Kabel, Blechle und viel Zeit… die Steuerung entsteht

Mantelleitungen

Die Servos sind mit Schleppketten tauglichen Kabeln geliefert worden, allerdings benötige ich Verlängerungen bis zum Steuerschrank und da begann die große Suche.

In Frage kommen für die Anforderungen paarweise verseilt (=twisted pairs), Schirmgeflecht, mindestens 15 Adern mit 0,5 mm² und Schleppketten tauglich für mich nur zwei Qualitäten. Letztendlich habe ich mich für IGUS chainflex 211 entschieden, da ein passendes Reststück im Shop vorhanden war (ca. 13 Meter). Bei twisted pairs liegt in der Natur der Sache, dass die Anzahl der Adern eine gerade Zahl sein muss, also: 2 x 8 x 0.5. Sehr schwere Geburt, bis ich alles gefunden hatte, vor allem zu astronomischen Meterpreisen, wenn überhaupt als Meterware erhältlich. Notiert Euch alle PIN-Belegungen! Ich empfehle bei IGUS immer in die Restebörse zu gucken und nicht vergessen: das sind Nettopreise zzgl. Kupferzuschlag und MwSt.!

Alle weiteren Kabel sind eher unspektakulär, in Summe eine ziemlich kostspielige Angelegenheit.

IGUS chainflex 211 8 x 2 x 0.5 mm²

Geschirmte Schleppkettenleitung als Encorder-Verlängerung

Faber

3 x 0,34 mm² mit Schirmung und Schleppketten tauglich für die induktiven Näherungsschalter und Z-Motorbremse

LAPP Ölflex classic 810 CY

4G x 1,5 mm² mit Schirmung und Schleppketten tauglich für Frässpindel und Stromversorgung Servos
(für letzteres überdimensioniert aber kein Kostenfaktor)

LAPP ___

4G x 1,5 mm² geschirmt für Signale zwischen den beiden Schränken ohne Schleppketteneinsatz

LAPP Unitronic TP 6 x 2 x 0.5 mm²

Steuersignale zwischen BoB und Servotreibern. Acht der möglichen 44 PINS sind belegt (gelötet).

Dazu noch entsprechend Litze von 0.5 mm² bis 2.5 mm² in allen nötigen Farben. Kabelverschraubungen sind mit und ohne EMV (Schirmgeflecht wird offengelegt und kontaktiert) Option von M16 – M25.

Auf Steckverbindungen an den Schränken habe ich verzichtet, da es erstens ein ganz erheblicher Kostenfaktor, der sich andererseits mit Kabelverschrabungen in 80% der Fälle ersetzen lässt. Wenn man die Bodenplatten der Schränke entsprechend über Stufenbohrer „modifiziert“, ist ein Maschinenumzug auch mit überschaubarem Einsatz möglich.

Netzteile und Netzfilter

Da die Servotreiber und Frequenzumrichter direkt mit 230 V betrieben werden, wird nur ein 24 V Netzteil für das Breakoutboard des Ethernet Smooth Stepper und 12 V für den Gehäuselüfter im großen Schrank benötigt. Hier genügen kleine Hutschienen-Netzteile, ich habe die grundsätzlich etwas überdimensioniert damit spätere Verbraucher ohne Umbau angeschlossen werden können.

Der Hitachi-Frequenzumrichter der Frässpindel wurde mit einem Unterbau-Netzfilter versorgt, die Servotreiber je mit eigenem Netzfilter vorgeschaltet.

Ethernet Smooth Stepper und MB2 Breakoutboard in eigenem Schrank

Ich hatte Glück und konnte ein unbenutzes Set günstig kaufen, das noch nicht zum Einsatz kam, aber zum Gebrauchtpreis verkauft wurde.

Das Platinen-Sandwich kommt in einem eigenen Steuerungsschrank mit 600 x 600 mm zum Einsatz, der ist etwas größer als benötigt. Man sollte seine Schaltschrank-Inhalte vor Kauf mal gezeichnet haben, mitsamt der Verdrahtungskanäle ist der Platz schnell erschöpft. Das unterschätzt man schnell.

Frequenzumrichter der Frässpindel und Servotreiber im eigenen Schrank

Die 230 V Verbraucher finden allesamt mit ihren Netzfiltern in einem eigenem Schaltschrank mit 600 x 800 mm Platz. Die beiden Schränke sind entsprechend miteinander verbunden. Wichtig war bei diesem größeren Schrank eine Einbautiefe von 300 mm da die D-Sub Stecker auf den Servotreibern mitsamt der Endstufen sehr hoch bauen. Die D-Sub Gehäuse habe ich alle gegen metallische Versionen mit Schirmmöglichkeit getauscht. Stabiler und sicherer, kein großer Kostenfaktor.

Der große Schrank wird über einen 16 A CEE-Stecker und drei Phasen versorgt. Somit kann ich im Schrank den FU mit der Phase L1 exklusiv versorgen, die Servos an L2 und alle Kleinverbraucher an L3. Jede Phase wird über einen Automaten einzeln abgesichert. Darauf folgt ein allstromsensitiver Fehlerstromschutzschalter 30 mA für 3 Phasen, die dann in einen 24 Volt Installationsschütz (4 Schließer, 3 davon für je 1 Phase benutzt) geführt werden und erst dort freigegeben werden. Die Freigabe kommt über einen 24 Volt Taster im kleinen Schrank, der damit als Hauptschalter fungiert und zentral alle Außenleiter freigibt. Die Ableitströme aller großen Verbraucher wurden vor Installation gemessen und sind sogar leicht unter Herstellerangaben. 

Das Gedanken machen und Planen, mit Fachmann absprechen hat deutlich mehr Zeit gebraucht als die tatsächliche Umsetzung. Die geht Dank Hutschienen und diversen Werkzeug-Einkäufen relativ flott von der Hand. Alle Aderleitungen sind nach aktueller VDE ausgesucht im Einsatz und durchweg sauber und klar strukturiert eingesetzt. Sauber erden und Gelbgrün exklusiv sollte grundsätzlich und ohne Ausnahmen und Diskussion sein. Für Crimpzangen gibt es in vielen Fällen und unseren seltenen Gebrauch Sets auf A…. für 30 – 40€ die reichen für diese Zwecke vollkommen aus. Eine Zange für die Crimpkontakte der Mate Stecker (Verlängerungen der Servokabel) habe ich mir geliehen. Mit drei Zangen (Aderendhülsen, Kabelschuhe, Crimpkontakte) kommt man hin, plus entsprechendes Zubehör, Seitenschneider, Abisoliertzange, Lötstation und Entmantler.

USB- und Ethernetanschlüsse

Zunächst ist geplant mit einem Laptop an den kleinen Schrank zu gehen und über eine Ethernet-Kupplung (geschirmt!) an den Smooth Stepper zu kontaktieren. Langfristig soll im großen Schrank ein Touch Display mit kleinem PC Platz finden, daher sind auch an diesem Schrank USB- und Ethernet-Kupplungen verbaut.

Wichtig sind eine gute Planung und Dokumentation der eigenen Steuerung und alle Unterlagen, um bei Bedarf kurzfristig austauschen, warten und ergänzen zu können. Vor allem die PIN-Belegungen der Stecker sollten sauber dokumentiert werden. Je aufgeräumter und klar strukturiert der Steuerungsschrank ist, umso besser.

Alle Bauteile sauber erden.

Vielen Dank an die Firma Jäger Elektronik für die großartige Unterstützung.