Reihenklemme Mehr Modularität durch steckbares Reihenklemmensysteme

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Gordon Busch / Karl-Ullrich Höltkemeier

Der modulare Aufbau komplexer Maschinen oder Anlagen erfordert heute besonders auch im Bereich der Verbindungstechnik ein Umdenken für den Konstrukteur. Die Modularität spiegelt sich heutzutage zunehmend in steckbaren Reihenklemmensystemen wie dem Clipline complete Combi-System von Phoenix Contact wider.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Auf der stetigen Suche nach neuen, noch wirtschaftlicheren Maschinenkonzepten setzt der deutschlandweit und international agierende Maschinenbau immer wieder Trends - Dezentralisierung ist ein solches Beispiel. Die Maschinenkonzepte werden modularer, die Prozesse komplexer, die Qualitätsanforderungen wachsen. Prozesstechnisch folgt aus dieser Entwicklung ein konstanter Anstieg integrierter Funktionen sowie eine Fülle dezentraler Sensoren und Aktoren.

Wer in diesem Zusammenhang ausschließlich an neue Automatisierungslösungen oder Feldbus-Technologien denkt, wird überrascht sein, dass auch die klassische Elektromechanik mit neuen Konzepten aufwarten kann. Der modulare Aufbau komplexer Maschinen oder Anlagen erfordert ebenso im Bereich der Verbindungstechnik ein Umdenken. Die Modularität spiegelt sich heutzutage zunehmend in steckbaren Reihenklemmensystemen wie dem Clipline complete Combi-System von Phoenix Contact wider.

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Die Vorteile zeigen sich deutlich: Einzelne Maschinenmodule werden individuell und standortunabhängig erstellt, Kabelbäume mit entsprechend kodierten Steckverbindern vorkonfektioniert und letztlich durch „Plug-and-Play“ sicher miteinander vernetzt. Weitere Lösungen stehen für die Verdrahtung integrierter Funktionen wie bei der Sensortechnik zur Verfügung. Beispielsweise minimieren die neuen Initiatoren/Aktorenklemmen STIO von Phoenix Contact den Verdrahtungsaufwand, erschließen Potenziale zur Kosteneinsparung und erhöhen die Flexibilität (Bild 1).

Der ungünstigste Fall: die 100%-ige Parallelverdrahtung

Sensoren senden Signale über Positionen, Endlagen, Temperaturen, Füllstände oder dienen als Impulsgeber. Ohne zuverlässig arbeitende Sensoren ist die beste Steuerung nicht in der Lage, Prozesse zu überwachen. Generell bestehen alle Sensoren aus zwei Komponenten: Der Elementarsensor registriert eine Änderung physikalischer Zustände und ein Umformer setzt die Informationen mit Hilfe einer zugeführten Spannung in elektrische Ausgangssignale um.

Folglich wird für die Verdrahtung grundsätzlich jeweils eine Signalleitung sowie mindestens ein Leiterpaar für die Spannungsversorgung benötigt. Der ungünstigste Fall wäre eine 100%ige Parallelverdrahtung jedes einzelnen Aufnehmers.

Moderne modulare Maschinenkonzepte sind steuerungsseitig entkoppelt von der Hauptsteuerung. Die Verdrahtung erfolgt dezentral in vorgezogenen kleinen Klemmenkästen. Dies verkürzt die Leitungswege zu den Sensoren und minimiert Installationszeiten sowie Verpolungsfehler. Für diesen Einsatzbereich ermöglichen die kompakten Initiatoren/Aktorenklemmen STIO eine optimale Verdrahtung.

Mehretagige Klemmen: unten Spannung, oben Signale

Initiatoren/Aktorenklemmen STIO erfüllen insbesondere die Anforderungen der Sensortechnik. Die mehretagigen Klemmen in Zugfederanschlusstechnik bieten auf den unteren Etagen die Anschlusspunkte für die Spannungsversorgung - Plus, Minus und gegebenfalls PE (Bild 2). Die obere Etage dient der Signalverdrahtung. Aufgrund einer Baubreite von lediglich 5 mm pro Sensoranschluss entsteht eine hohe Packungsdichte bei gleichzeitiger eindeutiger Stromkreiszuordnung. Über konturgleiche Einspeiseklemmen wird das benötigte Potenzial einmal eingespeist und entsprechend verteilt.

Damit entfallen die Einzelversorgung der Sensoren sowie der damit verbundene Verdrahtungsaufwand. Die Spannungsversorgung reduziert sich auf ein Leiterpaar zwischen der Zentralsteuerung und der Moduleinheit. Material und Installationszeit reduzieren sich somit auf ein Minimum.

Leiteranschluss in Zugfedertechnik

Bei den Initiatoren/Aktorenklemmen STIO erfolgt der Leiteranschluss in Zugfedertechnik. Der universelle Anschlussquerschnittsbereich reicht von 0,08 bis 2,5 mm2. Selbst feinstdrähtige Sensorleitungen werden unabhängig von der Leiterart auch bei Vibrationen sicher kontaktiert.

Sehr kleine Querschnitte können mit Hilfe von Isolierstophülsen als Verdrahtungshilfe im Kontaktelement zentriert werden. Die Initiatoren/Aktorenklemmen sind Teil des Reihenklemmensystems Clipline complete und verwenden folglich das einheitliche Zubehör zur Brückung, Prüfung sowie Beschriftung (Kastentext).

Induktive und kapazitive Dreileiter-Initiatoren sowie Aktoren wie Magnetventile oder Motoren sind typisch im Maschinenbau. Für deren Anschluss wird die Plus/Minus-Betriebsspannung angelegt und das Schaltsignal über eine Extraleitung zur Last geführt. Exakt diesem Konzept folgt der Aufbau der Dreileiter-Initiatoren/Aktorenklemme STIO 2,5/3. Die Eingangsklemme besitzt in der oberen Etage zwei Anschlusspunkte für die Durchführung der Signalleitung.

Die Anschlussleitungen der Potenziale befinden sich in den unteren Etagen. Die Potenzialversorgung erfolgt über farblich hervorgehobene Einspeiseklemmen STIO-IN 2,5/3. Die konturgleichen Potenzialverteiler können an beliebiger Stelle der Klemmenleiste positioniert werden. Durchgängig fluchtende Brückenschächte ermöglichen eine komfortable Einspeisung der Potenziale über Standard-FBS Steckbrücken aus dem Reihenklemmensystem Clipline complete.

Einspeiseklemmen haben doppelte Teilungsbreite

Die Einspeiseklemmen STIO-IN haben genau doppelte Teilungsbreite, so dass sich eine Vielzahl von Einspeise- und Erweiterungsmöglichkeiten ergeben. Eine klassische Mitteneinspeisung kann auf diese Weise durch unkompliziertes Stecken von Standardbrücken bis zu 100 Sensoren versorgen.

In der Praxis sind vor allem die Möglichkeiten der Erweiterung von Vorteil: Bestehende Steuerungen können durch Setzen einer Einspeiseklemme STIO-IN in beliebiger Polzahl erweitert werden, ohne die Verdrahtungen aufwändig ändern zu müssen (Bild 3). Die Brücken stehen in vielen verschiedenen Polzahlen zur Verfügung, können aber auch entsprechend der Applikation individuell abgelängt werden. Unterschiedliche Farben signalisieren zudem optisch die Spannungsebenen.

Klemmen mit PE-Anschlusspunkt

Neben den Dreileiter-Eingangsklemmen STIO 2,5/3 stehen konturgleiche Ausgangklemmen STIO 2,5/3-PE mit Schutzleiterfunktion zur Verfügung. Statt einer Plus-Versorgung verfügt diese Klemme über einen PE-Kontakt. Die PE-Verbindung erfolgt schraubenlos durch einfaches Aufrasten auf die Tragschiene. Der PE-Anschlusspunkt ist durch die grün-gelbe Bedruckung eindeutig gekennzeichnet.

Für Dreileiter-Initiatoren mit zusätzlichem Schutzleiterkontakt werden Ein- und Ausgangsklemmen mit vier Etagen eingesetzt. Bei ihnen befindet sich der PE-Kontakt in der unteren Etage, darüber die Anschlusspunkte für die Plus- und Minusversorgung und in der obersten Etage wie gehabt die Signalverdrahtung. Für alle Varianten stehen Einspeise- und Erweiterungsklemmen zur Verfügung.

Da alle Eingangs-, Ausgangs- und Einspeiseklemmen konturgleich sind, lassen sich die Klemmstellen beliebig anordnen. Eine eindeutige, sichtbare Zuordnung wird über vielfältige Markierungsmöglichkeiten sichergestellt. Ein Kombi-Brückenschacht in der Signalebene bietet optional eine großflächige Beschriftungsfläche. Die Einspeiseklemmen STIO-IN übernehmen zusätzlich die Funktion einer großflächigen Gruppenbeschriftung (Bild 4). Die Verfügbarkeit der Anlage lässt sich optional durch integrierte Leuchtanzeigen signalisieren. Je nach Schaltfunktion des Initiators stehen rote und grüne LED als 24 V-Ausführung zur Verfügung (Bild 5).

Dipl.-Ing. Gordon Busch, Mitarbeiter im Produktmarketing Reihenklemmen Clipline, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

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