E/A-Anschlüsse bei Panel-PCs: So wählen Sie die richtigen Schnittstellen für OEM-Geräte aus

Eine Angabe wie “4 × USB, 2 × LAN, 2 × COM” sieht auf den ersten Blick einfach aus. Dennoch bleiben dabei einige Fragen offen: Können beide COM-Anschlüsse als RS485 betrieben werden, können die USB-Anschlüsse alle angeschlossenen Peripheriegeräte mit Strom versorgen und wird die Anwendung mit der SPS kommunizieren?

Wählen Sie die E/A-Anschlüsse des Panel-PCs aus, indem Sie zunächst die Geräte auflisten, an die dieser angeschlossen werden soll. Prüfen Sie anschließend die elektrische Schnittstelle, die Kommunikationsanforderungen, die Softwareunterstützung und den Einbauraum. So erhalten Sie eine brauchbare Konfiguration, die Sie mit einem Angebot abgleichen und anhand eines Musters testen können.

Beginnen Sie mit den Geräten, mit denen Ihr Panel-PC verbunden sein muss

Führen Sie jedes externe Gerät nach Modell und Stückzahl auf. Berücksichtigen Sie dabei auch fest angeschlossene Geräte sowie alles, was Techniker bei Wartungsarbeiten benötigen.

Vernetztes Gerät	Mögliche Schnittstelle	Erstes Detail, das bestätigt werden muss
SPS	Ethernet, RS232 oder RS485	SPS-Modell und unterstützte Kommunikationsverfahren
Barcode-Scanner oder -Drucker	USB, seriell oder Ethernet	Genaue Anforderungen an Peripheriegeräte und Treiber
Messgerät oder Instrument	RS232, RS485 oder Ethernet	Anforderungen an Protokoll, Verkabelung und Isolierung
Industriekamera	USB oder Ethernet	Bandbreite, Leistung und Anzahl der gleichzeitig betriebenen Kameras
Schalt- oder Statussignal	Geeignete digitale Ein-/Ausgänge	Signalspannung und Eingangs-/Ausgangseigenschaften
Werks- oder Servicenetz	Ethernet	Netzwerkanordnung und Anforderungen an unabhängige Ports

Dies sind mögliche Anschlüsse, keine austauschbaren Optionen. Ermitteln Sie anhand der Dokumentation des Geräts, was erforderlich ist.

Ein Panel-PC dient in der Regel als Bedienoberfläche und tauscht Daten mit Steuerungen und Peripheriegeräten aus. Die verfügbaren Anschlüsse allein reichen jedoch nicht aus, um ihn als Ersatz für eine SPS oder eine Sicherheitssteuerung zu nutzen.

Wählen Sie für jede Verbindung die richtige Schnittstelle aus

Ethernet: SPSen und vernetzte Geräte

Über Ethernet kann ein Panel-PC mit SPSen, Netzwerkdruckern, Kameras und Anlagensystemen verbunden werden. Prüfen Sie die erforderliche Übertragungsgeschwindigkeit sowie etwaige Anforderungen an den Netzwerkcontroller, die vom Anwendungsanbieter festgelegt wurden.

Zwei unabhängige LAN-Anschlüsse können nützlich sein, wenn das Maschinennetzwerk und das Werksnetzwerk separate Verbindungen benötigen. Sie gewährleisten jedoch nicht automatisch eine sichere Trennung: Routing, Bridging und Zugriffsregeln müssen weiterhin entsprechend konfiguriert werden.

Überprüfen Sie bei Ethernet-Kameras, ob die Stromversorgung über ein separates Netzteil, einen PoE-Switch oder einen unterstützten PoE-Anschluss erfolgt. Ein gewöhnlicher LAN-Anschluss liefert keine PoE-Stromversorgung.

RS232, RS485 und RS422: Serielle Geräte

Wählen Sie den vom angeschlossenen Gerät benötigten seriellen Standard aus. RS232 wird üblicherweise für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen verwendet; RS485 kommt häufig bei differentiellen seriellen Bussen zum Einsatz. RS422 kann für bestimmte Messgeräte oder bereits vorhandene Anlagen erforderlich sein.

“Zwei COM-Anschlüsse” ist keine vollständige Spezifikation. Überprüfen Sie die von jedem Anschluss unterstützten Modi, die Art der Modusauswahl und die Pinbelegung des Steckers. Selbst identische D-Sub-Stecker können unterschiedliche Signale übertragen.

Bei RS485 sind der Zwei- oder Vierdrahtbetrieb, die erforderlichen Trennungsmaßnahmen sowie die Verkabelung des Busses zu prüfen. Befolgen Sie die Angaben in der Gerätedokumentation bezüglich Terminierung und Vorspannung; das wahllose Hinzufügen von Widerständen kann zu einer Überlastung des Busses führen. Texas Instruments erläutert die Bedingungen in seinem Leitfaden zur RS485-Terminierung.

USB: Peripheriegeräte und Wartung

Über USB werden üblicherweise Scanner, Drucker, Lesegeräte, Kameras und Speichergeräte angeschlossen. Überprüfen Sie die Bandbreite und die verfügbare Stromversorgung pro Anschluss sowie über gemeinsame Gruppen hinweg, insbesondere wenn mehrere Geräte gleichzeitig in Betrieb sind.

Ein Scanner funktioniert möglicherweise eigenständig, wird jedoch möglicherweise getrennt, wenn weitere Peripheriegeräte angeschlossen werden. Überprüfen Sie die verfügbare USB-Stromversorgung und die gemeinsam genutzten Controller-Ressourcen, bevor Sie davon ausgehen, dass jeder Anschluss die gleiche Last tragen kann. Auch Kameras benötigen ausreichende Bandbreite, insbesondere wenn mehrere gleichzeitig in Betrieb sind.

Die integrierte Touch-Schnittstelle des Panel-PCs wird normalerweise intern verwaltet. Berücksichtigen Sie externe USB-Anschlüsse im Hinblick auf den Anschluss externer Geräte und den Wartungsbedarf.

CAN und digitale Ein-/Ausgänge

Bei CAN-Geräten sind der CAN-Controller und der Transceiver, die Verkabelung der Steckverbinder, die Software-API sowie das erforderliche Protokoll der höheren Schicht zu überprüfen. Die CAN-Hardware allein gewährleistet noch keine Anwendungskompatibilität.

Bei digitalen Signalen ist zwischen universellen GPIO-Anschlüssen und industriellen DI/DO-Anschlüssen zu unterscheiden. Überprüfen Sie die Spannungsschwellenwerte, die Galvanische Trennung, den Eingangstyp und den Ausgangsstrom. Ein GPIO-Anschluss mit Logikpegel darf nicht direkt an ein 24-V-Signal oder eine Relaisspule angeschlossen werden, es sei denn, die angegebene Schnittstellenschaltung unterstützt dies.

Anzeigeausgänge

Falls für das Projekt ein zweiter Bildschirm benötigt wird, überprüfen Sie die verfügbaren HDMI- oder DisplayPort-Ausgänge, die unterstützten Auflösungen und die Konfiguration für den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Bildschirme. Bei USB-C sollten Sie die tatsächlich verfügbaren Funktionen prüfen: Die Form des Steckers sagt nichts über die Videoausgabe oder die Ladefähigkeit aus.

Überprüfen Sie die Protokoll- und Softwarekompatibilität

Sobald die Hardwareverbindung festgelegt ist, prüfen Sie, wie die Geräte Daten austauschen.

Beispielsweise benötigt ein RS485-Messgerät, das Modbus RTU verwendet, mehr als nur passende Kabel. Die Anwendung muss Modbus RTU unterstützen, die richtigen seriellen Einstellungen und die richtige Geräteadresse verwenden sowie die richtige Registerzuordnung auslesen. Die Anleitung zur seriellen Modbus-Verbindung beschreibt das Protokoll und die Anforderungen an die Umsetzung.

Ebenso ist für eine Ethernet-Verbindung zu einer SPS eine kompatible Kommunikationssoftware erforderlich. Gehen Sie nicht davon aus, dass ein LAN-Anschluss jedes industrielle Ethernet-Protokoll oder die erforderliche Laufzeitlizenz bereitstellt.

Überprüfen Sie Treiber, SDKs und Anwendungsunterstützung hinsichtlich des jeweiligen Betriebssystems und der jeweiligen Prozessorarchitektur. Ein unter Windows vorgestelltes Peripheriegerät erfordert möglicherweise eine andere Unterstützung auf einer Android- oder Linux-Plattform. Klären Sie dies vor der Hardware-Freigabe; unser Anleitung zum Betriebssystem des Panel-PCs bezieht sich auf die allgemeine Entscheidung bezüglich des Betriebssystems.

Anschlussanzahl und Passgenauigkeit der Installation überprüfen

Zählen Sie die gleichzeitig genutzten Anschlüsse zusammen und addieren Sie dann einen angemessenen Zuschlag für Wartung oder Erweiterung hinzu.

Im Folgenden finden Sie eine beispielhafte Liste von Anforderungen, keine Standardkonfiguration:

Projektanforderung	Zu prüfende Konfiguration
Ein Ethernet-PLC-Anschluss	Ein LAN-Anschluss
Separate Netzwerkverbindung für die Fabrik	Ein zweiter unabhängiger LAN-Anschluss mit entsprechender Netzwerkkonfiguration
Ein USB-Scanner und ein USB-Drucker	Zwei gleichzeitig nutzbare USB-Anschlüsse mit ausreichender Stromversorgung
Ein RS485-Messgerät	Ein korrekt konfigurierter RS485-Anschluss; Isolierung nach Bedarf
Zugriff auf lokale USB-Dienste	Ein zusätzlicher frei zugänglicher USB-Anschluss

Vergleichen Sie die Anordnung der Anschlüsse mit den tatsächlich verwendeten Steckern. D-Sub-Kappen, Winkeladapter und Kabelbögen können mehr Platz beanspruchen als erwartet. Sorgen Sie dafür, dass die Befestigungsschrauben zugänglich sind und genügend Platz vorhanden ist, um ein Kabel auszutauschen, ohne den gesamten Computer ausbauen zu müssen.

Sorgen Sie für eine Zugentlastung an Stellen, an denen Kabel an Steckverbindern ziehen könnten. Wenn die Anschlüsse an der Rückseite Wasser oder Staub ausgesetzt sind, überprüfen Sie die gesamte Dichtungsanordnung von Steckverbinder und Kabel. Eine IP-Schutzart an der Vorderseite bietet keinen Schutz für die Anschlüsse an der Rückseite. Überprüfen Sie die Befestigungsmöglichkeiten für Panel-PCs neben der I/O-Zeichnung.

Ein geeigneter Konverter oder Hub kann praktisch sein, erfordert jedoch eine weitere Komponente, die mit Strom versorgt, gesichert und überprüft werden muss. Die interne Erweiterung hängt zudem von der elektrischen Unterstützung des Steckplatzes, den Modulabmessungen, den Treibern und den verfügbaren Anschlussöffnungen ab.

Überprüfen Sie die Konfiguration mit Ihren tatsächlichen Geräten

Testen Sie das vorgeschlagene Muster mit den vorgesehenen Peripheriegeräten, Kabeln und der vorgesehenen Anwendungssoftware. Eine erfolgreiche Verbindung im Labortest ist nur eine erste Überprüfung.

• Lassen Sie alle angeschlossenen Geräte gemeinsam unter repräsentativer Auslastung laufen.
• Überprüfen Sie die Protokolle zur kontinuierlichen Kommunikation, zur peripheren Stromversorgung und zu Anwendungsfehlern.
• Testen Sie Kaltstarts, Neustarts und die Wiederherstellung nach einem Stromausfall.
• Die Kommunikation absichtlich unterbrechen und die Wiederherstellung der Anwendung überprüfen.
• Überprüfen Sie die Stabilität, während in der Nähe Motoren, Antriebe und andere Geräte in Betrieb sind.
• Stellen Sie sicher, dass die Techniker nach der Installation auf die Anschlüsse zugreifen und diese sichern können.

Halten Sie die genehmigte Hardware-Revision, die Portzuweisungen, die seriellen Modi, die Treiber und das Software-Image fest. Geben Sie dabei auch etwaige Konverter und Kabelkonfektionen an. Dadurch steht für Nachbestellungen und zukünftige Wartungsarbeiten eine festgelegte Konfiguration zur Verfügung, an die sich alle Beteiligten halten können.

FAQ

Unterstützt ein COM-Anschluss sowohl RS232 als auch RS485?

Nur wenn dieser Anschluss für beide Modi festgelegt ist. Einige Anschlüsse sind fest vorgegeben; andere lassen sich über BIOS-, Software- oder Hardware-Einstellungen umschalten. Überprüfen Sie die Methode zur Modusauswahl und die Pinbelegung für das gewählte Modell.

Garantiert ein Ethernet-Anschluss die Kompatibilität mit meiner SPS?

Nein. Die Anwendung muss die Kommunikationsmethode der SPS unterstützen. Überprüfen Sie das SPS-Modell, den Softwaretreiber oder die Laufzeitumgebung, die Netzwerkeinstellungen sowie etwaige Lizenzanforderungen.

Kann ich später weitere E/A-Anschlüsse hinzufügen?

Manchmal. Externe Adapter und interne Module können hilfreich sein, doch müssen Kompatibilität, Stromversorgung, Platzbedarf und Softwareunterstützung geprüft werden. Legen Sie die bekannten Anforderungen fest, bevor Sie die Plattform genehmigen.

Was ist für eine I/O-Prüfung eines Panel-PCs einzureichen?

Bitte senden Sie uns Ihre Peripheriemodelle und Stückzahlen, die erforderlichen Schnittstellen und Protokolle, das Betriebssystem, die Anwendungsanforderungen sowie den verfügbaren Einbauraum. Fügen Sie gegebenenfalls Pinbelegungszeichnungen, Kabellängen und Isolationsanforderungen sowie die Mustermenge und das erwartete Produktionsvolumen bei.

Senden Sie Eagle Touch Ihre Liste der angeschlossenen Geräte, die Betriebssystemanforderungen und die Installationsskizze. Wir können die verfügbaren Optionen prüfen. Konfigurationen für industrielle Panel-PCs, ermitteln Sie die Anforderungen, die angepasst werden müssen, und klären Sie, welche Verbindungen einer Stichprobenprüfung unterzogen werden müssen. Falls die Portliste noch nicht endgültig feststeht, reicht die Geräteliste aus, um die Diskussion in Gang zu bringen.