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Schluss mit dem Kabelsalat

Digitaler Stellungsregler für Ventile mit AS-Interface
Schluss mit dem Kabelsalat

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Stellungsregler in pneumatischen Regelventilen wandeln die in der Regelungstechnik üblichen Einheitssignale in einen korrelierenden Stelldruck. Digitale Stellungsregler bieten hier den Vorteil vielfältiger Parametrierungsmöglichkeiten. Zur digitalen Anbindung an Prozessleitsysteme kommen bisher relativ aufwändige Systeme wie Hart, Profibus PA und Foundation Fieldbus zum Einsatz. Eine einfachere und sichere Anbindung schafft die Vernetzungslösung für die Automatisierung über das AS-Interface.

Dr. Rainer Lange

Schon seit Jahren favorisiert Schubert & Salzer Control Systems integrierte Stellungsregler für den Einsatz auf pneumatischen Stellventilen. Hierfür haben sich die so genannten Top-Mounted-Ausführungen als ideal erweisen, da sie zentrisch auf dem Ventilantrieb sitzen und nicht seitlich über Stellhebel angelenkt werden. Durch diesen integrierten Anbau wird eine kompaktere Bauweise erreicht. Zudem sind alle beweglichen Teile wie der Hebel für die Hubrückführung von außen nicht mehr zugänglich. Dies erhöht die Betriebssicherheit ganz wesentlich.
Universell einsetzbar
Nun stellt das Unternehmen die nächste Generation des erfolgreichen Konzepts vor. Das Gerät trägt die Typenbezeichnung 8049 und zeichnet sich durch eine universelle Einsetzbarkeit aus. Wie bei seinem Vorgängermodell erfolgt die Parametrierung über eine PC-Schnittstelle und eine benutzerfreundliche grafische Oberfläche. Die Vorort-Bedienbarkeit des Stellungsreglers ist aus Gründen der Betriebssicherheit auf ein Minimum reduziert und beschränkt sich auf den Selbstabgleich, bei dem sich der Stellungsregler an den Ventilantrieb adaptiert, sowie die Möglichkeit, die Stellgröße lokal zu erzeugen. Damit kann das Ventil dann vor Ort positioniert werden, ohne dass ein Stellsignal von der zentralen Steuerung der Anlage nötig ist. Abhängig von der Wahl der internen Aktorik, die den Ventilantrieb mit Luft versorgt, wurden drei Ausführungen mit konventionellen Magnetventilen in Vierleitertechnik, mit leistungsarmen Piezo-Ventilen in Zweileitertechnik oder in innovativer AS-i Technologie entwickelt. Erstere haben Vorteile in rauer Betriebsumgebung, da sie auch bezüglich der Qualität der eingesetzten Druckluft unsensibel sind. Allerdings erfordern sie eine Zuspeisung externer elektrischer Energie in Form einer 24-V-Versorgungsspannung. Die Piezo-Variante verlangt die für Stellungsregler generell übliche Instrumentenluft, kann aber in reiner Zweileitertechnik betrieben werden, d. h. der Stellungsregler versorgt sich allein aus dem 4…20-mA-Stellsignal. Somit eignet sich die erste Variante eher für den Einsatz im Maschinen- und Anlagenbau, während die zweite für Einsätze in Chemie und Verfahrenstechnik konzipiert ist. Sie wird daher auch in explosionsgefährdeten Betriebsstätten in der Schutzart eigensicher (II 2 G, EEx ia IIC T6) einsetzbar sein. Die Schutzklasse ist generell IP 65.
Einfache Prozesseinbindung
Der Aufbau der Stellungsreglerelektronik ist so modular, dass sie an unterschiedliche Einsatzfälle angepasst werden kann. So wird die dritte Ausführung des digitalen Stellungsreglers 8049 mit einer AS-Interface-Anschaltung (ASi) angeboten. Diese innovative Art der Vernetzung, die sich bisher überwiegend in der Fabrikautomation und der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie durchgesetzt hat, bietet ein bisher nicht erreichtes Maß an Sicherheit nun auch für die gesamte Prozess- und Verfahrenstechnik. Dies ergibt sich aus der einfachen und sicheren Verdrahtung und damit sehr sicheren Inbetriebnahme sowie der Möglichkeit zur Ferndiagnose und zur Übertragung von Statusinformationen. Ein weiterer Vorteil dieser Schnittstelle ist die sehr kostengünstige Vernetzung von verschiedenen Feldgeräten. Der Stellungsregler 8049 mit der integrierten AS-i-Anbindung nutzt als erster diese interessante Alternative zur konventionellen und weit aufwändigeren Verkabelung. Über das charakteristische gelbe AS-i-Kabel wird der Stellungsregler an den Master angeschlossen. Das gelbe zweiadrige AS-i-Kabel dient dabei sowohl der Energieversorgung als auch gleichzeitig der Datenkommunikation.
Einbindung in ein Netzwerk
AS-Interface wurde 1990 als kostengünstige Alternative zum Kabelbaum entwickelt und hat sich im jahrelangen Einsatz in zahlreichen Branchen bestens bewährt. Die ursprüngliche Idee war, die Vernetzung einfacher binärer Sensoren und Aktuatoren durch ein einziges Kabel, das sowohl Energie als auch Daten transportieren kann, herzustellen. Auf dieser Basis entwickelte sich AS-Interface schnell weiter. Heute können intelligente Sensoren und Aktuatoren über das AS-Interface verbunden und konfiguriert werden. Die Möglichkeiten der Datenübertragung im Netz oder als Hilfsenergie wurden erweitert. Definierte Profile unterstützen die einfache Austauschbarkeit zwischen den Produkten unterschiedlicher Hersteller.
Die AS-Interface Version 2.1 kann heute bis zu 62 Slaves in einem Netz bedienen. Dazu können die Slaveadresse 1…31 mit je zwei Slaves, einem Slave A und einem Slave B belegt werden. Aufgrund der vollen Abwärtskompatibilität lassen sich vorhandene Slaves selbstverständlich weiter verwenden. Die Zykluszeit von maximal 5 ms bleibt für vorhandene Slaves und für Slaves der Version 2.1, die nur einmal auftreten, erhalten. Slaves, die in einem Netz als A- und B-Slaves vorhanden sind, werden in jedem zweiten Zyklus angesprochen. Ihre Auffrischzeit beträgt daher maximal 10 ms.
AS-Interface ist ein offenes System und ergänzt die Feldbusse wie Profibus, Interbus-S, DeviceNet, FIP, CAN etc. Es lässt sich solchen Netzen sehr einfach unterlagern. Die Übertragung von Daten und Energie über dasselbe Kabel ist abgesichert. Die Zuverlässigkeit ist in jahrelanger Praxis bewiesen. AS-Interface bietet somit sehr viele Vorteile gegenüber konventionellen Lösungen, beispielsweise Einsparung von E/A-Karten, einfacher und kostengünstiger Aufbau des Netzes bis zur Verteilung durch die Module, Verzicht auf Kabel, Schaltschrankvolumen, Kabelkanäle, Verteilerkanäle und Durchführungen, vergleichsweise geringer Planungsaufwand und einfachere Dokumentation. Im Vergleich zu komplexeren Systemen ist eine einfache Einbindung der Peripherie möglich, die Installation ist leicht überprüfbar und schnell in Betrieb genommen sowie einfach und flexibel nach- und umrüstbar. Der Einsatz von AS Interface Lösungen ermöglicht so Einsparpotenziale von bis zu 40 %.
Halle 10.2, Stand K29
cav 443

Mehr zu den Stellungsreglern
AS-Interface-Portal
Achema 2006
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