Bihl+Wiedemann IP67-Installationstechnik: Leitfaden für Feldanschlüsse und Module

IP67-Installationstechnik bedeutet mehr, als Automatisierungskomponenten lediglich aus dem Schaltschrank ins Maschinenfeld zu verlagern. Nur wenn Kabelsystem, Piercing-Technik, M12-Anschlüsse, Energieverteilung, Kurzschlussschutz, unverschlossene Ports, mechanische Befestigung und Wartungsverfahren gemeinsam korrekt umgesetzt werden, lässt sich die auf dem Gerät angegebene Schutzart IP67 auch auf Systemebene erreichen. Dieser Leitfaden behandelt den Ansatz von Bihl+Wiedemann mit ASi-Profilkabeln, Feldmodulen und Passivverteilern anhand konkreter Produktbeispiele einschließlich ihrer Grenzen und der erforderlichen Prüfschritte.

Was sagt IP67 aus – und was nicht?

Die Schutzart IP67 bezeichnet den Schutz gegen Staub und die Beständigkeit gegen zeitweiliges Untertauchen unter den in der Norm festgelegten Bedingungen. Dieser Code bedeutet nicht automatisch die Eignung für dauerhaften Unterwasserbetrieb, heiße Hochdruckreinigung, bestimmte Reinigungschemikalien, Salznebel, UV-Strahlung, Öl oder mechanische Stöße. Ist die tatsächliche Beanspruchung an einer Maschine höher als unter den Prüfbedingungen der Norm, muss die Material- und Prozessverträglichkeit gesondert nachgewiesen werden. Bei Anwendungen in der Lebensmittel-, Pharma- und Batterieproduktion, beim Schweißen oder im Freien darf die Entscheidung nicht allein anhand der IP-Kennziffern getroffen werden.

Die IP-Angabe in den Produktdaten des Herstellers gilt häufig für den vollständig montierten Zustand. Eine offene M12-Buchse, ein loser Steckverbinder, eine beschädigte Dichtung oder eine falsche Kabelverschraubung unterbricht die Schutzkette. Das Datenblatt des BWU4393 von Bihl+Wiedemann weist ausdrücklich darauf hin, dass IP67 nur erreicht wird, wenn alle offenen M12-Buchsen mit geeigneten Schutzkappen verschlossen sind. Dieser kleine Hinweis zeigt, dass jeder ungenutzte Port einen eigenen Eintrag in der Checkliste für die Abnahme vor Ort erhalten sollte.

Unterschied zwischen ASi-Profilkabel und M12-Rundkabel

Die offizielle Seite von Bihl+Wiedemann zur IP67-Installation vergleicht zwei grundlegende Anschlusskonzepte. Das gelbe ASi-Profilkabel überträgt Daten und die ASi-Versorgung, das schwarze AUX-Profilkabel die Hilfsenergie; beide können per Piercing-Technik an geeignete Module angeschlossen werden. Die Kabelgeometrie verringert das Verpolungsrisiko; das Kabel lässt sich in der benötigten Länge von der Rolle verlegen, und das Feldmodul kann an der gewünschten Stelle positioniert werden. Bei M12-Rundkabeln werden dagegen für einen Abzweig ein T-Stück, ein vorkonfektioniertes Kabel passender Länge und zueinander passende Steckverbinder benötigt. M12 bietet den Vorteil einer weit verbreiteten, lösbaren Schnittstelle; das Profilkabel bietet dagegen Flexibilität bei Topologie und Montage.

Profilkabel und M12 schließen sich nicht gegenseitig aus. Über einen Passivverteiler oder ein geeignetes Modul können beide in derselben Installation eingesetzt werden. So kann es möglich sein, auf der Hauptstrecke den größeren Leiterquerschnitt des Profilkabels zu nutzen und für kurze Geräteanschlüsse M12 einzusetzen. Bei jeder Querschnittsänderung müssen jedoch Strombelastbarkeit und Kurzschlussschutz neu berechnet werden. Es darf nicht vorausgesetzt werden, dass ein mechanisch anschließbarer M12-Abzweig auch elektrisch abgesichert ist.

Planungsreihenfolge für eine IP67-Feldinstallation

1. Maschinenbereiche abgrenzen: Kennzeichnen Sie trockene, nasse, reinigungsintensive, heiße, vibrationsbelastete und bewegliche Bereiche im Layout.
2. Signale gruppieren: Gruppieren Sie digitale Standardsignale, sichere Signale, Analog-, IO-Link- und Antriebssignale nach räumlicher Nähe und Stillsetzbereich.
3. ASi/AUX-Topologie erstellen: Zeichnen Sie die gelbe Daten- und Versorgungsleitung sowie bei Bedarf die schwarze Hilfsenergieleitung einschließlich der Einspeisepunkte ein.
4. Spannungsfall berechnen: Prüfen Sie anhand des längsten Leitungswegs, der höchsten gleichzeitigen Last und der zulässigen Mindestspannung am Gerät.
5. Abzweigschutz auswählen: Sichern Sie an jedem Übergang auf ein dünneres Rundkabel oder einen M12-Anschluss die Einhaltung der Grenzwerte von Leiter und Steckverbinder ab.
6. Mechanische Montage festlegen: Bestimmen Sie Modulunterteil, Kabelrichtung, Biegeradius, Wartungsreserve, Kennzeichnung und Stoßschutz.
7. Abnahmeprüfung dokumentieren: Definieren Sie vorab Prüfkriterien für Drehmoment, Dichtheit, Adresse, I/O, Kurzschluss, AUX-Ausfall und die Kontrolle nach der Reinigung.

Piercing-Technik und Kontaktsicherheit am Profilkabel

Bei der Piercing-Technik durchdringen Kontaktstifte kontrolliert die Isolierung des Profilkabels und erreichen den Leiter. Die Anwendungsbeschreibung des Herstellers betont, dass die Stifte senkrecht in das Kabel eindringen und jeder Leiter mehrere Kontaktstellen aufweist. Die konstruktiv vorgesehene Wiederholgenauigkeit ist nur dann gegeben, wenn die Montagefläche sauber ist, das Kabel in der richtigen Führung liegt und Gehäuseober- und -unterteil gemäß dem Herstellermechanismus geschlossen sind. Wird das Kabel in eine andere Richtung belastet, werden Fremdkörper in die Führung eingeklemmt oder wird das Gehäuse nicht vollständig geschlossen, können Kontaktierung und Dichtheit beeinträchtigt werden.

Wie nach einer Positionsänderung des Moduls mit den verbleibenden Einstichstellen im Profilkabel umzugehen ist, muss anhand des freigegebenen Zubehörs und der Montageanleitung des verwendeten Systems festgelegt werden. Beliebige Füllstoffe, Klebebänder oder Dichtmassen sind kein Nachweis für die elektrische Eignung und die Beständigkeit gegenüber Umgebungsbedingungen. Bei beschädigten Kabeln müssen statt einer bloßen Sichtprüfung der Außenfläche auch Leiterzustand und Isolierung geprüft werden. Die besondere Geometrie des Profilkabels bietet keinen mechanischen Schutz gegen scharfe Kanten im Kabelkanal, übermäßigen Zug oder unzulässige Biegung.

BWU4230: IP67-Modul für hohe I/O-Dichte im Feld

BWU4230 ist ein ASi-5-kompatibles, selbstkonfigurierendes Feld-I/O-Modul mit acht M12-Buchsen, dessen ASi/AUX-Anschluss über Profilkabel und Piercing-Technik erfolgt. Die aktuelle offizielle Produktseite nennt je nach Konfiguration bis zu 16 digitale Eingänge und bis zu 16 elektronische digitale Ausgänge sowie Y- oder gemischte M12-Verkabelung. Die Übertragung von zwei Signalen über einen einzigen M12-Anschluss kann die Kabelanzahl reduzieren; die Pinbelegung muss jedoch tatsächlich mit dem Standard-Sensorkabel kompatibel sein.

Das Familiendatenblatt vom 13. April 2023 nennt für BWU4230 eine ASi-Nennspannung von 30 V, eine AUX-Nennspannung von 24 V, eine ASi-5-Adresse, zwei Byte Prozessdaten und die Schutzart IP67. Die Gehäuseabmessungen betragen 60 × 152 × 34 mm. Für Sensor- und Ausgangsstrom gelten temperaturabhängige Werte; die Gesamtlastgrenzen unterscheiden sich bei +45 °C, +55 °C und +70 °C. Obwohl für jeden Ausgang ein Wert von 0,35 A veröffentlicht ist, sind der gesamte Ausgangsstrom, der Sensorstrom und die gemeinsamen Eingangs-/Ausgangsströme zusätzlich begrenzt. Die Angabe „16 Kanäle“ bedeutet nicht, dass 16 stromstarke Lasten gleichzeitig angesteuert werden können.

Das Modulunterteil ist nicht im Lieferumfang enthalten; Montageart und Zubehörauswahl sind gesonderte Bestellpositionen. Dieses Detail zeigt, dass es nicht ausreicht, im Angebot und in der Montagestückliste nur das elektronische Obermodul aufzuführen. Das Datenblatt enthält außerdem einen besonderen Hinweis zur Verwendung des BWU4230 ab einer bestimmten Identnummer in passiv sicher geschalteten AUX-Pfaden. Bei der Sicherheitsauslegung sind nicht der Name der Produktfamilie, sondern der genaue Fertigungs-/Identifikationsstand des Geräts und die Bedingungen der aktuellen Dokumentation maßgeblich.

BWU4393: sichere und Standardsignale an einem Feldpunkt zusammenführen

BWU4393 ist ein ASi-5 Safety-Eingangsmodul mit vier M12-Buchsen. Laut offizieller Produktseite und Datenblatt lassen sich für potenzialfreie Kontakte vier einkanalige oder zwei zweikanalige sichere Eingänge konfigurieren. Die zweikanalige Ausführung ist bei geeigneter Systemauslegung für Anwendungen bis Kategorie 4, PL e und SIL 3 vorgesehen; für die einkanalige Anordnung nennt das Dokument die Grenzen SIL 1, Kategorie 2 und PL c. Zusätzlich stehen je nach Konfiguration Standardeingänge und elektronische Standardausgänge zur Verfügung.

Diese Einstufungen bedeuten nicht, dass das Modul allein den Performance Level der gesamten Maschine garantiert. Sensorarchitektur, Verdrahtung, Querschlusserkennung, Testverfahren, Sicherheitsmonitor, sicherer Ausgang, finales Schaltelement und Wiederanlaufverhalten müssen zusammen mit der Risikobeurteilung validiert werden. BWU4393 ist für Eingänge mit potenzialfreien Kontakten spezifiziert; es darf nicht vorausgesetzt werden, dass ein Sicherheitssensor mit OSSD (sicheres Halbleiter-Ausgangssignal) direkt auf dieselbe Weise angeschlossen werden kann.

Das Datenblatt vom 8. Januar 2026 nennt Profilkabelanschluss, eine ASi-5-Adresse, maximal 15 m I/O-Anschlussleitung, Schutzart IP67 und Gehäuseabmessungen von 45 × 80 × 56 mm. Der Umgebungstemperaturbereich wird in der allgemeinen Tabelle mit −30 bis +55 °C und unter bestimmten Bedingungen bis +70 °C angegeben; für UL-Anwendungen in den USA und Kanada gilt der Hinweis auf maximal +55 °C. Offene M12-Buchsen müssen mit geeigneten Kappen verschlossen werden. Außerdem ist das Produkt nicht für den Einsatz in einem passiv sicher geschalteten AUX-Pfad geeignet; diese Einschränkung muss im Konzept zur Energieabschaltung besonders geprüft werden.

BW3524: passiver Übergang zwischen Profilkabel und dünnerem Abzweig

BW3524 ist ein 19 mm tiefer Passivverteiler, der zwei ASi-Profilkabelanschlüsse intern brückt und einen 5 m langen Rundkabel-/Litzenabgang bereitstellt. Der aktuelle Produkteintrag beschreibt ihn als flaches IP67-Produkt, das im Kabelkanal untergebracht werden kann. Das Gruppendatenblatt vom 20. Januar 2026 nennt Abmessungen von 60 × 45 × 19 mm, eine Betriebsspannung von 10–32 V DC PELV und eine maximale Zugbelastung des Kabels von 10 N.

Ein Passivverteiler ist kein Kommunikationsknoten; er erhält keine ASi-Adresse und ersetzt kein I/O-Modul, das Signale softwaregestützt verarbeitet. Seine Aufgabe ist die Verbindungsherstellung und Energieverteilung. BW3524 enthält keine interne Sicherung. Das Gruppendatenblatt nennt Grenzwerte von bis zu 8 A für den Profilkabel-/Piercing-Zweig und bis zu 4 A für Rundkabel oder Anschlusslitzen. In der realen Schaltung muss zum Schutz des kleineren Leiters die Sicherungskoordination am Einspeisepunkt und im Abzweig berechnet werden.

Die Schutzart IP67 setzt voraus, dass auch die angeschlossene Gegenverbindung die IP67-Bedingungen erfüllt. Umgebungshinweise im Rahmen von UL sowie der Bewertungsumfang der IP-Angabe des Herstellers werden im Datenblatt gesondert erläutert. Der Temperaturbereich ist für feste und flexible Verlegung nicht identisch; das Kabel wurde bei −30 °C ausschließlich für feste Verlegung bewertet. Diese Details zeigen, dass selbst ein kleines passives Bauteil nicht ausgewählt werden sollte, ohne die vollständige Spezifikation für den Feldeinsatz zu lesen.

Die drei Produkte erfüllen unterschiedliche Aufgaben

Leitungsschutz und Spannungsfall

Auf der Anwendungsseite des Herstellers werden für ASi-Profilkabel Varianten mit Leiterquerschnitten von 1,5 mm² und 2,5 mm² genannt. Bei M12-Rundkabeln kann der typische Querschnitt kleiner sein. Beim Übergang vom Hauptprofilkabel auf einen dünneren Abzweig muss die Einspeisung nicht nur nach dem gesamten Laststrom, sondern auch nach dem zulässigen Strom des schwächsten Leiters und Steckverbinders abgesichert werden. Einige Gateways oder Verteiler können eine Sicherungsfunktion bieten; welche Leitung das verwendete Produkt tatsächlich mit welchem Wert schützt, muss anhand des Schaltplans geprüft werden.

Der Spannungsfall wird nicht allein anhand der gesamten Kabellänge berechnet, sondern anhand des tatsächlichen Strompfads einschließlich des Rückleiters. Die Erläuterung des Herstellers zu 24 V ASi empfiehlt, beim Betrieb mit einer Standard-24 V-Stromversorgung aufgrund des Spannungsfalls die Grenze von 50 m nicht zu überschreiten. Dies ist keine einheitliche, universelle Reichweite für alle ASi-Projekte; je nach 30 V-Versorgung, Repeatern, Terminatoren, Kabelquerschnitt und Topologie kann die Lösung anders ausfallen. Der Projektwert muss anhand der aktuellen Dokumentation zu Gateway, Stromversorgung und Netzwerkregeln bestimmt werden.

M12-Anschluss- und Verschlusskappenmanagement

Die Bezeichnung M12 gibt lediglich die Gewindegröße an. Die Kodierung A, B, D, X oder eine andere Kodierung, die Pinzahl, die Buchsen-/Steckerseite sowie Strombelastbarkeit und Signalfunktion müssen zusätzlich aufeinander abgestimmt werden. Selbst wenn ein Steckverbinder äußerlich passt, kann eine falsche Pinbelegung die Sensorversorgung kurzschließen. Die Kabelkennzeichnung muss an beiden Enden übereinstimmen; die Kennzeichnung der Modulbuchse muss der Adresse im Stromlaufplan entsprechen. Bei Verwendung eines Y-Kabels muss die Wartungsdokumentation zeigen, über welche Pins die beiden Kanäle geführt werden und wie sie im Fehlerfall getrennt werden.

Für eine zuverlässige Abdichtung muss die Dichtfläche sauber und unbeschädigt sein. Der Steckverbinder muss mit dem vom Hersteller empfohlenen Drehmoment angezogen werden; der Kabelmantel darf dabei nicht verdreht werden. Eine Montage von Hand, bis sich die Verbindung „fest anfühlt“, ist kein reproduzierbares Qualitätsverfahren. Nicht verwendete Ports müssen mit geeigneten Schutzkappen verschlossen werden; Transportstopfen dürfen nicht mit dauerhaften IP-Schutzkappen verwechselt werden. Bei demontierten und erneut montierten Steckverbindern sind Dichtungen und Gewinde zu prüfen. Rückstände von Reinigungschemikalien dürfen nicht auf der Dichtfläche verbleiben.

Mechanische Anordnung und Wartungszugang

Es reicht nicht aus, dass sich das IP67-Modul an der Maschine verschrauben lässt. Im CAD-Layout müssen der Freiraum für das Werkzeug zum Stecken und Lösen der M12-Stecker, der Mindestbiegeradius des Kabels, der Zugang zur Adressierung, die Sichtbarkeit der LED und die Öffnungsrichtung des Mechanismus am Modulunterteil geprüft werden. In Bereichen mit möglichem Anprall durch Gabelstapler oder Produkte kann das Modul einen zusätzlichen Schutz benötigen. Die Einbaulage sollte so gewählt werden, dass angesammeltes Wasser nicht dauerhaft auf den Steckverbinder einwirkt. Eine durchgehende ab- und wieder aufsteigende Kabelführung, die Wasser zum Gehäuse leitet, ist zu vermeiden.

Beim Abrollen des Profilkabels dürfen keine Verdrehungen oder scharfen Knicke entstehen. Produkte ohne Eignung für bewegte Verlegung dürfen nicht in einer Energiekette eingesetzt werden. Die Befestigungsschelle darf die Isolierung nicht quetschen und unmittelbar neben dem Gehäuse der Durchdringungsverbindung keine Zugbelastung erzeugen. Bei einem Produkt mit Kabel wie dem BW3524 zeigt die vom Hersteller angegebene maximale Zugbelastung von 10 N deutlich, dass das Kabel nicht als mechanisches Tragelement verwendet werden darf.

Funktionale Sicherheit und AUX-Bereiche

ASi Safety kann sichere und Standardsignale über dieselbe Netzwerkinfrastruktur übertragen; die Fehlerannahmen für die Energieverteilung bleiben jedoch getrennt zu betrachten. Um einen Abschnitt der Hilfsversorgung sicher abzuschalten, müssen Kabel, interne Modulverbindungen und externe Versorgungspfade an der Last bewertet werden. Die Hinweise zum passiv sicher geschalteten AUX-Pfad unterscheiden sich bei BWU4230 und BWU4393. Dieselbe blaue Gehäusefamilie oder dieselbe IP-Schutzart garantiert nicht dasselbe Sicherheitsverhalten.

Wird die Leitung für sichere Eingänge gemeinsam mit der Leitung für Standardausgänge über denselben M12-Steckverbinder geführt, müssen die Fehlermöglichkeiten der Y-Verbindung bzw. gemischten Pinbelegung in die Risikoanalyse einbezogen werden. Die Diagnosefähigkeit des gewählten Monitors bei Kabelquetschung, gemeinsamem Kurzschluss beider Kanäle und Querschlüssen zwischen unterschiedlichen Potenzialen ist zu prüfen. Bei der Abnahmeprüfung genügt es nicht, nur den Not-Halt zu betätigen und den Maschinenstillstand festzustellen; auch einkanalige Fehler, Kabelbruch, Wiederanlauf und das Verhalten der Fehlerverriegelung müssen geprüft werden.

Checkliste für die Inbetriebnahme

1. Gleichen Sie Produktnummer, Modulunterteil, Schutzkappe, M12-Kabel und Profilkabel mit der Stückliste ab.
2. Prüfen Sie, ob die ASi/AUX-Kabel im richtigen Kanal und mit korrekter Polarität verlegt sind und ob die Durchdringungskontaktierung nach dem vom Hersteller vorgegebenen Verfahren geschlossen wurde.
3. Überprüfen Sie im Schaltplan für jeden Profilkabel- und M12-Abzweig das Schutzorgan, dessen Einstellung und die Selektivität.
4. Schließen Sie vor dem Einschalten der Energieversorgung die Prüfungen von Isolation, Kurzschlussfreiheit, Erdung und Pinzuordnung ab.
5. Messen Sie die Versorgungsspannungen im Leerlauf und bei maximaler gleichzeitiger Belastung an den entfernten Punkten des Netzwerks.
6. Forcen Sie die physischen I/O jeder Adresse einzeln; dokumentieren Sie die Prüfungen der Standard- und sicheren Kanäle in getrennten Protokollen.
7. Überprüfen Sie die LED-Anzeige und den PLC-Alarm bei Fehlerzuständen wie Kurzschluss, AUX-Ausfall, ASi-Unterbrechung und offenem Port.
8. Wiederholen Sie, sofern für die Anwendung erforderlich, nach Reinigung oder Wassereinwirkung die Sichtprüfung und die elektrische Funktionsprüfung.

Wartung und Änderungsmanagement

Bei regelmäßigen Kontrollen ist auf lose Steckverbinder, fehlende Schutzkappen, gerissene Gehäuse, gequetschte Profilkabel, zugbelastete Abzweige, abgenutzte Kennzeichnungen und Wasserspuren zu achten. Die LED-Diagnose ist der Ausgangspunkt der Fehlersuche; bei Verdacht auf erhöhten Kontaktwiderstand oder Spannungsabfall muss gemessen werden. Für den Modultausch ist in einem schriftlichen Verfahren festzulegen, wie die bisherige Adresse und Kanalkonfiguration übertragen werden. Zudem muss geprüft werden, ob das neue Produkt hinsichtlich Modulunterteil und Pinbelegung tatsächlich gleichwertig ist.

Beim nachträglichen Einbau eines Moduls im Feld reicht es nicht aus, dieses lediglich an einer freien Kabelstelle anzuschließen. Teilnehmerkapazität, Prozessdatenprofil, Leistungsbudget, Sicherung, PLC-Datenzuordnung und Sicherheitsvalidierung müssen erneut geprüft werden. Die nicht mehr verwendete bisherige Durchdringungsstelle ist gemäß den Herstelleranweisungen zu behandeln. Wird die As-built-Topologie nicht aktualisiert, kann die physische Flexibilität von ASi zu bei der Wartung nicht erkennbaren Abzweigen und einer fehlerhaften Lastberechnung führen.

Für ein Angebot erforderliche Angaben

• Maschinenlayout, IP-Bereich, Reinigungsverfahren, Temperatur, Vibration und Chemikalienbelastung
• Anzahl der Standard-/sicheren I/O, Sensoranschlussarten und M12-Pinbelegungen
• ASi- und AUX-Topologie, Kabelquerschnitte, Gesamt-/Abzweiglängen und Einspeisepunkte
• Nenn-, Anlauf- und Worst-Case-Strom jeder Last sowie Szenario für den gleichzeitigen Betrieb
• Passiv sicher geschaltete AUX-Bereiche und erforderliche PL/SIL-Ziele
• Profilkabel–M12-Übergänge, Abzweigsicherungen, Steckverbinderkodierungen und Reserveports
• Montagefläche, Wartungszugang, Anprallrisiko sowie Bedingungen für Kabelzug und -biegung
• Inbetriebnahme, Abnahmeprüfung bei Wasser-/Reinigungseinwirkung, Wartungsintervall und Ersatzteilstrategie

Oskon plant eine Bihl+Wiedemann IP67-Installation zunächst als Verbindungs- und Energieversorgungssystem und erst danach auf Ebene der einzelnen Module. Die hier beschriebenen BWU4230, BWU4393 und BW3524 sind Beispiele aus dem aktuellen offiziellen Portfolio; daraus folgt nicht, dass dieselben Produkte automatisch für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind. Die endgültige Auswahl muss anhand der vollständigen Produktnummer, des zum Angebotsdatum gültigen Datenblatts, der länderspezifischen Zulassung, des Gegensteckverbinders und der tatsächlichen Umgebungsbedingungen überprüft werden.