SmartWire-Darwin im Praxistest: Kommunikation ersetzt Verdrahtung

Konventionell aufgebaute Schaltschränke bestehen zumeist aus einer zentralen Steuerung, Schaltgeräten sowie Sensoren und Aktoren, die es gilt, miteinander zu verbinden. Der daraus resultierende Verdrahtungsaufwand ist hoch und potenziell fehleranfällig, die Schaltschränke selbst sind groß und teuer, die Inbetriebnahmen sind zeitintensiv. Die SmartWire-Darwin Technology von Eaton Moeller schlägt die Brücke zwischen der Automatisierungs- und der Schaltgerätewelt, die beiden Welten wachsen gleichsam zusammen. Denn das System verlagert die E/A-Ebene in die Schaltgeräte und ersetzt die konventionelle Steuerverdrahtung zwischen E/A-Baugruppen und Schaltgeräten durch die Darwin-Technik. Gemäß dem Motto \’Verbinden statt Verdrahten\‘ kann der Kunde nun beträchtliche Kosten sparen: Da bei Schützen, Motorstartern, Befehls- und Meldegeräten die komplette Steuerverdrahtung entfällt, entsteht ein übersichtlicher und kompakter Schaltschrank, bei dem Verdrahtungsfehler oder zeitaufwendiges Fehlersuchen der Vergangenheit angehören. Zum Einsatz kommen dabei Moeller-Komponenten aus dem Standard-Lieferprogramm, die mittels einer Kommunikationsanschaltung für den Einsatz an SmartWire-Darwin ertüchtigt werden. Bei Schützen und Motorschutzschaltern entfallen zudem die bislang notwendigen Hilfskontakte, da diese Funktion bereits in der Kommunikationsanschaltung enthalten ist. So lässt sich bereits während der Projektierung eine erhebliche Vereinfachung beim Steuerungs- und Schaltschrankbau erreichen. Für eine spätere Erweiterung muss lediglich ein neuer Teilnehmer angesteckt werden, die Rekonfigurierung erfolgt per Knopfdruck. Geräteanschlusstechnik im und außerhalb des Schaltschranks Bei SmartWire-Darwin stecken Anwender an der von ihnen vorgesehenen und gewünschten Anschlussposition lediglich einen Gerätestecker auf die SmartWire-Darwin-Leitung und verpressen diesen mit einer Quetschzange. Die derart auf der grünen SmartWire-Leitung aufgebrachten Geräteanschlussstecker werden dann einfach aufgeclipst – das gilt sowohl für die RMQ-Befehls- und Meldegeräte als auch für Motorstarter oder Schütze. Standard-Schaltgeräte ergänzen Anwender einfach um ein kommunikationsfähiges Funktionsmodul, das beispielsweise bei einem Schütz direkt aufmontiert wird. Neben der Verwendung von Schaltgeräten können auch Befehls- und Meldegeräte mit M22-Funktionselementen zu Kommunikationspartnern am SmartWire-Darwin ertüchtigt werden. Funktionselemente gibt es für eine Befehlsfunktion (Taster, Schalter, Mehrstellungsanzeige), eine Anzeigefunktion oder eine kombinierte Bedien- und Anzeigefunktion. Die Verarbeitung weiterer Ein-/Ausgangssignale von Schaltgeräten, die noch nicht über die integrierte SmartWire-Darwin-Technologie verfügen, erfolgt durch E/A-Module, die direkt neben der Sensorik/ Aktorik montierbar sind. Die Anwendung ist dabei nicht auf den Schaltschrank begrenzt. Mit einer maximalen Ausdehnung von 100m lassen sich Befehls- und Meldegeräte, die in Aufbaugehäusen oder externen Bedienpulten vorhanden sind, ebenfalls in das System integrieren. Schließlich werden alle Befehls- und Melde- sowie Schaltgeräte im Schaltschrank über die grüne Flachbandleitung – bzw. außerhalb des Schaltschranks über eine Rundleitung – miteinander verbunden. Mit SmartWire-Darwin verbinden Anwender bis zu 99 Teilnehmer miteinander. Die nun noch verbleibende Verdrahtung wird folglich stark minimiert. Und da alle Anbindungen an das Kommunikationssystem steckbar ausgelegt sind, vermeidet der Anwender mit SmartWire-Darwin Verdrahtungsfehler praktisch gänzlich und reduziert obendrein Inbetriebnahmezeiten in beträchtlichem Maße. Anwenderprogramm unverändert Damit SmartWire-Darwin von jedem Anwender ohne spezielle Kenntnisse eingesetzt werden kann, achteten die Entwickler darauf, dass Eingriffe in die Programmierung der Steuerung nicht notwendig sind. So erfolgt die Konfiguration eines SmartWire-Darwin-Netzwerks beispielsweise in easySoft-CoDeSys oder Step 7 ähnlich dem von konventionellen I/O-Systemen, wobei ein SmartWire-Darwin-Netz­werk jenem eines modularen DP-Slaves vergleichbar ist. Das stellt sicher, dass ein OEM, der etwa eine Sie­mens-Steuerung mit Profibus-Schnittstelle in seinem Schaltschrank einsetzt, auch künftig den gleichen Profibus-Konfigurator verwenden kann und seine Software nicht umstellen muss. Die Datenübermittlung aus dem Netzwerk erfolgt dementsprechend über Gateways, die die Daten über Standard-Feldbussysteme wie Profibus DP oder CANopen zur übergeordneten SPS übertragen. Am Gateway wird das SmartWire-Darwin-Netzwerk gestartet, wobei alle angeschlossenen Teilnehmer automatisch durchgezählt und adressiert werden. Nützlicher Assistent Der \’SmartWire-Darwin-Assistent\‘ unterstützt den Anwender bei der Planung eines SmartWire-Darwin-Netzwerks. Das grafische Softwarewerkzeug stellt Informationen über alle verfügbaren SmartWire-Darwin-Komponenten zur Verfügung und vereinfacht die Planung von SmartWire-Darwin-Topologien. Mit ihm erstellt jeder Anwender gleichsam spielerisch sein spezifisches SWD-Netzwerk. Die Software hilft bei der Auswahl der richtigen Funktionselemente, schlägt korrekte Zubehörteile vor und führt Plausibilitätskontrollen durch. Ein Ausdruck listet alle verwendeten Komponenten mit ihren Bestellbezeichnungen auf. Für feste Netzwerkkonfigurationen lässt sich auch eine spezifische Gerätebeschreibungsdatei (GSD-Datei) erstellen, die einfach ins Programmiersystem zu importieren ist. Der Praxis-Test Um in der Praxis erste Erfahrungen zu sammeln, gab das Eaton Geschäftsfeld Moeller das SmartWire-Darwin an einen externen, unabhängigen Schaltschrankbauer, mit der Bitte, das neue Kommunikationssystem ausgiebig zu testen und seine Erfahrungen und Kritikpunkte mitzuteilen. Karl Hein, Elektro- und Automatisierungstechnik, Euskirchen, ist ein Schaltschrankbauer mit mehr als 40 Jahren Erfahrung und ein ausgewiesener Experte in seinem Fach. Er testete SmartWire-Darwin hinsichtlich der Montage sowie der möglichen Zeit- und Kosteneinsparungen. Karl Hein war überrascht: \“Haupteinsparungen erzielte ich im Bereich der Verdrahtung und der Verdrahtungsprüfung. Von besonderer Bedeutung war, dass die wirklich aufwendige Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung der Einzelkomponenten zur E/A-Ebene der SPS entfällt und durch eine einzige SmartWire-Darwin-Verbindungsleitung ersetzt wird. Früher verdrahtete ich Bedien- und Anzeigeelemente, Motorschutzschalter und Leistungsschütze aufwendig einzeln, danach folgte die Verdrahtungsprüfung. Dies alles entfällt – mit SmartWire-Darwin verbinde ich nur noch und verdrahte nicht mehr. Auch bei aller Sorgfalt ließen sich früher Verdrahtungsfehler nicht immer ausschließen – das passiert mit der neuen Kommunikationstechnologie nicht mehr. Die SmartWire-Darwin-Leitung lässt sich mit Gerätesteckern einfach vorkonfektionieren. Und der Zusammenbau erfolgt letztlich durch einfaches Aufstecken auf die Teilnehmer. Im Vergleich zu konventionellen Lösungen konnte ich den personellen Aufwand schon in ersten Tests um bis zu 60% reduzieren. Auch die Materialkosten ließen sich um bis zu 20% senken. Hauptgrund hierfür ist der Wegfall der bisher benötigten Hilfsschalter für die Schütze und die dafür benötigten SPS-Eingänge, da diese Funktionen in der Kommunikationsanschaltung bereits integriert sind. Zukünftig kann ich bei Projekten mit SmartWire-Darwin kleinere Schaltschränke verwenden, der Wegfall der E/A-Ebene und schmalere Kabelkanäle lassen dies problemlos zu. Als weiteren besonderen Vorteil stellte sich für mich die einfache Programmierung dar. Beim Erstellen des Applikationsprogramms für die SPS ändert sich für mich nichts. Rückmeldungen und Diagnosefunktionen aller angebundenen Teilnehmer sind einfach auswertbar, hierzu benötigt es keine zusätzlichen E/A-Punkte an der SPS. Als Fazit kann ich sagen: Einsparungen erzielte ich mit SmartWire-Darwin durchgehend bei den Bereichen Planung und Projektierung, Montage und Verdrahtung, Verdrahtungsprüfung und Inbetriebnahme\“. Karl Hein wurde nach diesen ausgiebigen Untersuchungen und Erfahrungen von Moeller beauftragt, SmartWire-Darwin-Musterschaltschränke für die Hannover Messe zu bauen. Auch bei diesen Stresstests zeigte sich der erfahrene Schaltschrankbauer begeistert: \“Es ist schon verblüffend, was mit SmartWire-Darwin in kurzer Zeit gelingt. Das System kann sowohl in der Industrie- als auch in der Gebäudeautomation optimal und kostensparend eingesetzt werden.\“ Die Vorteile auf einen Blick: – 60% reduzierte Montagekosten – 40% Platzersparnis – 30% geringerer Projektierungsaufwand – 20% reduzierte Materialkosten – Effiziente Teilnehmerdiagnose Zusammenfassung