Retrofit So lässt sich ein I/O-System leicht austauschen

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Bei einem Anlagen-Retrofit bedeutet Zeit gleich Geld. Mit den passenden Zutaten – Standard-Systemverkabelung und anwendungsspezifische Ergänzungsprodukte kombiniert – lässt es sich jedoch einfach, fehlerfrei und vor allem schnell umrüsten.

In der Industrie ist moderne und zuverlässige Leittechnik heute nicht mehr wegzudenken. Entsprechende Lösungen erweisen sich für viele Branchen als essenziell, etwa in der Prozesstechnik. Damit die verbauten Komponenten und Systeme den stetig wachsenden Anforderungen gerecht werden und auf dem aktuellen Stand der Technik sind, stehen auch in diesem Umfeld Austausch- und Modernisierungsarbeiten an. Um die Wirtschaftlichkeit einer Anlage nicht zu beeinträchtigen, gilt es möglichst reibungslos umzurüsten. Denn Schnelligkeit und Fehlerfreiheit sind grundlegende Elemente einer erfolgreichen Migration. Genau das wünscht sich jeder Betreiber – besonders beim Upgrade seiner Anlage auf die nächste Systemsteuerung.

Stehen die richtigen Komponenten zur Verfügung, lassen sich die Systemkabel von den bisher verwendeten I/O-Karten abziehen und anschließend auf die neuen Karten aufstecken. Doch das ist einfacher gesagt als getan. Wie kann nun ein mögliches Konzept aussehen und wie lässt sich ein Retrofit ohne großen Aufwand umsetzen?

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Tipps für die Erstinstallation

Viele vermeintlich einfache elektrische Komponenten für die Hutschiene eignen sich als zukünftige Systemschnittstelle. Anwender, die ihre Feldverdrahtung auf steckbare Klemmen der Produktfamilie Combi von Phoenix Contact aufgelegt haben, haben einen Vorteil. Von den Combi-Klemmen aus lässt sich im Fall einer Hochrüstung ein vorbereitetes und geprüftes Systemkabel auf die I/O-Karten der nächsten Steuerungsgeneration stecken – fehlerfrei, schnell und sicher.

Relais erweisen sich als wichtiger Bestandteil der digitalen Signalübertragung. Während die vorhandene Feldverdrahtung bestehen bleiben kann, macht der PLC-V8-Adapter aus der Steuerungsseite eine Systemschnittstelle. Das Gleiche gilt für die analogen Signale. Der Adapter der Produktfamilie Mini Analog Pro erweitert die Signalübertrager um die Funktion der Systemschnittstelle, sodass die Anwendung für das nächste Upgrade gerüstet ist.

Oftmals braucht es keinen zusätzlichen Verdrahtungs- und Installationsaufwand für eine modulare Systemverkabelung. Auch mit Standardkomponenten lassen sich die Übergänge zu den kommenden Lebensabschnitten der Anlage zuverlässig, schnell und günstig meistern.

Einzeladerverdrahtung versus Systemverkabelung

Grundsätzlich gibt es zwei Installationstypen:

Bei der oft genutzten Einzeladerverdrahtung fällt lediglich ein geringer Materialaufwand an. Darüber hinaus sind Entscheidungen nicht statisch, sondern können flexibel vor Ort getroffen werden. Die Nachteile des Verfahrens liegen allerdings auf der Hand: Die Installation erweist sich als zeitaufwendig, und das hohe Fehlerrisiko steht in keinem Verhältnis zum Materialaufwand.

Bei der Systemverkabelung setzt der Betreiber auf vorkonfektionierte Systemkabel. Im Verbund mit Übergabemodulen, Frontadapter und Zubehör entsteht so eine Plug-&-Play-Lösung, die eine fehlerfreie und schnelle Umrüstung sicherstellt. Aufgrund der deutlichen Zeitersparnis gegenüber der Einzeladerverdrahtung rechtfertigen sich die geringfügig höheren Anschaffungskosten.

Wegen des modularen Aufbaus der Systemverdrahtung zeigt sich das Upgrade der Anlage als denkbar einfach: Bis zu den Klemmen ändert sich die Feldverkabelung nicht. Der Komponententausch findet erst ab dem Systemstecker statt. Hier wird das vorhandene Systemkabel gelöst und die bisherige Steuerung ausgebaut. Ein neues Systemkabel schafft dann die Verbindung zur Steuerung der nächsten Generation.

Erstinstallation: Jetzt schon an später denken

Bereits bei der Erstinstallation sollte der Betreiber berücksichtigen, dass künftige Arbeiten an der Leittechnik wenig aufwendig sind. Doch was bedeuten schon die Ausfallzeit aufgrund einer irgendwann fälligen Modernisierung im Vergleich zur gesamten Lebensdauer der Anlage? Und welchen Unterschied macht es, wenn die Umrüstung ein paar Tage länger dauert? Wer so denkt, hat die potenziell entgangenen Umsätze und Gewinne nicht im Blick. In vielen Fällen erwarten die Betreiber von einem Umbau, dass dieser keinen negativen Einfluss auf den laufenden Geschäftsbetrieb hat.

Zwar lässt sich auch bei einer Direktverdrahtung über einen mechanischen Adapter, der die Schnittstelle der alten I/O-Karte nachahmt, auf die neuen I/O-Karten routen. Die Risiken dieser Vorgehensweise bestehen jedoch insbesondere in der Bauteileverfügbarkeit. Die mechanisch passenden Gegenstücke zu den alten und zumeist abgekündigten Baugruppen sind nämlich nicht unendlich verfügbar. Eine potenzielle Plug & Play-Lösung stößt daher an Grenzen. Sofern also die mechanischen Gegenstücke nicht mehr erhältlich sind, bleibt nur die Neuverdrahtung mit entsprechend langwierigen Tests.

Systemverkabelung: Aller guten Dinge sind drei

Eine modulare Systemverkabelung, wie sie von Phoenix Contact angeboten wird, setzt sich aus drei Komponenten zusammen:

• Der Frontadapter rangiert die Signale, sodass die aufwendige Einzeladerverdrahtung entfällt. Er wird einfach auf die passende Ein-/Ausgabekarte der Steuerung gesteckt.

• Vorkonfektionierte Systemkabel rangieren die Signale von der Steuerung zum Modul. Diese stehen in unterschiedlichen Ausführungen im Hinblick auf ihre Länge, die Anzahl der Pole und die Schirmung zur Verfügung.

• Als drittes Element übergibt das Modul die Steuer- und Feldsignale an I/O-Karten. Die Module sind ebenfalls in verschiedenen Anschlusstechniken, Baubreiten sowie mit unterschiedlichen Funktionen erhältlich.

Die Vorteile dieses Konzepts erschließen sich schnell: fehlerfreie Ausführung, überschaubarer Aufwand, erhebliche Zeitersparnis.

Das Hochrüsten von Anlagen auf eine neue Leittechnik-Generation findet nicht nur im industriellen Umfeld statt. Beispielsweise verfügen auch Fähr- und Kreuzfahrtschiffe über eine Leittechnik. In dieser Branche ist der Zeitdruck hoch und die erlaubte Fehlertoleranz liegt bei null. Ohne eine abschließend geprüfte Migration würde das Schiff nicht ablegen, was einen Umsatz- und Gewinnverlust nach sich zieht, ganz zu schweigen vom Unmut der Passagiere mit einhergehendem Reputationsverlust des Betreibers. Hat sich erst einmal ein Fehler in die Verkabelung eingeschlichen, kann die Ursachenforschung und -behebung zu einer unkalkulierbaren Größe werden.

An Bewährtem festhalten: Feldverdrahtung

Im Rahmen des Systemverkabelungs-Konzepts bleibt die erprobte Feldverdrahtung erhalten. Dieser Umstand verringert den Testaufwand beim Wechsel auf ein neues Leitsystem deutlich. Durchgängig steckbar stellt das Systemkabel die Verbindung vom Modul mit Systemstecker zu den neuen I/O-Karten her. Selbst bei I/O-Karten mit Push-in-Klemmen lässt sich mit den Frontadaptern das vorkonfektionierte Systemkabel fehlerfrei und schnell stecken.

Das Portfolio von Phoenix Contact umfasst vielfältige Migrationskonzepte. Dennoch sind manchmal kundenspezifische oder individuelle Lösungen notwendig. In einer Fachabteilung des Unternehmens für spezielle Ansätze werden deshalb Sonderlösungen planungsbegleitend erarbeitet. Am Ende des Prozesses steht ein Systemkabel, das auf die jeweiligen Systemstecker und I/O-Karten detailgenau abgestimmt und umfassend getestet ist. Damit hat der Anlagenbetreiber beim Umrüstvorgang schon mal eine Sorge weniger.

* Stephan Michalowski ist Product Marketing Cabling Solutions IF bei Phoenix Contact Electronics in Bad Pyrmont

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