Bustechnologien vernetzen, und zwar nicht nur im Verkehr, sondern auch in der Automatisierung. Wer jetzt nicht aufspringt, verpasst vielleicht die Industrie 4.0.

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Strukturierte Verkabelung Immer dem Bus hinterher

09.11.2016

Mehr und mehr Daten, immer dezentralere Strukturen – um die Liste an Aufgaben für Industrie 4.0 abzuarbeiten, braucht die Automatisierungsindustrie eine gute Verdrahtungsphilosophie. Dank neuer Standards folgt nun die 
Powerverteilung erstmals der Busstruktur.

Die Automatisierung ist im Rausch der Megatrends. Industrie 4.0, Internet of Things und Big Data versprechen neue, ungeahnte Möglichkeiten, bringen aber auch technologische Herausforderungen. Gleichzeitig stehen Wunschträume wie die viel diskutierte Losgröße 1 am Ende eines langen Wegs, der über mehrere Evolutionsstufen führt. Viele vergessen dabei die elementare Basis für diese Zukunftsvisionen – die Verdrahtungsphilosophie. Denn Steckverbinder und Leitungen bilden das Fundament für eine erfolgreiche Industrie 4.0.

Energieversorgung gerät in Bewegung

Bisher war der Schaltschrank das zentrale Element der Automatisierung. Heute wandert die Automatisierungstechnologie immer mehr dezentral ins Feld und bildet viele kleine Automatisierungsinseln, die über die gesamte Anlage verteilt sind. Das hat entscheidende Auswirkungen auf die Verdrahtungsphilosophie: War es früher üblich, dass große Kabelbündel zentral vom Schaltschrank in die Anlage liefen, wird mittlerweile über die Bustechnologie seriell verdrahtet.

Die Vernetzung durch Bustechnologien hat die Automatisierung nachhaltig beeinflusst und den Verdrahtungsaufwand minimiert. Lediglich die Energieversorgung ist häufig noch immer von der zentralen Verdrahtung geprägt. Neue Standards wie M12x1 Power erlauben der Energieversorgung mittlerweile aber, der Netzwerkverdrahtung zu folgen – dies lässt sich treffend mit „Power follows Bus“ umschreiben.

Mainstream im Industrienetzwerk

Viele aktuelle Anforderungen und Technologien sind nicht ohne intelligente Kommunikation umsetzbar. Deshalb bildet das Netzwerk das Rückgrat der Automatisierung. Hier gewinnen Mainstream-Technologien aus der Konsumentenwelt – wie das Ethernet – immer mehr an Bedeutung. Vor allem in puncto Geschwindigkeit, Determinismus und Netzwerkverfügbarkeit kann die Konsumententechnologie jedoch nicht eins zu eins auf die Automatisierung übertragen werden.

Zudem herrschen in der Automatisierungsindustrie völlig andere Umweltbedingungen. Deshalb müssen Steckverbinder robust sein und eine hohe Sicherheit aufweisen, während Kabel öl- und chemikalienbeständig sein, sowie Störeinflüsse verhindern und gleichzeitig flexibel bewegte Anwendungen meistern müssen. Mit den stetig steigenden Anforderungen an die Netzwerkperformance steigen deshalb auch die Qualitätsanforderungen an die Steckverbinder und Kabel.

Guter Draht zur Industrie 4.0

Potenzielle Schwachpunkte in jedem Verdrahtungskonzept bilden Schnittstellen: Mit jeder neuen Schnittstelle erhöht sich auch automatisch die Anzahl der potenziellen Schwachpunkte. Diese lassen sich durch qualitativ hochwertige Steckverbinder deutlich reduzieren, während gleichzeitig Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit des Gesamtnetzwerkes steigen. Innerhalb eines Steckverbinders haben die Schirmanbindung, die Schirmübergabe sowie die Litzenkonfektionierung und die Aderführung jeweils eine große Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit.

Escha hat mit seinem patentierten Zwei-Schalen-Schirmkonzept (2SSK) eine Technik entwickelt, die insbesondere in Grenzbereichen ihre Stärken ausspielt. Der Schirm der Leitung wird dabei über einen Crimpring direkt auf die Schirmhälften gecrimpt, ohne das Kabel zu deformieren. Die Adern werden somit in ihrer ursprünglichen Verseilung bis zum eigentlichen Anschlusspunkt an den Steckverbinder geführt. Bereits in der Entwicklungsphase wurden sowohl Steckverbinder als auch Kontakt konstruktiv so ausgelegt, dass sie keine Asymmetrien im Gesamtsystem erzeugen.

Strukturierte Powerverteilung über M12x1

Der neue Standard M12x1 Power erlaubt es mittlerweile, die bewährte M12x1-Anschlusstechnik auch für die Leistungsverteilung im Feld zu nutzen. Die Leistungsverteilung folgt also der hochwertigen Netzwerkstruktur. Ein Auslöser für diese neue Verdrahtungsphilosophie waren die immer kompakter werdenden elektronischen Geräte. Viele Gerätehersteller forderten eine ebenfalls kompakte Leistungsversorgung und wollten dabei auf die industriell erprobte M12x1-Schnittstelle zurückgreifen. Die normative Grundlage IEC61076-2-111 unterscheidet dabei zwischen Gleich- und Wechselspannungsanwendungen sowie in der Anzahl der Pole.

Für umspritzte und selbstkonfektionierbare Steckverbinder, die auf die speziellen Anforderungen für Poweranwendungen ausgerichtet sind, gibt es mittlerweile auch die entsprechende Verteilertechnik in den Bauformen T, H und h. Erst diese Bauformen haben eine dezentrale und strukturierte Verkabelung ermöglicht. Im Bereich der Sensorik sind T-Verteiler schon lange im Einsatz.

Escha bietet nun für die typischen Power-Codierungen neben einem T-Verteiler auch einen H-Verteiler (eine Einspeisung, drei Abgänge) und einen h-Verteiler (eine Einspeisung, zwei Abgänge). Alle M12x1-Power-Produkte von Escha, zu denen Steckverbinder, Flansche und Verteiler gehören, haben anschließbare Querschnitte von 1,5mm² bis zu 2,5mm². Diese Querschnitte sorgen insbesondere bei Gleichspannungsverteilung dafür, den Spannungsfall gering zu halten und ermöglichen demnach eine große Ausdehnung der Powerverteilung.

Basis für Industrie 4.0 schaffen

Industrielle Kommunikationsnetzwerke sind aktuell noch fehlertolerant. Produktionsprozesse, wie sie in der Industrie 4.0 angedacht sind, werden sich zukünftig aber nur über eine sichere und zuverlässige Verkabelung umsetzen lassen. Es ist also empfehlenswert, frühzeitig auf qualitativ hochwertige Steckverbinder zu setzen, um die Netzwerkstruktur schon jetzt auf die kommenden Anforderungen auszurichten.

Wer für die Zukunftstechnologien und Trends gewappnet sein will, kann bereits heute eine gute Basis für die Verdrahtungstechnik schaffen. Wer dabei auch noch auf qualitative Unterschiede achtet, kann sich ganz entspannt zurücklehnen. Denn die Infrastruktur ist auch in Grenzbereichen der zukünftigen Technologien noch leistungsfähig genug, um eine hohe Verfügbarkeit und Robustheit zu gewährleisten. Power und Bus können mit den aktuell verfügbaren Komponenten in gleicher Struktur durch die Anlage laufen.

Bildergalerie

  • Folgsam: Mit M12x1-Komponenten folgt die Powerverteilung erstmals der Busstruktur.

    Bild: Escha

  • Das kleine Power-Alphabet: M12x1-Powerverteiler in T-, h- und H-Bauform.

    Bild: Escha

  • M12x1-Power-Steckverbinder mit S-Codierung für 630V/12A Anwendungen als Kupplung und Stecker in gerader und gewinkelter Ausführung.

    Bild: Escha

  • M12x1-Power-Steckverbinder mit T-Codierung für 63V/12A Anwendungen als Kupplung und Stecker in gerader und gewinkelter Ausführung.

    Bild: Escha

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