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Hybrid-Motorstarter mit IO-Link So lassen sich alle Automatisierungsgeräte nahtlos anbinden

| Autor / Redakteur: Dr. Guido Mertens* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Sind Hybrid-Motorstarter mit einer IO-Link-Schnittstelle ausgestattet, lassen sich neben den eindeutigen Diagnosedaten auch andere Prozessdaten – wie der aktuell fließende Motorstrom – an die Steuerungsebene übertragen. Die Vernetzbarkeit der Motoransteuerung entspricht dabei dem Gedanken von Industrie 4.0.

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Die Hybrid-Motorstarter sparen Platz im Schaltschrank ein.
Die Hybrid-Motorstarter sparen Platz im Schaltschrank ein.
(Bild: Phoenix Contact)

Die meisten Elektromotoren arbeiten noch immer ungeregelt. Sie sind häufig in der Peripherie der zentralen Arbeitseinheit installiert und treiben Förderbänder, Pumpen, Schleif- und Schneidemaschinen, Späne-Zerkleinerer sowie zahlreiche weitere Applikationen an. Die überwiegende Anzahl dieser Komponenten setzt sich aus dreiphasig betriebenen Asynchronmotoren zusammen, die einen Leistungsbereich von weniger als 3 kW abdecken. Jeder der Motoren muss bei Bedarf auf Basis eines Steuersignals eingeschaltet, gewendet und wieder ausgeschaltet werden. Darüber hinaus ist der Motor vor Überlast zu schützen, die beispielsweise bei einer Blockade entsteht. Ferner sollen einige sicherheitsgerichtete Anwendungen, von denen unter Umständen eine Gefahr für den Bediener und die Maschine ausgeht, zum Beispiel durch Drücken eines Not-Halt-Schalters oder Durchschreiten einer Lichtschranke sicher abgeschaltet werden.

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Bislang hoher Platzbedarf und Verdrahtungsaufwand

Die beschriebenen Anforderungen an die Applikation stellen die Schaltungstechnik einer Motorstarter-Kombination vor eine gewisse Herausforderung. Die Auswahl der Komponenten will ebenfalls gut überlegt sein. Üblicherweise werden für einen Wendestarter zwei Schütze benötigt. Ein Gerät setzt den Rechtslauf, das andere den Linkslauf um, wobei beim Linkslauf-Schütz im Vergleich zum Rechtslauf-Schütz zwei Phasen getauscht werden. Für den Motorschutz kommt ein entsprechendes Relais zum Einsatz, das in der Regel auf einer Bimetalltechnik basiert. Das Bimetall erhitzt sich aufgrund des fließenden Stroms thermisch, öffnet im Fall eines Überstroms und sendet ein Signal zum Abschalten. Um außerdem die höchsten Anforderungen an einen Not-Halt gemäß DIN EN ISO 13849-1 zu erfüllen, ist eine redundant ausgelegte Notabschaltung erforderlich, die über zwei in Reihe geschaltete Not-Halt-Schütze realisiert wird.

Der Platzbedarf und Verdrahtungsaufwand für die Installation einer solchen Wendeschütz-Kombination erweist sich als erheblich. Wird zudem der Aufwand für die Steuer- und Verriegelungsverdrahtung berücksichtigt, ergibt sich hier überdies eine nicht zu unterschätzende Gefahr hinsichtlich von Verdrahtungsfehlern, die sich später mühsam finden und beheben lassen. Die gängige Praxis, die Steuerverdrahtung durchgängig mit blau gefärbten Drähten auszuführen, erschwert die Fehlersuche zusätzlich.

Jetzt bis zu vier Funktionen in einem kompakten Gerät

Insbesondere Anwender aus dem Maschinen- und Anlagenbau fordern daher kompakte sowie einfach zu montierende Schalterkombinationen. Deshalb hat Phoenix Contact die Contactron Hybrid-Technologie entwickelt, die je nach Bedarf bis zu vier Funktionen in einem Gerät vereint. Dazu zählen Motorstart mit optionaler Wendefunktion inklusive Verriegelungsschaltung und Lastverdrahtung. Darüber hinaus schützen die Geräte den Motor durch ein integriertes Motorschutz-Relais mit Automatik- und Fernreset-Funktion. Ferner setzt die implementierte Safety-Funktion die Not-Halt-Anforderung gemäß PL e nach DIN EN ISO 13849-1 respektive SIL 3 nach EN 62061 um. Das wird über Zustimmeingänge (Enable) am Gerät bewerkstelligt. Trotz der zahlreichen Funktionen ist der Hybrid-Motorstarter nur 22,5 mm breit. Durch die platzsparende Bauform lässt er sich somit in einem dezentral platzierten Schaltkasten verwenden.

Bei der Contactron-Technologie handelt es sich um eine von einem Mikroprozessor gesteuerte Kombination aus verschleißfreier Halbleiter- und robuster Relais-Technik. Das ermöglicht ein schonendes Schalten und entlastet die Relaiskontakte damit deutlich. Die Halbleiter übernehmen die Ein- und Ausschaltvorgänge, während Relais den Strom verlustarm führen. Auf diese Weise lassen sich aufwändige und teure Kühlkörper einsparen. Außerdem verlängert sich die Lebensdauer der Hybrid-Motorstarter im Vergleich zu rein elektromechanischen Schaltgeräten um den zehnfachen Wert. Für den Hauptstrompfad sind lediglich acht Klemmstellen notwendig. Und schließlich minimieren die internen Last- und Verriegelungsschaltungen den Verdrahtungsaufwand.

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Produktfamilie Contactron
Produktfamilie Contactron: Komplettes Portfolio für das clevere Schalten

Die Hybrid-Motorstarter der Produktfamilie Contactron stellen einen wichtigen Baustein im umfangreichen Schaltgeräte-Spektrum von Phoenix Contact dar. Ergänzt wird das Portfolio durch das kompakte, modular aufgebaute Relaissystem PLC Interface zur Potentialtrennung, Leistungsverstärkung und Kontaktvervielfachung. Steckbare Koppelrelais der Baureihe Rifline Complete verfügen über bis zu vier Wechslerkontakte. Von 6 mm schmalen Schließern bis zu robusten 3x16A-Kontakten umfasst das Rifline-System alle Bauformen. Verschiedene Funktionsmodule, die eingangsseitig in den Relaissockel gesteckt werden können, schützen vor hohen induzierten Spannungen, signalisieren den Schaltzustand des Relais per LED oder machen es zu einem Zeitrelais.

Phoenix Contact bietet ein umfangreiches Spektrum rund um das Thema Schalten.
Phoenix Contact bietet ein umfangreiches Spektrum rund um das Thema Schalten.
( Bild: Phoenix Contact )

Monitoring-Relais der Produktfamilie EMD erfassen Parameter wie Spannung, Strom, Leistung und Temperatur. Abweichungen von den zentralen Sollwertvorgaben werden sofort gemeldet. Wenn es um den Schutz von Menschen und Maschinen geht, bieten die weltweit schmalsten SIL-Koppelmodule der PSR-Familie eine hohe Leistungsdichte und Sicherheit bis SIL 3 und PL e. Nicht zu vergessen das programmierbare Logikrelaissystem PLClogic, mit dem sich die I/O-Signale kleiner Applikationen einfach und platzsparend schalten und steuern lassen. Schaltgeräte von Phoenix Contact erweisen sich somit als eine clevere, weil wirtschaftliche Lösung.

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