Intelligenter Steckverbinder mit elektronischer Signalaufbereitung

| Redakteur: Kristin Rinortner

Smart Industrial Connectivity: Der smarte Steckverbinder befindet sich innerhalb der Anschlussleitung und erfasst dort verschiedene elektrische Werte und überträgt diese z.B. in eine APP, Cloud oder in ERP oder SCADA-Systeme.
Smart Industrial Connectivity: Der smarte Steckverbinder befindet sich innerhalb der Anschlussleitung und erfasst dort verschiedene elektrische Werte und überträgt diese z.B. in eine APP, Cloud oder in ERP oder SCADA-Systeme. (Bild: Weidmüller)

Intelligenz im Steckverbinder ist in aller Munde. Allerdings waren bisher noch keine Produkte zu finden, da diese in der Regel zu groß und zu teuer sind. Das ändert sich zur Hannover Messe

Einen Demonstrator für einen intelligenten Steckverbinder zeigte Weidmüller auf der Hannover-Messe-Preview. Der Prototyp demonstrierte praxisnah die Vorteile der kontaktfreien Übertragung von Mess- und Produktionsdaten. Dazu gehören unter anderem die Leitmessung einer kompletten Fertigungsanlage über einen Steckverbinder, sodass weitere Komponenten entfallen können.

Der „Smart Connector“ sorgt somit dafür, dass Elektronik, Sensorik und Aktorik sowie Kommunikationsschnittstellen auf kleinstem Raum kombiniert werden können. Darüber hinaus erlaubt ein integriertes Monitoring den Überblick über den gegenwärtigen Funktionsstand. Stör- bzw. Ausfälle lassen sich somit deutlich reduzieren.

All dies optimiert den Prozess auf vielen Ebenen, spart Kosten und beschleunigt die Produktion. „Eine Integration von Sensor-und Diagnosefunktionen ermöglicht völlig neue Anwendungsfelder in der Industrie – und macht zusätzliche Sensorik teilweise überflüssig“, erklärt Marc Neu, Produktentwickler am Smart Connectivity Competence Center von Weidmüller.

„Mit einem intelligenten Steckverbinder wird es möglich, unerwünschtes Verhalten oder Beschädigung frühzeitig zu erkennen und eine vorausschauende Wartung durchzuführen. Dadurch kommt es zu weniger Maschinenstillstand und einer Steigerung der Effizienz.“

Diesen intelligenten Steckverbinder wird Weidmüller erstmalig auf der Hannover Messe 2019 einem großen Publikum präsentieren. Der smarte Steckverbinder entstand im Rahmen des Förderprojektes des BMBF „Intelligente elektrische Steckverbinder und Anschlusstechnologie mit elektronischer Signalaufbereitung (ISA)“.

Anwendungen von intelligenten Steckverbindern

Steckverbinder und elektrische Anschlusstechnologien spielen eine zentrale Rolle in der Vernetzung der Produktion der Zukunft. Sie sind die Hauptschnittstelle zwischen Maschinen, Steuerungen und Datenverarbeitungsanlagen und bilden somit die Grundlage für die sichere Funktion, einfache Handhabung und Zuverlässigkeit der Automatisierungstechnik.

Der smarte Steckverbinder kann innerhalb der Anschlussleitung(en) von Fertigungsanlagen, Fertigungsmodulen oder Fertigungsinseln platziert werden. Er dient der Energieversorgung, Signal- und Datenanbindung an die SCADA- oder ERP-Ebene.

Im smarten Infrastruktur-Steckverbinder werden folgende Messgrößen auf den drei Phasen erfasst: Strom, Spannung und Leistung. Der Maximalstrom beträgt 3 x 72 A. Die Spannungsmessung geschieht direkt an L1 bis L3, ohne galvanische Trennung. Auch eine Temperaturerfassung ist integriert.

Der Steckverbinder ist auf das industrielle Umfeld abgestimmt, dafür stehen folgende Daten: Temperaturbereich –40 bis 125°C, Spannung: 3 x 230 V AC, Signalfrequenz: 50/60 Hz. Die Strommessung erfolgt mit Hallsensoren, das heißt, ohne Unterbrechung des Stromkreises.

Steckzyklenzähler für Infrastruktursteckverbinder

Die Anzahl der Steckzyklen bestimmen u.a. die Funktion und den „Verschleiß“ eines Steckverbinders. Die Detmolder realisieren die Zählfunktion mit einem energieautarken piezobasierten Miniatursystem: Die aufgebrachte Kraft während des Steckzyklusses erzeugt eine Energie, um das nachgelagerte elektronische System mit Strom zu versorgen. Der Energiewandler befindet sich im Kraftfluss des Stecksystems – im oder am Steckverbinder.

Die Energiezufuhr aktiviert ein elektronisches Zählwerk. Über Plausibilitätskriterien findet die Validierung statt, ob der Steckvorgang sicher durchgeführt worden ist. Bei erfolgreicher Validierung wird der Zähler um eins erhöht. Gesichert wird der absolute Wert in einem nicht flüchtigen Speicher. Beim Erreichen der festgelegten, maximalen Steckzyklenzahl erfolgt eine visuelle Markierung am Messsystem.

Der Zählerstand lässt sich dann kontaktlos über eine RFID-Schnittstelle auslesen. Dabei wird während des Lesevorgangs das System über die RFID-Schnittstelle mit Energie versorgt.

Fazit: Mit den Funktionen des intelligenten Infrastruktur-Steckverbinders ist eine wesentliche Effizienzsteigerung bei der Installation und Inbetriebnahme sowie beim zuverlässigen Betrieb von Maschinen und Anlagen möglich.

Der smarte Steckverbinder aus dem ISA-Projekt trägt wesentlich zur Produktionsverbesserung bei, da er innovative Automatisierungstechnologien mit smarten Digitalisierungslösungen verbindet und auf diese Weise die zukunftssichere Verbindung aller Prozessebenen vom Sensor bis in die Cloud realisiert.

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