Der Markt der Automatisierungstechnik wächst mit der zunehmenden Komplexität der Applikationen und dem steigenden Integrationsgrad. Doch schauen wir kurz zurück: In den 80er Jahren kam der Wechsel von der Elektromechanik zur Mikroelektronik im Gerät. Dann wurde die Dezentralisierung zum beherrschenden Thema. Sensoren und Aktoren wurden nun nicht mehr direkt an der Steuerung verdrahtet, sondern an I/O-Module angeschlossen, die dann über Bussysteme mit der Steuerung kommunizierten. Die Anforderungen an den modularen Geräteaufbau sind damit stetig gewachsen. Für den Aufbau im Schaltschrank oder -kasten muss ein System kompakt und anforderungsgerecht aufgebaut sein. Neben der Elektronik werden dabei der funktionale Aufbau, das Design und die Anschlusstechnik immer wichtiger. Vor allem der leicht zugängliche Anschlussbereich mit Push-in-Technik an der Gehäusefront ist zunehmend gefragt.

Kompakt integriert

Bild 1: Phoenix Contact hat eine kompakte Bauform mit hoher Packungsdichte im Frontbereich und Push-in-Technik entwickelt.

Bild 1: Phoenix Contact hat eine kompakte Bauform mit hoher Packungsdichte im Frontbereich und Push-in-Technik entwickelt.Phoenix Contact

Elektronikentwickler haben es zurzeit schwer, Elektronikgehäuse mit integrierter Frontanschlusstechnik zu finden, die für den Schaltschrank vorgesehen ist. Bisher bot der Elektronikgehäuse-Markt meistens nur einen integrierten seitlichen Anschlussbereich, der zum Kabelkanal führt. Ein Frontanschluss konnte bisher nur durch anforderungsgerechte mechanische Nachbearbeitung eingebracht werden. Ein Elektronikgehäuse mit integrierter Frontanschlusstechnik wie etwa die Baureihe ME-IO von Phoenix Contact macht es nun möglich, I/O-Elektroniken für den Anschluss von Sensoren und Aktoren bequem in Modulen zu „verpacken“ (Bild 1).

Bild 2: Der Tragschienen-Busverbinder wird bequem auf die Hutschiene gerastet und verschwindet unter dem Elektronikgehäuse, der meist knappe Platz im Schaltschrank wird dabei optimal genutzt.

Bild 2: Der Tragschienen-Busverbinder wird bequem auf die Hutschiene gerastet und verschwindet unter dem Elektronikgehäuse, der meist knappe Platz im Schaltschrank wird dabei optimal genutzt.Phoenix Contact

Die Integration von Elektronikgehäusen und Leiterplattenanschlusstechnik, die Kombination von Minder- und Mehrbestückung dieser Modulvarianten sowie das Konzept einer wirtschaftlichen Produktion und Installation stellen neue Anforderungen an Elektronikgehäuse. Diesen Anforderungen wird Phoenix Contact mit der neuen Gehäusefamilie ME-IO gerecht. Die kompakte Bauform mit der Baubreite von 18,8 mm kann bis zu 36 Anschlusspole in der Front integrieren. Das System ist wie ein Baukasten aufgebaut, sodass Anschlussvarianten leicht umsetzbar sind. Die Kommunikation zwischen den Modulen kann über den Tragschienen-Busverbinder erfolgen. Dabei handelt es sich um einen T-förmigen Stecker, der bequem auf die Hutschiene gerastet wird und die Module miteinander verbindet (Bild 2).

Bild 3: Die einzelnen Stecker gibt es in einer zwei- und vierpoligen sowie in einer Twin-Variante.

Bild 3: Die einzelnen Stecker gibt es in einer zwei- und vierpoligen sowie in einer Twin-Variante.Phoenix Contact

Für die hohen Sicherheitsstandards sind die Kontakte des Querverbinders vergoldet. Die neue Lösung mit Push-in-Anschlusstechnik bietet zudem eine Steckverbindung für die werkzeuglose Montage. Die schnelle und sichere Verdrahtung spart nicht nur Zeit bei der Produktion, sondern auch im Wartungsfall. Eine spezielle Kontaktfeder sorgt für hohe Kontakt- und Leiterauszugskräfte sowie für eine vibrationssichere und gasdichte Kontaktierung. Auch starre Leiter bis 2,5 mm² oder flexible Leiter bis 1,5 mm² mit Aderendhülse lassen sich aufgrund der geringeren Steckkräfte bequem anschließen. Der Stecker ist kompakt in vier Anschlusspole untergliedert – dadurch können Anwender sensorweise stecken. Für Anwendungen mit erhöhten Anforderungen an Luft- und Kriechstrecken steht eine zweipolige Stecker-Variante zur Verfügung. Ein Twin-Stecker bietet hier die Möglichkeit, Signale einfach durchzuschleifen, und für die fehlerfreie Verbindung zwischen Stecker und Grundleiste sorgen Kodierreiter (Bild 3).

Einfach gesichert

Bild 4: Verriegelungshebel zum Lösen der Stecker: Kontaktlos stehen sie dann in einer „Parkposition“, für die sichere Verriegelung wird der Stecker nur reingedrückt.

Bild 4: Verriegelungshebel zum Lösen der Stecker: Kontaktlos stehen sie dann in einer „Parkposition“, für die sichere Verriegelung wird der Stecker nur reingedrückt.Phoenix Contact

Bei einer kompakten und steckbaren Anschlusstechnik stellt sich stets die Frage, wie diese im Verbund am einfachsten wieder abgezogen werden kann: Wenn der Anwender die Module direkt nebeneinander auf die Hutschiene rastet, bleibt kein greifbarer Bereich für die Stecker. Die Integration steckbarer Anschlusstechnik ins Elektronikgehäuse hat Phoenix über einen Auswurfmechanismus gelöst. Über einen orangefarbenen Verriegelungshebel – das Prinzip ist auch unter dem Namen Lock-and-Release bekannt – werden die Stecker formschlüssig verriegelt. Auf der anderen Seite kann der Anwender durch einfaches Lösen des Hebels die Stecker „auswerfen“ – ohne, dass sie herausfallen (Bild 4). In einem kontaktlosen Zustand stehen die Stecker über und lassen sich dann leicht per Hand abziehen (Bild 5). Auf diese Weise werden die Stecker schnell und einfach ausgeworfen – und die Module im Wartungsfall problemlos im Verbund ausgetauscht.

Bild 5: Das Gehäuse ist ideal für I/O-Module, die Frontanschlusstechnik ist packungsdicht in einem 18,8 mm breiten Gehäuse integriert.

Bild 5: Das Gehäuse ist ideal für I/O-Module, die Frontanschlusstechnik ist packungsdicht in einem 18,8 mm breiten Gehäuse integriert.Phoenix Contact

Eine weitere Anforderung aus dem Bereich der I/O-Module ist es, den Anschluss der jeweiligen Sensoren und Aktoren optisch anzuzeigen. Bei einer senkrechten Einbaulage der Platine eignen sich dafür gewinkelte Lichtwellenleiter. Der Anwender lötet die LEDs auf die Leiterplatte und steckt den Lichtwellenleiter dann darüber. In der Gehäuseabdeckung können durch mechanische Nachbearbeitung Löcher für die Lichtwellenleiter umgesetzt werden – dann sind die Anzeigen fertig.

Eine weitere optische Kennzeichnung ist die Zuordnung von Klemmstellen über farbige Federöffner. Dies kann bei der Verdrahtung des Schaltschranks Zeit sparen und Fehler vermeiden. Zum Beispiel machen Blau und Rot sofort ersichtlich, dass hier die Versorgungsleitung anzuschließen ist.

Durch kleine Nacharbeiten werden Geräte am Ende komfortabel und wirtschaftlich: Letztendlich entscheidet der Endanwender, ob das Produkt den Anforderungen genügt oder nicht.

Zukunftsausblick

Eckdaten

Das Gehäusesystem ME-IO von Phoenix Contact ist besonders für Anwendungen geeignet, bei denen wenig Einbauraum zur Verfügung steht. Die Push-in-Frontanschlusstechnik und die kompakte Bauform des Gehäuses eignen sich für kleine Geräte mit bis zu 36 Polen. Der Nutzung von Ein- und Ausgangssignalen im Automatisierungsbereich kommt das entgegen. Die kompakte Bauform mit werkzeugloser Push-in-Verdrahtung im Frontbereich hat bis zu 36 Pole bei einer Modulbreite von 18,8 mm. Die sichere Ver- und Entriegelung der Stecker erfolgt über das Lock-and-Release-System.

Eine kompakte Gehäusebauform mit integrierter Frontanschlusstechnik und Push-in-Technik ist als Trend in der Automatisierungstechnik schon länger deutlich erkennbar. Kompakte und moderne Gesamtsysteme haben dazu noch das Ziel, das Schaltschrankvolumen zu minimieren – mehr Anschlusspunkte auf weniger Fläche. Gefragt sind daher Steckverbinder in kleinen Rastermaßen, die im Elektronikgehäuse integriert werden.

Durch steigende Anforderungen an beispielsweise digitale Eingangskanäle wird jetzt schon erkennbar, dass Anbieter hochpolige Steckverbinder im Rastermaß <5 mm einsetzen und mit dem Rastermaß 5 mm kombinieren. Entscheidend wird wohl weiterhin der Systemgedanke sein – und damit die umfassende und wirtschaftliche Vernetzung der Komponenten. Auch Fragestellungen im Hinblick auf Industrie 4.0 werden zunehmend den Katalog der Anforderungen dominieren.