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Steckverbinder Einkabelkonzept für Kommunikation und Leistung

| Autor / Redakteur: Dirk Bechtel und Thomas Rettig / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Mit der One Cable Automation (OCA) bietet Beckhoff Einkabellösungen für die Maschinenautomatisierung. Nun hat das Unternehmen zwei neue Steckverbinderreihen entwickelt, um höhere Leistungsanforderungen abzudecken.

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Beckhoff hat die Steckvverbinder der ECP- (im Bild) und ENP-Serie für höhere Leistungsanforderungen an eine Einkabellösung entwickelt.
Beckhoff hat die Steckvverbinder der ECP- (im Bild) und ENP-Serie für höhere Leistungsanforderungen an eine Einkabellösung entwickelt.
(Bild: Beckhoff)

Einzelne Feldgeräte, dezentrale Klemmenkästen und Maschinenmodule mit nur einem Kabel verbinden – das sieht das Konzept der One Cable Automation (OCA) von Beckhoff vor. Vereint werden die ultraschnelle Kommunikation per Ethercat und die für die angeschlossenen Komponenten notwendige Leistungsversorgung. Realisiert ist dies für die 24-V-Feldebene über die per M8-Steckverbinder anzuschließende Technologieerweiterung Ethercat P. Für höhere Leistungsanforderungen an eine Einkabellösung entwickelte Beckhoff die Steckverbinderfamilien ENP und ECP. Diese kombinieren – verstecksicher, einfach handhabbar und in Schutzart IP67 – Ethercat bzw. Ethercat P mit zusätzlichen Leistungsadern im Kabel.

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Gemischte Systemkonzepte möglich

Nach Bedarf lassen sich unterschiedliche Strecken mit der passenden Einkabellösung für Geräte und Komponenten mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen überbrücken. Entscheidend ist dabei auch die Offenheit für gemischte Systemkonzepte, d. h. für einen flexiblen Wechsel zwischen:

  • der Ethercat-P-Kommunikation mit integrierter Leistungsversorgung (Einkabellösung mit M8-Steckverbinder),
  • der Einkabellösung mit Hybridkabel, die wahlweise ein Ethercat- oder Ethercat-P-Kommunikationselement mit zusätzlichen Leistungsadern kombiniert (Einkabellösung mit den neuen ENP- bzw. ECP-Steckverbindern),
  • der Zweikabellösung mit separater Leistungsversorgung (Ethercat über M8-/RJ45-Steckverbinder oder Ethercat/Ethercat P über ENP-/ECP-Steckverbinder).

Mit Ethercat P hat Beckhoff die als weltweiten Standard etablierte Ethercat-Technologie erweitert und die ultraschnelle Ethercat-Kommunikation in einem Standard-Ethernet-Kabel mit der 24-V-System- und -Peripheriespannung (US bzw. UP) vereint. Entwickelt wurde dafür ein M8-Steckverbinder mit entsprechendem Steckgesicht, der durch eine mechanische Kodierung zuverlässig vor einem Fehlstecken mit Standard-Ethercat-Slaves schützt.

Für die Planung bei einer konkreten Maschine oder Anlage werden die einzelnen Ethercat-P-Verbraucher und Kabellängen per Twincat toolgestützt konfiguriert, um mit diesen Informationen das Ethercat-P-Netzwerk bestmöglich und gleichzeitig kostensparend auszulegen. Wichtige Informationen liefert hierzu auch die neue Ethercat-P-Box EPP9022-0060. Sie erfasst die Spannungen US und UP sowie Ströme IS und IP in der Anlage und gibt die Informationen an die Steuerung weiter.

Höhere Leistungsanforderung abdecken

Mit den neuen Steckverbinderreihen ECP und ENP ist die Kombination eines Kommunikations- und Power-Elements in Leistungsklassen von 3 A bis 64 A auf kompakte Weise möglich. Aufgrund der Reduzierung auf das Ethercat- bzw. Ethercat-P-Kommunikationselement und die DC- bzw. AC-Powerleitungen steht ein kostengünstiges Verbindungskonzept zur Verfügung. Zudem ist es per Bajonettverschluss sowie mit mechanischen und farblichen Kodierungen einfach handhabbar. Die Ethercat-P-Variante ECP bietet noch einen Vorteil: Aufgrund der in Ethercat P integrierten Leistungsübertragung kann man auf die vier normalerweise für 2 × 24 V notwendigen Adern verzichten und somit ein dünneres, kostengünstigeres Kabel verwenden oder auch weitere Spannungen bereitstellen.

Ist zusätzlich zur 24-V-System- und -Peripheriespannung von Ethercat P eine weitere oder auch höhere Leistungsversorgung erforderlich, lässt sich dies über entsprechende Hybridkabel und die neuen Steckverbinderreihen realisieren:

  • ECP (Ethercat P + Power): ECP vereint ein trapezförmiges Ethercat-P-Element – mit der gleichen Belegung wie beim Ethercat-P-kodierten M8-Steckverbinder – mit zusätzlichen Power-Pins. So wird die in Ethercat P integrierte 24-V-Versorgung um eine Leistungsübertragung ergänzt.
  • ENP (Ethercat/Ethernet + Power): ENP verbindet auch ein trapezförmiges, zentrales Kommunikationselement mit zusätzlichen Power-Pins. Das als Sicherheit gegen Fehlstecken invers ausgeführte Trapezelement dient hier der Datenübertragung über Ethercat, Standard-Ethernet oder andere Ethernet-basierte Kommunikationsprotokolle.

Kontinuierlicher Ausbau der One Cable Automation

Beckhoff baut die One Cable Automation weiterhin mit neuen Komponenten aus. Ein aktuelles Beispiel sind die Infrastruktur-Box-Module EP9221-0057 (1-kanalig) und EP9224-0037 (4-kanalig). Dabei handelt es sich um Powerverteilungen, die über B17-ENP-Steckverbinder zweimal 24-V-Spannung und den Schutzleiter sowie im Trapezelement die Ethercat-Kommunikation zur Verfügung stellen. Im Vergleich zu einer Ethercat-P-Anbindung lassen sich damit größere Entfernungen überbrücken bzw. deutlich höhere Ströme übertragen. (sh)

* Dirk Bechtel ist Senior Produktmanager Feldbussysteme bei Beckhoff Automation. Thomas Rettig ist Senior Produktmanager EtherCAT Technology bei Beckhoff Automation

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