Geräte-Anschlüsse und Elektronikgehäuse Intelligent geht auch passiv

Als Schnittstelle aller zentralen und dezentralen Kommunikationsteilnehmer bestimmen Elektronikgehäuse und Leiterplattenanschlüsse maßgeblich, wie funktional ein Gerät ist – und wie flexibel es in »intelligent« vernetzten Automatisierungsstrukturen eingesetzt werden kann.

Egal ob Industrie 4.0, Industrial Internet Consortium (IIC) oder »Made in China 2025« – weltweit suchen Lösungsanbieter der Industrie gemeinsam mit Vertretern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik nach Strategien, wie die intelligent vernetzte Welt von morgen technologisch ausgestaltet werden kann. Die zentralen Anforderungen sind bei allen Ansätzen die gleichen: intelligente Automatisierungsstrukturen setzen einfach installierbare Komponenten, bedienfreundliche Schnittstellen von Mensch und Maschine sowie sicher und selbstständig kommunizierende Teilsysteme voraus. Der informationstechnische Fortschritt, verbesserte Herstellungsverfahren und sinkende Produktionskosten befeuern den Trend zu dezentraler Intelligenz – ob in der Fertigung, in der Infrastruktur oder in der Gebäudeautomatisierung.

Proprietäre Lösungen vereinheitlichen

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 (Bild 1). Jeder Privat­anwender kennt Steckverbinder – 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.

Standardisierung schafft Flexibilität

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.

Intelligent im Feld verkabelt

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 (Bild 2).

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.