Kompakt verbunden, leistungsstark vernetzt – Schleifringe für Industrial Ethernet

Moderne Maschinen und Anlagen stellen hohe Anforderungen an die Datenkommunikation: Ethernet muss auch in rotierenden Systemen zuverlässig übertragen werden, was in Verbindung mit begrenztem Bauraum und hohen Flexibilitätsansprüchen eine nicht zu unterschätzende Herausforderung darstellt. Gleichzeitig wächst der Bedarf, bestehende Maschinenparks zukunftsfähig zu machen. Kübler begegnet diesen Herausforderungen mit der Industrial Line – einer modularen Schleifringplattform, die speziell für die Anforderungen des Maschinenbaus und der Automatisierungstechnik entwickelt wurde, sowie Standalone Modulen aus eben jener Plattform.

Vielfältige Übertragungsmöglichkeiten

Die Industrial Line bietet ein flexibles Baukastensystem zur Übertragung von Leistung, Signalen und Daten. Neben Schleifringmodulen für Lastströme bis 150 A bei 1000 V stehen Lösungen für die protokollunabhängige, sichere Datenübertragung bis 1 Gbit/s zur Verfügung. So werden die bekannten Ring-Schleifring-Module durch zwei alternative Ethernet Module ergänzt. Das platzsparende Ethernet Modul auf Leiterplattenbasis erhöht die Flexibilität in der Layoutgestaltung erheblich, ohne auf zuverlässige und performante Datenübertragung verzichten zu müssen. Ein klarer Vorteil in den bekannt beengten Bauräumen. Auch für Anwendungen mit besonders hohen Drehgeschwindigkeiten oder sehr hohen Ansprüchen an die Lebensdauer gibt es eine Neuvorstellung: ein kontaktloses Ethernet Modul ermöglicht die komplett verschleißfreie Datenübertragung.

Die Protokollunabhängigkeit ist die ideale Voraussetzung für modulare Maschinenkonzepte, die je nach Ausführung mit unterschiedlichen Übertragungssystemen ausgestattet werden. So ist lässt sich bspw. eine Profinet Version und eine Ethernet/IP Version erst auf höherer Ebene als dem Schleifring definieren.

Schleifringe der Industrial Line bieten vielfältige Möglichkeiten zur Anschlusstechnik. Durch die nahtlose Integration von Sensorik entwickelt sich der Schleifring von einer Übertragungskomponente zu einer intelligenten Schnittstelle. So ist eine exakte Positionsrückmeldung, die Ermittlung der Drehgeschwindigkeit, eine Zählfunktion oder die Aufnahme von Umgebungsdaten wie der Temperatur möglich. Auch die Optionen zur Durchführung von Flüssigkeiten und Gasen wird um eine innovative Lösung erweitert: die neue Variante der Luftdurchführung wird außerhalb der Hohlwelle umgesetzt. Diese ist also frei nutzbar oder kann bspw. für das neue kontaktlose Ethernet Modul verwendet werden.

Bis zu 70 Prozent weniger Bauraum

Von den beschriebenen Neuerungen ist das platzsparende Ethernet Modul auf Leiterplattenbasis das besondere Highlight. Die kompakte Lösung basiert auf einer Leiterplatten-Technologie mit radial angeordneten Übertragungswegen und ermöglicht eine Bauraumreduktion von bis zu 70 Prozent gegenüber herkömmlichen Schleifringlösungen. Die Module sind flexibel in Größe und Layout und als Element innerhalb der Industrial Line sowie als Standalone-Variante verfügbar. So ist eine Standalone Variante die ideale Lösung für sehr bauraumsensitive Anwendungen, die bspw. nur eine Ethernet Übertragung benötigen. Im vorgestellten Beispiel ist eine Übertragung von zweimal 100 Mbit/s oder einmal 1 Gbit/s Ethernet sowie zusätzlich zwei Lastübertragungskanäle mit 10 A / 60 V für Steuerungselektronik möglich.

Erweiterung-Kits für nachträglichen Anbau

Doch nicht nur für neue Anlagen bieten sich die platzsparenden Module an. Auch bestehende Anlagen werden sukzessive modernisiert. Dabei werden insbesondere Sensoren und Aktoren nachgerüstet, die Point-to-Point Kommunikation weicht einer Ethernet Architektur. Der Mehrbedarf an Daten- und Übertragungswegen ist dabei eine Hürde für die Übertragungslösungen in den Maschinen. Spätestens die Übertragung von Ethernet bis in die rotierenden Enden der Maschinen wird zur Herausforderung. Ein Austausch bestehender Schleifringlösungen ist durch die beengten Bauräume an bestehenden Maschinen eine sehr komplexe Aufgabe mit nicht zu vernachlässigenden Investitionskosten. Die Standalone Variante des Ethernet Moduls ist durch ihren geringen Bauraumbedarf deshalb auch die ideale Lösung für Retro-fit Konzepte bestehender Anlagen. Die Möglichkeit auch Steuerströme zu übertragen, erhöht zusätzlich noch die Flexibilität im rotierenden Teil der Maschine ohne signifikant höheren Platzbedarf.

Durch das kompakte Standalone Modul lassen sich so hohe Kosten für den Ersatz bestehender Schleifringe umgehen. Es entstehen neue Möglichkeiten für eine wirtschaftliche Modernisierung – etwa bei der Einführung neuer Netzwerktechnologien. So bietet die Technologie der Industrial Line nicht nur Flexibilität in der Auslegung neuer Schleifringe für neue Anlagen, sondern ist für jede Phase der Anlagenlebensdauer die ideale Lösung.