Schaltgeräte für alle Anwendungsbereiche von Phoenix Contact

Dipl.-Ing. Frank Herden, Head of Digital Interface Components, Phoenix Contact Electronics, Bad Pyrmont

Bei der Betrachtung, welche Bedeutung Schaltgeräte in der Automatisierungstechnik haben, wird schnell deutlich, dass sie zwar unspektakulär arbeiten, die Funktion des Gesamtsystems aber wesentlich beeinflussen. In der Welt der Interfaces haben insbesondere mit den Relais- und Halbleiterschaltern fast unbemerkt wichtige technologische Entwicklungen stattgefunden, die die Leistungsfähigkeit moderner Automatisierungsanlagen entscheidend bestimmen. Es ist also höchste Zeit, die eigentlichen Hauptdarsteller der Automatisierungswelt mit ihrem besonderen Leistungsspektrum zu präsentieren. Die individuellen Eigenschaften der Schaltgeräte sind dabei entweder spezifisch an die Vielfalt der jeweiligen Applikationen angepasst oder so universell ausgelegt, dass sie eine Fülle von Anwendungen gleichermaßen bedienen können.

Als universelles Bindeglied zwischen Steuerung und Feldebene dienen hutschienenmontierbare Koppelrelais zur Potentialtrennung, Leistungsverstärkung und Kontaktvervielfachung. Das kompakte, modular aufgebaute Relaissystem PLC Interface spart hier viel Platz im Schaltschrank und bietet aufgrund seines umfassenden Portfolios für jede Applikation eine passende Lösung. Durch das Systemzubehör mit Steckbrücken zur komfortablen Potentialverteilung, Beschriftungsmaterial für eine eindeutige Kennzeichnung sowie Adaptern zur schnellen Verbindung mit der Steuerung vereinfacht und beschleunigt sich das Montieren und Verdrahten. Mit den speziellen Sensor- und Aktorversionen wird die Versorgung der angeschlossenen Peripherie direkt am Koppelrelais gebrückt. Sämtliche Anschlüsse erfolgen somit am Interface, sodass separate Potentialverteiler entfallen können.

Beste elektrische Kennwerte stellen in Kombination mit einer hohen Lebensdauer und der problemlosen Austauschbarkeit des Relais im Verschleißfall die hohe Verfügbarkeit der Automatisierungsanlage sicher. Im Gegensatz zu Koppelrelais aus Baukastensystemen mit steckbarer Eingangsbeschaltung sind die PLC-Relais stets mit einer integrierten Beschaltung, beispielsweise für den Verpolschutz und die Begrenzung der Abschaltüberspannung der Spule, ausgestattet. Die sichere Trennung zwischen Ein- und Ausgang gemäß EN 50178 vermeidet Gefahren für Mensch und Maschine. IP67-dichte Relais und Optokoppler behaupten sich in nahezu allen Applikationen gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit, Staub oder aggressive Umgebungsbedingungen. Das abgedichtete Gehäuse hält die schädlichen Einflussfaktoren von der Relaismechanik und den Kontaktoberflächen fern.

Sobald zusätzliche Intelligenz oder Eigenständigkeit gefragt ist, kommt das programmierbare Logikrelaissystem PLC Logic zum Einsatz. Als kompakte Kleinsteuerung wird es einfach auf die Standard-PLC-Interfaces aufgesteckt. 16 Ein- und Ausgänge, die auf einer Baubreite von lediglich 50 mm untergebracht sind, erledigen die Automatisierungsaufgaben auf kleinstem Raum. Dabei können acht E/As frei gewählt werden – egal ob Analog- oder Digitalsignal, Ein- oder Ausgang. Das Basismodul lässt sich durch zwei Erweiterungsmodule ergänzen, weshalb bis zu 48 E/A-Signale erfasst und geschaltet werden können. Sollten einzelne Relais ihr Lebensende erreicht haben, wechselt der Anwender sie innerhalb kürzester Zeit aus, ohne die gesamte Steuereinheit ersetzen zu müssen. Die Verdrahtung von PLC Logic geschieht auf Wunsch auch effizient mit der Push-in-Anschlusstechnik. Dazu werden die starren oder mit einer Aderendhülse versehenen Leiter werkzeuglos in die Klemmtaschen gesteckt.

Die intuitiv handhabbare Software Logic+ ermöglicht die schnelle Programmierung des Logikrelaissystems, die jeder Elektrofachmann ohne entsprechende Schulung durchführen kann. Zu diesem Zweck benötigt er nur allgemeine Schaltungs- und Digitaltechnik-Kenntnisse. Die Programmiersprachen Kontaktplan (LD) und Funktionsplan (FBD) werden zum Beispiel durch Auswahl der jeweiligen Funktionsbausteine und deren Verbindung per Drag & Drop erstellt. Das komplette Programm kann dann sowohl offline als auch online simuliert und getestet werden. Die Darstellung von PLC Logic als Hardware-Ansicht unterstützt die einfache Bedienung. Der drahtlose Zugriff auf die Prozessdaten per Bluetooth über eine auf dem Smart Device installierte PLC-Logic-App sowie die optional adaptierbaren Gateways für die gängigen Feldbussysteme runden das Leistungsspektrum ab. Mit dem Logikrelaissystem lassen sich insbesondere räumlich abgesetzte oder funktional unterlagerte Steuerungseinheiten einfach und schnell umsetzen. Der Anwendungsbereich reicht von der Gebäudesteuerung – wie beispielsweise Jalousien, Belüftung und Beleuchtung in einer Tiefgarage – bis zu dezentralen Maschinen- oder Anlagenteilen in der Fabrikautomation.

Braucht der Anwender steckbare Standard-Koppelrelais mit bis zu vier Wechslerkontakten, kommt Rifline Complete ins Spiel. Vom 6 mm schmalen Schließer bis zum robusten 3x16A-Kontakt umfasst das Industrierelaissystem alle bewährten Bauformen. Wie bei den PLC-Relais stehen hier ebenfalls einheitliche Steckbrücken für die Potentialverbindung, universelles Beschriftungsmaterial sowie Adapter zur einfachen Verbindung mit der Steuerung zur Verfügung. Die Push-in-Technik erlaubt eine schnelle und werkzeuglose Verdrahtung. Bei Bedarf wird die Steuerungsseite durch steckbare Eingangsmodule vor hohen induzierten Spannungen geschützt, der Schaltzustand des Relais per LED signalisiert oder das Koppelrelais durch Aufstecken eines multifunktionalen Zeitmoduls zu einem Zeitrelais gemacht. Der Anwender kann aus drei Zeitfunktionen einen Zeitbereich von 0,5 s bis 100 min auswählen. Die lediglich 6,2 mm schmalen, per Push-in-Technik anschließbaren Zeitrelais der Produktfamilie ETD lassen sich komfortabel über ein beleuchtetes Rändelrad einstellen. Sowohl die kompakten als auch die multifunktionalen Varianten erfüllen dabei alle Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit, einfacher Handhabung und vielfältiger Einstellmöglichkeiten.

Im Bereich der Antriebstechnik sind andere als die bisher geschilderten Rahmenbedingungen zu realisieren. Sobald sich Maschinen- und Anlagenteile bewegen, geht es um die Sicherheit und Beherrschbarkeit der dynamischen Vorgänge. Trotzdem sollen entsprechende Geräte wenig Platz benötigen, viel Leistung bieten und zuverlässig funktionieren. Durch die parallele Nutzung von elektromechanischen Kontakten und Halbleiterschaltern beträgt die Baubreite der Motorstarter von Phoenix Contact mit der Contactron-Hybrid-Technologie nur 22,5 mm. Die Schalteinheit beinhaltet die Reversierfunktion ebenso wie den Motorschutz, sicheres Abschalten bis SIL 3 und PL e sowie die Kommunikationsanbindung, sodass im Vergleich zur konventionellen Technik bis zu 75 % Platz eingespart wird. Interne Last- und Verriegelungsschaltungen sowie die Push-in-Anschlusstechnik senken den Verdrahtungsaufwand auch um bis zu 75 %. Die mikroprozessorgesteuerte Kombination aus robuster Relaistechnik und verschleißfreier Halbleitertechnologie verlängert zudem die Lebensdauer der Motorstarter gegenüber elektromechanischen Schaltern. Ist eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer bei sehr hohen Taktfrequenzen notwendig – etwa beim Schalten von Heizungen oder der Beleuchtung –, eignen sich die elektronischen Schaltgeräte der Produktfamilie ELR. Egal ob ein- oder dreiphasig, die Geräte sorgen aufgrund ihrer Verschleißfreiheit für einen dauerhaft wartungsfreien Betrieb der Anlage oder Maschine. Die Vibrations- und Schadstoffresistenz erlaubt ihren Einsatz in allen industriellen Bereichen. Die ELR-Module zeichnen sich aufgrund der integrierten Verriegelungs- und Lastschaltung ebenfalls durch eine einfache und schnelle Verdrahtung aus.

Geht es um den Schutz von Menschen und Maschinen, erweisen sich Sicherheitsschaltgeräte als unverzichtbarer Bestandteil der Anwendung. Vom Not-Halt bis zur Drehzahlüberwachung setzt die Produktfamilie PSR hier die Anforderungen zahlreicher industrieller Bereiche platzsparend um. Mit den sicheren Koppelrelais PSRmini, die über gemäß EN 50205 zertifizierte zwangsgeführte Kontakte verfügen, lässt sich der Platzbedarf im Schaltschrank weiter reduzieren. Die schmalen SIL-Koppelmodule umfassen dabei die gleiche Leistung wie Geräte in Standard-Baubreite. Die geringen Gehäuseabmessungen resultieren aus einer von Phoenix Contact neuentwickelten Relaistechnologie. Das im Koppelmodul verbaute minimierte Elementarrelais zeichnet sich durch einen niedrigen Energieverbrauch des Antriebssystems sowie eine hohe Leistungsdichte und Systemverfügbarkeit aus. Der optimierte Lastkontakt hat eine hohe Kurzschlussfestigkeit. Aufgrund der Kompatibilität zu Sensoren und Steuerungen ist PSRmini für Maschinenbau und die Prozessindustrie geeignet. Ein umfassendes Zulassungspaket ermöglicht die Nutzung der Sicherheitsrelais-Module auch in Bereichen mit besonderen Umgebungsbedingungen.

Bei allem Vertrauen in die störungsfreie Funktion der Anlage darf die Überwachung wichtiger Anlagenparameter nicht fehlen. Deshalb erfassen die Monitoring-Relais der Produktfamilie EMD Parameter wie Spannung, Strom, Leistung und Temperatur. Diese lassen sich komfortabel mit auf der Gehäusefront angebrachten Drehschaltern einstellen. Abweichungen von zentralen Sollwertvorgaben werden zuverlässig gemeldet, was für den gewünschten Prozessablauf sorgt. Bei vielen Nutzern von Überwachungsrelais steht die Kontrolle der Eingangsspannung bei der Einspeisung in Maschinen im Vordergrund, denn Spannungsschwankungen im Versorgungsnetz oder eine falsche Phasenfolge können zu einer Beschädigung der installierten Komponenten führen. Die EMD-Module erkennen daher mögliche Störungen im Betrieb frühzeitig und vermeiden so einen ungeplanten Stillstand der Maschine oder Anlage. Die Relais selbst lassen sich übersichtlich durch Status-LEDs diagnostizieren. ge