Intelligentes Verbindungssystem auf Geräteebene

Welche Möglichkeiten gibt es nun, die Profitabilität weiter zu steigern und diese Herausforderungen zu meistern? Außerhalb des Schaltschranks haben industrielle Feldbussysteme zu einer enormen Effizienzsteigerung bei Verkabelungsarbeiten sowie der Inbetriebnahme geführt. Denn sie ersetzen die langen Kabelstränge, die früher für die Verbindung der Steuerung mit den Sensoren und Aktoren notwendig waren. Innerhalb der Schaltschränke wird hingegen nach wie vor konventionell verdrahtet. Aber warum? Es könnte ein naheliegender Gedanke sein, Feldbussysteme auch innerhalb des Schaltschrankes zu verwenden. In der Praxis wird dies für komplexe Geräte wie Softstarter, Frequenzumrichter und Touchpanels bereits umgesetzt. Für die Vernetzung einfacher Schaltgeräte kommt diese Technologie jedoch bisher nicht zum Einsatz. Gründe hierfür sind die hohen Kosten einer Feldbusanschaltung sowie der oftmals nicht benötigte Funktionsumfang.

Um die mit konventioneller Verdrahtung einhergehenden Herausforderungen wirkungsvoll und kosteneffizient zu meistern, wird jedoch ein intelligentes Verdrahtungs- und Kommunikationssystem benötigt, das in der Automatisierungspyramide unterhalb des Feldbusses angesiedelt, speziell für den Einsatz im Schaltschrank konzipiert und gleichzeitig in der Lage ist, Sensoren und Aktoren außerhalb des Schaltschranks mit einzubinden. Man stelle sich eine Schaltschrankverdrahtungsmethode vor, bei der alle wesentlichen Komponenten und Schaltgeräte direkt miteinander verbunden werden, wodurch der Großteil der Verkabelung entfällt und die Platzanforderungen des Steuerschranks verringert werden. Projektierung, Montage, Test- und Inbetriebnahme werden somit erheblich beschleunigt. Zudem können die Daten über alle in der Industrie üblichen Feldbussysteme übertragen werden.

Ein solches Verbindungssystem auf Geräteebene steht dem Markt heute bereits zur Verfügung. Einfache Standardkomponenten wie Taster, Schütze, Motorstarter oder Softstarter werden dabei mit Hilfe von Gerätesteckern zu intelligenten, kommunikationsfähigen Geräten. Im Schaltschrank sind die Komponenten über eine mehrpolige Flachleitung miteinander verbunden, die sowohl die Stromversorgung als auch den Datentransfer übernimmt. Für die Anbindung der Geräte an eine handelsübliche Steuerung kommen Gateway-Module zum Einsatz, die über Standard-Feldbussysteme mit der SPS kommunizieren. Ein so gestaltetes Verbindungs- und Kommunikationssystem bringt den Vorteil, dass es den Großteil der Steuerungsverdrahtung zwischen den E/A-Modulen und Komponenten wie Motorstartern oder Befehls- und Meldegeräten ersetzt. Gleichzeitig entfallen die für die Komponenten vorgehaltenen E/A-Module an der SPS.

Auf diese Weise ist es möglich, die Montagezeiten für elektrische Einrichtungen stark zu verkürzen. Der Aufwand für Tests reduziert sich erheblich, da nur eine einzige Leitung zu prüfen ist. In die Kommunikationsmodule integrierte Diagnoseelemente zeigen den Status der angeschlossenen Komponenten sowie der Verbindung an und beschleunigen den Prüfungsvorgang sowie die Inbetriebnahme weiter. Diese Funktionalität ermöglicht auch effizientere Wartungs- oder Reparaturarbeiten, da sich der Prüfer aufgrund der optischen Statusanzeigen des Verkabelungssystems schnell einen Überblick verschaffen kann und Störungen oft sofort erkennt – ohne messen zu müssen. Die intelligenten Geräte können nicht nur digitale Informationen bereitstellen, sondern auch analoge oder prozessspezifische Daten, die den Anwender zudem bei Diagnose und Fehlerbehebung unterstützen.

Unzulässige Manipulationen an solch einem intelligenten Verbindungssystem im Schaltschrank sind nicht möglich wie bei traditionellen Systemarchitekturen und wären sofort ersichtlich. Erweiterungen lassen sich dagegen einfach realisieren, indem an geeigneter Stelle neue Schaltgeräte direkt an das intelligente Verdrahtungssystem angeschlossen werden. Somit nimmt die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Maschinen deutlich zu.

Ein intelligentes Verbindungssystem auf Geräteebene verringert Zeitaufwand und Kosten im Projekt insgesamt – von der Planung und Projektierung über die Installation bis hin zur Inbetriebnahme und Wartung. Es ersetzt die fehleranfällige Punkt-zu-Punkt-Steuerverdrahtung, bietet erweiterte Diagnosefunktionen bis zur Geräteebene und trägt zur erhöhten Zuverlässigkeit und Flexibilität eines Steuerungssystems bei. Darüber hinaus bietet dieses Konzept den Vorteil, dass es deutlich weniger Platz im Schaltschrank einnimmt, da Kabelkanäle und E/A-Module deutlich reduziert werden können. fa