Weniger Kabelsalat in Maschinen
06. Jun 2016
Die Verkabelung der elektrischen Antriebe zur Formatverstellung mit Positioniersystemen ist unumgänglich und ein Thema über das sich Maschinenbauer vor dem Aufbau einer Maschine Gedanken machen sollten. Beim Einrichten der Maschine und im Servicefall kann die richtige Verkabelungsmethode Zeit und Ärger sparen. Und Sie können bei der Automatisierung der Formatverstellung mit Positioniersystemen den Durchblick behalten.
Es gibt zwei grundlegend verschiedene Möglichkeiten, die intelligenten Antriebe anzuschließen und zu verkabeln. Üblicherweise werden in der Topologie mehrere Antriebe zu Einheiten zusammengefasst (z. B. untergliedert nach Bearbeitungsschritten oder Funktion innerhalb der Maschine). Die erste Möglichkeit ist die direkte Verkabelung als Reihen- oder Ringschaltung; die Zweite ist die indirekte Verkabelung über einen Hub. Je nachdem, wie viele Antriebe zur Positionierung innerhalb einer Maschine benötigt werden und wie der Aufbau der Maschine ist, können beide Varianten gleichermaßen eingesetzt werden. Nachfolgend werden beide Möglichkeiten kurz skizziert.
Direkte Verkabelung der Positioniersysteme als Reihe / Ring
Die Positioniersysteme erhalten ihre Fahrbefehle direkt aus der Steuerung und stellen entsprechend der Vorgaben die Formate auf Knopfdruck um. Es gibt keine Notwendigkeit, einen Busverteiler zwischen dem Positioniersystem und der Steuerung einzusetzen, denn die intelligenten Antriebe haben die Buskommunikation an Bord. Bei der direkten Verkabelung werden verschiedene Antriebe zu einer Einheit zusammengefasst, indem sie in Reihe geschalten werden. Das erste Positioniersystem wird mit einem Kabel direkt an die Steuerung angeschlossen. Das Bussignal wird zum zweiten Positioniersystem durchgeschleift; dann zum nächsten. Dieses Verfahren kann für beliebig viele Positioniersysteme weitergeführt werden (für Ethernet-basierte Busse).
Bei einer Ringschaltung wird vom letzten Positioniersystem der Reihe das Kabel wieder zurück in die Steuerung geführt (für Ethernet-basierte Busse). Das hat den Vorteil, dass der Bus weiterhin aktiv bleibt und die Geräte mit der Steuerung kommunizieren, falls ein Kabel in der Reihe defekt sein sollte. Die Versorgung des Motors und die Versorgung der Steuerelektronik des Geräts sind galvanisch getrennt und erfolgen über eine separate Leitung. Das hat mehrere Vorteile: Zum einen kann die Motorspannung direkt über einen Not- Ausschalter geführt werden, was die Maschinensicherheit erhöht, zum anderen bleibt das Bussignal aktiv. Dadurch kann der Status des Gerätes jederzeit von der Steuerung abgefragt werden, auch wenn die Motorspannung nicht anliegt. Das Einspeisen beider Spannungen über ein separates Versorgungskabel hat den Vorteil, dass hierfür ein einfaches Kabel verwendet werden kann, anstelle eines hochwertigen und somit teuren Hybridkabels.
Indirekte Verkabelung der Positioniersysteme über einen Hub
Gerade wenn es darum geht Kabelsalat zu vermeiden, zeigt die indirekte Verkabelung über einen Hub ihre Stärke: Es wird nur ein einziges Kabel am Positioniersystem angeschlossen. Diese Einsteckerlösung sorgt so für mehr Übersichtlichkeit. Gerade beim Aufbau der Maschine gibt es einen geringeren Verkabelungsaufwand je Positioniersystem (nur ein Kabel pro Gerät) und es kommt zu weniger Fehlern (nur ein Steckplatz am Gerät). Allerdings muss das standardisierte y-codierte Kabel (für Ethernet-basierte Busse) vorab in Buskommunikation und Versorgung aufgespleißt werden. Die Leitung für die Buskommunikation wird am Hub angeschlossen, der dann mit der Steuerung verbunden wird. Die Versorgungsleitung wird mit einem Stromverteiler (Netzteil) verdrahtet. Durch den Hub können ebenfalls Einheiten von üblicherweise bis zu acht Positioniersystemen (abhängig von den Stellplätzen am Hub) definiert werden.
Flexibilität mit dem Positioniersystem-Baukasten von halstrup-walcher
Bei der Wahl der Verkabelungsmethode spielen verschiedene Faktoren eine Rolle. Auch innerhalb eines Unternehmens kann es verschiedene Auffassungen der „richtigen“ Methode geben. halstrup-walcher bietet neben der direkten Verkabelung nun auch die indirekte Verkabelung der Positioniersysteme an, mit der auch Standard-Industrie-Hubs und Standard-Bus-Kabel eingesetzt werden können (bei Ethernet-basierten Bussen). Der Maschinenbauer ist bei der Wahl der Hersteller der Hubs und der Kabel flexibel. Bei einem Kostenvergleich beider Varianten sind erfahrungsgemäß die Kosten für den Hub ausschlaggebend. Schon bei der Maschinenkonstruktion muss entschieden werden, welche Verkabelungsvariante die geeignetste in Hinblick auf Kosten und Funktion ist.
Wer Wert auf ein aufgeräumtes Maschinenbild legt, kann die Positioniersysteme PSE/PSS/PSW der 3er-Familie nun auch indirekt über einen Hub anschließen. Die Vorteile des Positioniersystem-Baukastens gelten auch in diesem Fall: Absolutes Messsystem an der Abtriebswelle (ohne Batterie), Längs- oder Querbauform, Drehmomente von 1 .. 25 Nm, flexible Auswahl aus drei Schutzklassen und zehn Bussen bei nahezu unveränderten Außenmaßen.
