Feldkommunikation Feldbuselektronik steigert Leistungsfähigkeit der Pneumatik

Feldbussysteme erhöhen die Leistungsfähigkeit der pneumatischen Antriebs- und Automatisierungstechnik. Das lässt sich anhand eines Feldbusknotens zeigen, der in eine Ventilinsel integriert wird, Aufschluss über Fehler gibt und über einen Sub-Bus bis zu 16 Untereinheiten ansteuern kann.

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Mit dem Feldbussystem G3 treibt der Pneumatikspezialist Numatics die Leistungsfähigkeit der Pneumatik in die Höhe (Bild 1): Das seit kurzem lieferbare Produkt verfügt über sechs Leistungsmerkmale, die es bisher in dieser Kombination noch nicht gab.

Feldbusknoten in Ventilinsel integriert

Bei dem Feldbussystem G3 handelt sich um den einzigen in eine Ventilinsel integrierten Feldbusknoten, der über leicht austauschbare, universell verwendbare Input- und Output-Module, ein integriertes Datensicherungsmodul sowie Klartext-Displays zum Ablesen und Eingeben verschiedener Parameter verfügt.

Hinzu kommen: der Numatics-Sub-Bus zur Ansteuerung von bis zu 16 Untereinheiten (Bild 2 – siehe Bildergalerie), M12-Schnellverriegelungen der Reihe Speedcom zum Anschluss elektronischer Verbindungsleitungen und die bisher unerreichte Kapazität von bis zu 1200 Signalein- und/oder -ausgängen je Feldbusknoten.

Mit dieser Entwicklung erreichen Anwender ein Ziel: den Aufwand bei Aufbau und Betrieb einer Anlage zu minimieren und damit die Effizienz zu erhöhen. Im Preisniveau ist die G3-Feldbuselektronik absolut wettbewerbsfähig bei deutlich mehr Leistung. Die Innovationen der G3-Feldbuselektronik sehen im Detail wie folgt aus.

Lokalisierung von Fehlerursachen ohne externes Diagnosegerät

Erstens: Ein in jedes Modul integriertes Display gibt im Klartext Auskunft über Kurzschlüsse, über eine fehlende oder zu niedrige Spannungsversorgung, über den Ausfall von Sub-Modulen, über die Aktivierung eines Selbsttests und über das Netzwerkfehlerlog (Bild 3). Bei Wartungs-, Installations- und Reparaturarbeiten wird Zeit eingespart, weil Störquellen nicht mehr aufwändig gesucht werden müssen. Ohne separat anzuschließendes Diagnosegerät erkennt der Monteur direkt vor Ort, welche Maßnahmen einzuleiten sind.

Außerdem können mit Hilfe zweier Eingabetasten – ohne teures, separates Programmiergerät – zentrale Einstelloptionen wie die Netzwerkadresse, die Baudrate, die Anzahl der Ein- und Ausgänge, direkt am Modul bearbeitet sowie die Wiederherstellung von Werkseinstellungen vorgenommen werden.

Zweitens: Das optionale Datensicherungsmodul, das direkt neben dem Feldbusknoten sitzt, fragt bei jedem Einschalten der Anlage die Parameter der einzelnen G3-Module ab und speichert sie (Bild 4). Kommt es zum Absturz oder Ausfall eines Systems, ist beim erneuten Hochfahren keine neue Einstellung der aktuellen Werte erforderlich.

Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich bei der Absturzursache um einen Blitzeinschlag, einen Stromausfall oder eine mechanische Beschädigung handelt. Auch für ein im Austausch eingebautes Modul brauchen bei eingebautem Datensicherungsmodul keine Einstellungen mehr vorgenommen zu werden. Die Parameter des vorherigen Moduls werden beim Einschalten automatisch überspielt. Das beschleunigt die Wartung oder Wiederinstandsetzung und minimiert Ausfallzeiten.

Feldbusinsel modular aufgebaut

Drittens: Der modulare Aufbau der Feldbus- und Modulinseln birgt Besonderheiten. So können einzelne Module einfach und schnell „von vorne“ ausgetauscht werden, ohne dass die anderen Module auf der DIN-Schiene zu lockern oder zu entfernen sind.

Die Modulverzahnung im Schwalbenschwanzdesign und ein neuartiger Verbindungsclip machen dies möglich (Bild 5). Gleichzeitig reduziert sich die Lagerhaltung, weil dieselben Module sowohl an der zentralen Feldbusinsel als auch an den einzelnen Untereinheiten verwendet werden können.

Zentrale Feldbusinsel kommuniziert über Sub-Bus

Viertens: Die zentrale Feldbusinsel kommuniziert über einen Numatics-eigenen Sub-Bus mit den einzelnen Untereinheiten, die ihrerseits auch Ventile enthalten können. Diese Modularität führt dazu, dass sich Ventile nahe am Aktuator montieren lassen, wodurch die Pneumatikverbindungen zwischen Ventil und Aktuator minimiert und der Verschlauchungsaufwand sowie die Druckluftkosten deutlich reduziert werden.

Fünftens: Die M12-Stecker für die Anschlüsse von Feldelementen wie Aktoren, Schaltern und Sensoren an den Modulen brauchen nicht verschraubt zu werden (Bild 6). Sie werden einfach in die Anschlussbuchse eingeführt und dort um 180° verdreht. Gerade an schwer zugänglichen Stellen ist das eine besondere Montageerleichterung. Konventionelle M12-Stecker lassen sich aber auch verwenden.

Kleine und mittlere Maschinen über einen Feldbusknoten steuerbar

Sechstens: Die bis heute im Pneumatikbereich unerreichte Anzahl von 1200 Signalein- und/oder -ausgängen je Feldbusknoten ermöglicht, dass kleine und mittlere Maschinen komplett über einen Feldbusknoten steuer- und regelbar sind. Mit seinen digitalen und analogen Ein- und Ausgängen kann jede Kommunikationsaufgabe gelöst werden.

Die G3-Elektronik lässt sich leicht mit allen Plug-in-Stahlschieber-Ventilen von Numatics kombinieren. Alle gängigen Feldbussysteme sind verwendbar. Die G3-Feldbuselektronik erschließt auch Anwendungen außerhalb der klassischen Pneumatik. Das zeigt die erste Resonanz von Gesprächen mit Konstrukteuren und Einkäufern.

Feldbussysteme sind industrielle Kommunikationssysteme, die eine Vielzahl von Sensoren, Stellgliedern und Antrieben (Aktoren) innerhalb einer Anlage mit einem zentralen Steuerungsgerät verbinden. Die Feldbustechnik wurde entwickelt, um die bis dahin übliche Parallelverdrahtung der einzelnen Bauteile sowie die analoge Signalübertragung durch digitale Übertragungstechnik zu ersetzen. Wegen des dadurch drastisch sinkenden Verdrahtungsaufwands ergeben sich für den Anwender deutliche Vorteile bei Installations-, Wartungs- und Reparaturarbeiten.

Dr. Manfred Leufgen ist Geschäftsführer und Jörg Ahrend Vertriebsleiter der Numatics GmbH in 53757 Sankt Augustin.

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