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Die Erfindung betrifft einen Verteilerschrank für ein Automatisierungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In Automatisierungssystemen müssen von zentralen oder dezentralen Steuereinrichtungen eine Vielzahl von Ein- und Ausgabesignale von und zu verschiedensten Feldgeräten, wie zum Beispiel Aktoren oder Sensoren, gesteuert und verarbeitet werden. Dazu ist während der Anlagenprojektierung festzulegen, wie die einzelnen Ein- und Ausgänge der Steuereinrichtungen mit den einzelnen Feldgeräten elektrisch miteinander zu verbinden sind. Während des Aufbaus des Automatisierungssystems müssen dann die entsprechenden Verdrahtungen vorgenommen und vor Inbetriebnahme auch geprüft werden.
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Die Vielzahl elektrischer Verbindungen zwischen zentralen Steuereinrichtungen und den peripheren Feldgeräten werden dazu üblicherweise in Verteilereinrichtungen, wie sie beispielsweise aus der
EP 2 043 374 A2 bekannt sind, zusammengefasst. Eine solche Verteilereinrichtung umfasst dabei ein sogenanntes Rangiermodul mit Wrapfeldern für die Anschlüsse der von den Steuereinrichtungen kommenden Leitungen und Wrapfeldern für die Anschlüsse der zu den Feldgeräten gehenden Leitungen. Zwischen den beiden Wrapfeldern ist ein Kabelkanal zur Aufnahme der Rangierleitungen vorgesehen, mit denen die Verbindungen zwischen den an den Wrapfeldern angeschlossenen Leitungen gemäß der zuvor projektierten Anlagenverdrahtung erfolgt.
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Zwischen den Steuereinrichtungen und den Rangiermodulen sind dabei noch Ein-/Ausgabemodule für die einzelnen Feldgeräte geschaltet, die mit entsprechender Elektronik ausgerüstet, die angeschlossenen Feldgeräte mit Datenbusleitungen der Steuereinrichtungen verbinden. In heute bekannten Automatisierungssystemen befinden sich Rangiermodule und Ein-/Ausgabemodule in voneinander getrennten Verteilerschränken. Dies hat aber den Nachteil, dass die Prüfung der Rangierleitungen, die ja die projektierten Verbindungen zwischen der Steuereinrichtung und den Feldgeräten umsetzt, nur losgelöst von den zwischen Rangiermodul und Steuereinrichtung befindlichen Ein-/Ausgabemodule erfolgen kann. Ein vollständiger Vorabtest der kompletten projektierten Verbindungen zwischen Steuereinrichtung und Feldgeräten außerhalb des Verteilerschranks kann somit nicht stattfinden.
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Die
DE 10 2008 048 985 A1 zeigt ein Prüfgerät zum Prüfen eines Automatisierungssystems mit verschiedenen Klemmleisten und/oder Schnittstellen, welches entweder direkt an die Ein-/Ausgabemodule des Automatisierungssystems angeschlossen werden kann (z. B. bei einem Werksabnahmetest) oder im Feld an den Rangierverteiler bzw. direkt an die Feldgeräte.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verteilerschrank für ein Automatisierungssystem bereitzustellen, der die zuvor beschriebenen Nachteile überwindet.
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Diese Aufgabe wird mit dem Verteilerschrank für ein Automatisierungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch, dass die zumindest eine Rangiereinheit nun zusammen mit den Ein-/Ausgabemodulen zumindest eine gemeinsame Montageeinheit in einem einzigen Verteilerschrank bildet, kann die Rangiereinheit auch bereits außerhalb des Verteilerschrankes verdrahtet und die Verdrahtung kann zusammen mit Ein-/Ausgabemodulen bereits vor dem Einbau getestet werden. Dadurch ergibt sich insbesondere eine Zeitersparnis bei der Inbetriebnahme des Automatisierungssystems. Zudem kann nun eine vollständigere Vorabprüfung erfolgen, da die projektierte Verdrahtung der Rangiereinheit bereits zusammen mit den projektierten Ein-/Ausgabemodulen geprüft werden kann. Letztendlich ergibt sich durch die Erfindung auch eine Platz- und Kostenersparnis, da nun nicht mehr zwei getrennte Verteilerschranke benötigt werden.
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Vorzugsweise umfasst die Montageeinheit Mittel zum Befestigen der Montageeinheit im Verteilerschrank und elektrische Anschlussmittel zum Verbinden der Montageeinheit mit der Vielzahl von Ein- bzw. Ausgängen der Feldanschlussmodule, wobei die Anschlussmittel bei befestigter Montageinheit eine erste kontaktlose Position zu den Feldanschlussmodulen oder eine zweite Position mit elektrischem Kontakt zu den Feldanschlussmodulen einnehmen. Dadurch kann die Montageeinheit bereits im Verteilerschrank montiert aber noch ohne Verbindung zu den Feldgeräten elektrisch getestet werden, oder alternativ auf eine Prüfstation in ähnlicher Weise befestigt werden. Zudem können die Montageeinheiten bereits in einer Anlieferungsposition – ohne elektrische Verbindung – vorab in den Verteilerschrank eingebaut werden.
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Die Erfindung soll nun anhand der nachfolgenden Figuren beispielhaft erläutert werden. Es zeigen:
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1 schematisch ein Aufbau eines erfindungsgemäßen Verteilerschranks,
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2 schematisch eine Draufsicht auf einen solchen Verteilerschrank ohne Montageeinheit,
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3 schematisch eine solche Montageeinheit,
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4 schematisch eine Draufsicht eines Verteilerschranks mit Montageeinheit in Anlieferposition,
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5 schematisch eine Draufsicht eines Verteilerschranks mit elektrisch verbundener Montageeinheit.
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Der in 1 dargestellte Aufbau zeigt einen I/O-Schrank als Verteilerschrank 1 eines Automatisierungssystems, dessen Rangiereinheiten inkl. Ein-/Ausgabemodule als Montageeinheiten 2 zu einem späteren Zeitpunkt auf der Baustelle eingebaut werden können. Durch die Trennung von Rangiereinheit und Feldverdrahtung ist es möglich, bereits nach der Projektierung aber noch vor dem Einbau folgende Aktivitäten parallel zu starten:
- – Feldverdrahtung incl. ”Looptest” auf der Baustelle, und
- – Bestellung und Realisierung der Rangiereinheiten.
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Die Rangierverdrahtung kann so bereits mit allen Komponenten als komplette Montageeinheit 2 beim Lieferanten automatisch oder halbautomatisch mit programmgesteuerten Fertigungsautomaten realisiert und in einem 100%-igen automatisierten Funktionstest im ”closed loop”-Verfahren getestet und danach zur Baustelle geliefert werden. Durch die Anwendung durchgängiger Projektierungs- und Fertigungswerkzeuge ist dabei die höchste Qualität für die Projektrealisierung (Null-Fehler) erreichbar.
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Der in 1 dargestellte I/O Schrank als Verteilerschrank 1 umfasst dabei im Wesentlichen die folgenden Komponenten:
- – ein normiertes Schrankgerüst 11,
- – drei Montageeinheiten 2
- – ein oder mehrere Feldanschlussmodule,
- – ein senkrechter Kabelkanal KS,
- – ein waagrechter Kabelkanal KW,
- – eine redundante CPU als Steuereinrichtung 4,
- – eine redundante Einspeisung, Absicherung und Verteilung 5,
- – und Feldkabel KF.
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Eine Montageeinheit 2 ist dabei mit Hilfe von Steckverbindern mit den fest eingebauten Feldanschlussmodulen 3 im I/O-Schrank 1 lösbar verbunden. An die Feldanschlussmodulen 3 werden die Feldkabel KF angeschlossen. Die Kabelkanäle KS und KW dienen zur Verlegung schrankinterner Leitungen, wie z. B. der Stromversorgungsleitungen, der Busleitungen, usw.. Mit Hilfe der Komponenten der Schrankeinspeisung, Absicherung und Verteilung 5, werden die Montageeinheit 2 sowie die Komponenten der redundanten CPU mit Spannung versorgt. Diese Steuereinrichtung 4 ist dabei die Kommunikationsschnittstelle zwischen übergeordnetem Leittechniksystem und der Montageeinheit 2.
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Erfindungsgemäß umfasst eine Montageeinheit 2 folgende Komponenten:
- – ein oder mehrere Ein-/Ausgabemodule 6 (I/O-Module),
- – ein Rangierkabelkanal 8,
- – ein oder mehrere Rangiermodule 7,
- – ein Montageträger 9.
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Die Rangierverdrahtung wird dabei über den Rangierkanal 8 zwischen den Rangiermodulen 7 und den I/O-Modulen 6 hergestellt. Der Rangierkabelkanal 8 schützt die Rangierverdrahtung vor mechanischer Beschädigung. Der Montageträger 9 der Montageeinheit 2 ist so gestaltet, dass die Montageeinheit einerseits in den I/O-Schrank 1 eingehängt werden kann, anderseits aber auch auf einen Verdrahtungs- und Prüfautomaten aufgespannt werden kann. So kann die komplette Montageeinheit bereits im Vorfeld verdrahtet und zusammen mit allen I/O-Modulen getestet werden. Die Adaptierung der Prüfautomaten wird dabei über Prüfstecker realisiert.
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2 zeigt den I/O-Schrank 1 in der Draufsicht mit Schrankgerüst 11 und bereits darauf angebrachten Feldanschlussmodulen 3. 3 zeigt die Montageeinheit 2 mit Montageträger 9, I/O-Modul 6, Rangiermodule 7 und Rangierkabelkanal 8, bei dem die Rangiermodule 7 über den Rangierkabelkabelkanal 8 mit I/O-Modulanschlüssen 61 verbindbar sind. Zudem ist in der 3 das elektrische Anschlussmittel 10 zum Verbinden der Montageeinheit 2 mit der Vielzahl von Ein-. bzw. Ausgängen der Feldanschlussmodule 3 dargestellt. Das elektrische Anschlussmittel 10 kann dabei wie in 4 und 5 gezeigt bei befestigter Montageinheit 2 eine erste kontaktlose Position zu den Feldanschlussmodulen oder eine zweite Position mit elektrischem Kontakt zu den Feldanschlussmodulen einnehmen.
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4 und 5 zeigen den Einbau einer Montageeinheit 2 in den I/O-Schrank in zwei Stufen. 4 zeigt dabei die Montageeinheit im eingehängten Zustand im Verteilerschrank 1, wobei die Montageeinheit 2 noch nicht mit den Übergabesteckern der Feldanschlusseinheit 3 verbunden ist. 5 zeigt den Zustand, in dem die Montageeinheit 2 über die elektrischen Anschlussmittel 10 mit den Feldanschlussmodulen 3 verbunden ist. Zum Verbinden der Montageeinheiten 2 mit den Feldanschlussmodulen 3 müssen alle Montageeinheiten 2 aus der Anlieferposition gelöst werden. Danach können die Montageeinheiten 2 mit den Feldanschlussmodulen 3 über die elektrischen Anschlussmittel 10 nacheinander kontaktiert werden. Nachdem alle Montageeinheiten 2 mit den Feldanschlussmodulen 3 elektrisch kontaktiert wurden, werden die Montageeinheiten 2 in dieser Position mit nicht näher gezeigten Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln mechanisch fixiert.
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Die Motivation der vorliegenden Erfindung besteht im Auffinden einer technisch wirtschaftlichen Lösung, die folgende Vorteile vereint:
- – Frühzeitige Anlieferung und Vor-Ort-Installation von Verteilerschränken, wie zum Beispiel I/O-Schränke, ohne Montageeinheit auf die Baustelle bereits vor Ende der Projektierung,
- – Paralleler Aufbau und Prüfung der projektierten Montageeinheiten schnellstmöglich nach Abschluss der Projektierung.
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Somit kann die Vor-Ort-Feldverdrahtung der I/O-Schränke und die Realisierung der Montageeinheiten parallel gestartet werden, wodurch sich insbesondere Projektabwicklungszeiten deutlich reduzieren lassen. Zudem kann man durch den modularen Aufbau und damit die Austauschbarkeit einzelner oder mehrerer Montageeinheiten, die Leittechnik unter Beibehaltung der Feldanschlussseite jederzeit modernisieren, ohne das der komplette Verteilerschrank ausgetauscht werden muss, wodurch eine deutliche Reduzierung der Hardware-Kosten erreicht werden kann.
