Ohne das 4…20-mA-Signal geht in der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik nach wie vor nicht viel. In industriellen Anlagen messen Sensoren seit Jahrzehnten physikalische Werte – etwa Temperatur, Durchfluss und Druck – und wandeln sie in analoge elektrische Signale um. Diese werden an eine zentrale, im Schaltschrank verbaute Steuereinheit übertragen und dort verarbeitet. Anschließend leitet die Steuereinheit die Signale an Aktoren weiter, zum Beispiel Elektromotoren oder Regelventile. Die etablierte 4…20-mA-Technik bietet dabei einige wesentliche Vorteile: Die entsprechende Systemwelt erweist sich als wartungsfreundlich und universell verwendbar. Eine Fehlersuche in 4…20-mA-Messkreisen gestaltet sich einfach und ist ohne besonderes Equipment durchführbar. Zudem wird fast jede Art von Sensorik mit eingebautem 4…20-mA-Transmitter auf dem Markt zur Verfügung gestellt.
Prozesswertaufnahme ohne Störung
Speziell in prozesstechnischen Anlagen werden die Sensorik- und Steuerungsebene über teilweise sehr lange Leitungen miteinander verbunden. Die daraus resultierende Gefahr einer negativen Beeinflussung von Messsignalen ist groß. Als Folge ergeben sich Abweichungen, die erhebliche Auswirkungen auf die gesamte Messkette haben können. Abhilfe schaffen die Trennverstärker aus der Produktfamilie Mini Analog Pro. Auf einer Baubreite von lediglich 6,2 mm stellen sie vielfältige Funktionen bereit, die die Arbeit jedes Anlagenplaners und -betreibers vereinfachen. Neben modernen Schaltungstechnologien, die eine Abweichung von bis zu 0,05 % im Vergleich zur Standardabweichung von 0,1 % zulassen, umfassen die kompakten Geräte zahlreiche Konfigurationsoptionen über DIP-Schalter, Software oder die Mini-Analog-Pro-App.
Auf der Grundlage der integrierten NFC-Chips (Near Field Communication) werden die Trennverstärker automatisch von der App erkannt und lassen sich auch im spannungslosen Zustand einstellen. Das zeigt sich als Vorteil, da nur ein NFC-fähiges Smartphone benötigt wird. Ein weiterer Nutzen resultiert aus der unterbrechungsfreien Strommessfunktion über spezielle, direkt am Modul angebrachte Servicebuchsen. Auf diese Weise kann der Instandhalter die Prozesswerte mit einem herkömmlichen Multimeter aufnehmen, ohne dass der Maschinen- und Anlagenbetrieb gestört wird. Die steckbaren Anschlussklemmen auf der Ein- und Ausgangsseite mit optional wählbarer Schraub- oder Push-in-Anschlusstechnik erlaubt eine schrittweise Inbetriebnahme oder Wartung der Applikation.
Sprung in die digitale Welt
Durch die aufsteckbaren Kommunikationsmodule der Produktfamilie Mini Analog Pro lassen sich verschiedene Feldsignale ohne weiteren Platzbedarf in digitale Protokolle überführen. Bis zu acht frei kombinierbare Trennverstärker dienen als Plattform für das aufsteckbare Mini-Analog-Pro-Gateway, das seine Arbeit sofort sowie ohne zusätzliche Spannungsversorgung beginnt. Die kanalweise galvanische Trennung, präzise Signalübertragung und direkte Ankopplung an digitale Netzwerke ermöglichen den Verzicht auf die I/O-Ebene sowie teure signalspezifische Eingangskarten. Darüber hinaus stellen die Gateways die umfangreichen Parametrierungs- und Monitoring-Optionen der Baureihe Mini Analog Pro zur Verfügung. Daraus ergeben sich neue Anwendungsszenarien mit einer deutlichen Platzersparnis.
Integration in Profinet-Netzwerke
Mit dem neuen Kommunikations-Gateway Mini MCR-2-V8-PN lassen sich jetzt auch unterschiedliche Analog- und Digitalsignale in Profinet-Netzwerke integrieren. Insbesondere für Refitting-Projekte erweist sich der Umstieg vom Profibus- auf das Profinet-Protokoll als interessant. Für dieses Einsatzszenario bietet die Produktfamilie Mini Analog Pro mit dem neuen Kommunikations-Gateway eine flexible und effiziente Lösung an. Das Gerät wurde von der Profibus Nutzerorganisation gemäß Conformance Class C zertifiziert und lässt sich somit problemlos in eine Vielzahl von Applikationen migrieren.
Bei diesem Anwendungsfall zählt ebenfalls das Plug-and-Play-Prinzip: Ausgangsklemme an den Trennverstärkern Mini Analog Pro entfernen, Kommunikations-Gateway für Profinet aufstecken und Netzwerkleitungen anschließen – das war´s. Eine Neuheit bildet die Dual-Port-Architektur. Ein in das Modul eingebauter Switch erlaubt die direkte Verbindung von mehreren Profinet-Kommunikationsmodulen der Produktfamilie Mini Analog Pro. Dadurch entstehen neue Möglichkeiten, zum Beispiel die effiziente Integration von mehr als acht Feldsignalen ohne weiteren Platzbedarf im Schaltschrank.
Doch das Kommunikations-Gateway zeigt sich nicht nur in der physischen Applikation als nutzerfreundlich in der Handhabung. Die Implementierung in ein Profinet-Netzwerk gestaltet sich ebenso einfach. Die dazu notwendige GSDML-Beschreibungsdatei lädt sich der Anwender kostenfrei von der Produktseite auf der Homepage von Phoenix Contact herunter. Nach der Implementierung in den Busaufbau erfolgt die Zuweisung der Prozessdaten. Auch die Geräteparametrierung geschieht über das Busprotokoll. Folglich kann der Anwender sämtliche Prozessdaten im Blick behalten und verwalten.
Flexibilität in der Anwendung
Der besondere Vorteil bei der Nutzung von Mini Analog Pro liegt in der hohen Flexibilität in der Anwendung. Diese ergibt sich zum einen aus dem umfangreichen Produktprogramm von Trennverstärkern und Messumformern, das für fast jede Applikation die passende Lösung bereitstellt. Auf der anderen Seite ermöglichen die optional aufsteckbaren Kommunikations-Gateways eine einfache Integration von klassischen Signalen aus der Analogtechnik in digitale Übertragungsprotokolle. Mit der neuen Profinet-Schnittstelle lässt sich ferner mittels Daisy Chaining ein neues Maß an Skalierbarkeit umsetzen. Aus der Verbindung von Trennverstärkern und Kommunikations-Gateways resultiert außerdem eine kompakte, flexible und effiziente Lösung für den nächsten Schritt in Richtung Digitalisierung und Industrie 4.0. Denn Mini Analog Pro macht das 4…20-mA-Signal fit für Profinet.
Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg
Autor: Moritz Jung
Produktmanager im Bereich Interface Analog, Phoenix Contact Electronics
