Schafft Platz im Schaltschrank

Peter Stövesand

In der industriellen Automation ist die analoge Signalübertragung fester Bestandteil sämtlicher Produktionsprozesse. Aufgrund der hier häufig auftretenden elektromagnetischen Einflüsse und Potenzialdifferenzen lassen sich analoge Normsignale wie Stromsignale oder gerade Spannungssignale, beispielsweise 0…10 V, leicht beeinflussen. Der Produktionsprozess kann so zum Erliegen kommen und die verwendeten Elektronikkomponenten könnten sogar zerstört werden. Um derartige Ereignisse zu vermeiden, werden Trennverstärker eingesetzt, die die Analogsignale je nach Applikation galvanisch trennen, verstärken, filtern und wandeln. Mit der Produktfamilie Mini-Analog stellt Phoenix Contact für diese Aufgabenstellung eine Trennverstärkerserie mit zahlreichen Vorteilen für eine schnelle, fehlerfrei zu installierende sowie kostengünstige Lösung zur Verfügung.

Ein Vorteil von Mini-Analog ist die kompakte Bauform der Geräte. Im Vergleich zu den zumeist am Markt angebotenen Modul-Baubreiten von 12,5 mm bis 22,5 mm sparen die 6,2 mm schmalen Trennverstärker etwa 50 bis 70 % Platz auf der Tragschiene ein. Die geringe Bauhöhe von 102 mm reduziert auch die Anforderungen an die räumliche Tiefe, sodass die Geräte in 120er-Schaltkästen montiert werden können. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für eine dezentrale Nutzung.

Voraussetzung für die kompakte Bauform ist eine geringe Verlustleistung, die das direkte Aneinanderreihen der Module ohne Abstände ermöglicht. Außerdem reduziert sich die Wärmeentwicklung, was den Temperaturdrift und die Lebensdauer der Module positiv beeinflusst. Gleichzeitig lässt sich die Trennverstärkerserie ohne Einschränkungen in einem weiten Temperaturbereich von -20 bis +60 °C betreiben. Mit Verlustleistungen von weniger als 500 mW im Vergleich zu den heute üblichen 1,5 W und mehr pro Kanal trägt Mini-Analog damit zu einer energieeffizienteren Gestaltung der industriellen Prozesse bei.

Jedes Mini-Analog-Modul umfasst acht Klemmen, die den Anschluss von Zwei-, Drei- und Vierleitertechnik bei der Temperaturmessung mit Widerstandsthermometersensoren, eine Signalvervielfachung sowie Wechsler-Schaltausgänge bei analogen Schwellwertschaltern erlauben. Die durchgängige Klemmenbelegung optimiert außerdem die Verdrahtung. Der Anwender kann zwischen Zugfeder- oder Schraubanschlusstechnik wählen.

Die Konfiguration mithilfe von DIP-Schaltern erweist sich immer dann als vorteilhaft, wenn Maschinen und Anlagen weltweit gewartet und instandgesetzt werden müssen. Das Einstellen der DIP-Schalter ist einfach sowie ohne Software und Konfigurationskabel möglich. Stehen dringende Servicearbeiten oder Instandsetzungsmaßnahmen an, sind die entsprechenden Kabel und Software-Updates zudem meist nicht zeitnah verfügbar.

Insbesondere bei kompakten Geräten ist eine schnelle und fehlerfreie Verdrahtung bei gleichzeitig schwer zugänglichen Anschlussklemmen wichtig. Aus diesem Grund hat Phoenix Contact ein flexibles Systemverkabelungs- und Energiebrückungskonzept für die Mini-Analog-Familie entwickelt. Um einzelne Module einfach zu versorgen und schnell aus einem Verbund lösen zu können, bieten sich Energiebrückungssysteme für die Standard-Tragschiene an. Die Trennverstärker werden von unten mit der benötigten Hilfsspannung von 19,2…30 V(DC) versorgt. Gegenüber den üblicherweise auf der Anschlussklemmenebene angebrachten Energiebrückungssystemen hat dies den Vorteil, dass einzelne Module entnommen werden können, ohne den kompletten Verbund außer Betrieb nehmen zu müssen. Die modularen T-Connectoren eröffnen zudem die Möglichkeit, das System jederzeit zu verkleinern oder auszubauen, ohne dass die bis dato vorhandenen Brückungskomponenten zu erneuern sind. Mit dem Energiebrückungssystem lassen sich bis zu 80 Trennverstärker redundant über eine konturgleiche Einspeiseklemme versorgen. Ferner kann das System über eine Mini-Systemstromversorgung dezentral mit einer Weitbereichsversorgung von 85 bis 264 V(AC) eingesetzt werden.

Mit dem Mini-Analog-Systemadapter lassen sich acht Signalkonverter mittels Systemverkabelung direkt an die SPS ankoppeln. Dabei sind nur vier Steckaktionen erforderlich, um den Frontstecker für die Steuerung, ein 16-poliges Kabel und den Systemadapter zu installieren. Der Anwender muss weder verdrahten noch die korrekte Belegung der Klemmen auf der Trennverstärker- und Steuerungsebene überprüfen, sodass sich sein Installationsaufwand um etwa 80 % reduziert.

Der Mini-Analog-Multiplexer überträgt acht Analogsignale über eine Leitung. Das bedeutet, dass bei acht Analogsignalen bereits sieben Analogeingänge eingespart werden können. Dies senkt nicht nur den Kosten- und Zeitaufwand, sondern reduziert zugleich den Platzbedarf im Schaltschrank sowie den Planungsaufwand. Der Multiplexer kann auf einen Ein- oder Zweisekundentakt zur Umschaltung zwischen den Kanälen eingestellt werden. Die Modularität bietet eine Aufbaumöglichkeit von einer Zwei- bis zur Achtkanaligkeit

Die Produktfamilie verfügt über zahlreiche Zulassungen. Unter anderem werden alle Anforderungen der Zündschutzart „n“ erfüllt, was einer Atex-Zulassung für die Zone 2 entspricht. Anwender versuchen heute die Ex-Zonen 0 und 1 so klein wie möglich zu halten und die Signale in der kostengünstigeren Zone 2 oder im Nicht-Ex-Bereich zu verarbeiten. Aufgrund der durchgängigen UL-Zulassung lassen sich die mit Mini-Analog-Modulen ausgestatteten Maschinen und Anlagen auf dem gesamten nordamerikanischen Markt verkaufen. Die Zertifizierung durch den Germanischen Lloyd (EMC2, Kategorie D) erlaubt die Verwendung der Trennverstärker in maritimen Anwendungen wie Schiffen oder Offshore-Windkraftanlagen, wo sie bereits heute eingesetzt werden.

Online-Info www.cav.de/0610425