Anschlusskonzepte Plug & Play-Verbindung für die S7-300-SPS vermeidet Fehler

Autor / Redakteur: Daniel Utermöhle * / Gerd Kucera

Der Anschluss einer Steuerung an Reihenklemmen zeigt sich fehlerträchtig und zeitaufwändig. Fehlerfrei und bis zu 90% schneller als bei einer Parallelverdrahtung geht es mit VIP-Power Cabeling.

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Bild 1: Mit VIP-Power Cabling lassen sich Baugruppen jetzt bis zu 90% schneller als bei einer Parallelverdrahtung an eine S7-300-Steuerung anschließen.
Bild 1: Mit VIP-Power Cabling lassen sich Baugruppen jetzt bis zu 90% schneller als bei einer Parallelverdrahtung an eine S7-300-Steuerung anschließen.
(Bild: Phoenix Contact)

Seit Entwicklung der ersten modularen Reihenklemme für die Installation in Kraftwerken hat sich die an sich simple Elektrokomponente stark verändert. So wurde beispielsweise das Klemmen-Design verschlankt, verbesserte Werkstoffe kamen zum Einsatz, verschiedene Anschlusstechniken entstanden und sogar Bauteile wie Relais, Sicherungen oder Dioden wurden in das Klemmengehäuse integriert.

Heute findet die Reihenklemme sowohl in den verhältnismäßig kleinen Schaltschränken des Maschinenbaus als auch in großen industriellen Schaltanlagen Anwendung, in denen viele tausend E/A-Signale rangiert werden müssen. Das Leistungsspektrum der Klemmen reicht heute von der Ankopplung leistungsstarker Antriebe bis zur Rangierung kleiner Steuerungssignale.

Wie lässt sich die Reihenklemme nun am besten mit einer Steuerung verbinden? Werden exemplarisch die marktüblichen Lösungen für die Kopplung an eine Simatic S7-300 betrachtet, kristallisieren sich drei wesentliche Ansätze heraus:

  • Verwendung von einseitig vorkonfektionierten Frontadaptern mit 20 beziehungsweise 40 Einzeladern im Seilverbund sowie einem offenen Ende zur freien feldseitigen Konfektionierung, wobei die Nennspannung 24 V AC/DC beträgt.
  • Einsatz von Systemverkabelungs-Adaptern, die zur Signalverteilung spezielle Leitungen mit angeschlagenen, genormten Steckverbindern nutzen und feldseitig auf Übergabemodule aufgelegt werden. Die maximal zulässige Spannung bei einem FLK/IDC-Anschluss beläuft sich auf 50 V AC respektive 60 V DC.
  • Verwendung von Frontsteckern mit Schraub-, Zugfeder- oder Crimpanschluss, die nicht konfektioniert sind, sodass das Anschlagen und die Auswahl der Signalleitungen dem Anwender überlassen bleiben. Maximal ist eine Spannung von 250 V AC/DC zulässig.

Die aufgeführten Varianten verdeutlichen, dass es im Prinzip für jede Applikation die passende Lösung gibt. Die Ankopplung von Leistungskarten bis 250 V AC/DC oder Reihenklemmen erfordert jedoch einen erhöhten Arbeitsaufwand für das Konfektionieren und Verlegen der Leitungen. Die Erfahrung zeigt, dass für die Anbindung von 40-poligen Baugruppen inklusive einer etwaigen Fehlersuche durchaus 45 Minuten zu veranschlagen sind.

Um die beschriebene Vorgehensweise zu vereinfachen, hat Phoenix Contact die neue Adapter-Generation VIP-Power Cabling entwickelt. Aufgrund des geschlossenen Gehäuses, des hohen Kabelquerschnitts und eines besonderen Prüfverfahrens lassen sich mit der Lösung nahezu alle E/A-Baugruppen für die S7-300 fehlerfrei anschließen. Die sichere Verbindung der Frontadapter mit den E/A-Karten ist bei den 20-poligen Baugruppen über einen Rastmechanismus realisiert, während die 40-poligen Adapter mittels einer Schraube fixiert werden.

Durch die simple Eins-zu-eins-Rangierung der Signale über Combi-Steckverbinder direkt auf die Reihenklemme sind verschiedene Signalformen möglich. Das Spektrum erstreckt sich vom kleinen analogen Signal über gängige 24 V/500 mA-Schaltsignale bis zu maximalen Schaltspannungen von 250 V AC/DC und Strömen pro Einzelader bis 6 A beziehungsweise einem Summenstrom pro Kabel von 20 A bei einer Umgebungstemperatur von 40 °C. Dabei werden immer zehn Signale über eine Leitung oder einen Combi-Stecker geführt (Bild 2).

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Dies beruht auf der Tatsache, dass die Anschlussgruppierung in den E/A-Baugruppen bei der S7-300-Steuerung zehn Anschlusspunkte umfasst. Bei digitalen Signalen ist je eine Ader für die Spannungsversorgung und acht Adern für die geschalteten Signale vorgesehen. Die Combi-Steckverbinder sind für den Installateur eindeutig von 1 bis 20 bei den 20-poligen Baugruppen und von 1 bis 40 bei den 40-poligen Baugruppen beschriftet.

Optional können sie codiert werden, was ein falsches Stecken verhindert und eine klare Zuordnung der Signale sicherstellt. Zur Kontaktierung der Reihenklemme stehen zwei verschiedene angeschlagene Steckverbinder zur Verfügung: eine Standard-Variante mit einem Rastermaß von 5,2 mm zum Anschluss von Leitern bis 2,5 mm2 Querschnitt sowie eine platzsparende Version mit einem Rastermaß von 3,5 mm für Leiter mit einem maximalen Querschnitt von 1,5 mm2 (Bild 3).

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