Direktanschluss im Kabelkanal

Nach Informationen von Pepperl+Fuchs GmbH in Mannheim

Mit dem innovativen Schnittstellenkonzepten AS-Interface und AS-Interface Safety at Work treibt Pepperl+Fuchs seit vielen Jahren maßgeblich zwei Standards für die Feldbus-Kommunikation voran, mit denen Aktoren und Sensoren der Automatisierungstechnik über ein ungeschirmtes, zweiadriges Flachkabel in Reihe verkabelt, mit Energie versorgt, seriell angesteuert und binäre wie auch analoge Daten abgefragt werden können. Das sicherheitsgerichtet konzipierte AS-Interface Safety at Work ersetzt dabei konstruktions-, integrations- und anwendungstechnisch gleich drei Arten der Parallelverdrahtung: Energie, digitale I/Os für die Automation und sichere Signale für Safety-Applikationen können über das selbe, gelbe Flachkabel übertragen werden. Stand heute hat sich AS-Interface sowohl in der Automatisierungs- als auch in der Sicherheitstechnik zu einem weltweit verbreiteten Interface-Konzept entwickelt. Der Grund sind zahlreiche Vorteile für Maschinenbauer, Integratoren und Maschinenbetreiber, u. a. weniger Aufwand durch Vermeidung von Parallelverkabelung, Topologiefreiheit, die selbstständige Adressierung neuer oder ausgetauschter Geräte sowie umfangreiche Diagnosemöglichkeiten. Mit der Entwicklung der ultrakompakten Anschlussmodule der Baureihe G10 setzt Pepperl+Fuchs konsequent die Forderungen nach einer einfachen Integration zusätz- licher, sensor- bzw. aktorgestützter Automatisierungs- und Sicherheitsfunktionen um.

Die ultrakompakten Anschlussmodule der Baureihe G10 sind mit ihrer Bauhöhe von nur 22 mm nach Herstellerangaben die derzeit kleinsten AS-Interface-Module auf dem Markt: Sie benötigen gerade einmal 8 cm³ pro Ein- bzw. Ausgang. Das robuste Gehäuse ist einteilig ausgeführt. Das Oberteil mit seinen fünf Status- und Diagnose-LEDs sowie das Unterteil mit der Kabelaufnahme sind über eine Einschwenkmechanik mit tief liegender Drehachse miteinander verbunden. Die Kontaktierung erfolgt ohne zusätzliches Werkzeug in Durchdringungstechnik. Während das Flachkabel sicher im Unterteil geführt wird, durchstoßen beim Einschwenken des Oberteils die darin befindlichen, spitzen und vergoldeten Pins die Kabelisolierung und kontaktieren direkt auf die beiden Kabeladern. Mit einer Zentralschraube wird die korrosionsfreie Kontaktierung – die eine Dichtigkeit in Schutzart IP68 und IP69k erreicht – mit hoher Anpresskraft mechanisch fixiert. Der in das G10-Modul integrierte Pigtail-Kabelabgang – M12 bei digitalen I/Os, offene Kabelenden bei sicheren Signalen – ermöglicht den direkten Anschluss nicht AS-Interface-fähiger Sensoren und Aktoren ohne zusätzliche Verbindungsleitung und Verdrahtungsaufwand. Das Flachkabel muss somit nicht aufwändig aus dem Kabelkanal herausgeführt werden, da das G10-Modul komplett in diesen hineinpasst. Der sekundenschnelle Direktanschluss mit Kabelabgang erspart nicht nur ein bzw. zwei Verbindungsleitungen, sondern ermöglicht bei der Montage einen Zeitvorteil von etwa zehn Minuten pro Sensor- bzw. Aktoranschluss sowie eine zusätzliche Kostenreduzierung für eingesparte Anschlussleitungen. Diese Vorteile machen sich Unternehmen unterschiedlicher Branchen zunutze, u. a. in der Getränkeindustrie.

In Abfüllanlagen werden Flüssigkeiten aus Maschinen-, Vorrats- oder Produktionstanks kommend in Behälter unterschiedlicher Materialien, Formen und Größen gefüllt. Diese Verpackungen unterliegen nicht zuletzt aufgrund werblicher und verkaufsfördernder Aktionen ständigen, und manchmal auch kurzfristigen, Veränderungen. Nicht immer sind alle Varianten im Voraus planbar. Daraus ergibt sich über den gesamten Maschinenlebenszyklus hinweg immer wieder die Notwendigkeit der sensorischen und mechanischen Anpassung. Daher müssen Anlagen stets flexibel an die neuen Gegebenheiten adaptierbar sein, z. B. wenn eine zusätzliche Zuführeinheit in eine Flaschen- oder Kistenabfüllmaschine integriert wird, um bei Aktionen jeder Getränkeflasche oder -kiste einen Werbeartikel beizufügen. Aus sensortechnischer Sicht zieht eine solche funktionale Ergänzung häufig die Integration zusätzlicher I/Os nach sich, z. B. zur Abfrage der Anwesenheit und Position von Objekten, zur Füllhöhenerfassung in einem Magazin, zur Belegungskontrolle von Ein-, Auslauf- und Pufferstrecken u. a. m. Daher setzen führende Hersteller aus der Getränkeabfülltechnik in vielen Fällen AS-Interface von Pepperl+Fuchs auf der unteren Kommunikationsebene ein, weil dieses Interface-Konzept und die modulare Anschlusstechnik die erforderliche Flexibilität und Wirtschaftlichkeit aufweisen. Sensoren oder Aktoren können so ganz einfach an nahezu beliebiger Stelle ergänzt und die benötigten Funktionserweiterungen, z. B. für eine flexible Etikettierung von Mineralflaschen oder zur Flaschenstromkontrolle, hergestellt werden. Mit wahlweise ein oder zwei Anschlüssen bietet die Baureihe G10 die perfekte Granularität für die nachträgliche Sensor- bzw. Aktorintegration. Für den Einsatz im Umfeld von Abfüllanlagen besonders wichtig ist zudem, dass die Module weitgehend spalt- und nischenfrei konstruiert sind und auf diese Weise das Risiko von Schmutzablagerungen und das Bilden von Nestern verhindern. Ebenfalls von großer Bedeutung ist, dass die Baureihe G10 von Ecolab, einem der weltweit führenden Anbieter von Produkten und Dienstleistungen im Bereich der industriellen Reinigung und Hygiene, für den Kontakt mit industrieüblichen Reinigungs- und Desinfektionsmitteln zugelassen ist.

Der Einsatz der G10-Ultrakompaktmodule erweist sich als technisch und wirtschaftlich effiziente Lösung: Müssten sensor- und kommunikationstechnische Änderungen über eine vorhandene Parallelverdrahtung realisiert werden, wäre nicht nur ein neuer Verdrahtungsplan fällig, sondern bis zur Steuerung müssten alle Signalleitungen neu eingezogen, u. U. Unterverteiler durch größere Typen ersetzt und der Kabelkanal neu dimensioniert werden. Aus IT-Sicht vereinfacht sich zudem die Anbindung in die Gesamtanlage, wenn die Daten über AS-Interface konzentriert und per Gateway zum übergeordneten Feldbus weitergegeben werden können.

Die Vorteile des Interface-Konzepts für die Sensor-Aktor-Ebene und der innovativen Anschlusstechnik mit G10-Modulen hat Pepperl+Fuchs mit dem G10 Safety für sicherheitsgerichtete Applikationen auch der industriellen Sicherheitstechnik zugänglich gemacht. Über AS-Interface lassen sich beim Einsatz von kontaktbehafteten Sicherheitsschaltern, z. B. von Not-Halt-Tastern mit und ohne LED, Magnetschaltern für Türen, Drehangelschaltern für Türen, Schlüsselschaltern für die Freischaltung, Verriegelungen, Zugschaltern, Schließkantenüberwachungsschaltern, Lichtgittern mit Relaisausgang oder Positionsendschaltern auch höchste Sicherheitsniveaus nach PL e (Performance Level) nach EN ISO 13849-1 und SIL3 (Safety Integrity Level) nach IEC 61508 / IEC62061 abdecken. Zur Direktverbindung mit dem Sicherheitsschalter verfügen die G10-Module über einen integrierten Kabelabgang – aktuell mit offenen Enden für das Auflegen auf den Klemmenanschluss. Zusätzlich wird in Kürze eine Version mit M12-Anschlusstecker verfügbar sein. Die Variante mit zwei Abgangskabeln ermöglicht den Anschluss von externen Signalgebern. Zusätzlich bietet das Modul eine Kommunikationsüberwachung sowie eine Überlast- und Schaltanzeige.

Mit dem Safety-Basis-Monitor KE4 ist der Aufbau einer Sicherheitslogik für dezentrale AS-Interface-Applikationen möglich. Der kompakte Kombi-Controller sorgt für die sichere Kommunikation entlang des gesamten AS-i-Stranges, indem es alle Safety-Teilnehmer im Strang gemäß Kategorie 4, SIL3 bzw. PL e überwacht. Die Definition der Sicherheitslogik erfolgt bequem per drag & drop auf einem PC. Schnell und einfach kann festgelegt werden, wie Öffnungen von Türen überwacht, ihr geschlossener Zustand bei laufender Maschine sichergestellt, Signale von Not-Halt-Tastern eingebunden, Lichtgitter angeschaltet sowie Funktionen wie Muting, Und/Oder-Verknüpfung, zeitgesteuerte Abschaltfunktionen und Wiederanlaufbedingungen eingerichtet werden. ge

Das kompakte Anschlusskonzept G10 von Pepperl+Fuchs gewährleistet die technisch einfache, zuverlässige, flexible und kosteneffiziente Integration von Sensoren und Aktoren in dezentrale Maschinen- und Automatisierungskonzepte. Es bewährt sich bei der Ausrüstung von Neuanlagen ebenso wie bei nachträglichen funktionalen Erweiterungen oder bei einem Retrofit – sowohl in automatisierungs- wie auch in sicherheitstechnischer Sicht. Mit dem Safety-Basis-Monitor KE4 für AS-Interface Safety at Work erleichtert der Hersteller die Einrichtung und Diagnose sicherheitslogischer Funktionen.