Die Systemverkabelung schafft eine Kabelarchitektur mit vordefinierter Verbindungsaufgabe, geeigneten angeschlossenen Steckverbindern und vorbereiteter Prüfbarkeit, statt Kabel einzeln vor Ort zu konfektionieren. Das HARTING-Portfolio umfasst Systemkabel mit Rundsteckverbindern, Han-Industriesteckverbindern und I/O-Schwerpunkt für Leistung und Signale sowie Kabelsätze mit Rund-, Netzwerk-, Han- und Glasfaseranschlüssen für die Datenübertragung. Konfektionierte Verbindungen erleichtern das erneute Anschließen von Maschinenmodulen über dieselbe Schnittstelle bei Fertigung, Montage vor Ort, Inbetriebnahme und Wartung.
Standard-Systemverkabelung und eine kundenspezifische Verbindungslösung sind nicht dasselbe. Bei einem Standardkabelsatz werden beide Enden, Kontaktanordnung, Kabelaufbau und Länge über eine HARTING-Artikelnummer oder eine definierte Konfiguration ausgewählt. Bei einer kundenspezifischen Lösung werden dagegen unterschiedliche Abzweige, spezielle Pinbelegungen, Schaltschrankplatten, Zwischen-PCB, Robotikkabelbäume oder anwendungsspezifische Prüfpakete im Rahmen eines Projekts entwickelt. Eine fundierte Auslegung prüft zunächst Standardprodukte; nur Anforderungen, die durch Katalogoptionen nicht abgedeckt werden, werden der kundenspezifischen Entwicklung zugeführt.
Welche Vorteile bietet eine standardisierte Systemverkabelung?
Ein konfektionierter Kabelsatz ermöglicht die Steckverbindermontage in einer kontrollierten Fertigungsumgebung und bringt den Anschluss vor Ort dem Plug-&-Play-Prinzip näher. HARTING bietet konfektionierte Kabellösungen für die Energie-, Signal- und Datenübertragung an; auf der Produktseite werden Vorteile wie Plug-&-Play-Installation, zu 100 Prozent geprüfte Produkte und manipulationsgeschützte Verbindungen bei umspritzten Kabeln genannt. Diese Aussagen gelten unter der Voraussetzung, dass das richtige Produkt mit dem passenden Gegenstecker und gemäß den Herstelleranweisungen verwendet wird.
Die Vorkonfektionierung kann die Fehlerwahrscheinlichkeit verringern; sie korrigiert jedoch weder eine falsche Pinzuordnung in der Systemplanung noch eine falsche Produktauswahl automatisch. Mechanisch kompatible Ports bedeuten nicht, dass auch die elektrischen Funktionen übereinstimmen. Vor der Bestellung werden beide Enden anhand der Gerätedatenblätter, der I/O-Liste und des einpoligen Leistungsschaltplans geprüft. Bei der Inbetriebnahme müssen Produktkennzeichnung, Kabelkennzeichnung und Verbindungsnummer in der Zeichnung dieselbe Referenz tragen.
Bei modularen Maschinen unterstützt das Systemkabel die Prüfung der Fertigungsmodule im Werk und deren Zusammenführung an festgelegten Anschlusspunkten vor Ort. Der Austausch eines defekten Moduls oder Kabelsatzes gegen dieselbe Artikelnummer kann die Wartungszeit verkürzen. Dafür müssen die Kabel zugänglich verlegt sein, die Verriegelungselemente zum Servicebereich zeigen und die Ersatzteilliste die vollständige Konfiguration enthalten. Eine Ersatzteildefinition allein über den Namen der Steckverbinderserie reicht nicht aus.
Vorkonfektionierte, vor Ort montierte und kundenspezifische Lösungen unterscheiden
| Ansatz | Geeigneter Einsatzfall | Zu prüfender Punkt |
|---|---|---|
| Standardmäßig vorkonfektioniertes Kabel | Anschlüsse, Kabel und Länge entsprechen einem verfügbaren Fertigprodukt | Vollständige Artikelnummer, beide Enden und Pinbelegung des Geräts |
| Konfiguriertes Systemkabel | Länge oder Anschlusskombination werden innerhalb definierter Optionen ausgewählt | Konfiguratorausgabe, herstellbare Option und Datenblatt |
| Vor Ort montierter Steckverbinder | Verlegeweg und endgültige Länge werden am Installationsort festgelegt | Konfektionierungswerkzeug, Kabeldurchmesser, Querschnitt, Schirmung und Montagequalität |
| Kundenspezifischer Kabelsatz | Pinbelegung, Material oder Prüfung außerhalb der Standardoptionen erforderlich | Zeichnung, Prototyp, Verifizierung, Revision und Mindestbedingungen für das Projekt |
| Spezifischer Kabelbaum und Schnittstelle | Mehrere Abzweige, Schaltschrankplatte, PCB oder Roboterpaket erforderlich | Verantwortung für Elektrik, Mechanik und Lebenszyklus des Gesamtsystems |
Systemkabel für Leistung und Signale
Für Leistung und Signale stehen drei Hauptbauformen im Vordergrund: Kabelsätze mit metrischen Rundsteckverbindern, Systemkabel mit Han-Industriesteckverbindern und I/O-Systemverkabelung. Bei Rundsteckverbindern kommen M5 und M8 für kompakte Sensoranschlüsse, M12 für unterschiedliche Signal-, Daten- und Leistungskodierungen sowie M17 und M23 für Antriebe und Anwendungen mit höherem Kontaktbedarf infrage. Diese Funktionen dienen der allgemeinen Orientierung bei der Auswahl; genaue Angaben zu Spannung, Strom, Kodierung und IP-Schutzart sind dem Datenblatt der jeweiligen Artikelnummer zu entnehmen.
Die Han-Systemverkabelung stellt Leistungs-, mehrpolige Signal- oder bei geeigneter Konfiguration Datenverbindungen über robuste rechteckige Steckverbinder her. Das Angebot reicht von kompakten Serien wie Han 1A bis zu größeren Gehäusen und modularen Bauformen. Kontakteinsatz, Kontakte, Gehäuse, Kabelabgang und Verriegelung müssen als aufeinander abgestimmter Satz ausgewählt werden. Ein einseitig offenes Kabel kann im Schaltschrank oder Gerät angeschlossen werden; ein beidseitig konfektioniertes Kabel stellt eine direkte Verbindung zwischen zwei definierten Schnittstellen her.
Die I/O-Systemverkabelung kann verwendet werden, um mehrpolige Anschlüsse auf der Seite einer Steuerungskarte, eines Schnittstellenmoduls oder eines Geräts über ein konfektioniertes Kabel zu verbinden. Das HARTING-Portfolio umfasst Produktgruppen mit unterschiedlichen Schnittstellen wie ix Industrial, PushPull und D-Sub. Der Begriff „I/O“ bedeutet hier keine universelle Pinkompatibilität mit allen PLC-Marken. Kartenmodell, Steckverbindertyp, Kontaktnummern, gemeinsame Potenziale, Schirmung und die Anordnung der gegenüberliegenden Anschlussklemmen müssen unbedingt mit den aktuellen Herstellerplänen abgeglichen werden.
Konkretes Produktbeispiel: konfektioniertes Han 1A-Leistungskabel
„Han 1A OM 3+PE +latch m/ - PVC 5m“ mit der Artikelnummer 33 40 040 0202 050 ist ein konkretes Beispiel für Systemverkabelung. Laut HARTING-Produktseite handelt es sich um einen 5 Meter langen PVC-Kabelsatz, der einseitig mit einem umspritzten Han 1A-Stecker konfektioniert und am anderen Ende offen ist. Angegeben werden ein vieradriger Aufbau mit 4 × 2,5 mm², drei Leistungskontakte und ein Schutzleiterkontakt, eine Rastverriegelung sowie ein Kabeldurchmesser von 9,2 mm.
Für dasselbe Produkt sind ein Bemessungsstrom von 16 A, eine Bemessungsspannung von 400 V sowie Grenztemperaturen von −40 bis +80 °C bei unbewegtem und von −15 bis +80 °C bei bewegtem Einsatz veröffentlicht. IP65, IP66 und IP67 werden für den gesteckten Zustand angegeben; die Seite enthält für IP66/IP67 einen Hinweis zur Kabel-zu-Kabel-Steckverbindung. Außerdem wird gefordert, die Verbindung nicht unter elektrischer Last zu stecken oder zu trennen und die Montage durch eine Elektrofachkraft ausführen zu lassen. Diese Werte gelten ausschließlich für diese Artikelnummer und dürfen nicht automatisch auf andere Han 1A-Kabel übertragen werden.
Daten- und Netzwerk-Systemverkabelung
Bei einer Industrial-Ethernet-Verbindung ist neben der Steckverbinderbauform der gesamte Übertragungskanal entscheidend. Die HARTING-Netzwerk-Systemverkabelung umfasst Schnittstellen wie RJ Industrial, ix Industrial, M12, T1 Industrial und preLink sowie verschiedene Kupferkabel und konfektionierte Kabelsätze. Glasfaser-Systemkabel bilden eine eigene Lösungsgruppe für Topologien, die Unempfindlichkeit gegenüber elektrischen Störungen, große Entfernungen oder galvanische Trennung erfordern. Eine Auswahl darf erst erfolgen, nachdem Protokoll und physikalische Schicht aufeinander abgestimmt wurden.
Bei der Ethernet-Auswahl werden Zieldatenrate, Kanalkategorie, Paaranzahl, Schirmaufbau, industrielles Protokollprofil, Kabellänge und Anzahl der Zwischenverbindungen gemeinsam bewertet. Eine hohe Kategorie eines einzelnen Kabelabschnitts hebt nicht den gesamten Kanal auf dasselbe Niveau, wenn Steckverbinder, Schaltschrankdurchführung und Felddose eine geringere Leistung aufweisen. Schirmdurchgängigkeit, 360-Grad-Kontaktierung, Potenzialausgleich und die Trennung von Leistungskabeln sind im Hinblick auf EMI wichtig. Bei bewegten Roboter- oder Energiekettenanwendungen muss die Datenübertragungsleistung unter realen Bewegungsbedingungen verifiziert werden.
Das preLink-System ist ein Ansatz zur Feldkonfektionierung, bei dem der Kabelabschlussblock von Steckverbinder und Anschlussdose getrennt ist. HARTING gibt an, dass derselbe preLink-Abschlussblock in unterschiedliche preLink-Komponenten eingesetzt und wieder entnommen werden kann und dass das System in IT, Gebäudeautomation und Industrie einsetzbar ist. Dieser Aufbau bietet Flexibilität an Stellen, an denen das Kabel vor Ort konfektioniert werden muss. Dennoch sind geeignetes Kabel, Konfektionierungswerkzeug, Pinbelegung, Schirmkontaktierung und angestrebte Netzwerkleistung gemäß der Systemdokumentation auszuwählen.
Umspritzter Steckverbinder oder Konfektionierung vor Ort?
Bei einem umspritzten Kabelsatz werden Steckverbinder und Kabelübergang während der Fertigung zu einer Einheit verbunden. HARTING beschreibt diese Bauweise mit dem Ziel eines sicheren Kabelhalts, eines optimierten Knickschutzes und einer längeren Nutzungsdauer in anspruchsvollen Umgebungen. Die werkseitige Prüfung sorgt für Reproduzierbarkeit und reduziert die Montageschritte vor Ort. Im Gegenzug müssen Kabellänge und Verlegeweg im Voraus korrekt ermittelt werden; ein beschädigtes Ende erfordert häufig den Austausch des Kabelsatzes statt einer erneuten Konfektionierung vor Ort.
Ein feldkonfektionierbarer Steckverbinder ermöglicht den Anschluss des Kabels nach dessen Verlegung in der Anlage. Dies kann bei vorhandenen Kanälen, engen Durchführungen oder Projekten sinnvoll sein, bei denen die genaue Länge erst während der Installation festgelegt wird. Kabelaußendurchmesser, Aderquerschnitt, Kontakt- und Anschlusstechnik, Schirmanschluss, Abisoliermaß, Anzugsdrehmoment und Abdichtung unterliegen jedoch der Kontrolle des Ausführenden. Das Montagepersonal muss mit geeignetem Werkzeug und nach entsprechender Anleitung arbeiten; die Durchgangsprüfung und bei Datenleitungen gegebenenfalls die Kanalprüfung sind zu dokumentieren.
Beide Methoden können innerhalb derselben Anlage kombiniert werden. Für seriengefertigte Maschinenmodule können umspritzte und geprüfte Kabel, für variable Verlegewege vor Ort preLink oder geeignete feldkonfektionierbare Steckverbinder bevorzugt werden. Die Entscheidung sollte nicht allein anhand der anfänglichen Produktkosten getroffen werden. Montagezeit, Fehlerbehebung, Prüfgeräte, Schulung, Ersatzteile, Servicezugang und die Auswirkungen von Stillständen müssen in die Gesamtkostenberechnung einfließen.
Kabelaufbau anwendungsgerecht auswählen
Das HARTING-Portfolio an Meterware umfasst Kupfer-, Glasfaser- und Hybridkabel, die Energie und Daten in einem gemeinsamen Aufbau übertragen können. Bei Kupferkabeln bestimmen Aderanzahl, Querschnitt, Leiteraufbau, Schirmung und Außenmantel gemeinsam die elektrische Leistungsfähigkeit und mechanische Beständigkeit. Eine feste Kabeltrasse, eine Energiekette, eine torsionsbeanspruchte Roboterachse und eine nicht ständig bewegte Serviceschlaufe gehören nicht derselben Bewegungsklasse an. Werden im Herstellerdatenblatt getrennte Mindestbiegeradien für feste und bewegte Verlegung angegeben, ist der jeweils zutreffende Wert zu verwenden.
Die Auswahl des Außenmantels erfolgt anhand der Anforderungen an Umgebungstemperatur, Öl-, Chemikalien-, UV- und Abriebbeständigkeit sowie Brandverhalten. Farbe oder die Bezeichnung PVC/PUR allein belegen keine Eignung; die konkrete Materialzusammensetzung und die Normen unterscheiden sich je nach Produkt. Bei Anwendungen in der Bahntechnik, Lebensmittelindustrie, Robotik oder im Schiffbau müssen branchenspezifische Zulassungen sowie Anforderungen an Rauchentwicklung und Toxizität zusätzlich geprüft werden. Eine Kabelzulassung bedeutet nicht zwangsläufig, dass der gesamte Kabelsatz oder Steckverbinder im gleichen Umfang zertifiziert ist.
Bei der Längenberechnung wird nicht nur die direkte Entfernung zwischen zwei Geräten berücksichtigt. Hinzu kommen Richtungsänderungen im Kabelkanal, Servicereserven im Schaltschrank, die Abgangsrichtung des Steckverbinders, der Bewegungshub, die Schellenabstände und die Montagetoleranz. Das Zusammenpressen überlanger Kabel zu kleinen Schlaufen kann die Datenübertragungsleistung, Wärmeabfuhr und Biegebedingungen beeinträchtigen. Ein zu kurzes Kabel übt hingegen eine dauerhafte Zugbelastung auf den Steckverbinder aus. Die Auswahl der Standardlänge muss anhand des tatsächlichen dreidimensionalen Verlegewegs erfolgen.
Schutzart und mechanische Verriegelung
Die IP-Schutzart eines Systemkabels bezieht sich auf die gesamte Verbindung. Der Zielwert kann erreicht werden, wenn Steckverbinder, Gegenstecker, Dichtung, Gehäuse, Kabeleinführung und Verriegelung korrekt eingesetzt werden. Ein offen gelassener Port, eine lockere Verriegelung, eine ungeeignete Dichtung oder ein falscher Kabeldurchmesser unterbricht die Schutzkette. Für ungenutzte Anschlüsse sind zur Produktfamilie passende Schutzkappen auszuwählen; nach Reinigung oder Wartung ist ein Verfahren zum erneuten Festziehen und zur Sichtprüfung anzuwenden.
Die Verriegelungsart wird nach Montagehäufigkeit, Vibration, Zugänglichkeit und dem Risiko einer unbeabsichtigten Trennung ausgewählt. Ein M12-Schraubanschluss, ein Han-Gehäuse mit Bügelverriegelung, PushPull und eine Rastverriegelung bieten nicht dieselbe Bedienergonomie. An Stellen, an denen das Wartungspersonal Verbindungen ohne Sichtkontakt herstellt, sind Kodierung und Kennzeichnung besonders wichtig. Für Steckverbinder, die nicht unter elektrischer Last getrennt werden dürfen, ist ein Verfahren zum Freischalten und Sichern gegen Wiedereinschalten in die Anlagenanweisung aufzunehmen.
Schaltschrank- und Maschinenarchitektur mit einem Portplan verwalten
Der Anschlussplan weist jedem Steckverbinder eine eindeutige Kennung, eine Funktion, ein Gegenstück und eine Kabelartikelnummer zu. Leitungen für Leistung, Standard-I/O, Sicherheits-I/O, Ethernet und Glasfaser müssen optisch unterscheidbar sein; gleichartige Steckverbinder sind durch eine Kodierung oder Anordnung gegen Fehlstecken zu sichern. In der Zeichnung werden beide Enden einer Kabelkonfektion, die Schirm- und PE-Anschlüsse, freiliegende Adern und die Schaltschrankklemme gemeinsam dargestellt. So basieren Werkstattprüfung und Feldanschluss auf derselben Dokumentation.
Der Nutzen der Systemverkabelung steigt, wenn Maschinenmodule vor dem Versand angeschlossen und einer Funktionsprüfung unterzogen werden können. Bei der Abnahme vor Ort werden zunächst mechanische Verriegelungen, Kabelschäden und Kennzeichnungen geprüft; anschließend folgen die Prüfung der PE-Durchgängigkeit, der Pinzuordnung und der Isolation sowie die Funktionsprüfung. Bei Datenleitungen kann es erforderlich sein, mit einem geeigneten Zertifizierungsmessgerät ein Kanalprüfprotokoll zu erstellen. Prüfverfahren, Abnahmegrenzwerte und Protokollformat müssen im Qualitätsplan des Projekts festgelegt werden.
Übergang zur kundenspezifischen Lösung, wenn das Standardprodukt nicht ausreicht
Wenn das Standardportfolio die passende Schnittstelle bietet und lediglich die Länge innerhalb der vorgesehenen Optionen variiert, kann ein konfiguriertes Systemkabel ausreichen. Werden unterschiedliche Geräteanschlüsse kombiniert, eine spezielle Pinbelegung, ein kundenseitig vorgegebenes Kabel, mehrere Abzweige, ein spezieller Schutzschlauch, eine Schaltschrankplatte oder zusätzliche Prüfungen benötigt, ist eine Lösung im Rahmen von HARTING Customised Solutions zu prüfen. Die Entscheidung über den Übergang muss zu Projektbeginn getroffen werden; unkontrollierte Änderungen vor Ort nach der Bestellung eines Standardprodukts können die Gültigkeit der Datenblattangaben und der Zulassungen aufheben.
Auch bei einer kundenspezifischen Lösung bietet es Vorteile für Wartung und Beschaffung, Standardschnittstellen möglichst beizubehalten. Nur der zwingend erforderliche Teil wird angepasst; jede Änderung wird in Zeichnung, Stückliste, Kennzeichnung und Prüfplan dokumentiert. Fertigbarkeit, Mindestbestellbedingungen, Bemusterungszeit und Serienlieferplan lassen sich nicht aus den technischen Angaben ableiten; sie werden im aktuellen Angebotsprozess mit HARTING und den Projektbeteiligten geklärt.
Erforderliche Angaben für Angebot und Bestellung
- Vollständige Typenbezeichnungen der beiden anzuschließenden Geräte, Schnittstellenzeichnung und aktuelle Pinbelegung
- Steckverbinderserie, Kodierung, Stift- oder Buchsenausführung, Kontaktanzahl, Ausrichtung und Verriegelung für jedes Ende
- Bei Leistungsleitungen: Spannung, Dauerstrom, Einschaltstrom, PE und Bedingungen für das Trennen unter Last
- Bei Signalleitungen: Kanaltyp, gemeinsame Potenziale, Schirmung und zulässiger Spannungsfall
- Bei Datenleitungen: Protokoll, physikalische Schicht, Übertragungsrate, Kategorie, Schirmung und Kanaltopologie
- Kabellänge, Toleranz, feste oder bewegte Verlegung sowie Biege- und Torsionsprofil
- Anforderungen an den Kabelmantel hinsichtlich Temperatur, Öl, Chemikalien, UV, Brandverhalten und Branchenstandards
- Angestrebte IP-Schutzart, Gegenstück, Abdeckungen für ungenutzte Ports und Reinigungsverfahren
- Gewünschte Ausführung: ein- oder beidseitig vorkonfektioniert, Feldmontage oder kundenspezifische Lösung
- Anforderungen an Kennzeichnung, Verpackung, Prüfbericht, Ersatzteile und Revisionsmanagement
Mit diesen Angaben ist die HARTING Systemverkabelung mehr als nur eine Position im Kabeleinkauf: Sie wird zur gemeinsamen Schnittstelle für Maschinenmodularität, Werkstattprüfung, Installation vor Ort und Wartungsstrategie. Oskon kann Standard-Systemkabel priorisieren und Leistungs-, Signal- und Datenleitungen auf die tatsächlichen Einsatzbedingungen abstimmen. Reichen die Standardoptionen nicht aus, kann Oskon den Prozess für eine kundenspezifische Lösung als separaten, nachvollziehbaren Leistungsumfang steuern.
