Seit kurzem stehen für die Peripheriebaugruppen der speicherprogrammierbaren Steuerungen Simatic S7-300 der Siemens AG zwei neue Frontstecker zur Verfügung. Neben den bisherigen Anschlusstechniken der Schraub- und der Federzugklemme ergänzen Frontstecker auf Basis der Schneidklemmtechnik, auch \’FastConnect\‘ genannt, das Produktspektrum. Sie sind in einer 20- und einer 40-poligen Variante lieferbar und können an allen Peripheriebaugruppen und an den Compact-CPUs der S7-300 eingesetzt werden. Die Verbindungstechnik ist robust, zuverlässig und ermöglicht eine Zeitersparnis von bis zu 60% gegenüber konventioneller Schraubklemmtechnik.
Einfach, schnell und sicher
Das Prinzip der Schneidklemmtechnik beruht darauf, dass der Leiter nur noch abgelängt, nicht aber mehr abisoliert wird. Eine Aderendhülse, die bei der Verwendung flexibler Leitungen benötigt wird, ist ebenfalls nicht mehr erforderlich. Hierin liegt der wesentliche Teil der Zeitersparnis. Zusätzlich entfällt das Anschrauben. Bild 1 veranschaulicht den Arbeitsablauf und die Funktionsweise. Zunächst wird der abgelängte Leiter beim Einführen in die Klemme fixiert. Das wird zum einen unterstützt durch die keilförmige Öffnung der Schneidklemme und zum anderen durch den zweistufigen Betätigungsmechanismus. Er wird zunächst bis zum ersten Druckpunkt betätigt. Der Leiter ist nun fixiert, ohne dass die Isolation dabei durchtrennt wird. Beim weiteren Druck auf den Betätigungsmechanismus schneiden die beiden Messer links und rechts in den Leiter ein und durchtrennen die Isolierung. Dabei wird die Schneidklemme, die aus einem speziellen Federstahl besteht, aufgespreizt. Durch das weitere Eindrücken erhöht sich der Druck auf den Leiter weiter. Das führt letztendlich zur elektrischen und mechanisch stabilen Verbindung zwischen dem Kupferleiter und der Schneidklemme. Die messerscharfen Schneiden der Klemme sind nun punktuell mit dem Kupfer verbunden. Dieser Vorgang kommt einem Kaltverschweißen gleich. Die Verbindung ist damit gasdicht abgeschlossen, sodass auch nach Jahren und Jahrzehnten keine Korrosion an der Verbindungsstelle auftreten kann. Die Kontaktsicherheit und ein definierter Übergangswiderstand, die z.B. beim Einsatz von Analogbaugruppen wichtig sind, können somit sichergestellt werden.
Variable Aderquerschnitte
Während zu den Anfängen der Schneidklemmtechnik noch Einschränkungen im anschließbaren Aderquerschnitt und größere Bauformen als bei Schraub- oder Federzugtechnik hingenommen werden mussten, stellen die Größen heute keine Probleme mehr da. Wie auch bei den Frontsteckern in Federzug- bzw. Schraubklemmtechnik können bei den neuen Steckern Leiter mit einem Querschnitt von 0,25 bis 1,5mm² angeschlossen werden. Ebenso haben die Stecker die gleichen Abmessungen wie die schon auf dem Markt befindlichen Modelle. Deshalb können sie mit vorhandenen Baugruppen verwendet werden. Die Schneidklemmtechnik erfüllt auch die Anforderung, dass insbesondere bei der Verdrahtung von Peripheriebaugruppen immer wieder umverdrahtet werden muss; sei es, weil sich ein logischer Fehler beim Verdrahten eingeschlichen hat, ein Sensor defekt ist oder der Anwender eine Erweiterung oder Änderung in der bestehenden Anlage wünscht. Mit einer Anzahl von 25 garantierten Klemmzyklen bei gleichbleibendem Aderquerschnitt sind die Stecker dieser Anforderung gewachsen. Was passiert, wenn schnell ein Signal überprüft werden soll? Aufgrund des hermetischen Verschlusses der Klemme liegen keine blanken Teile mehr vor. Aber in der Vorderseite des FastConnect-Frontsteckers befinden sich leicht zugängliche Öffnungen für Prüfspitzen. Sie ermöglichen es einem Inbetriebsetzer oder Servicetechniker rasch, die Signale z.B. mit einem herkömmlichen Voltmeter zu messen und zu überprüfen.
Robust, zuverlässig und gasdicht
Die FastConnect-Stecker sind einfach zu handhaben. Der Leiter wird nur noch abgelängt, in die Klemme eingeführt und kontaktiert. Arbeitschritte wie z.B. das Abisolieren, das Aufbringen einer Aderendhülse (Crimpen) und das Festschrauben entfallen. Messungen in der Praxis haben ergeben, dass sich so eine Zeitersparnis von bis zu 60% gegenüber der Verdrahtung mit konventioneller Schraubklemmtechnik ergibt. Durch den Wegfall vieler Arbeitschritte wird nicht nur Zeit gespart, sondern es werden auch Fehler vermieden. Typische Fehler wie zu kurz oder zu lang abisolierte Kabel, schlecht aufgebrachte Aderendhülsen oder nicht angezogene Schrauben gehören so der Vergangenheit an. Eine robuste und zuverlässige Verbindung stellt die Basis für einen langlebigen, störungsfreien Anlagenbetrieb dar. Wartungsvorschriften, wie z.B. das regelmäßige Überprüfen der Schrauben auf festen Sitz, wie in manchen Branchen üblich, entfallen. Eine weitere Eigenschaft, die für einen jahrelangen zuverlässigen Anlagenbetrieb unabdingbar ist: Durch die bereits erwähnte gasdichte Verbindung von Klemme und Kupferleiter ist eine Korrosion an der Verbindungsstelle praktisch ausgeschlossen. Außerdem ist durch die Federeigenschaften der Schneidklemme auch über mehrere Jahre ein definierter Anpressdruck gewährleistet. Damit ist zum einen die konstante mechanische Stabilität der Verbindung garantiert und aus elektrischer Sicht zusätzlich ein gleichbleibender, definierter Übergangswiderstand. Diese Eigenschaft kommt besonders beim Einsatz hochgenauer Analogeingabebaugruppen zum Tragen, da hier Veränderungen im Übergangswiderstand das Messergebnis verfälschen können.
