One-Cable-Automation Mit dem B23-Steckverbinder zur schaltschranklosen Fabrik

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Binder B23 optimiert das Engineering: Der Hybrid-Steckverbinder überträgt Leistung und Daten kompakt über einen Anschluss. Das spart Bauraum, senkt Montageaufwand und sichert hohe Signalqualität.

Dezentrale Steuerungsarchitekturen gehören heute zum Standard moderner Fertigungsanlagen. Steuerfunktionen verlagern sich aus dem Schaltschrank direkt an die Feldgeräte – Antriebe, Robotergelenke, fahrerlose Transportsysteme und modulare Fertigungszellen. Das spart Platz, erhöht die Flexibilität und verkürzt Signalwege. Die Verbindungstechnik steht dabei vor einem konkreten Problem: Wo bisher zwei separate Steckverbinder – einer für Leistung, einer für Daten – nebeneinander ans Gerät geführt wurden, ist in kompakten Maschinenkonzepten oft kein Platz mehr für beide. Jede zusätzliche Schnittstelle bedeutet mehr Montageaufwand, mehr Fehlerquellen, mehr Dokumentation.

Hinzu kommt, dass zwei unterschiedliche Steckverbinder-Typen Lagerhaltung, Schulungsaufwand und Fehleranfälligkeit bei der Montage erhöhen. Faktoren, die im Serienmaschinenbau schnell ins Gewicht fallen. Die Frage lautet daher nicht ob, sondern wie Leistung und Kommunikation über einen einzigen Steckverbinder geführt werden können.

Zukunftssicheres Engineering durch genormte Steckverbinder

One-Cable-Automation, kurz OCA, bezeichnet die simultane Übertragung von elektrischer Energie und Kommunikationsdaten über einen einzigen Steckverbinder. Die technische Anforderung dabei: Eine geschirmte Ethernet-Datenübertragung muss in denselben Steckverbinder integriert werden, der auch Leistungsströme führt, ohne gegenseitige Beeinflussung der Signale. Das ist konstruktiv anspruchsvoller als es klingt, weil Leistungsadern und hochfrequente Datensignale im selben Gehäuse elektromagnetisch verträglich gemacht werden müssen.

Industrielle Verbindungstechnik

AMP Max: Robuste Steckverbinder für anspruchsvolle Umgebungen

Die Normierungslandschaft hat diesen Bedarf aufgegriffen. Profinet-Richtlinien und die Spezifikation für Single Pair Ethernet sehen hybride Verkabelungslösungen ausdrücklich vor. Mit IEC 61076-2-118 ist ein herstellerunabhängiger Standard für hybride Rundsteckverbinder in Vorbereitung – eine wichtige Grundlage, damit unterschiedliche Systemkomponenten normkonform kombiniert werden können. Feldseitige Schnittstellen wie IO-Link bleiben über bestehende Verteilerlösungen einbindbar.

Die EMV-Frage: Trennung auf Modulebene als Lösungsweg

Das zentrale konstruktive Problem hybrider Steckverbinder ist die elektromagnetische Verträglichkeit zwischen Leistungs- und Datenkontakten. In der Praxis wird es durch physische Trennung auf Modulebene gelöst: Das Datenmodul sitzt in einem separaten, vollständig gekapselten Metallgehäuse innerhalb des Steckverbinders. Der Kabelschirm wird direkt an dieses Gehäuse angebunden – die Datensignale sind damit gegenüber den Leistungskontakten entkoppelt. Das erlaubt Ethernet-Übertragung nach Cat5 und gleichzeitige Leistungsübertragung im selben Steckverbindergehäuse, ohne dass die Signalintegrität leidet oder die Baugröße zunimmt. Diese Entkopplungslösung ist als konstruktives Merkmal in IEC 61076-2-118 verankert und damit Referenz für alle Hersteller, die konforme Hybridsteckverbinder entwickeln.

Was OCA in der Anlage konkret verändert

Was OCA für eine Anlage bedeutet, zeigt sich am deutlichsten im Vergleich. Maschinenbauer, die auf dezentrale Steuerungsarchitektur umstellten, können durch hybride Steckverbinder ihren Schaltschrankumfang spürbar reduzieren; Kabel- und Installationskosten sinken um bis zu 50 Prozent. Statt Einzel-Steckverbinder pro Funktion wird pro Antrieb oder Achse nur noch eine einzige Schnittstelle benötigt – das vereinfacht Montage, Dokumentation und Ersatzteilhaltung gleichermaßen. Fertigungsmodule lassen sich seither ohne Eingriff in den Schaltschrank tauschen, was Umbauzeiten erheblich verkürzt. Konkret heißt das: Statt acht verschiedener Steckverbinder an einer Roboterzelle genügen unter Umständen vier, mit halbiertem Verdrahtungsaufwand und deutlich übersichtlicherer Servicedokumentation.

Die Einsatzfelder reichen von der Robotik, in der ein Steckverbinder pro Gelenk Kabelgewicht und Biegeradien in Schleppketten reduziert, über Servoantriebe und fahrerlose Transportsysteme bis hin zur schaltschranklosen Automatisierung, bei der dezentrale I/O-Systeme direkt an der Maschine betrieben werden. Die Faustregel dabei: Je mehr Achsen, Antriebe oder dezentrale Einheiten eine Anlage hat, desto stärker skaliert der wirtschaftliche Vorteil.

Umsetzung des OCA-Konzepts mit Feldkonfektionierbarkeit

Der Rundsteckverbinder B23 von Binder setzt das OCA-Konzept in einem neunpoligen Steckverbinder um: vier Leistungskontakte plus PE für die Energieversorgung, vier Datenkontakte für geschirmte Ethernet-Kommunikation nach Cat5. Die Leistungsübertragung ist für Ströme bis 28 A bei bis zu 630 V spezifiziert, die Datenkontakte für bis zu 4 A und 50 V. Mit bis zu 100 Mbit/s Datenübertragungsrate deckt der B23 gängige industrielle Echtzeit-Ethernet-Protokolle ab und hat sich in EtherCAT-Applikationen bewährt. Schutzart IP67 und ein Temperaturbereich von −30 bis +85 °C machen ihn für typische Industrieumgebungen geeignet; die Zertifizierung nach IEC 61076-2-118 sichert die herstellerunabhängige Systemkompatibilität.

Besonderes Gewicht legt Binder auf die Feldkonfektionierbarkeit. Die Schraubklemm-Anschlusstechnik ermöglicht Montage und Neukonfektionierung ohne Sonderwerkzeug direkt vor Ort und ohne dass der Steckverbinder in eine separate Servicestation muss. Im Servicefall, wenn eine Verbindung unter Zeitdruck erneuert werden muss, macht das einen praktischen Unterschied. Ergänzt wird das durch einen Bajonett-Schnellverschluss für eine schnelle, mechanisch sichere Verbindung. Binder bietet den B23 sowohl als feldkonfektionierbaren Kabelsteckverbinder mit Schraubklemm-Anschlusstechnik als auch als Gerätestecker mit THT-Kontakten oder mit Litzenanschluss an, damit deckt Binder sowohl die Feldseite als auch die Geräteintegration ab.

Philipp Zuber ist Head of Product Management bei der Franz Binder GmbH & Co. Elektrische Bauelemente KG.