Fehlerfrei und schnell angekoppelt

Daniel Utermöhle Phoenix Contact

In der Regel werden die I/O-Baugruppen von Kompaktsteuerungen manuell per Einzelader verdrahtet. Der Nachteil einer solchen Vorgehensweise liegt allerdings im hohen Arbeitsaufwand für das Abisolieren, Crimpen und die eigentliche Verdrahtung sowie in der Fehleranfälligkeit und der daraus resultierenden oft zeitaufwändigen Suche nach dem Störungsgrund. Gerade in den westlichen Hochlohnländern fallen so erhebliche Kosten an. Ein weiteres Manko der Einzelader-Verdrahtung ergibt sich aus dem größeren Platzbedarf für die Anschlusstechnik im Frontstecker selbst. Denn hier wird häufig auf die bewährte Schraub- oder Zugfedertechnik zurückgegriffen.

Vor diesem Hintergrund verwenden viele Steuerungshersteller bei kleiner Kanalzahl eine Frontstecker-Lösung mit Einzelader, zumal bei Relais-Ausgabekarten aufgrund des größeren Anschluss-Querschnitts auch höhere Leistungen ins Feld geschaltet werden können. Weist die Steuerung jedoch 32 Kanäle oder mehr auf, nutzen die meisten Hersteller genormte Steckverbinder, um die Signalbaugruppen kompakt zu halten und Platz im Schaltschrank einzusparen. Mit der modularen Kompakt-SPS Modicon M340 stellt Schneider Electric ebenfalls ein Gerät zur Verfügung, das wegen seiner geringen Baugröße und Robustheit hauptsächlich im Maschinen- und Anlagenbau zum Einsatz kommt.

Die Systemverkabelungs-Lösung von Phoenix Contact bindet unterschiedliche Steuerungssysteme per Plug&Play an die Feldkomponenten an. Das Produkt-Portfolio wurde jetzt um Lösungen für die Steuerung Modicon M340 ergänzt, über die sich 16-, 32– und 64-kanalige digitale I/O-Module ankoppeln lassen. Für die 16-kanaligen digitalen I/O-Signalbaugruppen ist dazu ein spezieller Frontadapter entwickelt worden, der einfach auf die Baugruppen gesteckt und mit zwei Schrauben fixiert wird. Die Signalrangierung erfolgt byteweise durch zwei 14-polige IDC-/Pfosten-Steckverbinder, welche die Signale über eine in ein gekapseltes Gehäuse eingebettete Platine zum I/O-Modul rangieren. Der Frontadapter umfasst ferner zwei Klemmen für eine separate Spannungseinspeisung, an denen die Spannungsversorgung werkzeuglos per Direktstecktechnik aufgelegt werden kann. Sie lässt sich am Adapter oder über die Feldverdrahtung und das Systemkabel von Phoenix Contact einspeisen.

Bei den umspritzten VIP-Kabeln der Produktfamilie Varioface Professional handelt es sich um eine besonders robuste Variante. Die Kabelenden werden hier in einem speziellen Fertigungsverfahren mit der IDC-Buchsenleiste vergossen. Dies hat den Vorteil, dass die Adern während der Montage nicht mehr durch Werkzeuge beschädigt werden können. Die Feldseite des Kabels ist um 90 ° abgewinkelt. Auf diese Weise lässt sich das Übergabemodul im rechten Winkel direkt aus dem Kabelkanal anschließen, ohne das große Biegeradien gelegt werden müssen.

Um eine hohe Packungsdichte der Baugruppe sicherzustellen, verwendet Schneider Electric bei einer Kanalzahl von mehr als 32 Signalen entweder einen oder zwei 40-polige Fujitsu-Steckverbinder, über welche die Signale rangiert werden. Fließen bei einer digitalen Eingabe noch geringe Schaltströme von wenigen Milliampere, tritt bei einer digitalen Ausgabe sowie einer hohen Packungsdichte in der Regel nur ein begrenzter Summen- oder Schaltstrom auf, der sich aus dem Steckverbinder oder dem Leiterquerschnitt ergibt. Zudem ist der Platz auf den Platinen der Ausgabebaugruppen begrenzt, weshalb normalerweise Transistoren für 100 mA bis maximal 500 mA Schaltsignale verbaut werden.

Mit den Systemkabeln von Phoenix Contact lassen sich trotzdem nahezu alle Varianten realisieren. Kleine Schaltleistungen bis 1 A können mit den Kabeln und speziell entwickelten Varioface-Übergabemodulen spiegelbildlich mit dem Feld verbunden werden. Sind im Feld größere Leistungen zu schalten oder anzupassen, bieten sich so genannte Splitting-Kabel in Verbindung mit Koppelrelais an. Die Kabel rangieren 32 Kanäle vom 40-poligen Steckverbinder auf vier einzelne Kabel mit je acht Kanälen. Durch das Relais werden Steuerung und Feld galvanisch voneinander getrennt.

Als bewährte Anschlusstechnik gilt die traditionelle Schraubklemme, die am häufigsten im Maschinen- und Anlagenbau genutzt wird. Die Push-in-Technologie von Phoenix Contact stellt jedoch seit Kurzem eine Alternative dar. Bei dieser Technik kann der Anwender selbst kleinere Leiterquerschnitte ohne zusätzliches Werkzeug in die Klemmkammer stecken, was gegenüber der herkömmlichen Zugfeder-Anschlusstechnik nochmals Montagezeit einspart. Denn hier muss die Klemmkammer erst mit einem Schraubendreher geöffnet werden. Die Übergabemodule überzeugen darüber hinaus durch weitere Funktionen wie zusätzliche Plus-/Minus-Potentialschienen, LED-Leuchtanzeigen pro Kanal, Sicherungen oder eine Messertrennung. Aufgrund ihres kompakten Aufbaus reduzieren die Varioface-Module ferner den Platzbedarf. Die Module der VIP-Serie sind außerdem mit einem Metallfuß ausgestattet, der sie robust gegen Vibrationen bis 5 g macht.

Müssen Signale verstärkt oder angepasst werden, bietet Phoenix Contact Koppelrelais der PLC-Familie, die als Gruppe von acht Geräten über die Systemverkabelung angeschlossen werden. Zu diesem Zweck wird der so genannten PLC-V8-Adapter in die Brückenschächte der PLC-Relais eingesetzt. Die Anbindung an die Steuerung erfolgt auch in diesem Fall über 14-polige Systemkabel.

Die PLC-Relais ermöglichen dem Anwender eine hohe Varianz im kompakten Gehäuse, da ein Relais-Modul nur 6,2 mm breit ist. Es arbeitet entweder elektromechanisch für Schaltströme bis 6 A oder optoelektronisch bis 3 A, während Hochleistungs-Optokoppler 10 A umsetzen können. Für den Anwender ergibt sich hier der Vorteil, dass er sich sämtliche Varianten einer Baubreite je nach gewünschter Funktion pro Kanal flexibel zusammenstellen und über den V8-Adapter mit der Steuerung verbinden kann. Zudem lassen sich defekte oder verschlissene Kontakte einfach austauschen, ohne dass die Verdrahtung gelöst werden muss.

Schneider Electrics Modicon M340 ist eine modulare Kompakt-SPS für raue Umgebungen, geeignet für einen Temperaturbereich von -25 bis +70 °C.