CI853K01 ist ein komplettes Kommunikationsschnittstellen-Lösungskit, das von ABB für den Bereich der industriellen Automatisierung auf den Markt gebracht wurde. Zu seinen Kernkomponenten gehören das CI853-Kommunikationsmodul und die wesentliche TP853-Montagegrundplatte. Dieses Kit gehört zum branchenführenden Hardware-Ökosystem ABB Ability™ System 800xA® und wurde speziell zur Erweiterung der seriellen Kommunikationsfunktionen des leistungsstarken AC 800M-Controllers entwickelt. Der CI853K01 bietet zwei standardmäßige, voll funktionsfähige RS-232C-Kanäle und zielt darauf ab, die Herausforderung einer zuverlässigen und effizienten Datenintegration zwischen verschiedenen intelligenten Geräten, Instrumenten, Antrieben oder älteren Steuerungssystemen mit seriellen Schnittstellen und der modernen 800xA-Plattform im Industriebereich zu lösen.
Im Kontext von Industrie 4.0 und intelligenter Fertigung bleiben herkömmliche serielle Kommunikationen wie RS-232/485 trotz der zunehmenden Verbreitung von Ethernet und anderen Netzwerktechnologien aufgrund ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit, geringen Kosten und weiten Verbreitung in einer riesigen installierten Gerätebasis in industriellen Umgebungen unersetzlich. Für solche Anwendungsszenarien ist der CI853K01 maßgeschneidert. Durch die Unterstützung eines vielfältigen Protokollstapels, einschließlich ABB-eigener Protokolle, offener Standardprotokolle und benutzerdefinierter Protokolle, fungiert es als „Brücke“, die neue und alte Geräte verbindet und heterogene Systeme integriert. Seine Plug-and-Play-Kit-Form vereinfacht die Beschaffungs-, Lagerungs- und Installationsprozesse für Benutzer und stellt sicher, dass sie eine vollständige Hardwareeinheit erhalten, die vollständig auf Kompatibilität getestet wurde und sofort einsatzbereit ist.
Dieses Produkt entspricht der konsequenten Designphilosophie von ABB mit hoher Zuverlässigkeit, hoher Anpassungsfähigkeit an die Umwelt und einfacher Wartbarkeit für Industrieanlagen. Es unterstützt Funktionen wie Hot-Swap und DIN-Schienenmontage und verfügt über mehrere internationale Branchenzertifizierungen, wodurch es für anspruchsvolle Bereiche wie die Prozessindustrie (z. B. Chemie, Öl und Gas), diskrete Fertigung, Energiemanagement und maritime Plattformen geeignet ist.
2. Hardware-Zusammensetzung und Designanalyse
Das CI853K01-Kit besteht aus zwei genau aufeinander abgestimmten Hardwarekomponenten, die zusammen eine voll funktionsfähige Kommunikationsschnittstelleneinheit bilden.
2.1 Kommunikationsmodul CI853 (Kernfunktionseinheit)
Das CI853-Modul ist das „Gehirn“ und der Kommunikationsverarbeitungskern des Kits. Sein Design ist kompakt, mit Abmessungen von 59 mm (B) x 185 mm (H) x 127,5 mm (T), untergebracht in einem robusten Gehäuse in Industriequalität.
Interne Architektur: Das Modul integriert einen Hochleistungs-Mikroprozessor, Flash-Speicher (FPROM), statisches RAM (SRAM), Dual-Port-RAM und zwei unabhängige serielle Kommunikationscontroller. Eine effiziente DC/DC-Stromumwandlungsschaltung wandelt die vom CEX-Bus erhaltene 24-V-Leistung in die von internen Chips benötigte 5-V-Betriebsspannung um.
Statusanzeige: Die Vorderseite des Moduls verfügt über eine intuitive Reihe mehrfarbiger LED-Anzeigen, die als wichtiges Diagnosefenster dienen:
Run (Grün): Stetig leuchtend zeigt den normalen Modulbetrieb und die fehlerfreie Kommunikation mit der Steuerung an.
Fehler (rot): Leuchtet auf und weist auf einen Hardware- oder schwerwiegenden Kommunikationsfehler hin, der intern vom Modul erkannt wurde.
Tx1 / Rx1 / Tx2 / Rx2 (Gelb): Entspricht der Datenübertragungs- und Empfangsaktivität für die Ports COM1 bzw. COM2. Die Blinkfrequenz spiegelt den Kommunikationsverkehr optisch wider.
2.2 TP853-Montagegrundplatte (Schnittstelle und Trägerplattform)
Die TP853-Grundplatte ist der physische Träger und die elektrische Schnittstellenplattform für das CI853-Modul, ein unverzichtbarer Bestandteil des Kits.
Montageschnittstelle: Bietet Standard-DIN-Schienenklemmen für die sichere Montage auf Standardschienen in Schaltschränken. Das Grundplattendesign umfasst eine mechanische Verschlüsselungsvorrichtung (zweibuchstabiger Alpha-Code), die physisch die falsche Installation inkompatibler Module verhindert und so die Systemzuverlässigkeit erheblich erhöht.
Kommunikationsschnittstelle: Die Grundplatte integriert zwei 8-polige RJ-45-Anschlüsse, deutlich gekennzeichnet mit COM1 und COM2. Dieser Steckverbindertyp bietet ein ausgewogenes Verhältnis von Verbindungskomfort und Zuverlässigkeit in industriellen Umgebungen. Alle RS-232C-Signalleitungen (einschließlich Daten- und Modemsteuerleitungen) werden durch diese Anschlüsse geführt.
Elektrischer Anschluss: Die Grundplatte ist für die zuverlässige Übertragung von Strom- und Datensignalen vom CEX-Bus auf ihrer Rückseite zum CI853-Modul verantwortlich. Es bietet außerdem einen praktischen Erdungsanschluss für die Abschirmung des Kommunikationskabels, was für die Gewährleistung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) unerlässlich ist.
2.3 Vorteile der Kit-Integration
Die Bereitstellung von CI853 und TP853 als Kit bietet den Benutzern erhebliche Vorteile:
Kompatibilitätsgarantie: Stellt sicher, dass Benutzer eine vollständig kompatible Kombination aus Modul und Grundplatte erhalten, die strengen ABB-Tests unterzogen wurde, wodurch das Risiko einer Versionsinkongruenz durch separate Käufe ausgeschlossen wird.
Einfache Installation: Die Box enthält die gesamte erforderliche Hardware und vereinfacht so die Materialvorbereitung und die Installationsschritte für das Personal.
Bequeme Wartung: Als einheitliche Ersatzteileinheit kann das gesamte CI853K01-Kit direkt während der Wartung vor Ort ausgetauscht werden, was die Ersatzteilverwaltung und Wartungsarbeiten vereinfacht.
3. Kernfunktionen und Protokollunterstützung
Der Kernwert des CI853K01 liegt in seiner leistungsstarken Software-Konfigurierbarkeit und breiten Protokollunterstützung.
3.1 Multiprotokoll-Unterstützung (softwaredefiniert)
Das Kommunikationsprotokoll ist nicht durch die Hardware festgelegt, sondern wird über die System 800xA-Engineering-Software konfiguriert und lizenziert, was große Flexibilität bietet:
COMLI-Protokoll: ABBs proprietäres, effizientes Kommunikationsprotokoll zwischen Controllern. Unterstützt Master/Slave-Modi, optimiert für asynchrone Halbduplex-Kommunikation. Sein einzigartiger Vorteil ist die Unterstützung softwaregesteuerter Einwahlmodems und in Kombination mit Glasfaserkonvertern die Erweiterung der Kommunikationsentfernungen auf mehrere Kilometer, was es ideal für die Verbindung entfernter Standorte oder verteilter E/A macht.
MODBUS RTU-Protokoll: Der weltweit am weitesten verbreitete offene serielle Protokollstandard. CI853K01 arbeitet im Master-Modus für MODBUS RTU und ermöglicht so eine einfache Verbindung mit Sensoren, Instrumenten, Frequenzumrichtern usw. von Drittanbietern, die Modbus für die Datenerfassung und -steuerung unterstützen.
Siemens 3964R-Protokoll: Bietet eine Standardlösung für den Anschluss von Siemens S5-, frühen S7-Serien-SPS oder anderen Geräten, die dieses Protokoll unterstützen, und erleichtert so die Systemintegration in Umgebungen mit mehreren Anbietern.
Benutzerdefinierte Protokolle: Für Geräte mit speziellen oder proprietären seriellen Protokollen können Ingenieure das von ABB bereitgestellte Entwicklungs-Toolkit verwenden, um dedizierte Kommunikationstreiber für den CI853 zu schreiben und so die Schnittstelle zu jedem seriellen Gerät zu ermöglichen.
3.2 Konfigurierbare Kommunikationsparameter
Kommunikationsparameter für jeden Port können unabhängig und flexibel konfiguriert werden:
Baudrate: Wählbar von 75 bps bis 19200 bps, mit bis zu 12 Standardschrittwerten (z. B. 300, 1200, 9600, 19200), um den Geschwindigkeitsanforderungen verschiedener Geräte gerecht zu werden.
Datenformat: Datenbits (7/8), Stoppbits (1/2) und Parität (Keine, Ungerade, Gerade) können alle frei eingestellt werden.
Flusskontrolle: Unterstützt die Flusskontrolle über RTS/CTS-Hardware-Handshake-Signale und gewährleistet so eine zuverlässige Übertragung großer Datenmengen mit Geräten, die über Puffer verfügen (z. B. Modems, bestimmte Computer).
3.3 Hot-Swap-Funktionalität
Dies ist eine wichtige Hochverfügbarkeitsfunktion des CI853K01. Wenn bei laufendem System eine Wartung, ein Upgrade oder ein Austausch des CI853-Moduls erforderlich ist, kann das Personal das fehlerhafte Modul sicher entfernen und ein neues einsetzen, ohne die Controller-Anwendung herunterzufahren oder zu stoppen. Das System erkennt die neue Hardware automatisch und stellt die Kommunikation wieder her. Dieser Prozess minimiert die Auswirkungen auf die Steuerlogik und verbessert die allgemeine Betriebskontinuität und Wartbarkeit der Anlage erheblich.
4. Systemintegrations- und Erweiterungsfähigkeit
4.1 Nahtlose Integration mit AC 800M-Controllern
CI853K01 wird über den CEX-Bus (Communication Extension) mit dem AC 800M-Controller (z. B. PM8xx-Serie) verbunden. Es bezieht 24-V-Gleichstrom und Kommunikationstakt direkt vom Bus und erfordert keine zusätzliche Stromverteilung, was die Systemverkabelung vereinfacht. Ein AC 800M-Controller kann über seinen CEX-Bus mehrere Kommunikationsmodule erweitern, wobei CI853K01 ein Schlüsselelement für die serielle Kommunikation ist.
4.2 Lösungen zur Kommunikationsentfernungserweiterung
Die standardmäßige direkte Kabelverbindungsentfernung beträgt 15 Meter. Um den Kommunikationsbedarf über größere Entfernungen zu decken, bietet ABB eine Komplettlösung:
4.3 Skalierbarkeit des Systems
An einem einzigen CEX-Bus können bis zu 12 Erweiterungseinheiten (einschließlich CI853, Netzwerkmodule, I/O-Module usw.) angeschlossen werden. Dies bedeutet, dass ein einzelner AC 800M-Controller flexibel mit Dutzenden seriellen Kommunikationsanschlüssen konfiguriert werden kann, die ausreichen, um die komplexesten Kommunikationsschnittstellenanforderungen zu erfüllen.
5. Zertifizierungen für Umweltanpassungsfähigkeit und Zuverlässigkeit
Das Design des CI853K01 berücksichtigt raue Industrieumgebungen vollständig:
Betriebstemperaturbereich: 0 °C bis +55 °C, gewährleistet einen stabilen Betrieb in den meisten industriellen Innenumgebungen.
Großer Lagertemperaturbereich: -40 °C bis +70 °C, was den weltweiten Transport und die Lagerung erleichtert.
Korrosionsschutz: Entspricht ISA 71.04 G3, hält mäßig korrosiven Gasumgebungen stand und ist für Branchen wie Chemie und Papier geeignet.
Schutzart: IP20, verhindert Fingerkontakt mit stromführenden Teilen und bietet einen gewissen Staubschutz, geeignet für den Einbau in Schaltschränken.
Maßgebliche Branchenzertifizierungen:
CE-Kennzeichnung: Entspricht den EU-Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltstandards.
Marine-Zertifizierungen: Gleichzeitig zertifiziert durch ABS (American Bureau of Shipping), BV (Bureau Veritas), DNV GL und LR (Lloyd's Register) und erfüllen die strengen Anforderungen für Anwendungen an Bord und auf Offshore-Plattformen.
Umweltkonformität: Entspricht vollständig den EU-Richtlinien RoHS (2011/65/EU) und WEEE (2012/19/EU) und spiegelt das Engagement von ABB für ökologische und soziale Verantwortung wider.
6. Anwendungsbereiche und Wert
CI853K01 wird häufig in den folgenden Szenarien eingesetzt und schafft einen erheblichen Mehrwert für Kunden:
Prozessindustrie: Anschluss von feldmontierten intelligenten Messumformern, Analysatoren, Durchflussmessern und Ventilstellungsreglern (unterstützt Protokollkonvertierung wie HART).
Manufacturing Execution System (MES)-Integration: Dient als Datengateway zwischen Fertigungsgeräten (z. B. älteren CNC-Maschinen, Robotersteuerungen) und übergeordneten MES/ERP-Systemen.
Gebäudeautomation und Energiemanagement: Anschluss serieller Schnittstellen von Geräten wie Kältemaschinen, Kesseln und Stromüberwachungsmessgeräten.
Seefahrt und Schiffbau: Verbinden von Subsystemgeräten mit seriellen Schnittstellen in Schiffsnavigations-, Energiemanagement- und Kabinensteuerungssystemen.
Systemnachrüstung und -aktualisierung: Beibehaltung und Nutzung vorhandener serieller Kommunikationsnetzwerke bei der Migration oder Integration älterer DCS- oder SPS-Systeme in die ABB System 800xA-Plattform.
Sein Wert spiegelt sich wider in: Reduzierung der Integrationskosten (Nutzung vorhandener serieller Netzwerke), Verbesserung der Datenverfügbarkeit (Integration von Daten von isolierten Geräten in eine einheitliche Plattform), Verbesserung der Systemzuverlässigkeit (Hot-Swap und industrietaugliches Design) und Sicherstellung der Kapitalrendite (Verlängerung der Lebensdauer vorhandener Geräte).
