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Treffpunkt Automation
Festo CPX-Terminal mit
Safety Ein- und Ausgängen
in Verbindung mit PROFIBUS/PROFINET
Stand: 28.03.2017
DE-TV Martin Maier DE-TV Heinz HohnerTel.: 0711 347 52258 Tel.: 0711 347 [email protected] [email protected]
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Themen CPX Safety-Präsentation
• CPX Umfeld- Safety im Ventilinsel-Umfeld- Ziele - Produktangebot- Problematik Testimpulse (Motivation für CPX Safety)
• Sicheres Eingangsmodul CPX F8DI-P- Techn. Daten (Überblick)- Anschlusstechnik- Parametrierungsmöglichkeiten
• Sicheres Ausgangsmodul CPX FVDO-P2- Techn. Daten (Überblick)- Funktion Kanal 0 – 2- Anschlusstechniken / Modulaufbau
• Diagnose- z.B. Drahtbruch Not-Halt
• Livepräsentation am Demoaufbau
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Was ist CPX?
CPX – die elektrische Seite der Ventilinsel
VTSA Pneumatik
MPA-S Pneumatik
Schwerpunkt der heutigenPräsentation!
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CPX Safety-Module – was ist zu beachten (Systemumgebung)?
Nur in Verbindung mit Profisafe und:
Nur in Verbindung mit: CPX-Metall d.h. Modul-Verkettungen aus Aluminium
Mögliche Pneumatik-Varianten:- MPA-S- VTSA bzw. VTSA-F
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CPX Systemumfeld
1. Generation
E/A-Ventilinsel
2. Generation
Ventilinsel +Funktionsintegration
Dezentrale E/AsDezentrale PneumatikElektrische AntriebeProportionaltechnik
ausschließlich Festo Komponenten
3. Generation
Ventilinsel alsAutomatisierungsplattform
Kombination mitFremdprodukten
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CPX Safety Umfeld
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CPX Safety-Umfeld
Bildnachweis: siehe folgende Folien
Typische Ventilinsel-Applikationen:
- allgemeiner Maschinenbau- Automobil Karosseriebau
Verwendung der sicheren Ventilinsel-Ausgänge:
- Abschalten der 24V Ventilversorgung US2
Neu: Verarbeiten der typischen Safety-Sensoren (Zuhaltungen, Lichtgitter, Not-Halt Befehlsgeräte, Rollenhebel, Laserscanner, usw.)
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CPX Safety-Umfeld
Bildquelle: http://atsmuenchen.wix.com
Not-Halt
Lichtgitter Lichtgitter
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CPX Safety-Umfeld
Bildquelle: www.etz.de Ausgabe 4/2016
Not-Halt
LichtgitterLichtgitterLichtgitter
CPX MPAMS6-SV
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Ziel: integrierte sichere Signalverarbeitung im pneumatischen Umfeld
Bildquelle: http://www.automation.siemens.com
Sichere AktuatorikSichere Sensorik
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Festo Profisafe CPX Modulangebot
Safety-Eingänge Safety-Ausgänge
8-kanaliges Safety-Eingangsmodul zur Verarbeitung vonkontaktbehafteten oder OSSD Geräten bzw. zur sicherenGreifer- und Werkzeugerkennung
CPX-FVDO-P2CPX-F8DI-P
3-kanaliges Safety-Ausgangsmodul
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Typische Ausgangssituation:
- Zentrale Safety-Ausgangsklemmen im Schaltschrank- Eine Safety-Klemme versorgt ein oder mehrere Ventilinseln- Not-Halt wirkt auf ein oder mehrere Ventilinseln
Bildquelle: http://www.automation.siemens.com
Systemumfeld – 2. Generation (Safety integrated)
US1/US2
Sichere, zentrale Lastspannungsversorgung
* 1. Generation = Safety in separater Logik / Schaltgeräte
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Alternative:- Safety-EA-Klemmen im Schaltschrank entfallen- Jede Ventilinsel schaltet die Lastspannung eigenständig- Not-Halt wirkt nur auf eine Ventilinsel- Verarbeitung lokaler, sicherer Ein- und Ausgänge in der Ventilinsel
US1/US2
Bildquelle: http://www.automation.siemens.com
Systemumfeld - 3. Generation (Safety wirklich integrated)
Sichere, dezentrale Lastabschaltung
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Bildquelle: www.automation.siemens.com / www.euchner.com
Systemumfeld – Dezentrale Safety-Konzepte
US1
US2 US1/US2
Inkl. Vor-verarbeitung
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Ventilinseln mit sicheren Ein- und Ausgängen
Weshalb - warum?
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Systemumfeld - Testimpulse in der Praxis
Prinzip der Testung bei PM-schaltenden Ausgängen: „kurzzeitiges“ Abschalten der 24V Aktuatorversorgung
Testimpulse dienen zur Erkennung von Querschlüssen.
Prinzip: Abschalten, dann Rücklesen der Ausgangsspannung und Auswertung des Spannungsverlaufs.
Problem in Verbindung mit federrückgestellten Pneumatikventilen:
- Gefahr des Umschaltens des Ventils in die Grundstellung- Umschalten der Ventilvorsteuerung- Reduzierung des B10-Werts d.h. Verschleiß in Folge der Testung
Auszug ZVEI Positionspapier zum Thema: Testung
!
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Systemumfeld - Rückwirkungsfreie Testung auf Querschluss bei Festo
Signalverlauf am sicheren Ausgang
24V
Testimpulsfolge: z.B. ca. 128 Impulse
Bildquelle: http://www.eb.automation.siemens.com
Signalverlauf am sicheren Festo Ausgang
Optimierte Testimpulse für Ventilanwendungen nach dem Potenzial-Hub-Verfahren!
Vorteil: kein negativer Einfluss auf den B10 Wert
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Systemumfeld - Rückwirkungsfreie Testung auf Querschluss bei Festo
Bildquelle: http://www.eb.automation.siemens.com
Optimierte Testimpulse für Ventilanwendungen nach dem Potenzial-Hub-Verfahren!
Vorteil: kein negativer Einfluss auf den B10 Wert
Signalverlauf am sicheren Ausgang
24V
Signalverlauf am sicheren Festo Ausgang
Potenzial am Aktuator immer 24V! D.h. rückwirkungsfreie Testung
t
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CPX Profisafe-Eingangsmodul
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8-kanaliges PROFIsafe-Eingangsmodul
• 4/8/(16) fehlersichere digitale Type 2*) Eingänge
• Vorverarbeitung auf dem Modul (z.B. 2-Hand, 1 aus n, Diskrepanz, usw.)
• Sichere Parameterdaten über Prozessabbild
• Parametrierung ohne Zusatz-Software
• M12 Anschlusstechnik u.a.
• Sensorversorgung: 4x 0,7A
• PL e / Kat. 4 / SIL 3
• Überwachung aller 8 Kanäle auf:
- externer Kurzschluss
- Querschluss
CPX-F8DI-P – techn. Daten (Auszug)
*) nach IEC 61131-2
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CPX-F8DI-P – Anschlusstechnik / Mögliche Sensoren/Geräte
Licht-gitter
Fußschalter
Bildquellen: www.euchner.de / www.sick.de / www.fissler.de / www.schlegel.biz / www.directindustry.de / www.mark.de / www.schmersal.com / www.teichcomputer.de / http://de.farnell.com, ABB.com
Rollen-hebel
Not-HaltBefehlsgerät
Wahlschalter
Zweihandstart
Transpondersysteme
Zuhaltungen
Schlüsselschalter
Zustimm-schalter
Laser-scanner
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CPX-F8DI-P Anschlusstechnik für OSSD und kontaktbehaftete Sensoren
Positionspapier
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CPX-F8DI-P Anschlusstechnik für OSSD und kontaktbehaftete Sensoren
X1T
X2T
X3T
X4T
CPX-M-AB-4-M12X2-5POL-T
1 2
4 35
1 2
4 35
1 2
4 35
1 2
4 35
T0*)
T2*)
T4*)
T6*)
E1
E0 0V 0V
0V0V
E5
E7E3
E2
E4
E6
X1T
X2T
X3T
X4T
T1 T5
T7T3
%Ix.0
%Ix.4
%Ix.1
%Ix.5
%Ix.2
%Ix.3
%Ix.6
%Ix.7
Gemeinsamer Takt
*) T0, T2, T4 und T6 individuelle Takte oder 24V statisch Ein oder Aus; T1, T3, T5 und T7 gemeinsamer Takt
E0E1E2E3
E4E5E6E7
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CPX-F8DI-P Anschlusstechnik – Bitzuordnung
X1T
X2T
X3T
X4T
CPX-M-AB-4-M12X2-5POL-TCPX-M-AB-4-M12X2-5POL
1 2
4 35
E1
E0
X1
1 2
4 35
E3
E2
X2
1 2
4 35
E5
E4
X3
1 2
4 35
E7
E6
X4
Bit im Eingangsbyte
01234567
2021222324252627
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CPX-F8DI-P - Einstellung Profisafe-Adresse
• Einstellen der Profisafe-Adresse
- DIP-Schalter im Modul
- Bereich: 1-1022
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Parametierungsmöglichkeiten von Safety-Modulen
Profisafe-Eingangsmodule müssen im Normalfallparametriert werden. Typ. Parameter sind z.B:
- Diskrepanzzeit- Geberauswertung z.B. 1oo2- Geberverschaltung z.B. Äquivalent, Antivalent- Diskrepanzverhalten
Dazu stehen folgende Möglichkeiten zur Verfügung:
- innerhalb der Programmiersoftware z.B. Step7/TIA
- zusätzliche Software z.B. MURR Safety-Configurator
- keine Zusatzsoftware, Parameter fix hinterlegt
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Parametierungsmöglichkeiten von Safety-Modulen
Komplette Parametierung aller Safety-relevanten Parameter innerhalb Step7 bzw. TIA Portal
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Parametierungsmöglichkeiten von Safety-Modulen
Sicherheitsensoren lassen sich in Modi (Gruppen) einteilen!
Innerhalb jeder Gruppe werden fixe Parameter angewendet.
Softwareseitig muss nur festgelegt werden, welche Geräteart wo angeschlossen ist.
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Programmbeispiel: Modus-Einstellung (im F-Programm!)
CPX-F8DI-P – Übersicht Parametrierung
Modus: 6-5-6-7Kanal 1/0 (Zwei-Hand / 1oo2D)
Kanal 3/2 (Not-Halt / 1oo2T)
Kanal 5/4 (OSSD / 1oo2 äquiv.)
Kanal 6/7 (Not-Halt / 1oo2T)
Bildquelle: http://www.etl-prueftechnik.de /www.Fissler.de / www.schmersal.de
X1T
X2T
X3T
X4T
Mode 7
Mode 6 Mode 6
Mode 5w#16#6567
1)
1) S7-1500: Datentyp Integer
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CPX-F8DI-P – Unterschiede GSDML Datei
Mode-Einstellung „zentral“, d.h. an einer Stelle im F-Programm
Möglichkeit 1 – Parametrierung über MOVE Möglichkeit 2 – Parametrierung über Bool to Word
Vorteil: Darstellung aller 4 Modi im
KlartextVorteil: Einfache Methode, um den Mode zur Laufzeit
umzuschalten.
Auszug GSDML-Datei
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FB EinlegenInitialsierung(Mode-Einst.)
Prog.ablauf
FB Not-HaltInitialsierung(Mode-Einst.)
Prog.ablauf
CPX-F8DI-P – Unterschiede GSDML Datei
Mode-Einstellung „dezentral“, d.h. an versch. Stellen im F-Programm
Auszug GSDML-Datei
Vorteil: Mode-Einstellung und Programmierung des
Programmablaufs findet an einer Stelle statt.
Bildquelle:http://www.awetis.de/fileadmin/user_upload/Downloads/Firmenprasentation_20161020_DE_low.pdf
FB ZugangInitialsierung(Mode-Einst.)
Prog.ablauf
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Parametierung über Festo Modus-Auswahl - Vorteile
Durch die Implementierung der verschiedenen Betriebs-Modi imCPX Safety-Eingangsmodul entfällt ein Teil der nach EN13849-2geforderten Validierung bei Inbetriebnahme bzw. Änderungen.
Validierung „on Board“ !
Beispiel: Aufwände für den Funktionstest z.B. bei einem 2-Hand-Start reduzieren sich, da die Firmware des Safety-Eingangsmoduls viele notwendigen Bedingungen automatisch abprüft.
Bildquelle: BGIA Dokument „Praxisgerechte Validierung von Sicherheitsapplikationen / VDAM-Infotag Programmierbare Sicherheit 11.11.2008
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CPX-F8DI-P Diagnose
• Kanalstatus: siehe Liste
• Kanalfehler:
Aus: kein Fehler
Ein: Konfig.fehler/ungültiger Prozesswert
Blinkend: siehe Liste
• FP-LED:
Blinkend: Integration nach Power On notwendig
bzw. Re-Integration nach einen Fehler notwendig
Ein: Sichere Kommunikation OK
Aus: Sicherer Abschaltzustand
• Modulfehler:
Aus: Störungsfreier Betrieb
Ein: Modulfehler
X1T
X2T
X3T
X4T
01
23
4567
FP
Kanalstatus Kanalfehler
ModulfehlerFailsafe-Protokoll
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CPX-F8DI-P Diagnose
Beispiel: Drahtbruch Kanal 0
1. Ausgangssituation
2. Drahtbruch/Wackel-kontakt
3. Drahtbruch/Wackel-kontakt beseitigt
4. Not-Halt betätigt
(Flankenwechsel)
01
23
4567
FP
01
23
4567
FP
01
23
4
567
FP
01
23
4
567
FP
blinkt
1 2
4 35
T0 E1
E0 0V
T1
Bildquellen: www.siemens.com
Fehleranzeigebleibt „stehen“ !
Datei: CPX Safety komplett 24.01.2017 16x9.pptx Erstellt: 24.01.2017 / Hoh Geändert: 28.03.2017 / Hoh
CPX-F8DI-P Diagnose
Beispiel: Drahtbruch Kanal 0
5. Not-Halt wieder entriegelt(LED zeigt Kanalstatus)
6. Kanal De-PassiviertK0/K1 wieder funktions-fähig
01
23
4567
FP
Bildquellen: www.siemens.com
1 2
4 35
T0 E1
E0 0V
T101
23
4567
FP
Blinkt! De-Passivierungnotwendig
Datei: CPX Safety komplett 24.01.2017 16x9.pptx Erstellt: 24.01.2017 / Hoh Geändert: 28.03.2017 / Hoh
CPX-F8DI-P Diagnose via TIA Portal
Datei: CPX Safety komplett 24.01.2017 16x9.pptx Erstellt: 24.01.2017 / Hoh Geändert: 28.03.2017 / Hoh
CPX-F8DI-P Kompakt
• 8 sichere Eingänge (Ple, Kat.4) für kontaktbehaftete und/oder OSSD-Geräte
• Neue Anschlusstechnik (4x M12, 5polig, Pin 5 Taktsignal)
• Nur in Verbindung mit:- CPX Metall (51E)
• Nur in Verbindung mit Profisafe:- Profibus (CPX-FB13)- Profinet (CPX-FB33, -FB34, -FB35 und -FB41)
• Zulässige Pneumatik:- VTSA- VTSA-F- MPA-S
• Auch in Verbindung mit dem CPX Terminal
• Zulässige Anschlusstechniken:- 4x M12 5-pol. mit Taktung (Code GS) - Vorzugstyp -- 4x M12 5-pol. (Code KA)- Cage Clamp (KJ)
• Platzierung innerhalb CPX beliebig
• Pro CPX mehrere F8DI-Module möglich
• AIDA konform (BMW, Daimler, VW, AUDI, Porsche)
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CPX Profisafe-Ausgangsmodul
Datei: CPX Safety komplett 24.01.2017 16x9.pptx Erstellt: 24.01.2017 / Hoh Geändert: 28.03.2017 / Hoh
3-kanaliges PROFIsafe-Ausgangsmodul
• Kanal 0: PM-schaltender Ausgang für die Versorgung der Ventile
• Kanal 1 und 2: PM-schaltende Ausgänge für externe Geräte
z.B. Softstartventil, STO, usw.
• Sichere Parameterdaten über Prozessabbild
• M12 Anschlusstechnik u. a.
• PL e / Kat. 3 / SIL 3
• Überwachung aller 3 Kanäle auf:
- externer Kurzschluss
- Querschluss
- Drahtbruch
CPX-FVDO-P2 - Überblick
*) nach IEC 61131-2
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CPX FVDO-P2 – Kanal 0 – sichere Ventilspannungsversorgung
0VVen
24VVenKanal 0
• PM- schaltender Ausgang. Sichere Abschaltung der 24V
Ventilversorgung
• Kurzschlussüberwachung 24V und 0V Anschluss
• Ausgang selbstüberwachend, elektrische Abschaltung nach Kat. 3
• Nennstrom: max. 1,5A für alle Ventilspulen 1) elektronischer
Überlastschutz
• Rückwirkungsfreie Testung auf QuerschlussVentile
1) Stromaufnahme MPA1 9mA, MPA2 18mA (nach Stromabsenkung)
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CPX FVDO-P2 - Kanal 1 und 2 (zusätzliche sichere Ausgänge)
• PM-schaltende Ausgänge
• Kurzschlussüberwachung 24V und 0V Anschluss
• Ausgänge selbstüberwachend, elektrische Abschaltung nach Kat. 3
• Nennstrom: max. 1,5A pro Kanal, elektronischer Überlastschutz
• Anschlussmöglichkeit für:
Einzelventile z.B. Softstartventil
Relais, Motorstarter
• Rückwirkungsfreie Testung auf Querschluss
0VVEN
24VVEN
K1
K2
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Einstellung Profisafe-Adresse
10 fach DIP Schalter Beispiel
Einstellen der Profisafe-Adresse
- DIP-Schalter im Modul
- Bereich: 1-1023
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CPX FVDO-P2 - Aufbau
• Metallverkettungsblock CPX-M-GE-FV (nur in Verbindung mit dem
Profisafe Modul zulässig)
• ProfiSafe Ausgangsmodul CPX-FVDO-P2
• Zulässige Anschlussblöcke
- M12 5-polig (Metallvariante)
- Cage Clamp
Datei: CPX Safety komplett 24.01.2017 16x9.pptx Erstellt: 24.01.2017 / Hoh Geändert: 28.03.2017 / Hoh
CPX FVDO-P2 Anschlussbelegung
X1.1: 0V CH11) X3.1: nicht belegtX1.2: +24V CH11) X3.2: nicht belegtX1.3: F-D0- CH1 X3.3: nicht belegtX1.4: F-DO+ CH1 X3.4: nicht belegtX1.5: FE X3.5: nicht belegt
X2.1: 0V CH21) X4.1: nicht belegtX2.2: +24V CH21) X4.2: nicht belegtX2.3: F-DO- CH2 X4.3: nicht belegtX2.4: F-DO+ CH2 X4.4: nicht belegtX2.5: FE X4.5: nicht belegt
1) Ungeschaltete 24V aus Uven
frei
X1
X2
Datei: CPX Safety komplett 24.01.2017 16x9.pptx Erstellt: 24.01.2017 / Hoh Geändert: 28.03.2017 / Hoh
Codierung Safety-Modul und Verkettungsblock
• CPX-FVDO-P2 erfordert einen speziellen Verkettungsblock:
- CPX-M-GE-EV-FO
• Modul und Verkettung sind jeweils nur untereinander kombinierbar
• Eine mechanische Kodierung verhindert ein versehentliches Einstecken
eines Safetymoduls in eine Standard-Verkettung und umgekehrt
Datei: CPX Safety komplett 24.01.2017 16x9.pptx Erstellt: 24.01.2017 / Hoh Geändert: 28.03.2017 / Hoh
Aufbau Safety-Verkettungsblock
Stromschienen Versorgung Ventil UVEN
Stromschienen Versorgung elektr. Ausgänge UAUS
Mechanische Codierung
Datei: CPX Safety komplett 24.01.2017 16x9.pptx Erstellt: 24.01.2017 / Hoh Geändert: 28.03.2017 / Hoh
Anwendungen - 1
US1
US2
Klassische Anwendung
- Safety-Modul schaltet US2 (Ventilversorgung sicher ab) - freie (sichere) Ausgänge bleiben unbenutzt- Spannungsweiterleitung sinnvoll
Bildquellen: www.siemens.com
Datei: CPX Safety komplett 24.01.2017 16x9.pptx Erstellt: 24.01.2017 / Hoh Geändert: 28.03.2017 / Hoh
Anwendungen – 3
US1
US2
Typ. Anwendung der freien Safety-Ausgänge
- Sichere Ansteuerung von MPA Spannungszonen
Bildquellen: www.siemens.com
Datei: CPX Safety komplett 24.01.2017 16x9.pptx Erstellt: 24.01.2017 / Hoh Geändert: 28.03.2017 / Hoh
Anwendungen - 8
US1
US2
Typ. Anwendung der freien Safety-Ausgänge
Sichere Ansteuerung des MS6-SV
Bildquellen: www.siemens.com
Datei: CPX Safety komplett 24.01.2017 16x9.pptx Erstellt: 24.01.2017 / Hoh Geändert: 28.03.2017 / Hoh
CPX-FVDO-P2 Kompakt
• 3 sichere Ausgänge (Ple, Kat. 3)
• Spezieller Verkettungsblock (Code QF)
• Nur in Verbindung mit:- CPX Metall (51E)
• Nur in Verbindung mit Profisafe:- Profibus (CPX-FB13)- Profinet (CPX-FB33, -FB34, -FB35 und -FB41)
• Zulässige Pneumatik:- VTSA / VTSA-F- MPA-S
• In Verbindung mit dem CPX Terminal nicht sinnvollaber möglich
• Zulässige Anschlusstechniken:- 4x M12 5-pol. (Code KA)- Cage Clamp (Code KJ)
• Platzierung innerhalb CPX fix, immer unmittelbar vor dem Pneumatikinterface/Pneumatikadapter
• Pro CPX nur ein FVDO-P2 Modul möglich
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Demo-Aufbau
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CPX Safety Demoaufbau
#12
CPX Safety Greifer #12
A30.2
#10 #11 #12 #13
#20
#22
ET200SP
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Weiterführende Links
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