Adapter für Reihenklemmen Keine Zeit zu verlieren – Baugruppen bis zu 90% schneller anschließen

Autor / Redakteur: Daniel Utermöhle* / Wolfgang Ernhofer

Die Verbindung der im Schaltschrank verbauten Reihenklemmen mit der Steuerung hat sich bislang fehlerträchtig und zeitaufwändig gestaltet – insbesondere wenn E/A-Baugruppen bis 250 V AC/DC anzukoppeln sind. Mit dem neuen Frontadapter der Produktfamilie VIP-Power Cabling lassen sich 20- respektive 40-polige Baugruppen jetzt bis zu 90 % schneller als bei einer Parallelverdrahtung an eine S7-300-Steuerung anschließen.

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Läuft die Zeit bei der Verkabelung davon? Beim Anschließen an die Steuerung können Anwender mit neuen Frontadaptern viel wertvolle Zeit sparen. Mit einfachen Schritten werden Reihenklemmen und Steuerung sicher und fehlerfrei verbunden.
Läuft die Zeit bei der Verkabelung davon? Beim Anschließen an die Steuerung können Anwender mit neuen Frontadaptern viel wertvolle Zeit sparen. Mit einfachen Schritten werden Reihenklemmen und Steuerung sicher und fehlerfrei verbunden.
(Bilder: © Maridav - Fotolia.com / Phoenix Contact)

Seit sie vor fast 90 Jahren in den Markt eingeführt wurde, hat sich einiges an der Reihenklemme verändert. So wurden z.B. das Klemmen-Design verschlankt, verbesserte Werkstoffe eingesetzt, verschiedene Anschlusstechniken geschaffen und sogar Bauteile wie Relais, Sicherungen oder Dioden in das Klemmengehäuse integriert. Werden exemplarisch die marktüblichen Lösungen für die Anbindung an eine Simatic S7-300 betrachtet, kristallisieren sich hier drei wesentliche Ansätze heraus:

  • Verwendung von einseitig vorkonfektionierten Frontadaptern mit 20 respektive 40 Einzeladern im Seilverbund sowie einem offenen Ende zur freien feldseitigen Konfektionierung, wobei die Nennspannung 24 V AC/DC beträgt.
  • Einsatz von Systemverkabelungs-Adaptern, die zur Signalrangierung spezielle Leitungen mit angeschlagenen, genormten Steckverbindern nutzen und feldseitig auf Übergabemodule aufgelegt werden. Die maximal zulässige Spannung bei einem FLK/IDC-Anschluss beläuft sich auf 50 V AC respektive 60 V DC.
  • Verwendung von Frontsteckern mit Schraub-, Zugfeder- oder Crimpanschluss, die nicht konfektioniert sind, sodass das Anschlagen und die Auswahl der Signalleitungen dem Anwender überlassen bleiben. Maximal ist eine Spannung von 250 V AC/DC zulässig.
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Die Varianten verdeutlichen, dass es im Prinzip für jede Applikation die passende Lösung gibt. Die Ankopplung von Leistungskarten bis 250 V AC/DC oder Reihenklemmen erfordert jedoch einen erhöhten Arbeitsaufwand für das Konfektionieren und Verlegen der Leitungen. Die Erfahrung zeigt, dass für die Anbindung von 40-poligen Baugruppen inklusive einer etwaigen Fehlersuche durchaus 45 Minuten zu veranschlagen sind.

Klare Zuordnung der verschiedenen Signalformen

Um die beschriebene Vorgehensweise zu vereinfachen, hat Phoenix Contact die neue Adapter-Generation VIP-Power Cabling entwickelt. Aufgrund des geschlossenen Gehäuses, des hohen Kabelquerschnitts und eines besonderen Prüfverfahrens lassen sich mit der Lösung nahezu alle E/A-Baugruppen für die S7-300 fehlerfrei anschließen. Die sichere Verbindung der Frontadapter mit den E/A-Karten ist bei den 20-poligen Baugruppen über einen Rastmechanismus realisiert, während die 40-poligen Adapter mittels einer Schraube fixiert werden.

Durch die simple Eins-zu-eins-Rangierung der Signale über Combi-Steckverbinder direkt auf die Reihenklemme sind verschiedene Signalformen möglich. Das Spektrum erstreckt sich vom kleinen analogen Signal über gängige 24V/500mA-Schaltsignale bis zu maximalen Schaltspannungen von 250 V AC/DC und Strömen pro Einzelader bis 6 A respektive einem Summenstrom pro Kabel von 20 A bei einer Umgebungstemperatur von 40°C. Dabei werden immer zehn Signale über eine Leitung beziehungsweise einen Combi-Stecker geführt (Bild 2).

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Dies beruht auf der Tatsache, dass die Anschlussgruppierung in den E/A-Baugruppen bei der S7-300-Steuerung zehn Anschlusspunkte umfasst. Bei digitalen Signalen ist je eine Ader für die Spannungsversorgung und acht Adern für die geschalteten Signale vorgesehen. Die Combi-Steckverbinder sind für den Installateur eindeutig beschriftet. Optional können sie codiert werden, was ein falsches Stecken verhindert und eine klare Zuordnung der Signale sicherstellt.

Zur Kontaktierung der Reihenklemme stehen zwei verschiedene angeschlagene Steckverbinder zur Verfügung: eine Standard-Variante mit einem Rastermaß von 5,2 mm zum Anschluss von Leitern bis 2,5 mm2 Querschnitt sowie eine platzsparende Version mit einem Rastermaß von 3,5 mm für Leiter mit einem maximalen Querschnitt von 1,5 mm2 (Bild 3).

Geringe Baubreite durch Push-in-Technik

Phoenix Contact hat ein wesentliches Augenmerk auf die einheitlich gestaltete Steckzone der Grundklemme gelegt. Auf diese Weise lassen sich die vier unterschiedlichen Anschlusstechniken der steckbaren Reihenklemme flexibel kombinieren. Feldseitig ist eine Ankopplung per Schraub-, Zugfeder-, Schnellanschluss- oder Push-in-Technik möglich. Die Verwendung von Doppelstockklemmen erlaubt die Umsetzung platzsparender Applikationen. Die geringe Baubreite resultiert aus der werkzeuglosen Push-in-Technologie. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter einfach sowie ohne großen Kraftaufwand in die Klemmkammer gesteckt und sicher durch eine Schenkelfeder gegen den Strombalken gedrückt wird. Starre oder flexible Leiter mit Aderendhülse lassen sich so ermüdungsfrei stecken. Zum Lösen muss der Anwender lediglich den orangefarbenen Drücker betätigen und die Kontaktierung des Leiters trennen. Somit ist für die Werkzeugaufnahme keine große Klemmkammer notwendig, sodass die Baubreite der Klemme reduziert werden kann.

Zusätzliche Sicherheit bei der Handhabung gibt auch der Isolierstoff am Drücker der Klemme. Die Unfallverhütungs-Vorschriften untersagen zwar das Arbeiten unter Spannung, doch die Mitarbeiter setzen sich in der Praxis oft über diese Sicherheitsregel hinweg. Ein falsch angeschlossener Draht ist so schnell von einer Klemmstelle auf die nächste verdrahtet – trotz der Gefahr eines elektrischen Schlags. Vor diesem Hintergrund sorgen das komplett gekapselte Gehäuse sowie die fingerberührsichere Grundklemme und die Steckverbinder, in denen sämtliche spannungsführenden Teile berührgeschützt verbaut sind, für den sicheren Umgang mit dem Adapter-System.

Einfachere Montage aufgrund beidseitig verwendbarer Stecker

Die steckbaren Messertrennklemmen eröffnen dem Anwender weitere Vorteile, denn sie lassen sich ebenfalls per Plug & Play an die Steuerung anbinden. Im Bedarfsfall oder für Messzwecke können jedoch einzelne Stromkreise durch die Trennmesser aufgetrennt werden.

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Parallel zur Trennstelle angeordnete Prüfabgriffe erlauben die einfache Erfassung und sichere Überwachung der Signale. Außerdem lässt sich die Trennklemme vom Typ …TG/IP durch den Einsatz von speziellen Bauelementen oder Sicherungssteckern zu einer Funktionsklemme umwandeln (Bild 4). Über Sicherungsstecker mit integrierter Ausfallanzeige erkennt der Anwender den aktuellen Zustand der Sicherung.

Da direkt auf die Reihenklemme gesteckt werden kann, lassen sich Applikationen im Vergleich zu einer herkömmlichen Parallelverkabelung sowohl fehlerfrei als auch zu 90 % schneller umsetzen.

Neben der Zeitersparnis zeichnet sich VIP-Power Cabling dadurch aus, dass selbst einzelne Maschinen- und Anlagenteile auf einfache Weise modular und damit trennbar aufgebaut werden können. Denn durch Nutzung der PIN/PIN-Durchgangsklemmen der Produktfamilie Combi sind die Stecker auf beiden Seiten der Reihenklemme verwendbar. Das erleichtert die Demontage, den Transport und den Wiederaufbau der Module oder ganzer Anlagenteile beim Anwender. Darüber hinaus schafft die Modularität mehr Flexibilität in der Konstruktion, weil die verschiedenen Module miteinander kombiniert werden können.

Für Applikationen bis 250 V AC/DC geeignet

Die Frontadapter mit angeschlagenen Combi-Steckverbindern werden durch eine Version mit einem offenen Leitungsende im Seilverbund ergänzt. Diese Variante erweist sich als besonders flexibel, da die offenen Leitungsenden auf fast jedes Element im Schaltschrank aufgelegt werden können. Ähnliche am Markt etablierte Produkte sind lediglich für Applikationen mit einer Nennspannung bis 24 V geeignet.

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Durch ein spezielles Prüfverfahren von Phoenix Contact lassen sich die neuen Adapter mit offenem Leitungsende hingegen auch für Anwendungen bis maximal 250 V AC/DC und 6 A bei einer Umgebungstemperatur von 40 °C einsetzen. Um die Installation für den Anwender zu vereinfachen, sind die einzelnen Adern durchgängig beschriftet (Bild 5). Die einseitig vorkonfektionierten Leitungen gewähren dem Anwender eine Zeitersparnis von bis zu 50 %gegenüber der herkömmlichen Parallelverdrahtung.

Freie Kombination unterschiedlicher Anschlusstechniken

Die Reihenklemme bietet zahlreiche Möglichkeiten, um die Peripherie an die Adapter mit offenem Leitungsende anzuschließen. Die Varianz reicht von unterschiedlichen Baubreiten über verschiedene Steckbrücken-Versionen, spezielle Einspeiseklemmen und Prüfstecker bis zu vielfältigen Markierungsoptionen und weiterem Zubehör.

Das Reihenklemmen-Programm Clipline complete umfasst dabei unterschiedliche Anschlusstechniken zur direkten Ankopplung der Steuerung an die im Feld verbauten Geräte: Zugfeder-, Schnell-, Schraub-, Bolzen- und Push-in-Technologie. Phoenix Contact hat hier ebenfalls besonderes Augenmerk auf den doppelten Funktionsschacht gelegt. Auf diese Weise lassen sich sämtliche Anschlusstechniken frei miteinander mischen.

Neben der hohen Flexibilität schafft das Reihenklemmen-System Clipline complete einen weiteren Mehrwert für den Anwender: Das Brücken-, Beschriftungs- und Prüfzubehör ist standardisiert, sodass sich die Logistik- und Lagerkosten reduzieren. Die Verwendung von Mehrstockklemmen erlaubt eine platzsparende Umsetzung der jeweiligen Applikation, wobei verschiedene Funktionsklemmen hohe Freiheitsgrade ermöglichen.

Grundlagen für anwenderspezifische Lösungen

Wie alle Produkte des täglichen Bedarfs unterliegen die Steuerungen einem natürlichen Lebenszyklus. Maschinen und Anlagen, in denen ein abgekündigtes Steuerungssystem installiert ist, müssen also kurz- oder mittelfristig umgerüstet werden. Eine solche Umrüstung zieht allerdings auch Probleme nach sich. Nicht aktualisierte Schaltpläne, eine mangelhafte Dokumentation sowie umverdrahtete Sensoren und Aktoren können beispielsweise zu einem längerfristigen Anlagenstillstand führen. Aufgrund des universell gestalteten Gehäuses bieten sich die Frontadapter daher als Basis für eine anwenderspezifische Lösung an.

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Das Solution Center von Phoenix Contact ist auf die Realisierung entsprechender Projekte spezialisiert. Im Bereich der Steuerungs-Migration nutzen die Mitarbeiter oftmals die vorhandenen Gehäuse von Standardprodukten und schlagen auf die jeweilige Applikation abgestimmte Leitungen an (Bild 6).

Durch die universelle Kabeleinführung erweisen sich die Frontadapter insbesondere für solche Aufgabenstellungen als geeignet. Denn der einseitig vorkonfektionierte Adapter vereinfacht die Umverdrahtung der bisherigen Steuerung auf die S7-300 erheblich.

* Der Autor ist Mitarbeiter im Produktmarketing Interface Cabling, Phoenix Contact Electronics, Bad Pyrmont, Tel. +49-5281-946-0

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