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Komplette Lösungspakete aus Sensoren, Steckverbindern, Kabeln, Verteilerboxen bis hin zu Softwaremodulen zur Aktorenansteuerung können die Komplexität der Industrial Automation verringern. (Bild: Shutterstock)

| von Martin Ortgies

Eckdaten

Anhand zweier Beispiele veranschaulicht der Distributor Heilind, wie komplette Lösungspakete aus Sensoren, Steckverbindern, Kabeln, Verteilerboxen bis hin zu Softwaremodulen zur Ansteuerung von Aktoren helfen, die Komplexität der Industrieautomation zu verringern.

Es geht um so unterschiedliche Ziele wie flexiblere Fertigungsprozesse, eine automatisierte Steuerung des Materialnachschubs oder um eine bessere Vorhersage von Maschinenstörungen. Gemeinsam ist den unterschiedlichen Ansätzen in der industriellen Automation, dass möglichst viele Prozesse durch Sensoren genauer überwacht, der Status übertragen und Aktionen möglichst automatisiert ausgeführt werden. Die Vielzahl zusätzlicher Sensoren sowie die damit verbundene Verdrahtung und Verkabelung bedeuten zunächst einmal aufwendigere und komplexere Installationen. Das muss aber nicht sein, meint der Distributor Heilind.

Komplette Lösungspakete aus Sensoren, Steckverbindern, Kabeln, Verteilerboxen bis hin zu Softwaremodulen zur Ansteuerung von Aktoren helfen, die Komplexität der Industrieautomation zu verringern. Als Spezialdistributor für solche Komponenten, einschließlich Produktions- und Verbrauchsmaterialien, hat das Unternehmen die Produkte von mehr als 170 Herstellern im Portfolio. Zwei Beispiele machen deutlich, wie solche Lösungspakete in der Industrial Automation eingesetzt werden können.

Stärkere Überwachung der Prozesse

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Statt einzelner Kabelverbindungen zum Profinet-Bus der Steuerung werden benachbarte Sensoren und Motoren an den Knotenpunkten mit einer Verteilerbox verbunden. Nur noch ein Kabel führt von der Masterbox zur Steuerung. Molex

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Der Füllstandssensor LS03 ist mit einer digitalen Prozesskette verbunden, um eine automatisierte Bestellung auszulösen. Standex Meder

Bisher ging es beispielsweise beim Einsatz eines Füllstandssensors darum, den Inhalt eines Tanks zu überwachen. Sank der Füllstand unter eine untere Marke, leuchtete eine Alarmlampe und ein Mitarbeiter sorgte für Nachschub aus dem Lager und veranlasste gegebenenfalls beim Einkauf die Bestellung weiteren Materials. Dieser Prozess hat sich verändert. Ein aktueller Füllstandssensor sorgt weiterhin für die Erfassung des Tankinhalts. Der Füllstand des Tanks ist durch die volatilere Produktion heute allerdings weniger gut planbar. Es geht um kurzfristigere Bestellungen, schnellere Lieferungen und geringere Kosten für die Lagerhaltung. Deshalb werden die Prozesse rund um die Produktion stärker automatisiert, einschließlich der Nachbestellung des Tankinhalts.

Heute ist der Füllstandssensor mit einer digitalen Prozesskette verbunden. Sinkt der Inhalt des Behälters unter die voreingestellte Marke, wird das Signal an die Steuerung übermittelt und von dort über das ERP-System eine automatisierte Bestellung ausgelöst. Dabei werden nicht nur die Signale des Füllstandsensors an die Steuerung übertragen, sondern auch die Werte von Temperatur-, Druck-, und Durchflusssensoren. Insgesamt 30 dieser Sensoren werden zusätzlich an Pumpen und entlang der Zuleitungsrohre installiert, um den laufenden Verbrauch und die störungsfreie Versorgung der Produktion zu überwachen.

Sensorsignale werden gebündelt

Die Sensoren werden mit einem M5-, M8- oder M12-Steckverbinder verdrahtet, der für die rauen Umgebungsbedingungen des Tanks auf einem Außengelände geeignet ist. Die Motoren werden mit robusten M23-Steckverbindern angeschlossen. Statt vieler einzelner Kabelverbindungen zum Profinet-Bus der Steuerung sind benachbarte Sensoren und Motoren an den Knotenpunkten mit einer Verteilerbox verbunden. Hier werden die Signale über eine Leitung gebündelt und zur Masterbox geführt. Von der Masterbox führt jetzt nur noch ein Kabel zur Steuerung. So konnte der Verkabelungs- und Montageaufwand um ein Vielfaches verringert werden.

Hersteller wie Molex und Amphenol liefern für die Anbindung der Sensoren und Motoren mit Steckverbindern, Kabeln, Verteiler- und Masterboxen komplette Lösungspakete mit Varianten für unterschiedliche Umgebungsbedingungen. Außerdem bieten einzelne Hersteller Softwaremodule und Entwicklungsdienstleistungen zur Ansteuerung der Aktoren an.

Typische Komponenten für die Überwachung von Prozessen

Füllstandsensor Level Switch Modell 03 (LS03) von Standex Meder

  • Kontaktform: 1A / Schließer (SPST-N.O.), 1B / Öffner (SPST-N.C.), 1C / Wechsler (SPDT)
  • Nennleistung: maximal 100 W/400 VDC/1,0 A
  • Schaft/Magnetschwimmer: PA, PP/PA, PP

M12-Steckverbinder für raue Umgebungsbedingungen wie die M12-Serie von Molex

  • M12-Anschlusspin-Konfigurationen: drei-, vier-, fünf-, sechs-, acht-, zwölfpolig
  • wasserdicht gemäß IP67
  • Temperaturbereich -40 bis + 85 °C
  • erhältlich als loses Stück oder mit vorgefertigtem Kabel

Robuste M5-Steckverbinder für den Anschluss von Motoren wie die M5-Serie von Norcomp

  • M5-Anschlüsse auf zwei-, drei-, vierpolig
  • wasserdicht gemäß IP67/IP68
  • Temperaturbereich -40 bis + 85 °C
  • erhältlich als loses Stück oder mit vorgefertigtem Kabel

Molex Brad Harsh IO Digital Module for Profinet

  • I/O-Anschlüsse 8 × M12
  • I/O-Signal Mix 16 Input
  • IP67
  • Bus Input vierpolig Ultra-Lock (M12), D-Coded, Male
  • Bus Output vierpolig Ultra-Lock (M12), D-Coded, Male
  • I/O-Connector fünfpolig Ultra-Lock (M12), A-Coded, Female
  • Power Input fünfpolig Mini-Change, Male
  • Power Output fünfpolig Mini-Change, Female
  • Temperaturbereich -25 bis 70 °C

PC-Interfacekarten, Profibus-Karten zum Beispiel Molex SST PB3 In Chassis Module für Rockwell Automation Compact Logix, Profibus DP Master/Slave, 1 Channel

  • Produktname: SST
  • Protokoll: Profibus
  • Protokolldetail: Profibus DPV0 Master, Profibus DPV0 Slave
  • Profibus DPV1 Master
  • Slot PLC Module
  • System Location Compact Logix

Scannerschnittstellenrack 98RK-1 und intelligenter Druckscanner 9816 für die Rackmontage von TE

  • Verwendet einen Hochleistungsswitch, der es dem Scanner ermöglicht, mit dem Host-Computer über eine automatische 10/100/1G-Base-T-Ethernet-Schnittstelle zu kommunizieren.
  • Darüber hinaus kann das 98RK-1 Strom und Kommunikation für bis zu drei externe Komponenten des Net-Scanner-Systems bereitstellen (zum Beispiel für Druckmessungen in beliebigen Medien, für hochgenaue barometrische oder Referenzdruckmessungen oder für Thermoelement- oder RTD-Messungen).
  • ±0,05 Prozent Genauigkeit
  • 10/100/1G Base T Ethernet – TCP & UDP
  • Druckbereiche bis zu 850 psid
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Die Verteilerbox Harsh IO IP67 I/O fasst bis zu acht Sensorsignale zusammen und vereinfacht so Verkabelung und Montage. Molex

Sensorik überwacht Robotik und Fertigungsprozesse

Ein zweites Beispiel für Komplettpakete ist der Einsatz von Sensoren im Fertigungsprozess. Hier ist in der Regel wenig Platz für zusätzliche Komponenten vorhanden und oftmals eine physische Verkabelung überhaupt nicht möglich. Soll beispielsweise die Robotik überwacht werden, kommen möglichst kleine Sensoren zum Einsatz und die Signale werden per Funk übertragen.

Die Sensoren überwachen den Fertigungsprozess und registrieren den Status der eingesetzten Maschinen und Anlagen. Sinkt beispielsweise der Druck in einer Hydraulikleitung, kann das ein Hinweis auf eine Leckage sein. Die veränderten Sensorwerte lösen einen Alarm aus und der Servicetechniker wird automatisch verständigt. So kann die betroffene Hydraulikleitung überprüft werden, bevor die Anlage ausfällt.

Thema der nächsten Seite sind typische Komponenten für die Überwachung von Anlagen

Typische Komponenten für die Überwachung von Anlagen

Drehmomentsensor CD9515 mit Drehzahlerfassung von TE

  • vollständiger Messbereich von 5 bis 1000 Nm
  • großer Eingangsspannungsbereich
  • Stromausgang und Spannungsausgang
  • kompaktes Profil
  • Messgenauigkeit ≤0,5 Prozent des vollständigen Messbereichs
  • Drehzahlerfassung (optional)

Positionssensor für Neigungserkennung der DOG2-MEMS-Serie mit CAN-J1939-Ausgangssignal von TE

  • zweiachsiger Neigungsmesser
  • Messbereiche ±90°
  • CAN-J1939-Schnittstelle
  • Versorgungsspannung 8 bis 30 VDC
  • 12-Bit-Auflösung
  • 100-Hz-Aktualisierungsrate
  • Temperaturbereich -40 bis 85 °C
  • Genauigkeit: 0,5° (- 40 bis 85 °C) beziehungsweise 0,15° (25 °C)
  • digitale Signalverarbeitung einschließlich Filter (zum Beispiel Vibrationsdämpfung) und Temperaturkompensation

Drucksensor U5600 für Hydraulikleitungen von TE

  • Eignet sich für die Messung des Flüssigkeits- oder Gasdrucks, selbst bei schwierigen Stoffen wie kontaminiertem Wasser, Dampf und leicht korrosiven Flüssigkeiten.
  • EMI-Schutz bis 10 V/m
  • Druckgenauigkeit bis ±0,1 Prozent
  • Drücke bis zu einem Gesamtfehlerband von nur ±1,0 Prozent
  • Genauigkeit des Temperaturausgangs ±3 °C
  • Temperaturkompensation von -10 bis 60 °C
  • Betriebstemperatur -20 bis 85 °C
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Der Drehmomentsensor CD9515 mit Drehzahlerfassung umfasst einen Messbereich von 5 bis 1000 Nm bei einer Messgenauigkeit von ≤0,5 Prozent. TE Connectivity

Die Auswahl geeigneter Komponenten

Die Komponenten für die Industrieautomation müssen je nach Einsatzbereich sehr unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Für die Auswahl geeigneter Produkte im industriellen Umfeld hat Heilind ein Marketingteam aufgebaut, das über das notwendige technische Know-how verfügt. Sie haben Erfahrung mit Komponenten, die zum Beispiel mechanisch besonders sicher sein müssen, speziell abgeschirmt, keimfrei für den Lebensmittelbereich oder besonders geschützt gegen Staub, Wasser, Chemikalien oder extreme Temperaturen.

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Der Sensor der DOG2-MEMS-Serie ist ein zweiachsiger Neigungsmesser mit einer Genauigkeit von 0,5° (- 40 bis 85 °C) beziehungsweise 0,15° (25 °C). TE Connectivity

Der Distributor verweist auf viele Neuentwicklungen zur Verwendung von Multifunktionsschnittstellen, extremen Signaldichten auf kleinen Durchmessern, für hohe Zuverlässigkeit und Dauerbelastbarkeit, hermetisch dichte als auch IP68-geschützte Schnittstellen oder mit mehr als 10.000 Steckzyklen. So bieten Hersteller wie Molex komplette, aufeinander abgestimmte Lösungspakete an, um den Verdrahtungs- und Verbindungsaufwand zu minimieren.

Martin Ortgies

Fachjournalist

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