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Verdrahtungslösungen für Simatic S7-1500/ET 200MP Smart und voll auf Draht: So geht Verdrahtung im Industrie-4.0-Zeitalter

| Autor / Redakteur: Peter Wille* / Dominik Stephan

Im Zeitalter der Digitalisierung sind Schlagworte wie Industrie 4.0, Cloud und Vernetzung in aller Munde. Gleichwohl werden in Automatisierungsanlagen weltweit Milliarden von Steuer- und Leistungssignalen drahtgebunden an die Sensor- und Aktorperipherie angekoppelt. Das kostet viel Zeit und führt schnell zu Fehlern – doch es geht auch anders …

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Der Online-Konfigurator findet schnell die richtige Lösung für die jeweilige Applikation.
Der Online-Konfigurator findet schnell die richtige Lösung für die jeweilige Applikation.
(Bild: Phoenix Contact)

Bei der klassischen Sensor-/Aktorverdrahtung in der Prozessindustrie entstehen von der Planung über die Umsetzung bis zur Inbetriebnahme arbeitsintensive Aufwände sowie Fehlerquellen. Andere sind schon weiter: Autobauer setzen auf Plattformen und Querbaukästen, Industrieprodukte auf Gleichteile und die Elektronik auf einheitliche Bauteile und Schnittstellen.

Wäre es nicht möglich, der Prozessindustrie eine ähnlich smarte, standardisierte Verdrahtungslösung von der Steuerung bis zur Feldebene zur Verfügung zu stellen? Das würde Zeit bei der Projektierung, Installation sowie im Servicefall sparen und dem Anwender standardisierte Komponenten zur Verfügung stellen, die nach dem Baukastenprinzip schnell und fehlerfrei miteinander verbunden werden.

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Eine große Auswahl an Modulen mit unterschiedlichen Funktionen würde eine individuelle ­Signalanpassung zwischen der Steuer- sowie der Sensor-/Aktor­ebene erlauben. Und dank des steckbaren, flexiblen Systems könnten spezifische Anforderungen im Schaltschrankbau übersichtlich und schnell realisiert werden.

Die Vision einer schnellen, sicheren und smarten Verbindung stand Pate bei der Entwicklung der Systemverkabelung der Blomberger Interface-Spezialisten Phoenix Contact: Der Verdrahtungs-Baukasten nutzt hochpolige und codierte IDC/FLK-Steckverbinder für eine schnelle und verpolungssichere Verbindung sämtlicher Kartensignale mit einem Handgriff. Optional lässt sich die Spannungsversorgung am Frontadapter über Push-in-Federanschlüsse oder Schraubanschlussklemmen einspeisen, erklärt der Hersteller.

Bei Adaptern für Digitalbaugruppen sind werksseitig Potentialbrücken gesteckt, um je nach Applikationsanforderung die Potentiale der ­einzelnen Bytes zu brücken. Im Gegensatz hierzu werden für analoge Baugruppen Frontstecker genutzt, die keine Potentialeinspeisung benötigen, da den S7-1500-/ET 200MP-Baugruppen separate Einspeiseelemente beiliegen. Diese lassen sich einfach an vorhandenen Frontsteckern des Herstellers montieren und verrasten.

Hohe Packungsdichte sorgt für optimale Raumausnutzung

Bleibt die Verbindung zwischen Feldverkabelung und Schaltschrank, empfiehlt Phoenix Con­tact dafür Module, die einen Direkt­anschluss per Push-in erlauben, wie die passiven Module der Baureihe VIP des Herstellers. Sollte der Anwender Schraubanschlüsse vorziehen, können natürlich auch Übergabemodule mit gleichen Funktionalitäten verwendet werden.

Dabei ist jede Klemmstelle des Moduls über eine Platinenanbindung mit einem hochpoligen codierten Steckverbinder verbunden. Somit kann es mit dem entsprechenden vorkonfektionierten Systemkabel mit einem Handgriff an die Frontadapter für die E/A-Karte angekoppelt werden. Ein einzelner Metallfuß je Modul stellt eine schnelle Montage sowie Vibrationsfestigkeit bei rauen Umgebungsbedingungen sicher.

Verbindung? Stimmt! Um Konnektivität geht es bei Phoenix Contact heute wie damals: angefangen vom Feld über die Rangierung bis zur Anbindung an die Prozessleitebene. Entdecken Sie mit uns die Meilensteine der Verbindungstechnik!

Von der Fahrdrahtklemme zum Technologieführer in industrieller Kommunikationstechnik

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Bei der digitalen Signalübergabe stehen acht- respektive 32-kanalige Übergabemodule zur Auswahl, die byteweise mit den Kanälen 0, 1, 2 bis 7 beschriftet sind. Eine individuelle Modulkennzeichnung lässt sich optional über Standardzackband anbringen. Ob Einleiter- oder Initiatoranschluss mit zusätzlichen Plus- und Minuspotentialschienen: Durch bis zu drei Anschlussklemmstellen mit je fünf Millimeter Baubreite wird eine hohe Packungsdichte erreicht, die den Miniaturisierungsanforderungen im Schaltschrankbau Rechnung trägt und wertvollen Raum optimal ausnutzt.

Anders bei der analogen Anbindung: Hier wird ein Abbild der Anschlusspunkte der S7-1500-Karte auf den Klemmenpunkten des Moduls dargestellt. Darüber hinaus sind neutrale Potentialschienen vorhanden, um den Anschluss einer gemeinsamen Masse oder eine Spannungsverteilung zu ermöglichen.

Völker, hört die Signale: So gelingt die Integration

In jeder Applikation werden digitale Steuer- und Leistungssignale verarbeitet, die sich bezüglich Strom- und Spannungspegel, Schaltfrequenzen sowie durch andere Parameter unterscheiden. Entsprechend sinnvoll ist eine kanalspezifische Relaiswahl – auch einkanalige Relais wie PLC-Interfaces lassen sich per Adapter zu einem achtkanaligen Relaisbaustein erweitern.

Der V8-Adapter wird dafür in die Brückenschächte der Relaisbausteine gesteckt und ist innerhalb weniger Sekunden direkt in die Systemverkabelungslösung integriert.

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Die Signalanpassung in der Koppelebene mit PLC-Interfaces vorzunehmen, hat mehrere Vorteile:

  • Es kann auf teure SPS-Leistungskarten (z.B. 250V/6A) verzichtet werden. Stattdessen lassen sich kompaktere und günstigere 24-V-Karten verwenden.
  • Alle elektromechanischen und Solid-State-Relais sind steckbar und können im Servicefall einfach getauscht werden, ohne die Feldverdrahtung zu lösen.
  • Durch die hohe Vielfalt an Schalt­elementen ist es möglich, wahlweise Signalkontakte bis hin zu Leistungskontakten mit hohen Einschaltströmen zu realisieren.
  • Es stehen besondere Sensor-/Aktor-Baureihen zur Verfügung, mit denen sich die Sensoren oder Aktoren mit entsprechender Versorgungsspannung direkt am Relaiskanal anschließen lassen.
  • Die Koppelrelais der Baureihe PLC-Interface zeichnen sich durch eine kompakte Bauform aus, sodass auf einer Baubreite von 50 Millimetern acht Kanäle untergebracht werden können.
  • Um Potentiale bequem zu verteilen, kann der Anwender Endlosbrücken in einen separaten Brückenschacht stecken.

Aufgrund des Baukastenprinzips lässt sich die Verdrahtung an vielfältige Anforderungen anpassen. Wer sich bei der Systemverkabelung angesichts der spezifischen Anforderungen an die Anschlusstechnik, Signalanpassung und Leitungsführung überfordert fühlt, kann auf herstellerspezifische Konfiguratoren zurückgreifen: So bietet auch Phoenix Contact ein entsprechendes Online-Tool zur Komponentenauswahl an.

Dabei wird ganz einfach die Steuerung samt E/A-Karte selektiert. Anschießend navigiert der Konfigurator den User schnell und zielsicher durch die unterschiedlichen Auswahlmöglichkeiten. Ein paar Klicks, und schon steht die Verbindung – damit Betreiber digital wie analog auf Draht sind.

* * Der Autor arbeitet im Product Marketing Cabling Solutions bei Phoenix Contact, Bad Pyrmont.

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