Steckverbinder für Magnetventile sind in vielen Varianten verfügbar. Der neusten Stecker verfügen über eine Funktion, um den Haltestrom zu verringern. Phoenix Contact
Die Norm DIN EN 175301-803 beschreibt drei verschiedene Größen für Ventilsteckverbinder. Die gängigste Bauform A sieht eine quadratische Steckfläche vor, auf der zwei Schaltkontakte mit einem oder zwei PE-Kontakten Platz finden. Eine Variante mit drei Schaltkontakten dient zum Anschluss von Druckschaltern. Die Bauformen B und C sind ebenfalls in der DIN-Norm beschrieben, werden jedoch durch zwei Industriestandards ergänzt, die sich jeweils durch andere Abstände der Kontakte zueinander unterscheiden.
Eine Besonderheit von Ventilsteckverbindern gegenüber Rundsteckverbindern ist die oft schon integrierte Schutzbeschaltung. Diese Beschaltung hat die Aufgabe, die von der Ventilspule erzeugte induktive Spannung möglichst nah an der Quelle abzuleiten. Auf diese Weise werden schaltende Relais oder Steuerungen vor schädlichen Spannungsspitzen geschützt. Eine Schutzbeschaltung, die sich in direkter Nähe zur induktiven Last befindet, eliminiert außerdem störende EMV-Einflüsse auf Signal- und Kommunikationsleitungen. Entsprechende Schutzbeschaltungen lassen sich mit unterschiedlichen Bauelementen umsetzen – zum Beispiel mit Freilaufdioden, Z-Dioden oder Varistoren.
Die Norm DIN EN 175301-803 beschreibt drei Baugrößen für Magnetventilstecker: Bauform A (28 mal 28 mm), Bauform B (28 mal 20 mm) und Bauform C (16 mal 16 mm). Die gängigste ist die Bauform A. Phoenix Contact
Die für den Gleichstrombetrieb (DC) geeignete Freilaufdiode leitet die Selbstinduktionsspannung nahezu vollständig ab. Diese Eigenschaft ist in Verbindung mit der Ansteuerung durch elektromechanische Relais vorteilhaft, da Relais-Kontakte bereits bei nicht abgeleiteten induktiven Spannungen von 10 bis 12 V durch Lichtbögen stark verschleißen können. Die vergleichsweise hohe Abfallverzögerung der Freilaufdiode kann üblicherweise durch entsprechende Anpassung im Prozess ausgeglichen werden. So kann in Abfüllanlagen der Getränkeindustrie zum Beispiel die Abfallverzögerung in der durch die SPS vorgegebenen Füllzeit berücksichtigt werden.
Eine Schutzbeschaltung mit Z-Diode ist je nach Aufbau auch für Wechselstrom (AC) geeignet – sie leitet induktive Spannungen mit einer geringen Abfallverzögerung ab. Allerdings werden Selbstinduktionsspannungen unterhalb der Durchbruchspannung der eingesetzten Z-Diode nicht abgeleitet.
Freilaufdioden harmonisieren gut mit Relais, für AC-Anwendungen eignen sich Z-Dioden oder die leistungsfähigeren Varistoren. Phoenix Contact
Ähnlich verhält sich ein Varistor, dessen dämpfende Wirkung ab Erreichen der Schwellspannung einsetzt. Ab dieser Spannung wird der Widerstand des Voltage Dependent Resistor (VDR) niederohmig und leitet daher die Selbstinduktionsspannung der Last ab.
Falls eine Ableitung bereits an anderer Stelle des Steuerstromkreises oder im Ventilanschluss selbst integriert ist, ist keine Schutzbeschaltung im Steckverbinder nötig. Für diesen Fall sind Ventilstecker ohne Beschaltung verfügbar.
Richtige Wahl des Anschlusses
Stehen die Bauform und die Schutzbeschaltung des Ventilsteckverbinders fest, muss darüber entschieden werden, wie der Anschluss des Ventils erfolgen soll. Die rationellste Variante ist der fertig konfektionierte Ventilsteckverbinder mit Anschlussleitung und M12-Rundsteckverbinder. Bei der Montage der Anlage ist so kein Anschließen von Einzeladern mehr erforderlich – die Steckverbinder werden einfach mit der Verteilungsebene verbunden. Diese standardisierte Schnittstelle vermeidet Verdrahtungsfehler und spart im Service-Fall Zeit.
Wird mehr Flexibilität benötigt, kommen Ventilstecker-Adapter zum Einsatz. Mit der zusätzlichen M12-Steckverbindung direkt am Ventil lassen sich Anlagen-Konfigurationen schnell und rationell anpassen. So eignen sich etwa für den Sondermaschinenbau Ventilsteckverbinder, die sich vor Ort konfektionieren lassen. Diese Steckverbinder werden mit ihrer robusten Schraubanschlusstechnik direkt an der Maschine oder Anlage angeschlossen.
Eine weitere Lösung für spezielle Anwendungsfälle sind Doppel-Ventilsteckverbinder. Müssen Ventile mit mehr als einem elektrischen Anschluss oder zwei benachbarte Ventile verbunden werden, kann dies mithilfe von Doppel-Ventilsteckverbindern mit nur einer Anschlussleitung erfolgen. Der Verkabelungsaufwand verringert sich durch diese Maßnahme, da Masse- und PE-Leiter jeweils von beiden Ventilsteckern genutzt werden.
Ventilstecker mit Energiereduzier-Funktion haben eine um bis zu 50 % geringere Stromaufnahme gegenüber herkömmlichen Varianten. Phoenix Contact
Energiereduzierer als Sparmaßnahme
Auch die kompakten Ventilstecker können helfen Strom zu sparen. Ventilstecker mit Energiereduzierung – auch Haltestrombegrenzer genannt – verringern die elektrische Energie, die zum Halten des Ventils benötigt wird, je nach Anwendungsfall um mehr als 50 %. Eine im DIN-konformen Ventilstecker integrierte Schaltung steuert dazu die abgegebene Energie nach dem Einschaltimpuls so, dass die Trägheit des Ventilankers zunächst überwunden wird. Danach lässt der Steckverbinder mit hoher Frequenz die Spannung abfallen und aufbauen, durch die Trägheit des Ankers verbleibt dieser in aktivierter Position. Die geringere aufgenommene Energie verringert zusätzlich die Erwärmung des Ventils und damit die thermische Langzeitbelastung – was wiederum die Lebensdauer erhöhen kann. Außerdem lässt sich die eingesetzte Stromversorgung einer Anlage kleiner dimensionieren, da eine geringere Leistung im Vergleich zur Verwendung von Ventilsteckverbindern ohne Energiereduzierung ausreicht.
Dirk Bunzel
(mf)
