Zukunftsgerichtetes Installationskonzept für Maschinen und Anlagen

Der Bus für Energie und Daten

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Potenziale zur Kostenersparnis sehen Maschinenbauer und Anlagenentwickler auf dem Weg der Dezentralisierung vor allem bei der standardisierten Installation von Geräten, Funktionen und Schnittstellen. Ziel: Ab-lösung der in vielen Jahren gewachsenen Verdrahtungstechnik. Die Lösung: das Installationskonzept „Ecofast“.

Der Autor Thomas Wolting ist Produkt Manager im Produkt-Marketing der „ Industrial Division Han“ Stammsitz der Harting KG aA, Espelkamp

Stand der Verdrahtungstechnik
Konventionelle Verdrahtung ist geprägt durch die sternförmige Installation der Signal- und Energieübertragung. Jeder Motor wird mit einer eigenen Leistungszuführung aus dem Schaltschrank verbunden. Auch alle Anschlüsse der Sensoren und Aktoren, wie Näherungsschalter oder Ventile, sind parallel verdrahtet.
Mit Einführung der seriellen Busbaugruppen für die Sensoren und Aktoren erfolgte eine Weiterentwicklung in der Verdrahtungstechnik. Die neue Installationstechnik mit einer Busanschaltung wie z.B. Profibus DP (Dezentrale Peripherie) brachte Vorteile in der Verdrahtungstechnik und in der Kabelverlegung.
Die existierenden Signalbaugruppen mit Schutzklasse IP 20 sind für die Anwendung im Schaltschrank oder im Schaltkasten entwickelt. Demgegenüber blieb es beim Anschluss von Elektromotoren mit bis zu 2,2 kW unverändert bei konventionellen Stichkabeln ab Verteilerschrank.
Installationsystem „Ecofast“
Die Entwicklung neuer Verfahren in der Installationstechnik ist eine Herrausforderung, die Siemens und Harting gemeinsam angehen.
Die konsequente Umsetzung der Dezentralisierung, auch in der Installationstechnik, bietet „Ecofast“, das Energy and Communication Field Installation System von Siemens A & D. Dieses System berücksichtigt die Forderungen des Marktes in Bezug auf den vereinfachten Aufbau und die daraus resultierende schnelle Inbetriebsetzung. Es unterstützt die Modularisierung und ermöglicht die konsequente Umsetzung der Dezentralisierung, auch für eine komplette Produktionslinie. Sein modularer Aufbau erlaubt die flexible Anpassung der Anlagen an die sich ändernden Marktbedürfnisse, minimiert die Lagerhaltung und erhöht die Komponentenverfügbarkeit.
Der Anwender wird durch ein Projektierungstool (Softwareprogramm) unterstützt. Nach Eingabe bestimmter Parameter, wie z.B. Motorleistung wer-den die Projektierungsdaten (Leitungslänge, Leitungsquerschnitt und Kurzschlussstrom) von der Software ermittelt. Fehler werden schon bei der Projektierung in der ersten Stufe der Planung erkannt.
Die Forderungen des Marktes nach einer unterbrechungsfreien Anschlusstechnik für den Daten- wie auch den Energiestrang sind ebenfalls berücksichtigt. Die Aufrechterhaltung der Kommunikation ist durch das Daten-T-Stück und die standardisierte Anschlusstechnik mit Han-Brid gewährleistet. Zur Datenübertragung können Hybridleitungen mit Kunststoff-LWL-Fasern oder Kupferleitungen (twisted pair) verwendet werden.
Die im Profibusstandard definierten Schnittstellen sind für die Spannungsversorgung und für die Signalübertragung einzusetzen. Unabhängig ob eine Hybridleitung mit Cu/LWL-Faser oder mit Cu/Cu ( twisted pair) genutzt wird: vier Kupferleitungen mit 1.5 mm² für die Energieübertragung (Nennspannung 24V, Nennstrom 10A, PE Ader optional) sind für beide Systeme gleich.
Daten-T-Stücke für Cu/LWL- und Cu/Cu-Hybridleitung
Für zu überbrückende Distanzen bis zu 50 m werden Kunststofflichtwellenleiter, zwischen 50 m und 300 m HSCF-Faser verwendet. Zum Anschluß dieser Hybridleitungen wurde die Steckverbinderbaureihe Han-Brid entwickelt. Pro Daten-T-Stück wird je ein Steckverbinder in Stiftausführung für die ankommende Leitung benötigt und in Buchsenausführung für die abgehende Leitung. Die Übergabe zum Verbraucherabzweig Ecofast ist mit einem 25-pol. D-Sub-Steckverbinder realisiert. Der Han-Brid ist geeignet für die Aufnahme von Agilent (Hewlett Packard) Versatile Link Sender und Empfänger mit 12 Mbit/s Übertragungsrate.
Die für Cu/Cu-Hybridleitung maximale Leitungslänge ist abhängig von der Übertragungsgeschwindigkeit. Die Übertragungsgeschwindigkeit im Daten-T-Stück beträgt max. 12 Mbit/s. Zusätzlich zu den vier Kontakten zur Energieübertragung und den zwei Kontakten zur Signalübertragung wird der Schirm großflächig im Han Brid Cu übertragen.
Zur Realisierung einer Übertragungsstrecke ist ein Busabschlußwiderstand gemäß EN 50170 einzusetzen. Für alle Daten-T-Stücke mit LWL und Cu Übertragungsmedium besteht die Schutzart IP 65/67.
Energieübertragung in Busstruktur
Diese T-Funktionalität ist bei Ecofast auch für den Leistungsstrang durch ein entsprechendes Energie-T-Stück realisiert. Der maximale Leitungsquerschnitt für den Leistungsstrang beträgt 4 mm². Dadurch lassen sich unter Beachtung der Verlegebedingungen mehrere Motoren (400V), die zusammen den hierfür zulässigen Summenstrom nicht überschreiten, gemeinsam anschließen. Die Energieeinspeisung erfolgt über einen Klemmenblock mit Schraubanschlußtechnik. Die Energieweiterleitung und der Verbraucherabzweig wird durch den kompakten, platzsparenden Han Q 8/0 Steckverbinder realisiert.
Die Motorstarter dieser Produktfamilie lassen sich direkt auf dem Motor mittels Han-Drive installieren. Demgegen-über zeichnet sich eine motornahe Lösung durch eine Verbindungsleitung mit Han 10 E Steckverbinder vom Verbraucherabzweig zum Han-Drive Gehäuse des Motors aus.
Han-Drive ist ein um 90° abgewinkeltes Anschlußgehäuse mit dem bewährten Han-Easy lock-Verriegelungssystem, welches das herkömmliche Motorklemmbrett ersetzt.
Mit dem Han-Drive Anschlussgehäuse ist der Übergang zu Standardkomponenten wie die Einsätze Han 10E mit Schraubklemmtechnik oder Han 10 ES mit Käfigzugfeder gewährleistet.
Geplant sind zwei Schaltvarianten: eine elektromechanische und eine elektronische. Der Kurzschlussschutz und der Überlastschutz werden im Motorstarter integriert.
Ausführliche Informationen
Harting-Komponenten für Ecofast
KEM 357
Strategische Partnerschaft
Nicht nur in komplexen Anlagen, sondern auch bei einfache Stand-alone-Lösungen werden in zunehmendem Maße dezentrale Steuerungen und Energieverteilungen eingesetzt. Für den Anwender gibt es bis zum jetzigen Zeitpunkt keine rasche und kostengünstige Umsetzung zur Dezentralisierung. Hier setzt das Projekt Ecofast auf. Zur Realisierung dieser neuen Verdrahtungsstruktur besteht eine strategische Partnerschaft zwischen dem Weltkonzern Siemens und dem flexiblen, dynamischen Partner Harting aus Espelkamp.
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