellen
Profibus 9-pol. D-Sub
USB Mini-USB-Buchse, Typ B (USB 2.0)
Versorgungskreis (A1, A2)
Versorgungsspannung DC min 19,2 V / typ. 24 V / max. 30 V
Nennleistung 2 W
Geräteabsicherung 1,5 A träge
Mechanik und Montage
Gehäusewerkstoff Polycarbonat, lichtgrau
Gehäuseart Schaltschrankeinbaugerät
Montage beliebige Einbaulage
Schutzart Gehäuse/Klemmen IP 20
Klemmenanzahl/-art 1 / Steckbare Schraubklemmen (Versorgungsspannung)
Tragschiene Hutschiene nach EN 50022-35
Klimatische Bedingungen (EN 61131-2)
Betriebsumgebungstemperatur 0 bis +55 °C
Relative Luftfeuchte 5 bis 95%, nicht kondensierend
Luftdruck im Betrieb 860 bis 1060 hPa
Elektrische Sicherheit
Schutzart (EN 60529) IP 20
Luft-/Kriechstrecken
(DIN VDE 0110 Teil 1)
Überspannungskategorie III
Verschmutzungsgrad 2 innerhalb, 3 außerhalb
Prüfspannung DC 24 V AC 350 V
Abmessungen
Technische Daten
Systembeschreibung MDL 15

Notizen
16
Systembeschreibung MDL

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