Das All-in-one-System REX12 dient der Absicherung der 24-V(DC)-Stromversorgung. Statt nur binäre Signale zu übertragen, ermöglicht die Kommunikation über IO-Link eine kontinuierliche Messwert- und Statusüber­tragung an den IO-Link Master.

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Bisher beschränkten sich die im Bereich von 24-V(DC)-Stromversorgungen zur Verfügung gestellten Informationen in der Regel auf ein binäres Signal. Dank einer direkten Verbindung zwischen dem Hilfskontakt des Sicherungsautomaten und einem binären Eingang des Steuerungssystems kam es beim Auslösen des Sicherungsautomaten zur Weiterleitung dieser Information an das Automatisierungssystem. Dabei konnte der Anwender die Statusanzeige seiner Absicherung als Sammel- oder Einzelsignalisierung realisieren. Diese Meldung war allerdings rudimentär und bot dem Service-Mitarbeiter nur einen geringen Informationsgehalt bei der Fehlersuche. Der konkrete Grund der Auslösung blieb stets im Dunkeln. Hilfreich wäre es also, beispielsweise eine IO-Link-Anbindung – wie es sie für die Sensoren einer Maschine gibt – auch für 24-V(DC)-Stromversorgungen zu realisieren.

Ein IO-Link-System besteht aus mindestens einem IO-Link Master und den daran angeschlossenen IO-Link Devices, wobei der Master die Devices mit dem angeschlossenen Steuerungssystem verbindet. Er stellt somit die Schnittstelle dar. Jedes Device ist bidirektional und durch eine Punkt-zu-Punkt Verbindung mit dem IO-Link Master verbunden. Dabei betragen die Kommunikationsgeschwindigkeiten 4,8 kBaud, 38,3 kBaud und 230 kBaud. Da sich die am Markt verfügbaren IO-Link Master verschiedener Hersteller unter anderem durch die maximale Anzahl der anzuschließenden Devices unterscheiden, können Anwender die Geräte passend zu den Anforderungen der jeweiligen Applikation auswählen.

Einer der großen Vorteile von IO-Link ist die einfache Inbetriebnahme. Zu Beginn implementiert der Anwender den IO-Link Master in das Steuerungssystem und konfiguriert diesen. IO-Link ist vom Steuerungssystem unabhängig, sodass eine Einbindung in fast alle verfügbaren Systeme möglich ist. Nach der Implementierung verbindet sich der IO-Link Master selbsttätig mit dem IO-Link Device. Die zum Betrieb des Gerätes notwendigen Parameter überträgt der Master automatisch, das Gerät kann sofort korrekt konfiguriert in Betrieb gehen. 

Die standardisierte Kommunikation stellt den Datenaustausch sicher – unabhängig vom Gerät und den unterschiedlichen Anwendungsbereichen. Er erfolgt über eine dreiadrige Leitung, eine speziell geschirmte Zuleitung ist nicht notwendig. Im Fall einer Nachrüstung einer Maschine mit IO-Link ermöglicht dies eine einfache und kostengünstige Umstellung, insofern als sich die bestehende Verdrahtung weiterverwenden lässt. So können auch bei konventionellen Maschinen die Transparenz und Parametrierbarkeit nachträglich implementiert werden. Dies ermöglicht eine schnelle zyklische und azyklische Übertragung von Messwerten und Statusinformationen an das angeschlossene Steuerungssystem. 

Sicherungsautomat spricht IO-Link

Beim REX12D-TE lässt sich die Stromstärke mittels IO-Link oder direkt am Gerät im Bereich von 1 A bis 10 A ganzzahlig einstellen. So ist nur ein Gerät für alle Stromstärken nötig.

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Um auch 24-V(DC)-Stromversorgungen an IO-Link anbinden zu können, hat E-T-A den IO-Link Controller EM12D-TIO entwickelt. An diesen Controller, der als IO-Link Device fungiert, lassen sich maximal sechzehn Kanäle des intelligenten Sicherungsautomaten REX12D-Tx anschließen. Der IO-Link Controller sammelt alle wichtigen Informationen des Sicherungsautomaten und leitet diese an den IO-Link Master weiter. Für den Datenaustausch ist lediglich ein IO-Link Port des Masters nötig. Durch diese Datenbündelung sparen Anwender Ressourcen auf dem IO-Link Master, wodurch sich in der Folge auch Kosten bei der Auslegung des IO-Link Masters einsparen lassen. 

Die Kommunikation zwischen IO-Link Master und angeschlossenem Automatisierungssystem erfolgt zyklisch und azyklisch. Da das IO-Link-System den aktuellen Status des elektronischen Sicherungsautomaten sowie den erfassten Laststrom kontinuierlich überträgt, ist eine Veränderung der Stromaufnahme eines angeschlossenen Verbrauchers leicht ersichtlich. Eine solche Veränderung der Stromaufnahme kann auf eine Beschädigung oder Verschmutzung des abgesicherten Gerätes und dadurch auf einen möglichen Fehler hinweisen. Diese Informationen lassen sich beim nächsten Service-Einsatz berücksichtigen und so ungewollte Stillstände der Maschine verhindern. Zusätzlich unterstützend wirkt die Parametrierbarkeit eines Grenzwertes für den Laststrom: Beim Erreichen dieses Grenzwertes erzeugt der elektronische Sicherungsautomat eine Warnmeldung, eine Statusanzeige am Gerät signalisiert dies durch Blinken. Gleichzeitig wird die Statusmeldung an das Automatisierungssystem übertragen. 

Kommt es zu einer Auslösung des elektronischen Sicherungsautomaten, erfolgt zeitgleich die Übertragung der Ursache des Fehlers, was Service-Mitarbeitern die Fehlersuche erleichtert. So kann diese zielgerichtet erfolgen, Stillstandzeiten reduzieren sich. Ein typischer Fehler ist beispielsweise die Beschädigung der Leitungsisolation und ein dadurch auftretender Kurzschluss. Dieser Kurzschluss wird direkt an das Steuerungssystem übertragen und in der Visualisierung des Automatisierungssystems angezeigt. Ebenso erfolgt die Anzeige eines Überlast-Ereignisses – in diesem Fall ermöglicht diese Information dem Servicepersonal die Kontrolle der angeschlossenen Last, da ein solcher Fehler auf ein Problem beim angeschlossenen Verbraucher hindeutet. Eine derart eindeutige Unterscheidung erleichtert und verkürzt die Fehlersuche. 

Einstellbarer Überstromschutz

Den elektronischen Sicherungsautomaten REX12 gibt es in zwei Varianten: Die mit einer festen Stromstärke ausgestattete Version ermöglicht einen normenkonformen Leitungsschutz nach EN 60204-1. Dabei entspricht das interne Fail-Safe-Element des elektronischen Sicherungs­automaten dem angegebenen Geräte-Nennstrom. Dieser elektronische Sicherungsautomat ist als ein- oder zweikanalige Ausführung erhältlich und deckt den Strombereich von 1 A bis 10 A ab. Die zweite Variante hat eine einstellbare Stromstärke, die sich mittels IO-Link oder direkt am Gerät im Bereich von 1 A bis 10 A ganzzahlig einstellen lässt. Diese Einstellbarkeit verringert die Lagerhaltung, da nur ein Gerät für alle Stromstärken nötig ist. Parametriert wird passwortgeschützt über die Visualisierung des Automatisierungssystems. 

Das Konzept der Stromverteilung

Das ‚REX‘-System verfügt über ein flexibles Anreih- und Anschlusskonzept. Die Einspeisung erfolgt über das Einspeisemodul, wobei der maximale Einspeisestrom 40 A beträgt. Zusätzlich ist das Einspeisemodul mit einer IO-Link-Schnittstelle ausgestattet, wodurch das Standard-Einspeisemodul zum intelligenten IO-Link-Buscontroller avanciert. An das Einspeisemodul lassen sich die elektronischen Sicherungsautomaten mit Hilfe eines Rückwandbügels anreihen. Da der Bügel mit einer Kontaktleiste ausgestattet ist, werden beim Schließen des Bügels automatisch die 24-V(DC)-Stromverteilung sowie die Kommunikation zwischen Buscontroller und elektronischem Sicherungsautomaten realisiert. 

Zubehör wie etwa spezielle Stromschienen sind nicht notwendig, der Monteur kann die Geräte auf die Hutschiene aufschnappen und miteinander verbinden. Auch eine Systemerweiterung oder -umkonfiguration lässt sich einfach realisieren. Im ersten Fall lassen sich die Sicherungsautomaten einfach an das bestehende System anfügen, im zweiten Fall öffnet der Monteur den Bügel des zu tauschenden und des Nachbargerätes. Dadurch lassen sich auch Geräte aus dem Verband leicht entfernen und durch andere ersetzen.

Autor:
Thomas Kramer ist Geschäftsfeldmanager Automation & Process Control bei E-T-A in Altdorf.