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Installationssystem für die Übertragung von Energie, Signalen und Daten

Roboterverkabelung in Kupfer und LWL

Bisher konnten Anwender in der Automobilindustrie auf kein durchgängiges Verdrahtungskonzept auf Basis von Profinet zurückgreifen. Das ist jetzt anders, denn das von Weidmüller angebotene Installationssystem dient der Übertragung von Energie, Signalen und Daten im Automobilbau gemäß den Anforderungen der AIDA (Automatisierungsinitiative Deutscher Automobilhersteller). Das Installationssystem für die Roboterverkabelung ist durchgängig konzipiert und entspricht der Verkabelungsrichtlinie für Profinet. Spezielle aktive und passive Komponenten sowie entsprechendes Werkzeug komplettieren das in Kupfer- oder LWL-Technik ausgeführte Installationssystem.

Durch die geringen Abmessungen der FreeCon-Kabelkupplungen lassen sich fertig konfektionierte und geprüfte Leitungen ins Schlauchpaket einziehen. Detail: Der Halterahmen ist mit 10 mm sehr robust ausgelegt. (Bild: Weidmüller Interface GmbH & Co. KG)

Durch die geringen Abmessungen der FreeCon-Kabelkupplungen lassen sich fertig konfektionierte und geprüfte Leitungen ins Schlauchpaket einziehen. Detail: Der Halterahmen ist mit 10 mm sehr robust ausgelegt. (Bild: Weidmüller Interface GmbH & Co. KG)

Für die Übertragung von Energie, Signalen und Daten im Automobilbau gemäß den Anforderungen der AIDA präsentiert Weidmüller ein durchgängiges Installationssystem. Es entspricht der Verkabelungsrichtlinie für Profinet und kommt beispielsweise bei der Roboterverkabelung zum Einsatz. Das Installationssystem besteht aus aufeinander abgestimmten Einzelsteckkomponenten für die Verdrahtung der Schlauchpakete und reduziert den Montageaufwand um rund 50 Prozent. Mit ihnen kann der Anwender per Plug&Play die drei Basiselemente der industriellen Automation – Energie, Signale, Daten – stecken und somit eine ganzheitliche Lösung realisieren. Schlauchpaket eins stellt die Verbindung vom Schaltschrank zum Roboterfuß her. Schlauchpaket zwei verbindet den Roboterfuß mit Achse drei und Schlauchpaket drei verbindet schließlich Achse drei mit dem Roboterkopf. Die Vorteile: Bei der Installation geringer Montageaufwand und beim Service schneller Austausch der Schlauchpakete. So lässt sich mit den PushPull-Steckverbindern mit wenigen Handgriffen der Energie-, Signal- und Datenstrang austauschen. Die robusten Metallgehäuse der Steckverbinder sind eigens für raue Umgebungsbedingungen und eine lange Lebensdauer ausgelegt. PushPull-Steckverbinder und neuartige Anschlussdosen bilden die Basis für den Verkabelungsstandard bei Profinet-Installationen in der Automobilindustrie. Er besteht aus Steckverbindern der Variante 14, ausgestattet mit zwei verschiedenen Einsätzen für Daten und Signale und dem PushPull-Steckverbinder für die Energie. Das System komplettiert eine Doppelanschlussdose für die Energie (24V) und Daten (Ethernet), sowie eine Einfachanschlussdose für Signale. Steckverbinder und Anschlussdosen besitzen RJ45-Module. Jede Steckstelle in einer Übertragungsstrecke (Channel) erhöht die elektrischen Verluste und beeinträchtigt die gesamte Übertragungsstrecke, deshalb sieht die Profinet-Spezifikation maximal sechs Steckstellen vor. Weidmüller verwendet in seinen RJ45-Modulen die SteadyTec-Technologie, deshalb lassen sich mehr Steckstellen in einem Channel realisieren. Der PushPull-Steckverbinder für die Energieleitungen ist mit einem 5-poligen Einsatz für 16A ausgestattet, der PushPull-Signalsteckverbinder besitzt einen 10-poligen Hybrideinsatz. Das IE-Steckverbinderportfolio mit SteadyTec-Technologie, das Weidmüller für die Roboterverkabelung anbietet, erfüllt die hohen Anforderungen in Bezug auf EMV sowie Schock-, Vibrations-, Temperaturfestigkeit und ermöglicht eine einfache Konfektionierung vor Ort. FreeCon-Kabelkupplungen sind eine interessante Alternative zu den Doppelanschlussdosen. Durch ihre kompakte Bauart bei geringen Abmessungen lassen sich fertig konfektionierte und geprüfte Leitungen problemlos in Schlauchpakete einziehen. Bisher wurden bei der Schlauchpaketproduktion die Leitungen ohne Steckverbinder durch den Schlauch gezogen und die Steckverbinder anschließend montiert. Wenn beim anschließenden Test des Schlauchpakets ein Fehler bei der Konfektionierung auffiel, musste das komplette Schlauchpaket aussortiert und überarbeitet werden. Dank der FreeCon-Kabelkupplungen ist das nicht mehr notwendig, weil diese so konzipiert sind, dass sie mit durch das Schlauchpaket passen und somit geprüfte, fertige Leitungen eingezogen werden können. Die Vereinzelung in kompakter Bauform vereinfacht die Konfektionierung der Schlauchpakete in der Automobilindustrie. Darüber hinaus lassen sich die Kabelkupplungen zusammen mit den Steckverbindern als fliegende Kabelkupplung im Feld einsetzen. Das Verdrahtungskonzept ermöglicht eine schnelle und komfortable Roboterverkabelung. Die Kabelkupplungen zeichnen sich durch ein stabiles Metallgehäuse in Schutzart IP67 und eine kurze Montagezeit aus. Der Anwender kann auf folgende Kabelkupplungen zurückgreifen: Version mit RJ 45-Einsatz, als PushPull Power- und Hybridvariante.

Das durchgängige Konzept für die Verkabelung von Energie, Signalen und Daten besteht aus V14-Steckverbindern mit zwei verschiedenen Einsätzen für Daten und Signale und dem PushPull Power-Steckverbinder für Energie. Doppelanschlussdosen für Energie und Daten sowie eine Einfachanschlussdose für Signale komplettieren das System. (Bild: Weidmüller GmbH & Co. KG)

Das durchgängige Konzept für die Verkabelung von Energie, Signalen und Daten besteht aus V14-Steckverbindern mit zwei verschiedenen Einsätzen für Daten und Signale und dem PushPull Power-Steckverbinder für Energie. Doppelanschlussdosen für Energie und Daten sowie eine Einfachanschlussdose für Signale komplettieren das System. (Bild: Weidmüller GmbH & Co. KG)

Aktive und passive Steckkomponenten sowie umfassendes Zubehör

Das Weidmüller-Installationssystem kann sowohl in Kupfer- oder LWL-Technik ausgeführt sein. Durchgängig für die Roboterverkabelung konzipiert, besteht es aus aktiven und passiven Steckkomponenten (gemäß Verkabelungsrichtlinie für Profinet bzw. EtherNet/IP) sowie Zubehör, welches die Verbindung vom Schaltschrank bis in den Roboterkopf gestattet. Bislang setzten Anwender hierbei vorrangig auf Kupferleitungen. Doch die Automationsanforderungen verlangen nach immer höheren Datenmengen bei gleichzeitiger Immunität gegenüber elektromagnetischen Einflüssen, was dazu führt, dass vermehrt Lichtwellenleiter auf Basis von polymeroptischen Fasern (POF) Verwendung finden. Bei der Konzeption der IE-Steckverbinder mit SteadyTec-Technologie realisierte der Anbieter sein durchgängiges Plattformkonzept deswegen für die Kupfer- oder LWL-Verkabelung. Dem Anwender wird somit freigestellt, in welcher Technologie er seine Installation von der Feld- bis in die Managementebene ausführt. Vertraut er beispielsweise auf POF-Lichtwellenleiter, dann kann er mit dem FreeCon-Active-Repeater seine LWL-Verkabelung in Echtzeit diagnostizieren. Die neue Technologie wurde für Profinet durch die Profibus-Nutzerorganisation (PNO) spezifiziert, der FreeCon-Active-Repeater entspricht hierbei der höchsten Conformance Class ‚C‘ der PNO- Spezifikation. Generell unterliegen Lichtwellenleiter auf Basis von polymeroptischen Fasern (POF) einem natürlichen Alterungsprozess, der die Dämpfung der Faser sukzessive erhöht. Um stets die sichere Übertragung der Ethernetdaten zu gewährleisten, überprüft FreeCon Active die Dämpfung jeder POF-Leitung eines Schlauchpaketes hinsichtlich des optischen Budgets, z.B. vom Schaltschrank bis zum Roboterkopf. Die übergeordnete Steuerung wird über Profinet vom Gerät alarmiert, sobald die Dämpfung einen kritischen Wert erreicht hat. Hierbei ermittelt der Profinet-POF-Repeater exakt, zu welchem Zeitpunkt welches Schlauchpaket ausgetauscht werden muss. Zudem liefert das Gerät bei der Inbetriebnahme einer Anlage auf Tastendruck präzise Informationen über die Dämpfung und Länge der Verkabelung. Das spart langwieriges Messen, Dokumentieren und Zertifizieren. Ferner integrieren die Repeater in einem Modul die Daten- und Energieübertragung, was die Anlagenverfügbarkeit erhöht und Vorteile in der Installation bietet. Neben dem Repeater bietet Weidmüller auch einen Medienkonverter an (FreeCon Active Medienkonverter), der elektrische Signale vom RJ45 in optische Signale auf SCRJ umsetzt, auch er verfügt über die beschriebene Diagnosefunktion der optischen Strecke. Zusammen mit dem Multifunktionswerkzeug HTX-IE-POF für eine schnelle und reproduzierbare Konfektionierung von SC-RJ-Steckverbindern, bietet das Detmolder Unternehmen ein komplettes Komponentenpaket für Übertragungslösungen mit POF-Lichtwellenleitern. Anwender erledigen mit HTX-IE-POF in einem Werkzeug das Abisolieren und Crimpen von 1mm dicken polymeroptischen Fasern speziell für den Profinet- und EtherNet/IP- SC-RJ-Steckverbinder. Das exakte Schneiden der Faser an der Ferrule erfolgt durch ein rotierendes Messer, ein nachträgliches Polieren ist somit nicht notwendig. Dank dem Multifunktionswerkzeug erzielt der Anwender eine verlässliche, gleichbleibend geringe Dämpfung.

Roboterverkabelung in Kupfer und LWL
Bild: Weidmüller Interface GmbH & Co. KG


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