Inline-Isolator schützt die Modbus-RTU-Verkabelung in störungsreichen Industrieanlagen

Banner zielt auf eine hartnäckige Schwachstelle in seriellen Netzwerken

Banner Engineering hat den galvanischen Isolator S25GI vorgestellt, ein kompaktes Inline-Gerät zum Schutz von RS485- und Modbus-RTU-Kommunikationsnetzwerken vor elektrischen Störungen und Erdungsfehlern. Während sich Ethernet-basierte Protokolle in Fabriken weiter ausbreiten, ist RS485 aufgrund seiner Einfachheit, Zuverlässigkeit und geringen Implementierungskosten nach wie vor tief in der industriellen Infrastruktur verankert.

In vielen Brownfield-Anlagen verlaufen serielle Kommunikationsleitungen jedoch in der Nähe von Frequenzumrichtern, Motorstartern und Hochspannungsanlagen. Diese Umgebungen erzeugen elektromagnetische Störungen, die Kommunikationssignale verfälschen oder angeschlossene Geräte beschädigen können. Der S25GI von Banner behebt diese Probleme, ohne zusätzlichen Schaltschrankplatz oder umfangreiche Neuverkabelung zu erfordern.

Der S25GI bietet Inline-Schutz für Modbus-RTU- und RS485-Kommunikationsnetzwerke, die elektrischen Störungen und Überspannungen ausgesetzt sind.

Warum RS485 in der modernen Automatisierung weiterhin wichtig ist

Trotz der schnellen Verbreitung von Industrial Ethernet unterstützen RS485 und Modbus RTU weiterhin unzählige Industriegeräte, darunter Sensoren, Frequenzumrichter, dezentrale I/O-Module und ältere SPS-Systeme. Viele Anlagen sind nach wie vor auf diese Netzwerke angewiesen, da sie stabil, kostengünstig und bei zahlreichen Automatisierungsanbietern weit verbreitet sind.

Hersteller, die serielle Kommunikationsgeräte in moderne Steuerungssysteme integrieren, kombinieren sie häufig mit Plattformen wie Allen-Bradley ControlLogix oder verteilten Architekturen auf Basis von Hardware für industrielle Kommunikationsnetzwerke. In diesen hybriden Umgebungen gewinnt die Signalintegrität zunehmend an Bedeutung.

Elektrische Störungen bergen echte Betriebsrisiken

Die RS485-Kommunikation basiert auf einer niederohmigen differentiellen Signalübertragung. Obwohl das Protokoll über große Kabellängen hinweg zuverlässig arbeitet, bleibt es anfällig für elektrische Störungen, die von nahe gelegenen Stromversorgungssystemen erzeugt werden. Große Frequenzumrichteranlagen, Servosysteme und Schaltvorgänge von Motoren können transiente Störungen direkt in die Kommunikationsleitungen einkoppeln.

Erdschleifen stellen einen weiteren häufigen Fehlermechanismus dar. Wenn mehrere Geräte unterschiedliche Erdungspfade nutzen, können zwischen den Systemkomponenten Spannungsdifferenzen auftreten. Diese unerwünschten Ströme führen zu Kommunikationsinstabilität und können letztlich empfindliche Elektronik beschädigen.

Der S25GI kann direkt in der Nähe von Feldgeräten montiert werden und reduziert dadurch den Installationsaufwand bei Maschinenmodernisierungen.

Inline-Isolation ohne zusätzlichen Schaltschrankplatz

Herkömmliche galvanische Isolatoren erfordern in der Regel eine Montage auf einer DIN-Schiene innerhalb von Schaltschränken. Dieser Ansatz erhöht die Enge im Gehäuse und sorgt bei Nachrüstungen für zusätzlichen Verdrahtungsaufwand. Banner hat den S25GI stattdessen als Inline-Modul mit robusten IP67-zertifizierten Steckverbindern für die direkte Installation in der Nähe von Maschinen oder Feldgeräten entwickelt.

Der Isolator unterstützt Modbus-RTU- und RS485-Netzwerke und ermöglicht gleichzeitig einen Stromdurchgang von 200 mA für angeschlossene Sensoren, Anzeigeeinheiten oder dezentrale I/O-Geräte. Dieses Design vereinfacht die Integration vor Ort, da Installateure Kommunikationsleitungen schützen können, ohne zusätzliche externe Stromverteilungstechnik zu installieren.

Flexible Einsatzmöglichkeiten bei Nachrüstprojekten

Der kompakte Isolator kann den Anschluss eines einzelnen Sensors schützen oder ein gesamtes Kommunikationssegment in der Nähe des Netzwerkknotens abschirmen. Diese Flexibilität ist besonders bei Modernisierungsprojekten nützlich, bei denen ältere Maschinen mit neuen Frequenzumrichtern, intelligenten Sensoren oder Fernüberwachungsgeräten ausgestattet werden.

Anlagen, die ihre Bewegungssysteme mit neueren Plattformen für Antriebe und Bewegungssteuerung modernisieren, stoßen nach Nachrüstungsarbeiten häufig auf Kommunikationsinstabilität. Eine Inline-Isolation hilft Ingenieuren, den Zeitaufwand für die Fehlersuche zu reduzieren und gleichzeitig die bestehende serielle Infrastruktur zu erhalten.

Serielle Kommunikationsnetzwerke arbeiten in dicht belegten industriellen Steuerschränken häufig neben Hochleistungsgeräten.

Industrieller Trend: Schutz bestehender Infrastruktur statt Austausch

Eine der wichtigsten Veränderungen in der industriellen Automatisierung ist die zunehmende Investition in Nachrüststrategien anstelle eines vollständigen Systemaustauschs. Viele Fabriken können den Austausch einer funktionierenden RS485-Infrastruktur allein zur Erzielung höherer Kommunikationsgeschwindigkeiten nicht rechtfertigen.

Stattdessen konzentrieren sich Ingenieure zunehmend darauf, die Netzwerkzuverlässigkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Lebensdauer der Geräte zu verlängern. Produkte wie der S25GI spiegeln diese Strategie wider, indem sie Kommunikationsschwachstellen beheben, ohne groß angelegte Änderungen an der Architektur zu erzwingen.

Aus technischer Sicht ist dieser Ansatz praktisch und wirtschaftlich sinnvoll. Ein stabiles Modbus-RTU-Netzwerk mit geeigneter Isolation kann insbesondere in Verpackungslinien, Wasseraufbereitungsanlagen, Materialtransportsystemen und Prozessmodulen noch viele Jahre zuverlässig betrieben werden.

Meinung des Autors

Die größte Stärke des S25GI liegt nicht allein in seiner Isolationsleistung. Sein eigentlicher Wert ergibt sich aus der einfachen Installation. Viele Produkte zum Schutz von Kommunikationssystemen setzen weiterhin ausreichend Platz im Schaltschrank und eine unkomplizierte Neuverdrahtung vor Ort voraus – Bedingungen, die in laufenden Anlagen nur selten gegeben sind.

Banner hat ein praktisches Wartungsproblem erkannt und eine anwendungsorientierte Lösung entwickelt, die den heutigen Anforderungen bei Nachrüstungen entspricht. Da Industrieanlagen weiterhin ältere serielle Netzwerke mit modernerer Automatisierungstechnik kombinieren, werden kompakte Inline-Isolationsgeräte wahrscheinlich eher zum Standard als zu optionalem Zubehör.

Oliver Grant | Leitender Reporter für industrielle Systeme

Oliver Grant berichtet seit 14 Jahren über industrielle Automatisierung, Maschinennetzwerke und die Modernisierung von Steuerungssystemen. Zu seinem beruflichen Hintergrund gehören Projekte zur Integration vor Ort mit Rockwell Automation, Siemens, Beckhoff Automation und Emerson-Prozesssystemen in Produktions- und Energieanlagen.