Die Universalschnittstelle – das „Schweizer Taschenmesser“ bei Industriesensoren

Am Markt gibt es eine Vielzahl an Sensoren mit den verschiedensten Schnittstellen. Welcher Sensor sich davon am Besten eignet, ist immer von der jeweiligen Anwendung abhängig.

Problematisch wird es, wenn die Anzahl und Art der Schnittstellen des Auswertegeräts, Regelgeräts oder der Steuerung nicht mit den vorgegebenen Sensoren und Signalen kompatibel sind.

Die Lösung - eine Universalschnittstelle! Diese gewährleistet einen flexiblen und breiten Einsatzbereich und die Kombination unterschiedlicher Sensoren.

Inhaltsverzeichnis

Was ist eine Universalschnittstelle?

Flexibel wie ein „Schweizer Taschenmesser“ stellen Universalschnittstellen in industriellen Umgebungsbedingungen und kritischen Infrastrukturen eine großartige Möglichkeit dar, die Feldebene einfach zu vernetzen.

Typische Universalschnittstellen für Industriesensoren sind:

  • Analog/Digital IO: 4-20mA, 0-20 mA, 0-2V, 0-10V, Digital, Zähler (S0), PWM
  • Bus Kommunikation: RS232, RS485, RS422, CAN, Ethernet, BLE

Analoge Sensoren sind weltweit weiterhin stark verbreitet, da diese aufgrund ihrer Robustheit und der einfachen Einsetzbarkeit in der Industrie sehr beliebt sind.

Was ist das Besondere an einer industriellen Schnittstelle?

Durch die Bauform mit Steckverbinder und Kabelklemmen unterscheidet sich eine industrielle Schnittstelle optisch von internen Geräteschnittstellen. Die Anforderungen an die Schutzvorkehrungen einer industriellen Sensorschnittstelle sind im Gegenteil dazu unsichtbar, jedoch nicht weniger wichtig. Diese ermöglichen einen Einsatz in rauen Umgebungen.

Die Besonderheit:

  • Unempfindlich gegenüber Störstrahlung
  • Schutz gegen Überspannungen 
  • Schutz gegen elektrostatische Entladung (ESD-Schutz)
  • Mechanischer Schutz gegen Berührung, Staub, Wasser definiert als IP-Schutzart (international protection)
  • Hohe Kabellängen

Die robusten und weltweit am meisten verbreiteten Sensorschnittstellen-Standards wie beispielsweise 4-20mA werden immer noch häufig eingesetzt. Langlebigkeit und Stabilität sind bei Industriesensoren die wichtigsten Eigenschaften. Oft werden diese direkt am Einsatzort verbaut oder müssen regelmäßig gewartet werden. Eine praktikable und sichere Anschlussmöglichkeit ist dafür die Grundvoraussetzung.

Bei einer flexiblen Auswahl an Schnittstellen können auch Bestandssensoren sehr einfach nachgerüstet werden, dabei handelt es sich um sogenannte „Brown Field“-Anwendungen.

Wird der Konfigurationsaufwand damit hoch?

Eine einfache Antwort: Nein. Schnell und effizient wird vor Ort nur mehr das Notwendigste an Anpassungen vorgenommen. Die Geräte arbeiten mit der gewählten IoT-App und sind damit automatisch vorkonfiguriert.

GaugeBuster Inbetriebnahme-App
Beispiel: GaugeBuster – eine Inbetriebnahme-App für den myDatalogGauge, optimiert für Smartphones und verfügbar für Apple und Android

Die Installation ist in wenigen Minuten abgeschlossen. Der Inbetriebnahme-Techniker konzentriert sich auf die Montage und kann mittels App sowohl Trimmung als auch Montagehöhe setzen.

Was leisten die Universaleingänge von Microtronics im Detail?

Die Konfigurationen können im Webportal praktikabel vorbereitet werden und dienen als automatisch kommissionierte Vorlagen bei der Inbetriebnahme. Somit ist der Einsatz von Sensorik nicht nur flexibel, sondern auch – wie das Beispiel oben zeigt – sehr einfach in Betrieb zu nehmen.

Measurement channels

Die Universaleingänge sind wie folgt ausgeführt:

  • Jeder Kanal kann mit der gewünschten Sensorschnittstelle aktiviert werden.
  • In der Grundeinstellung werden die Skalierung und Einheit eingegeben.
  • Das Messwerk kann mit Filtern und Vorverarbeitungseinstellungen weiter konfiguriert werden.
  • Trigger-Konfiguration, Event Management und Alarmierung runden die Funktionsbibliothek ab, um für viele Anwendungen sofort einsatzbereit zu sein.
Measurement channels

Dieses Beispiel zeigt, wie einfach das Konfigurieren mittels automatisierter Remotekonfiguration der Geräte ist. Man kann eine offene und flexible Bandbreite an Sensoren in unterschiedlichen Zusammensetzungen kombinieren, was den Vorort-Einsatz vereinfacht.

Hier erfahren Sie mehr über das Devicemanagement.

TIPP: Für erfahrene Experten kann über das rapidM2M Studio die Anwendung selbst gestaltet werden. Bibliotheken und Beispielanwendungen helfen beim Start.

Besonderheiten der Universaleingänge

  • Überspannungs- und Eingangsfilterbeschaltung gegen externe Störungen
  • Schutzkonzept bzw. automatische Abschaltung bei vertauschter Beschaltung bzw. Einstellung der Kanaloptionen
  • Schutzschaltung für den direkte Kleinsignaleingang (0-2V)

Besonderheit der autarken Serie EASY

Zusätzlich zur Messverarbeitung wird auch der Sensor autark mit der Stromversorgung des EASY mitversorgt. Dabei ist es sehr wichtig darauf zu achten das ein klassischer Industriesensor nach dem Einschalten eine gewisse Zeit benötigt, um einen stabilen Wert zu liefern.  

  • Die Geräte bieten schaltbare Sensor-Versorgungspannungen an. Die erforderliche Sensoraufwärmzeit kann konfiguriert werden.
  • Die Versorgungspannung kann je nach Bedarf des Sensors auf 15 oder 24 Volt eingestellt werden.

Sowohl beim robusten myDatalogEASY IoT ATEX als auch beim myDatalogEx ist die 4-20 mA Schnittstelle am beliebtesten. Die Geräte verfügen über auswählbare integrierte Barrieren, um als Speisegerät einsetzbar zu sein. Der EASY IoT ATEX kann in der Zone 2 betrieben werden und Sensoren in der Zone 0 speisen.

Besonderheit der Schaltschrankserie C3

Die Produktserie rapidM2M C3 verfügt über drei Universaleingänge am Gerät welche mit zwei verschiedenen Typen von Erweiterungsmodulen (Eingangserweiterung & Ausgangserweiterung) einfach ergänzt werden kann.

In den Beispiel IoT-Apps sind drei und in den Bibliotheken zehn Erweiterungen standardmäßig vorbereitet.

Bsp. 125 Universal-Eingangskanäle u. 22 Relaisausgänge
Abbildungsbeispiel mit 125 Universal-Eingangskanälen und 22 Relaisausgängen

Trotzdem ist der äußerst effiziente Stromverbrauch des C3, in seiner Klasse bei vernetzten SPS-Lösungen, mit einer äußerst performanten CPU ein guter Mix für moderne Monitoring-, Steuerungs- und Regelungsanwendungen.

Fazit: Flexibel, effizient und nachhaltig

Die Universalschnittstelle in den vollintegrierten Gerätevarianten stellt einen hohen Flexibilitätsgrad her und erleichtert die Handhabung in verschiedenen Situationen. Zusätzlich schont sie dank ihrer Energieeffizienz Ressourcen und ermöglicht eine Wiederverwendbarkeit, was einen positiven Effekt auf die Nachhaltigkeit hat. Der Komfort in der Bedienung bleibt erhalten, ist gegenüber vielen klassischen Lösungen sogar wesentlich verbessert und verspricht ein Handling ohne hohen Schulungsaufwand. Die Optimierung der autarken Gerätevarianten verlängert die Laufzeit und damit die Wartungszyklen drastisch. Ein langfristiger, stabiler Betrieb mit reduziertem Ressourceneinsatz – beispielsweise Personal und Anzahl der Anfahrten – bewirkt eine weitere positive Auswirkung auf die Nachhaltigkeit.

Autarke Serie EASY und Schaltschrankserie C3 - flexibel und einfach dank Universalschnittstelle

EUDT Video
Gebäudemonitoring

Energiemanagementsystem BLUAUL

Das Energiemanagmentsystem BLUAUL sorgt dafür, dass Energieflüsse in Gebäuden aufgezeichnet und analysiert werden können. Um eine hohe Datenqualität zu garantieren, werden diese auf Plausibiliät und Vollständigkeit geprüft.

cell Wassermanagement Video
Infrastrukturmanagement

Intelligentes Wassermanagement

Mit der Technolgie von Microtronics wurde ein umfassendes Wassermanagementsystem geplant, welches die Überwachung eines Natura 2000 Gebiets ermöglicht. Das System bietet Monitoring, Grundwasserpegelmessung und Steuerung.