Einfach verdrahten, effizient versorgen, massiv sparen

Anfang der 1990er Jahre wurde AS-Interface als Alternative zur Parallelverdrahtung von führenden Automatisierungsfirmen entwickelt und sollte von Beginn an eins sein: ein robustes Feldbussystem an der Basis der Automatisierung, das Sensoren und Aktuatoren einfach, flexibel, effizient und kostengünstig mit einer Steuerung verbindet. Daten und Energie sollten auf maximal zwei Leitungen übertragen werden können und Module ohne zusätzliche Stecker und ohne Gefahr, dabei Fehler zu machen, genau dort angeschlossen werden können, wo man sie gerade braucht.

Um das zu realisieren, entschied man sich damals nicht für Rundkabel, sondern für ein ungeschirmtes zweiadriges Profilkabel, auf das Module einfach per Durchdringungstechnik aufgesteckt werden. Wie richtig diese Entscheidung war, zeigt sich bis heute, denn nichts steht sinnbildlich mehr für den Erfolg von AS-Interface als das typisch gelbe ASi Profilkabel.

Zwar sind Kabel zumeist rund. Das war schon immer so und hat gute Gründe: Rundkabel sind besonders leicht zu verlegen und die Durchgänge lassen sich problemlos abdichten. Warum also ist das Kabel des vermeintlich einfachsten Feldbussystems der Welt dann flach und besitzt ein Pro€fil? Dafür gibt es mehrere Gründe: Die Anschlusstechnik wird dadurch extrem vereinfacht, die Topologie ist frei wählbar, die Energieversorgung der angeschlossenen Teilnehmer lässt sich wesentlich effizienter gestalten, Steuersignale und Hilfsenergie lassen sich bei Bedarf übersichtlich trennen und – ganz wesentlich – die Verkabelungskosten reduzieren sich mit dem Profilkabel erheblich. Dank Durchdringungstechnik können ASi-3 und ASi-5 Teilnehmer einfach auf das gelbe Profilkabel montiert werden – bei perfekter Kontaktierung und unter Erreichung der Schutzart IP67.

Eine zusätzliche Versorgung mit 24 Volt beziehungsweise 48 Volt ist mit AS-Interface ebenfalls problemlos möglich. Man verwendet dafür parallel einfach ein zweites schwarzes Profilkabel und kann dadurch auch energieintensive Anwendungen wie leistungsstarke IO-Link Applikationen oder Antriebslösungen in der Fördertechnik realisieren.

Mithilfe der ASi Durchdringungstechnik werden Module einfach dort, wo man sie benötigt, auf das gelbe Profilkabel gesteckt. Das besondere Profil des Kabels verhindert dabei nicht nur, dass Teilnehmer falsch herum, also verpolt, angeschlossen werden. Es sorgt auch dafür, dass die vergoldeten Nadeln an der Unterseite des Moduls stets senkrecht durch den Gummimantel in das Profilkabel eindringen und die zwei Leitungsadern kontaktieren. Da in jede der beiden Adern immer mindestens zwei Nadeln redundant eindringen, ist eine maximal sichere Kontaktierung gewährleistet. Außerdem ist ein kleiner Übergangswiderstand garantiert. Ein Abschneiden, Abisolieren und Verschrauben der Leitung wie bei Rundkabeln ist beim Profilkabel nicht nötig – es wird einfach in der gewünschten Länge von der Kabeltrommel entnommen. Ein weiterer großer Vorteil der Durchdringungstechnik: Module wie zum Beispiel die ASi-5 Slave/IO-Link Master Module von Bihl+Wiedemann, einem Spezialisten für Automatisierungs- und Sicherheitstechnik mit AS-Interface (ASi), lassen sich damit ganz leicht anschließen, austauschen, versetzen oder hinzufügen – und das ohne zusätzliche Anschlusskosten, weil dafür weder vorkonfektionierte Kabel noch T-Stücke benötigt werden. Der Vorteil für die Anwender ist, dass dadurch sowohl die Erstinstallation wie auch das Nach- oder Umrüsten von Anlagen konkurrenzlos günstig sind.

Anders als bei Rundkabel-Lösungen anderer Automatisierungssysteme sind bei AS-Interface für das Anschließen von Modulen an das Profilkabel keine Kabel in unterschiedlichen Längen und mit vorkonfektionierten Steckern für die 24-Volt-Versorgung sowie den Anschluss an den Bus nötig. ASi Anwender sparen dadurch eine Menge Zeit und Geld bei der Beschaffung und Logistik, der Montage und der Dokumentation. Weil zudem einfache Abzweige an jeder Stelle problemlos möglich sind, lassen sich mit ASi zum Beispiel Baum-, Ring-, Stern- oder Linienlösungen realisieren. Im Gegensatz zu anderen Feldbuslösungen, bei denen die Wahl der Topologie oft eingeschränkt ist und nur bestimmte Strukturen zulässt, kann der ASi Anwender die Topologie für die Verdrahtung der Sensoren und Aktuatoren frei wählen –  und im Rahmen nachträglicher Veränderungen jederzeit anpassen.

Eine effiziente Energieverteilung ist bei vielen Applikationen eine große Herausforderung – beispielsweise beim Einsatz von IO-Link Devices und bei Antrieben in der Fördertechnik. Auch hier bietet das schwarze Profilkabel gegenüber Lösungen mit Rundkabeln Vorteile: So können, je nach Leitungsquerschnitt, bis maximal 16 oder 20 Ampere zur Verfügung stehen. Bei Rundkabel-Lösungen bestimmt der jeweilige Stecker den maximal verfügbaren Strom. Mit einem M12-Anschluss sind standardmäßig nicht mehr als vier Ampere übertragbar. Für stromintensive Anwendungen müssen spezielle, teure Stecker verwendet werden. Besonders deutlich wird der Unterschied beim Einsatz mehrerer Module in Reihe. Bei der Verdrahtung mit Rundkabeln muss der Strom durch alle Geräte durchgeschleift werden. Dadurch entstehen einerseits Verlustleistungen in den Modulen. Andererseits bildet der verwendete Stecker den sprichwörtlichen Flaschenhals für alle dahinterliegenden Module. Die Stromversorgung über das Profilkabel funktioniert aber nicht nur für ASi Teilnehmer. Mit speziellen Passivverteilern können auch Nicht-ASi-Teilnehmer an das Profilkabel angeschlossen und so mit Energie versorgt werden. Der Hersteller Bihl+Wiedemann bietet auch hier für unterschiedlichste Geräte ein breites Portfolio und entwickelt auf Kundenanfrage auch maßgeschneiderte Passivverteiler.

Ein weiterer Vorteil der ASi Lösung mit Profilkabel ist die Möglichkeit, Steuersignale und Hilfsenergie übersichtlich zu trennen. Die Steuersignale werden über das gelbe Profilkabel übertragen, während für die Hilfsenergie verschiedene schwarze Profilkabelvarianten für 24 und 48 Volt zur Verfügung stehen. Die Trennung zwischen gelbem und schwarzem Profilkabel ermöglicht es, die AUX Versorgung gezielt abzuschalten, während die ASi Signale zur Überwachung der Anlage weiter übertragen werden. Eine solche Trennung kann zum Beispiel während des Einrichtbetriebs sinnvoll sein oder, um passive Sicherheit herzustellen.

Dank Profilkabel und Durchdringungstechnik ist die Verdrahtung bei ASi nicht nur unschlagbar einfach, sondern in der Regel auch deutlich günstiger als bei anderen Feldbussystemen. Ein Aspekt ist die Tatsache, dass man keine unterschiedlichen vorkonfektionierten Verbindungskabel benötigt. Damit lassen sich nicht nur Materialkosten, sondern auch teure Montagezeit sparen. Darüber hinaus muss man bei ASi auch die Länge der verwendeten Kabel nicht schon im Vorfeld kennen – man kann flexibel vor Ort entscheiden, an welchen Stellen des Profilkabels man die Module installieren möchte. Und bei Bedarf kann man einfach noch weitere Abzweige setzen. Dadurch verringert sich der Planungsaufwand spürbar, was ebenfalls Kosten reduziert.

Wie groß das Einsparpotenzial der ASi Profilkabellösung im Vergleich zu anderen Feldbussystemen allein bei der Verdrahtung ist, zeigt eine Beispielrechnung (s. Abbildung rechts). Demnach lassen sich allein bei der Verdrahtung von drei – jeweils im Abstand von zehn Metern hintereinander montierten – E/A Modulen mit ASi fast 70 Prozent gegenüber Rundkabellösungen sparen. Und wenn man bedenkt, dass ASi-5 Module etwa bei der Integration von IO-Link Devices im Allgemeinen deutlich günstiger sind als vergleichbare ethernetbasierte Feldbusmodule, und zwar unabhängig vom Umfang der Installation, wird schnell deutlich, dass mit Lösungen des Herstellers Bihl+Wiedemann in vielen Fällen auch die Kosten als Ganzes sinken.

Auch wenn alle genannten Vorteile für die Verwendung des Profilkabels sprechen, gibt es doch Applikationen, für die es sich nicht einsetzen lässt: beispielsweise dann, wenn Kabeldurchführungen besonders dicht sein müssen. In solchen Fällen sind Rundkabel unerlässlich. Aber auch für solche Szenarien, bei denen ein Rundkabel eingesetzt werden soll, bietet der mit Stammsitz in Mannheim ansässige Spezialist Bihl+Wiedemann Lösungen: Module mit ASi Anschluss über M12. Nahezu alle neuen ASi-5 Module sind als M12-Variante erhältlich und können mit fast allen Standard-Rundkabeln verwendet werden. Und schließlich ist es auch möglich, ASi sowohl mit Profilkabel als auch mit Rundkabel in Kombination zu nutzen. Denn die Passivverteiler des Herstellers erlauben vielfältige Abzweige vom Profilkabel, unter anderem auf Push-in-Klemmen und Stecker wie M12/M8.

Einfachste Anschlusstechnik, flexible Einsatzmöglichkeiten, effiziente Energieverteilung, deutlich reduzierte Verkabelungskosten – die Verdrahtung von Sensoren und Aktuatoren mithilfe von Profilkabeln über AS-Interface ist fast immer die bessere Alternative. Und mit der Einführung von ASi-5 bleibt AS-Interface mit gesteigerter Performance, noch intelligenterer Kommunikation und erhöhter Flexibilität auch zukünftig der perfekte Zubringerbus zu allen übergeordneten Schnittstellen. Damit bietet diese Technologie auch im Zeitalter des digitalen Wandels absolute Investitionssicherheit. Aru