Steuerungstechnik
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Elektrotechnik
Sensoren und Aktoren passiv verkabeln
ep6/2010, 3 Seiten
ausgestattet worden. Nach einer Bauphase von ungefähr zweieinhalb Jahren wurde das Projekt zu Beginn des Jahres 2009 abgeschlossen. Einkaufszentrum mit südländischem Flair Dass sich mit Hilfe von BACnet ein angenehm mediterranes Ambiente in einem Einkaufszentrum mit der Fläche von 9000 m2 umsetzen lässt, zeigt das Bremerhavener Mediterraneo (Bild ) - eine 2008 eröffnete Einkaufs-und Erlebniswelt mit insgesamt 40 Geschäften und Restaurants. Das Herz dieses Zentrums bildet eine Plaza, die durch eine 58 m hohe gläserne Kuppel überdacht ist. Die Klimatisierung und den optimalen Luftaustausch für die 8000 bis 10000 Besucher pro Tag erledigen Lüftungsanlagen der Firma Alko, die von Frequenzumrichtern des Herstellers Danfoss gesteuert werden. Die dafür notwendigen Signale erhalten die Umrichter via BACnet-Anbindung an das Leitsystem. Insgesamt sind im Mediterraneo vier Lüftungszentralen untergebracht, in denen neben einer Wärmepumpenanlage auch 18 Zu- und Abluftgeräte ihren Dienst verrichten (Bild ). Für die Steuerung der Lüftungsanlagen-Ventilatoren wird ein auf solche HKL-Anwendungen optimierter Frequenzumrichter von Danfoss verwendet, da sein modularer Aufbau eine einfache Anpassung an die jeweils benötigte Feldbustechnologie ebenso erlaubt wie eine angepasste Erweiterung für zusätzliche Ein- und Ausgänge oder die externe Versorgung mit DC 24 V. Die Feldbusanbindung erfolgt mit Hilfe einer optionalen BACnet-Erweiterungskarte. Bereits serienmäßig verfügt der eingesetzte Frequenzumrichter VLT HVAC Drive FC 102 über alle notwendigen Funktionen, um ihn realtiv unkompliziert in ein Gebäudeleitsystem einbinden zu können. So lassen sich Ist- und Sollwerte zwischen den einzelnen Systemen übertragen und auch Datenpunkte setzen sowie auslesen. Die Schnittstelle unterstützt den BACnet-Standard und ermöglicht die Kommunikation gemäß dem Client-Server-Prinzip. Noch mehr Funktionalität bietet der hier eingesetzte Antrieb VLT BACnet MCB 109, der mit dem BACnet-MS/TP-Standard arbeitet und relativ einfach nachgerüstet oder auch bereits montiert bestellt werden kann. Mit Hilfe von BACnet-MS/TP können Antriebe direkt über das BACnet-Protokoll mit anderen BACnet-Geräten kommunizieren. Zusätzliche Software für die Inbetriebnahme ist nicht notwendig, da sich alle Einstellungen über das Protokoll vornehmen lassen. Aufgrund des einfachen physikalischen Aufbaus ist BACnet-MS/TP gut geeignet für die Buskommunikation in der Feldebene. Fazit Aufgrund ihrer Größe und stark variierenden Nutzergruppen benötigen Multifunktionsbauten ein verlässliches und flexibles Gebäudeautomationssystem. Insbesondere im Hinblick auf die Schnelllebigkeit von Gewerbeeinheiten und die ständige Weiterentwicklung gebäudetechnischer Anlagen muss eine Erneuerung oder Erweiterung der Gebäudeausrüstung jederzeit möglich sein. Für diese Anforderungen bietet der BACnet-Standard ein hohes Maß an Investitionssicherheit. Der Standard ermöglicht nicht nur die Integration und den energieeffizienten Betrieb von Systemen, die aus Produkten unterschiedlicher Hersteller zusammengesetzt sind und dem aktuellen Stand der Technik entsprechen, sondern ist auch „offen“ für zukünftige Entwicklungen. Zum Beispiel arbeitet das internationale BACnet-Komitee schon an einer standardisierten Kommunikation zwischen Gebäuden und Energieversorgern, um den Energieverbrauch während der Spitzenzeiten durch reduzierte Nachfrage, Echtzeit-Preisgestaltung und andere Maßnahmen zu verringern. Mit neuen Lösung zur Steigerung von Komfort und Energieeffizienz wird auch BACnet ständig weiterentwickelt und ergänzt. Somit ist auch die Nutzung innovativer „grüner Technologien“ in großen Liegenschaften möglich. Literatur [1] DIN EN ISO 16484-5:2008-05 Systeme der Gebäudeautomation - Teil 5: Datenkommunikationsprotokoll (ISO 16484-5:2007). C. Grehl Parallel-Verdrahtung und passive Verkabelung Sensoren oder Aktoren - auch E/A-Geräte genannt - benötigen eine Spannungsversorgung sowie eine oder mehrere Leitungen für die Übertragung von Signalen. Diese Leitungen oder Litzen müssen mit der Steuerung verdrahtet werden. Sind nun mehrere E/A-Geräte im Einsatz, sind bei der Parallel-Verdrahtung zahlreiche Leitungen zur Steuerung zu führen (Bild , links). Die passive Sensor-Aktor-Verkabelung wird auch als passives Installationssystem bezeichnet - Sensoren und Aktoren lassen sich hier dezentral verkabeln (Bild , Mitte). Dies ermöglicht ein Sensor-Aktor-Verteiler, der mehrere Steckplätze aufweist, und der über eine mehrpolige Leitung mit der Steuerung verbunden wird. Diese Leitung, auch Stammleitung genannt, ist eine Hybridleitung, die Litzen für Spannungsversorgung und Signale bereitstellt. Im Verteiler sind diese mit den standardisierten Steckplätzen verbunden. Die Verteiler besitzen häufig eine hohe Schutzart und werden in der Nähe der E/A-Geräte installiert. So sind kurze Wege zu den Sensoren und Aktoren möglich, die dann direkt mit den Steckplätzen der Verteiler verkabelt werden. Durch standardisierte Schnittstellen und Steckverbinder erübrigt sich eine Verdrahtung im Feld. Feldbus-Installationssystem Das Feldbus-Installationssystem (Bild , rechts) basiert ebenfalls auf einer dezentralen Verkabelung der Sensoren und Aktoren. Allerdings werden Elemente der Steuerung zusätzlich im Feld installiert. Diese Elemente, auch I/O-Module genannt, bilden die Verbindung zwischen der Steuerung und den Sensoren oder Aktoren. Zur Verbindung der Steuerung im Schaltschrank mit den I/O-Modulen im Feld wird nur noch eine mehrpolig ausgeführte Leitung benötigt. Sie hat Litzen für die Spannungsversorgung sowie für Elektropraktiker, Berlin 64 (2010) 6 524 AUS DER PRAXIS Sensoren und Aktoren passiv verkabeln Die passive Sensor-Aktor-Verkabelung ist als dezentrale Lösung zwischen der Steuerung sowie den Sensoren und Aktoren seit vielen Jahren etabliert (Bild ). Aber wo ist ihr Einsatz sinnvoll und welche Möglichkeiten bieten die zahlreichen Produkte? Aufschluss über diese Fragen gibt ein detaillierter Blick auf die Feldinstallation mit ihren drei Evolutionsstufen sowie auf die Einsatzfelder der Komponenten. Komponenten der Systemverkabelung weisen hohe Schutzarten auf und trotzen Ölen, Wasser oder Stäuben Fotos: Phoenix Contact Elektropraktiker, Berlin 64 (2010) 6 Die Geschichte der Feldinstallation zeigt drei strukturell unterschiedliche Stufen die Signalübertragung. Im I/O-Modul werden Spannungsversorgung und Signale programmierbar zu den Steckplätzen des Moduls weitergeleitet. Diese sind - wie bei den Verteilern des passiven Installationssystems - standardisiert ausgeprägt, und können im Feld mit den Sensoren und Aktoren verkabelt werden. Das Feldbus-Installationssystem unterscheidet sich allerdings nicht nur durch die programmierbaren I/O-Module vom passiven System, sondern auch durch die Verkabelung zur Steuerung. Werden viele E/A-Geräte genutzt, sind auch mehrere I/O-Module notwendig. Diese sind jedoch nicht wie beim passiven System einzeln über die Stammleitung mit der Steuerung verbunden, sondern in Reihe. Es wird also nur ein I/O-Modul mit der Steuerung verkabelt, alle weiteren Module sind in Reihe miteinander verbunden. Die I/O-Module leiten somit die entsprechenden Signale aktiv weiter. Je nach Anwendung hat jedes der drei genannten Konzepte Stärken und Schwächen. Einsatzfelder des passiven Installationssystems Die dezentrale Verkabelung mit dem passiven Installationssystem deckt ein breites Anwendungs-Spektrum ab, von der kleinen Funktionseinheit bis zur vollständigen Anlage. Vorteile des passiven Systems sind ein modularer Aufbau, definierte Schnittstellen sowie die Verkabelung mit standardisierten Komponenten. Aufgrund des modularen Aufbaus kann eine Funktionseinheit oder Anlage jederzeit mit den Komponenten der passiven Sensor-Aktor-Verkabelung erweitert werden. Zusätzlich ermöglicht der hohe Standardisierungsgrad eine einfache Abschätzung der Installationskosten. Inzwischen wird dieses Installationssystem nicht nur im klassischen Maschinenbau eingesetzt. Die Weiterentwicklung der einzelnen Komponenten - Verteiler, Steckverbinder und Leitungen - erschließt immer neue Anwendungsgebiete. Seit einigen Jah-AUF EINEN BLICK Passive Sensor-Aktor-Verkabelung Die passive Sensor-Aktor-Verkabelung wird seit vielen Jahren mit Erfolg in der Feldinstallation eingesetzt. Die Vorteile gegenüber der Parallel-Verdrahtung sind vielfältig: modularer Aufbau standardisierte Komponenten einfache Verkabelung und Installation keine Verdrahtung im Feld schnelle Diagnose und Wartung Komponenten mit hoher Schutzart. Durch die Vielfalt der Komponenten lässt sich das System sowohl in kleinen Funktionseinheiten als auch in komplexen Anlagen einsetzen. Zur einfacheren Planung werden Software-Programme für die Projektierung angeboten. Diese stellen die eingesetzten Komponenten visuell dar und generieren entsprechende Schaltpläne und Stücklisten. ISMG 3 20 Dreiphasige Wechselrichter CARLO GAVAZZI Gmb H D-64293 Darmstadt Telefon 06151/8100-0 info@gavazzi.de www.gavazzi.de/intersolar Besuchen Sie uns: 9. bis 11. Juni 2010 Halle C3, Stand 225 · 96% EU Wirkungsgrad · Für Solaranlagen bis 23,1 kW · 2 MPP Tracker mit je 26 A Nennstrom · MPP Bereich 400-850 VDC · Schutzart IP55 ren hält es auch Einzug in die Chemie- und Lebensmittelindustrie. Komponenten für die passive Verkabelung Das Produktspektrum der passiven Installationssysteme ist groß und für eine Vielzahl von Anwendungen ausgelegt (Bild ). Bei Phoenix Contact beispielsweise gibt es 3- bis 17-polige Sensor-Aktor-Leitungen mit umspritzten Steckverbindern in den Ausführungen gerade und gewinkelt. Das Spektrum reicht von der einfachen und kostengünstigen Leitung bis hin zur schweißperlenfesten oder torsionsfähigen. Zum Zweck einer besseren Diagnose werden einige Steckverbinder-Typen auch mit LEDs und transparenter Umspritzung angeboten. Das LED-Prinzip kommt ebenso bei den Ventil-Steckverbindern mit umspritzter Leitung zum Einsatz. Hier sind LEDs und Schutzbeschaltung auf einer Platine kontaktiert, alle Bauteile werden vollständig mit einem transluzenten Kunststoff umspritzt. Erhältlich sind auch konfektionierbare Steckverbinder. Durch deren Löt-, Schraub- und Federkraftanschluss sowie mit Pierce-oder Schneidklemmen-Technik steht das vollständige Funktionsspektrum an Anschlussmöglichkeiten zur Verfügung. Die Sensor-Aktor-Verteiler wurden ebenfalls für unterschiedliche Applikationen entwickelt. Neben unterschiedlichen Steckplätzen sind auch verschiedene Gehäuse und Gewinde erhältlich. Ebenso gibt es Stammleitungen unterschiedlicher Qualität. Die Befestigung am Sensor-Aktor-Verteiler kann mittels Federkraftanschluss, steckbarem Schraubanschluss, M12-, M16- und M23-Anschluss sowie mittels fest angeschlossener Leitung erfolgen. Fazit und Ausblick Faktoren wie Aufbau der Anlage, Anzahl und Position der E/A-Geräte, Komponentenpreise und Installationskosten entscheiden über die Wahl des einzusetzenden Systems. Vermehrt werden modulare Funktionseinheiten entwickelt, die mehrfach Verwendung finden oder auch flexibel in neue Anlagen integriert werden können. Hier bietet die dezentrale Verkabelung durch ihren modularen Aufbau vielfältige Möglichkeiten. Die stetig steigende Anzahl an E/A-Geräten kann so auch für zukünftige Installationskonzepte stets mit dem passiven Installationssystem integriert werden. Durch die fortlaufende Weiterentwicklung der Systeme werden immer weitere Applikationsfelder erschlossen. J. Hohmeier 526 Elektropraktiker, Berlin 64 (2010) 6 Fachzeitschrift für die Elektrofachkräfte in Handwerk und Industrie www.elektropraktiker.de HUSS-MEDIEN Gmb H Ein Unternehmen der Huss-Verlagsgruppe Berlin · München Postanschrift: 10400 Berlin Hausanschrift: Am Friedrichshain 22 10407 Berlin Telefon: 030 42151-0 Telefax: 030 42151-251 Herausgeber: Dipl.-Ing. (FH) Christoph Huss Redaktion: E-Mail: redaktion@elektropraktiker.de Dipl.-Ing. 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Hans-Joachim Slischka, Fachautor Norbert Wittke, Vertreter der VEG Anzeigen: E-Mail: media@elektropraktiker.de Torsten Ernst, verantwortlich Objektleitung Telefon: 030 42151-262 Telefax: 030 42151-293 Monika Fleischer, Anzeigenverwaltung Telefon: 030 42151-259 Stephan Köhn Telefon: 030 42151-402 Angelika Baldau Telefon: 030 42151-420 Monika Heindl Telefon: 030 42151-682 Es gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 20 vom 1.1.2009 Vertrieb: E-Mail: ep.vertrieb@hussberlin.de Olaf Weinert Telefon: 030 42151-274 Telefax: 030 42151-232 Leserservice: E-Mail: abo@elektropraktiker.de Sandra Pirl Telefon: 030 42151-404 Telefax: 030 42151-232 Erscheinungsweise: monatlich Bezugshinweise: · Jahresabonnement Inland: 64,20 (inkl. Mehrwertsteuer, zzgl. 9,60 Porto- und Versandkosten); ep PLUS-Paket: zzgl. 34,20 · Jahresabonnement Ausland: 87,- (inkl. Porto-und Versandkosten) · Einzelheft: 7,50 (inkl. 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ISSN 0013-5569 Impressum Die Installationssysteme bieten auch für beengte Platzverhältnisse geeignete Lösungen
Autor
- J. Hohmeier
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