Interfacemodul-Backplane

Hohe Kanaldichte mit Energieeffizienz und einfachem Handling ideal kombiniert

25.05.2009 | Autor / Redakteur: Ryan Kromhout, Turck / Wolfgang Leppert

Effizient: Mit neuen Interfacemodul-Backplanes lassen sich Schaltschränke mit über 1.000 Ein-/Ausgängen realisieren
Effizient: Mit neuen Interfacemodul-Backplanes lassen sich Schaltschränke mit über 1.000 Ein-/Ausgängen realisieren

Eine neue Interfacemodul-Backplane kombiniert auf kleinstem Raum eine hohe Kanaldichte – bis zu 32 I/O-Kanäle – mit galvanischer Trennung und redundanter Stromversorgung und schafft damit Platz im Schaltschrank. Hart-durchlässige Analogkarten und DTM-parametrierbare Temperaturmessverstärker mit bis zu 32 Prozent geringerem Energieverbrauch komplettieren die I/O-Lösung und ermöglichen so durchgängige Asset-Management-Konzepte von Feldgeräten bis zum Leitsystem.

Trennen, Umformen, Anpassen und Verarbeiten – die Aufgaben im Physical Layer, der Schnittstelle zwischen Feldgeräten und Leitsystem, sind ebenso vielseitig wie die eingesetzten Interface-Lösungen. Egal ob im Aufbaugehäuse für die Hutschiene, als Europakarte für 19’’-Racks oder als IMC-Cartridges in IP67-Bauform, zwei Eigenschaften beeinflussen die Entscheidung zugunsten der Interfacetechnik stärker denn je: der Platzbedarf im Schaltschrank und die Gesamtkosten pro Kanal. Mit der neuen Interfacemodul-Backplane (IMB) erweitert der Mülheimer Sensor-, Feldbus-, Interface- und Anschlusstechnikspezialist Turck nun sein Portfolio um eine robuste und kompakte I/O-Lösung für den Physical Layer. Auf einer Basisfläche von nur 175 x 210 mm bieten die neuen Modulträger Platz für bis zu acht Interfacemodule – und damit, je nach Kundenwunsch, für bis zu 32 digitale Ein-/Ausgänge oder bis zu 16 analoge I/Os. So können Anwender abhängig von ihrer Applikation Schaltschränke mit einer enormen Kanaldichte von bis zu 1152 Ein-/Ausgängen realisieren. Digitale I/O-Module sowie Hart-durchlässige Analogkarten und FDT/DTM-parametrierbare Temperaturmessverstärker mit einer hohen Energieeffizienz komplettieren die neue Point-to-Point-Lösung und binden sie in ein durchgängiges Asset Management ein.

Die neuen Modulträger haben mehr auf dem Kasten als einfache Interfaceschächte: Mit standardisierten analogen und digitalen Systemkupplungen für die gängigsten Leitsystemhersteller, einer redundanten Spannungsversorgung und einer hohen Temperaturbeständigkeit ermöglichen die IMBs eine neue Flexibilität im Schaltschrank. Dank ihres im Vergleich zu Hutschienen-Interfaces geringeren Kanalpreises und der ausgeprägten Energieeffizienz ist das neue System eine wirtschaftliche Lösung, sowohl für hoch ausgebaute Schaltschränke mit mehreren Hundert Ein- und Ausgängen als auch für einfache Anwendungen mit wenigen I/Os.

Rund ein Drittel weniger Energieverbrauch mit weiteren Folgen

Adaptive Spannungsnachregelung der Messumformer-Speisetrenner: Lediglich ein Spannungsbereich kurz oberhalb des tatsächlichen Arbeitspunkts wird bereitgestellt — das garantiert mindestens 30 Prozent Energieeinsparung
Adaptive Spannungsnachregelung der Messumformer-Speisetrenner: Lediglich ein Spannungsbereich kurz oberhalb des tatsächlichen Arbeitspunkts wird bereitgestellt — das garantiert mindestens 30 Prozent Energieeinsparung

Der Clou: Die neuen Messumformer-Speisetrenner benötigen dank einer adaptiven Nachregelung der Speisespannung bis zu 32 Prozent weniger Energie als herkömmliche Lösungen. Bei der hohen Anzahl an 4...20mA-Transmittern mit Loop Power in einer normalen Anlage wirkt sich diese Energieeinsparung direkt auf die OPEX (Operational Expenditure) aus. Der geringere Energiebedarf reduziert zudem die Wärmeerzeugung im Schaltschrank, sodass sich IMB-Schaltschränke mit einer deutlich geringeren Kühlleistung betreiben lassen. Gleichzeitig erhöht sich aufgrund der niedrigeren Umgebungstemperaturen die Lebensdauer der verbauten Komponenten. Mit einem cleveren Lüftungskonzept bei der Gehäusekonstruktion verhindert die IMBs zuverlässig das Entstehen von Wärmestaus, egal ob die Geräte horizontal oder vertikal installiert werden.

Das IMB-Konzept verspricht aber nicht nur eine hohe Ausfallsicherheit und geringe Betriebskosten, sondern ist auch einfach zu handhaben: Da die Backplane die komplette Anschlussebene vereint und die galvanische Trennung der I/O-Kanäle einfach durch Aufstecken der Interfacekarten realisiert werden kann, sinkt der Engineering-Aufwand für die gesamte Interfaceebene enorm – im Wartungsfall ebenso wie bei einzuplanenden Erweiterungen. Die einfach zugänglichen eigensicheren Schraub- oder Federklemmanschlüsse und die farblich und räumlich getrennten Systemanschlüsse verhindern Anschlussfehler effektiv und bieten „Hot-Swap“-Komfort für den Schaltschrank. Da die Pin-Belegung der Systemanschlüsse direkt an das jeweilige Leitsystem angepasst ist, kann der Anwender auf spezielle Anschaltmodule verzichten und stattdessen vorkonfektionierte, kostengünstige und hochverfügbare 1:1-Kabel verwenden – im Hinblick auf die Bevorratung der eingesetzten Elektronikkomponenten und den Installations- und Instandhaltungsaufwand der Interfaceebene ein erheblicher Vorteil.

Sicherheit on board schützt vor Ausfallrisiken

Als Rangierebene der gesamten I/O-Lösung ist die Backplane ein rein passives Bauteil. Im Unterschied zu ähnlichen Systemen befindet sich kein aktives Bauteil auf der Hardware, das bei seinem Ausfall die gesamte Trennerebene zum Erliegen bringen könnte. Da zudem jede einzelne Interfacekarte abgesichert ist, wird die Verfügbarkeit der Trennerebene auch im Falle einzelner Kanalausfälle sichergestellt. Mit den IMBs realisiert Turck zudem ein einfaches Redundanz-Konzept für die Verbindungsebene zum Leitsystem. Konnten unterbrochene Verbindungen bei traditioneller Punkt-zu-Punkt-Verkabelung nur durch eine künstliche Verdopplung der eingangsseitigen Signale kompensiert werden, so ermöglichen die redundanten Anschlüsse für die I/O-Karten der Leitsysteme auch voneinander getrennte Sicherheitskonzepte für Elektronik und Verkabelung.

Neben der Verfügbarkeit der Interfaceebene und damit zusammenhängend der gesamten Anlage spielt auch deren Energiebilanz eine zunehmend wichtige Rolle für Anlagenbetreiber. Schließlich steht und fällt die Effizienz eines Prozesses mit seinen Gesamtkosten, zu denen die Energiebilanz schleifengespeister 4…20mA-Transmitter einen nennenswerten Teil beitragen kann. Hier haben die Entwickler bei Turck eine Reduktion des Energieverbrauchs für die Transmitterspeisekarten (AIA) erreicht, ohne die Leistung der Transmitter zu beeinträchtigen. Auch die schleifengespeisten analogen Ein-/Ausgangskarten arbeiten enorm energieeffizient.

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