Geräteanschlüsse und Elektronikgehäuse für die Industrie 4.0

Mit der Anzahl dezentraler Kommunikations- und Automatisierungskomponenten steigt auch die Anzahl der Schnittstellen. Schließlich müssen alle Geräte mit Leistung versorgt und kommunikativ in das Gesamtsystem eingebunden werden. Jeder Privatanwender kennt im Schaltschrank" target="_blank">Steckverbinder – wie etwa HDMI zur Signalübertragung, RJ45 zur Datenübertragung oder Schuko-Stecker zur Übertragung der Leistung. Industrielle Verbindungslösungen müssen aber deutlich höhere Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen erfüllen. Letztlich bestimmen diese passiven Anschlusskomponenten, wie funktional ein Gerät ist, wie flexibel es an unterschiedliche Anwendungsbereiche angepasst werden kann und wie ausfallsicher es auch unter extremer Beanspruchung arbeitet. In der Industrie- und Prozessautomation haben sich daher in den vergangenen Jahrzehnten zahlreiche – oft proprietäre – Anschlussarten, Verriegelungstechnologien, Schirmkonzepte und Polbilder etabliert. Eine große Herausforderung der international agierenden Initiativen und Konsortien wird es sein, diese Technologien zu vereinheitlichen und damit weltweit flexibel einsetzbare Verbindungslösungen zu ermöglichen.

Ein Beispiel für eine derartige Lösung ist die Kooperation der Unternehmen Phoenix Contact, Binder, Molex und Murrelektronik: Auf der Hannover Messe 2017 haben diese Anbieter von Rundsteckverbindern die Entwicklung eines neuen Standards für M12-Push-Pull-Steckverbinder angekündigt, und 2018 wird Phoenix Contact die ersten Produkte vorstellen. Der Vorteil: Einerseits sorgt die werkzeuglose Schnellverriegelung auch unter beengten Einbausituationen oder im rauen Industrieumfeld für sichere Verbindungen. Andererseits können Anwender künftig ihre Feld- und Geräteverkabelung mit untereinander kompatiblen Push-Pull-Steckverbindern von vier Herstellern umsetzen. Dies ermöglicht eine weltweit hohe Verfügbarkeit passender Steckverbinder und macht Gerätehersteller und Anlagenbetreiber flexibler in Planung, Design und Logistik. Auf diese Weise wird die eigentlich passive Komponente Anschlusstechnik zur Basis intelligent vernetzter und einfach erweiterbarer Systeme.

Eine intelligente Lösung auf Basis etablierter Standards bieten auch Hybridsteckverbinder. Die Steckverbinder erlauben die gleichzeitige Übertragung von Signalen, Daten und Leistung über eine einzige Leitung und mit einer einzigen Schnittstelle. Die hybride Anschlusstechnik reduziert nicht nur den Platzbedarf am Gerät oder im Schaltschrank. Auch die Maschinen- und Anlagenverkabelung wird übersichtlicher, da nur noch eine einzige Leitung verlegt werden muss. Die daraus resultierenden schlankeren Kabelwege reduzieren wiederum die Kosten für Trasse und Kabelkanal. Da bis zu zwei Drittel weniger Kabelverbindungen verlegt werden müssen, können Geräte, Maschinen und Anlagenteile zudem einfacher in Betrieb genommen und gewartet werden. Viele Anlagen- und Maschinenbauer führen beispielsweise Vor-Inbetriebnahmen in der eigenen Fertigung durch. Nach erfolgreichem Abschluss dieser Tests müssen die Anlagen schnell und sicher abgebaut, versandt und beim Endkunden wieder in Betrieb genommen werden. Hier wirkt sich die reduzierte Anzahl anzuschließender Verbindungen unmittelbar auf die Verfügbarkeit und damit auf die Betriebseffizienz aus.

Und auch im Geräteinneren sind intelligente Anschlusslösungen möglich. Hier stehen nicht der Wartungs- und Bedienkomfort im Feld im Vordergrund, sondern der Anschlusskomfort und die Flexibilität im Leiterplatten- und Gerätedesign. Erstmals direkt steck- und lösbare Anschlüsse an beliebiger Position erlaubt beispielsweise die Direktstecktechnik SKEDD. Die Steckverbinder SDDC 1,5 und SDC 2,5 von Phoenix Contact benötigen keine Grundleiste und können direkt von Hand in verzinnte, durchkontaktierte Bohrlöcher gesteckt werden. Dank SKEDD-Technik bleiben Leiterplatten- und Gerätehersteller flexibel. In der Leiterplatten-Fertigung müssen lediglich entsprechende Bohrlöcher vorgesehen werden. Je nach Endanwendung des Geräts können dann Anschlüsse für Leistungen bis zu 160 Volt (SDDC 1,5) oder 320 Volt (SDC 2,5) aufgesteckt werden, ohne die bestückte Leiterplatte nochmals thermisch zu belasten.

Elektronikgehäuse bieten die Verpackung für die bestückten Leiterplatten und die funktionale Hülle für Geräte wie Steuerungen oder Bediengeräte. Die Gehäuse UCS etwa eignen sich besonders für Embedded Systems – also für den dezentralen Einsatz dedizierter Informationstechnologie. Die Elektronikgehäuse bestehen aus zwei identischen Halbschalen in vier unterschiedlichen Größen. Kombiniert mit den herausnehmbaren Seitenwänden in zwei Höhen ergeben sich acht Kombinationsmöglichkeiten zur Unterbringung von Standard- oder individuellen Leiterplatten. Der Clou dabei: Das System ist so konzipiert, dass jeweils die größere der beiden Seitenwände als kleine Seitenwand der nächstgrößeren Gehäuse-Variante eingesetzt werden kann. Die für entsprechende Schnittstellen bearbeiteten Seitenwände können also ohne Anpassungen in zwei Gehäusegrößen eingesetzt werden.

Intelligente Lösungen für die Industrie 4.0 bietet aber nicht nur die Automatisierungstechnik selbst. Anwender sind nicht mehr nur Käufer eines Produkts, sie beteiligen sich immer häufiger auch an der Ausgestaltung ihrer individuellen Lösung. Dies wird gerade im Kontext einfach bedien- und adaptierbarer Industrieelektronik zu einem wichtigen Wettbewerbsvorteil, den auch Phoenix Contact bietet. Mit Hilfe webbasierter Anwendungen, wie Online-Konfiguratoren, Auswahlhilfen oder umfassender 2D- und 3D-Daten können Anwender sowohl die Elektronikgehäuse als auch die Anschlusstechnik zur Übertragung von Signalen, Daten und Leistung selbstständig und in wenigen Schritten an ihre konkreten Anforderungen anpassen. So bietet die Digitalisierung aller Kundenschnittstellen – unabhängig von der spezifischen Produktlösung – einen Mehrwert, der sich für den Anwender auszahlt. bf