6. I/O-Box

Die IO-Box ist ein Zubehörteil des BactoSense. Sie kann verwendet werden, um die Ein- und Ausgänge des BactoSense mit einem PLC/SCADA-System zu verbinden.

Alternativ zur I/O-Box kann Modbus TCP verwendet werden. Einzelheiten finden Sie unter Modbus-TCP.

6.1 Technische Spezifikationen

Spezifikationen prüfen

Lesen Sie die technischen Spezifikationen sorgfältig durch, bevor Sie die Integration vornehmen.

6.1.1 Digitale Eingänge

• Verwendung: 4 digitale Eingänge, die auf Common bezogen sind, ermöglichen die Steuerung des Geräts durch eine externe Spannung (z.B. Spannung aus einer SPS).
• Spezifikationen: Optokopplereingang: Durchlassspannung 1,2 VDC mit 3 kΩ in Reihe, Kathode an COMMON angeschlossen, max. 30 mA, max. 50 mW.

Zusätzliche Informationen

Anforderungen an digitale Eingänge

• Der Common (Anschluss 18) muss mit der Referenzspannung der Eingangsspannung (z.B. 0 V / Erde der externen Stromquelle) verbunden werden.
• Der Spannungsbereich der digitalen Eingänge (Anschlüsse 14 - 17) liegt zwischen 5 - 30 V, um einen logischen High-Pegel oder eine „1“ zu erzeugen. Andernfalls wird ein logischer Low-Pegel oder eine „0“ erzeugt.
• Wenn einer der digitalen Eingänge einen logischen High-Pegel oder eine „1“ hat, geht BactoSense in den „PLC-Modus“.

6.1.2 Digitale Ausgänge

• Verwendung: 4 digitale Ausgänge ermöglichen die Meldung von 4 verschiedenen logischen Zuständen, z.B. Fehler oder Alarme. Da es sich bei den Ausgangsklemmen um den Ausgang eines MOS-basierten Solid-State-Relais (LH1540AAB) handelt, gibt es keine Polarität. Die Klemmen A und B können in beide Richtungen verwendet werden und sind vertauschbar. Die Klemmen A und B sind entweder hochohmig (abgetrennt) oder niederohmig (angeschlossen).
• Spezifikationen: frei konfigurierbar, SSR-Ausgang: max. 48 VDC, max. 300 mW, EIN- Widerstand 2 Ω.

6.1.3 Analoge Ausgänge

• Verwendung: 2 Analogausgänge (4 - 20 mA) ermöglichen die Meldung von zwei Analogwerten, z. B. Gesamtzellzahl und HNAP. Hinweis: Für die Übertragung präziser Ergebnisse wird die Verwendung von Modbus TCP empfohlen. Siehe Modbus-TCP.
• Spezifikationen: 2 x 0/4 - 20 mA, empfohlene 250 Ω Last

6.1.4 IO-Box Schema

Abbildung 6-1 BactoSense IO-Box Schema.

6.1.5 Übersicht über die IO-Box

Abbildung 6-2 Übersicht über die BactoSense-IO-Box

①	Position der digitalen Ausgänge. Klemmen 1 – 8. Kabelanforderungen: • AWG 12 – 22 • Querschnitt: 0.25 – 2.5 mm2	②	Position der analogen Ausgänge. Klemmen 9 – 12. Kabelanforderungen: • AWG 12 – 22 • Querschnitt: 0.25 – 2.5 mm2
③	Position der digitalen Eingänge. Klemmen 14 – 18. Kabelanforderungen: • AWG 12 – 22 • Querschnitt: 0.25 – 2.5 mm2

6.1.6 Referenztabelle der IO-Box

Tabelle 6-1 Referenztabelle der IO-Box

Klemme	Funktion	Klemmenfarbe	Kabelfarbe
1	Digitaler Ausgang 1 - A	Grau	Rot
2	Digitaler Ausgang 1 - B	Grau	Blau
3	Digitaler Ausgang 2 - A	Grau	Rosa
4	Digitaler Ausgang 2 - B	Grau	Grau
5	Digitaler Ausgang 3 - A	Grau	Gelb
6	Digitaler Ausgang 3 - B	Grau	Grün
7	Digitaler Ausgang 4 - A	Grau	Braun
8	Digitaler Ausgang 4 - B	Grau	Weiß
9	Analog 1+ mA	Orange	Schwarz
10	Analog 1- mA	Blau	Violett
11	Analog 2+ mA	Orange	Rosa-Grau
12	Analog 2- mA	Blau	Rot-Blau
13	Schirmung	Grün/Gelb
14	Digitaler Eingang 1	Grau	Weiß
15	Digitaler Eingang 2	Grau	Braun
16	Digitaler Eingang 3	Grau	Blau
17	Digitaler Eingang 4	Grau	Schwarz
18	Common	Schwarz	Grau

6.2 Anschluss der IO-Box

I/O-Verbindungen prüfen

Lesen Sie die technischen Spezifikationen unter Digitale Eingänge, Digitale Ausgänge und Analoge Ausgänge sowie das Schema unter IO-Box Schema, um die korrekte Installation sicherzustellen.

	ARBEITSSCHRITT	ZUSÄTZLICHE INFORMATIONEN / ABBILDUNGEN
1.	Schließen Sie die zwei M16-Stecker der IO- Box rechts am Gerät an.
2.	Entfernen Sie die Abdeckung des Gehäuses, indem Sie die vier Schrauben (eingekreist) entfernen.
3.	Führen Sie das Kabel durch die Kabelverschraubung ein (A, B oder C) und verbinden Sie die Drähte mit dem entsprechenden Terminal gemäß der Referenztabelle der IO-Box unter Referenztabelle der IO-Box.
4.	Befestigen Sie die Kabelverschraubung. Ziehen Sie am Kabel, um herauszufinden, ob die Kabelverschraubung eng genug ist.
5.	Optional: Die IO-Box kann an einer Wand angebracht werden. Es sollten M4-Schrauben mit einer Mindestlänge von 20mm verwendet werden. Platzieren Sie die vier Schrauben, ohne dass die Abdeckung montiert ist, und befestigen Sie das Gehäuse an der Wand.
6.	Bringen Sie wieder die Gehäuseabdeckung und ziehen Sie die vier Schrauben an, um sie zu befestigen.

6.3 Anschluss der Ausgänge ohne IO-Box

Der BactoSense stellt die Ausgänge über einen 12-adrigen, weiblichen M16-Anschluss bereit. Es wird jedoch empfohlen, eine IO-Box zu verwenden. Die Pinbelegung des Steckers ist unten angegeben.

Abbildung 6-3 Übersicht über die Pinbelegung des Steckers

A	Digitaler Ausgang 4 - B	G	Digitaler Ausgang 1 - B
B	Digitaler Ausgang 4 - A	H	Digitaler Ausgang 1 - A
C	Digitaler Ausgang 3 - B	J	Analog 1+
D	Digitaler Ausgang 3 - A	K	Analog 1-
E	Digitaler Ausgang 2 - B	L	Analog 2+
F	Digitaler Ausgang 2 - A	M	Analog 2-

6.4 Anschluss der Eingänge ohne IO-Box

Der BactoSense stellt die Eingänge über einen 5-adrigen, weiblichen M16-Anschluss bereit. Es wird empfohlen, eine IO-Box zu verwenden. Die Pinbelegung des Steckers ist unten angegeben.

Abbildung 6-4 Übersicht über die Pinbelegung des Steckers

1. Digitaler Eingang 1
2. Digitaler Eingang 2
3. Digitaler Eingang 3
4. Digitaler Eingang 4
5. Common

6.5 Konfiguration digitaler Eingänge und PLC-Modus

Das Gerät kann durch einen externen Programmable Logic Controller (PLC) gesteuert werden. Um jegliche Konflikte beim Starten eines Prozesses zu vermeiden, sperrt der PLC das Gerät zunächst im „PLC-Modus”, in dem das Gerät als Slave des PLC agiert. In diesem Modus sind alle Funktionen des GUI bezüglich laufender Protokolle und anderer Prozesse blockiert. Sobald das Gerät sich im PLC-Modus befindet, können vom PLC aus unter Verwendung der digitalen Eingänge des Geräts Protokolle gestartet und abgebrochen werden Die digitalen Ausgänge melden dann zwecks eines sicheren Betriebs an den PLC zurück.

Der PLC-Modus ist ein ferngesteuerter Online-Modus: der PLC kann eine Einzelmessung anfordern oder den Scheduler starten, um in vordefinierten Intervallen Protokolle auszuführen. Vom PLC gestartete Messungen erscheinen auch unter den Ergebnissen des Online-Modus.

Sind die digitalen Eingänge nicht verbunden, so haben sie den Status 0000.

Tabelle 6-2 Statusübersicht der digitalen Eingänge und zugehörige Funktionen.

BESCHREIBUNG	DIGITALE EINGÄNGE
	1	2	3	4
PLC-Modus erzwingen: Das Gerät ist inaktiv, aber Slave des PLC.	1	0	0	0
Konfigurierbares Protokoll/Messintervall ausführen	1	0	0	1
Konfigurierbares Protokoll/Messintervall ausführen	1	0	1	0
Konfigurierbares Protokoll/Messintervall ausführen	1	0	1	1
Konfigurierbares Protokoll/Messintervall ausführen	1	1	0	0
Konfigurierbares Protokoll/Messintervall ausführen	1	1	0	1
Konfigurierbares Protokoll/Messintervall ausführen	1	1	1	0
Aktuelles Protokoll abbrechen	1	1	1	1
Slave-Modus deaktiviert. PLC-Modus beendet.	0	0	0	0

Um ein Protokoll mehrmals auszuführen, verwenden Sie entweder die Scheduler-Option oder lösen vom PLC aus eine neue Messung aus, indem Sie die Eingänge auf Status 1000 und dann zurück in den entsprechenden Run-Status setzen.

Abbildung 6-5 Konfiguration digitaler Eingänge

1	Digitale Eingänge aktivieren oder deaktivieren. Bei deaktivierten Eingängen ist der PLC-Modus niemals aktiv.	2	Protokollparameter: Name, Protokoll und Gates.
3	Wählen Sie den zu konfigurierenden Eingängestatus. Wenn der in (3) gewählte Status auf die digitalen Eingänge angewandt wird, wird das in (2), (4) und (5) definierte Protokoll ausgeführt	4	Ist dies aktiviert, startet das Protokoll unmittelbar, nachdem der Eingängestatus sich geändert hat. Falls nicht, warten Sie bitte für die Dauer eines Schedulerintervalls, bevor Sie starten.
5	Schedulereinstellungen: Ist der Scheduler aktiviert, so wird das Protokoll im ausgewählten Intervall solange wiederholt, bis der Eingängestatus sich geändert hat. Ist der Scheduler deaktiviert, läuft das Protokoll nur einmal.

Um die Status der digitalen Eingänge zu konfigurieren, folgen Sie diesen Schritten:

	ARBEITSSCHRITT	ZUSÄTZLICHE INFORMATIONEN / ABBILDUNGEN
1.	Drücken Sie auf dem Startbildschirm Einstellungen.
2.	Drücken Sie die Taste Online-Modus Einstellungen.
3.	Drücken Sie die Taste Digitale Eingänge.
4.	Stellen Sie sicher, dass der Schalter auf Aktiviert steht.
5.	Schalten Sie ihn an und wählen Sie in der Liste Eingänge den zu konfigurierenden Status, geben Sie einen Probennamen ein, wählen Sie ein Protokoll sowie ein Gate.
6.	Soll das Protokoll sich automatisch wiederholen, haken Sie das Feld „Planer verwenden” an und wählen Sie ein Intervall aus.
7.	Im obigen Fall wählen Sie mittels des Felds „Sofort beginnen” aus, ob das Protokoll sofort ausgeführt oder am Ende des ersten Intervalls gestartet werden soll.	Diese Option ist nur sinnvoll zu nut- zen, wenn der Scheduler aktiviert ist.
8.	Drücken Sie die Taste Speichern.

6.6 Konfiguration der digitalen Ausgänge

Die Werte der digitalen Ausgänge ändern sich in den folgenden Fällen:

• Wenn das Gerät abgeschaltet wird, werden die Werte aller Ausgänge auf 0 gesetzt.

• Wird das Gerät eingeschaltet, so zeigen die Ausgänge den aktuellen Fehlerstatus: nicht vorhanden/kritisch/unkritisch.

• Am Ende einer Messung im Online-Modus ändern die Ausgänge sich entsprechend den benutzerdefinierten Einstellungen so, dass sie Fehler und Alarme anzeigen.

• Wird aus dem Ausgangtestbildschirm „Zurücksetzen“ geklickt oder in den Einstellungen der digitalen Ausgänge „Speichern“ gedrückt, werden die Ausgänge so aktualisiert, dass sie nur den Fehlerstatus zeigen (Alarme werden ignoriert).

• Nachdem die Fehler manuell gelöscht wurden, werden die Ausgänge automatisch zurückgesetzt (und zeigen so den neuen Fehlerstatus und keine Alarme).

• Zu bestimmten Zeitpunkten während einer Messung können zusätzliche Signale weitergegeben werden. Standardmäßig wird keiner an die Ausgänge weitergegeben. Es handelt sich um die folgenden:

  • Prozess läuft. Aktiv, während ein Protokoll ausgeführt wird.

  • Probenahmegerät in Verwendung. Aktiv, während das Probenahmegerät verwendet wird. Nach dem Probenvorbereitungsschritt eines Messprotokolls wird der Ausgang wieder inaktiv.

  • Kartusche fast leer. Aktiv, wenn der Kartuschenfüllstand unter 15 % liegt oder die Kartusche bei der aktuellen Messhäufigkeit voraussichtlich innerhalb eines Monats leer wird.

  • Kartusche abgelaufen. Aktiv, wenn die Kartusche abgelaufen ist.

Der Status des digitalen Ausgangs am Ende einer Messung richtet sich nach diesen Standardwerten, die in den Einstellungen geändert werden:

• Liegen keine Fehler und keine Alarme vor, werden alle Terminals auf den benutzerdefinierten Status gesetzt. Standardmäßig liegt überall eine 1 an.

• Im Fall eines kritischen Fehlers wird der erste Ausgang auf 0 gesetzt.

• Im Fall unkritischer Fehler wird der zweite Ausgang auf 0 gesetzt.

• Alarme setzen den dritten und den vierten Ausgang auf 0.

• Im Fall von Konflikten in den Ausgabeeinstellungen, wird folgendermaßen priorisiert:

  1. Kritische Fehler

  2. Unkritische Fehler

  3. Kartuschenzustände

  4. Alarm

Admin-Zugriff erforderlich

Nur Admin-Benutzer dürfen die Ausgangseinstellungen ändern, da diese externe PLC-Systeme entscheidend beeinflussen können.

Die folgenden Schritte beschreiben, wie Sie die Ausgänge konfigurieren können.

	ARBEITSSCHRITT	ZUSÄTZLICHE INFORMATIONEN / ABBILDUNGEN
1.	Drücken Sie auf dem Startbildschirm Einstellungen.
2.	Drücken Sie die Taste Online-Modus Einstellungen.
3.	Drücken Sie die Taste Digitale Ausgänge.
4.	Stellen Sie den Normalzustand für die Ausgänge 1–4 ein, wenn keine Fehler oder Alarme aktiv sind.	1: Der Schalter ist geschlossen. 0: Der Schalter ist offen.
5.	Stellen Sie die Reaktion jedes Ausgangs in der Zeile Kritischer Fehler ein.	Standardmäßig öffnet ein kritischer Fehler Ausgang 1. 1: Der Schalter ist geschlossen. 0: Der Schalter ist offen. /: Der Fehler beeinflusst den Schalter nicht.
6.	Stellen Sie die Reaktion jedes Ausgangs in der Zeile Unkritischer Fehler ein.	Standardmäßig öffnet ein unkritischer Fehler Ausgang 2.
7.	Ordnen Sie jeden aktivierten Alarm in seiner Alarmzeile den vorgesehenen Ausgängen zu.	Sie können nur aktivierte Alarme zuweisen. Einem Ausgang können mehrere Alarme zugewiesen werden. Beispiel für Alarmzeilen: High TCC (oben), High HNAP (unten).
8.	Drücken Sie die Taste Speichern.

6.7 Konfiguration der analogen Ausgänge

Der Strom am Analogausgang ändert sich in den folgenden Fällen:

• Wenn das Gerät abgeschaltet wird, liefern beide Ausgänge 0mA.
• Wenn das Gerät eingeschaltet wird, liefern beide Ausgänge 2mA.
• Endet eine Messung im Online-Modus nach der Zellzählung, wird der Wert entsprechend Bereichs- und Quellendefinition des analogen Ausgangs zwischen 4 und 20mA betragen. Schlägt die Messung aufgrund eines Fehlers fehl, bevor die Zellzählung beginnt, verbleibt der Ausgang auf seinem bisherigen Wert.
• Testet ein Benutzer den Ausgang manuell, wird die Stromstärke auf den vom Benutzer gewählten Wert gesetzt. Die Taste Zurücksetzen setzt sie auf 4mA.

Präzise Ausgangswerte

Für die Übertragung präziser Ergebnisse wird die Verwendung von Modbus TCP empfohlen. Siehe Modbus-TCP.

Nur Admin-Benutzer dürfen die analogen 4 .. 20-mA-Ausgänge bearbeiten.

Abbildung 6-6 Einstellungen des Analogausgangs

1	Ausgangsport auswählen	2	Quelle: Legt fest, welches Messergebnis über diesen Ausgang übertragen wird.
3	Untergrenze 4 mA: Messwert, der 4 mA entsprechen soll.	4	Obergrenze 20 mA: Messwert, der 20 mA entsprechen soll.
5	Wird dies ausgewählt, wird der Wertebereich der Zellzählung folgendermaßen logarithmisch interpoliert: ratio = 1 + 9 × (counts − low) / (high − low) output = 4 mA + log<sub>10</sub>(ratio) × 16 mA counts: Gemessene Zellzahl low: Untere Zellzahlgrenze high: Obere Zellzahlgrenze output: Stromstärke in mA

Die folgenden Schritte beschreiben, wie Sie die Analogausgänge konfigurieren können.

	ARBEITSSCHRITT	ZUSÄTZLICHE INFORMATIONEN / ABBILDUNGEN
1.	Drücken Sie auf dem Startbildschirm Einstellungen.
2.	Drücken Sie die Taste Online-Modus Einstellungen.
3.	Drücken Sie die Taste Analoge Ausgänge.
4.	Wählen Sie Ausgang 1 oder Ausgang 2 (Abbildung 6-6)
5.	Wählen Sie die Quelle aus (Abbildung 6-6, Position 2).
6.	Definieren Sie die untere Bereichsgrenze (Abbildung 6-6, Position 3).	Entspricht die Quelle diesem Wert, werden am ausgewählten Ausgang 4 mA ausgegeben.
7.	Definieren Sie die obere Bereichsgrenze (Abbildung 6-6, Position 4).	Entspricht die Quelle diesem Wert, werden am ausgewählten Ausgang 20 mA ausgegeben.
8.	Drücken Sie die Taste Speichern.

6.8 Testen der digitalen und analogen Ausgänge

Melden Sie sich als Admin an und verwenden Sie Ausgänge testen, wenn das Instrument im Leerlauf ist und der PLC-Modus deaktiviert ist.

Unbeabsichtigte Alarme vermeiden

Die Ausgangstestschnittstelle ermöglicht es, zu Testzwecken ein physisches Ausgangssignal zu erzeugen. Stellen Sie sicher, dass diese Tests an Ihrem Steuerungssystem keinen Alarm verursachen. CAUTION!

Abbildung 6-7 Analog- und Digitalausgänge testen

1	Zustand der digitalen Ausgänge für den Test festlegen.	2	Digitale Ausgänge auf den unter (1) definierten Zustand setzen.
3	Alle digitalen und analogen Ausgänge gleichzeitig setzen.	4	Stromstärke beider Analogausgänge setzen.
5	Ausgänge auf den Zustand vor den Tests zurücksetzen.	6	Stromstärke an Port 2 setzen.
7	Stromstärke an Port 1 setzen.

Die folgenden Schritte beschreiben, wie Sie die analogen und digitalen Ausgänge testen.

	ARBEITSSCHRITT	ZUSÄTZLICHE INFORMATIONEN / ABBILDUNGEN
1.	Drücken Sie auf dem Startbildschirm Einstellungen.
2.	Drücken Sie die Taste Online-Modus Einstellungen.
3.	Drücken Sie die Taste Ausgänge testen.
4.	Geben Sie die Testwerte ein, die Sie an die PLC senden möchten.	Für digitale Ausgänge: 1: Der Schalter ist geschlossen. 0: Der Schalter ist offen.
5.	Tests lassen sich einzeln oder gemeinsam auslösen (siehe Abbildung 6-7): • Nur die digitalen Ausgänge an den Klemmen 1 – 4 testen. • Nur die analogen Ausgänge an Port 1, Port 2 oder beiden Ports testen. • Alle Ausgänge testen.	Die Ausgangssignale können an den Klemmen gemessen werden.
6.	Drücken Sie die Taste Zurücksetzen.