Drahtlose Drucktaster für industrielle Schalttafeln
Weiterbildung in diesen Bereichen:
• Automatisierung und Steuerung,
• Technische Kurzberichte,
• Industrielle Automatisierung und Steuerung
• Warum sollten drahtlose Drucktaster in einer Fabrikumgebung eingesetzt werden?
• Wie funktioniert der drahtlose Drucktaster „Harmony“?
• Wie wird der Schneider-ZBRRA-Empfänger physisch in der Schalttafel angeschlossen?
• Welche Betriebsmodi gibt es für den ZBRRA?
• Wie wird das Schneider Harmony-System konfiguriert?
• Abschließende Gedanken
• Über den Autor
Beitrag im Original von APDahlen am 18. April 2024
APDahlen, Anwendungsingenieur
Warum sollten drahtlose Drucktaster in einer Fabrikumgebung eingesetzt werden?
Das Erste, was einem in den Sinn kommt, wenn man sich mit ferngesteuerten Drucktastern beschäftigt, ist der Garagentoröffner.
Es gibt viele nicht sicherheitskritische Anwendungen, die von dieser Art der Steuerung profitieren könnten.
Hier sind einige Vorteile:
• Der Bediener kann sich frei um die Anlage herum bewegen und behält dabei dennoch die Kontrolle.
• Die Verkabelung der Anlage wird vereinfacht, da keine Kabel oder Kabelkanäle erforderlich sind.
• Die drahtlose Steuerung kann semipermanent an der Anlage befestigt werden, wobei die Schalterbaugruppe verschoben werden kann,
ohne daß die Maschine neu verkabelt werden muß.
• Ein drahtloser Schalterblock kann an einen vorhandenen Harmony-Drucktaster angeschlossen werden, wodurch die Steuersignale von einer
Maschine zur anderen weitergeleitet werden. Anders ausgedrückt: Diese Lösung macht die Verkabelung eines potenzialfreien Relaiskontakts
zwischen den Maschinen überflüssig.
In diesem technischen Überblick werden wir das Harmony -Drucktastersystem vonSchneider Electricuntersuchen, wie in Abbildung 1 dargestellt.
Dieses Bild zeigt denZBRRA-Empfänger und die drahtlose HandysteuerungZBRM22B0.
Der Empfänger ist auf einem kleinen Relais-/SPS-Übungsgerät montiert und wird über ein1550-220V-Netzteil vonB&K Precisionmit Strom versorgt.
________________________________________
Dieser Artikel ist Teil des DigiKey-Leitfadens für die industrielle Automatisierung:DigiKey Field Guide for Industrial Automation.
Standort: Wählen Sie → Other→„Sonstiges“
Schwierigkeitsgrad: Student → Erläuterung der Schwierigkeitsgrade→difficulty levels explained
Autor: Aaron Dahlen | MSEE | Senior Applications Engineer, DigiKey
Letzte Aktualisierung: 10. März 2026
________________________________________
Abbildung 1: Testaufbau für den Schneider Electric Harmony ZBRRA-Empfänger und den drahtlosen Doppel-Fernbedienungsknopf ZBRM22B0.
Technischer Tipp: Der Begriff „sicherheitskritisch“ ist ein wichtiger Aspekt bei Fernsteuerungsanwendungen.
Gemäß der Schneider-Dokumentation darf das Harmony-Fernbedienungsknopfsystem nicht für Hebevorgänge oder Not-Aus-Funktionen
verwendet werden.
Diese kritischen, lebensrettenden Steuerungen müssen gemäß den geltenden lokalen, Landes- und Bundesrichtlinien fest mit der Maschine
verdrahtet werden.
Wie funktioniert der drahtlose Harmony-Drucktaster?
Als das Material von Schneider im DigiKey-Labor eintraf, weckte es das Interesse der Techniker und Ingenieure.
Die Angaben „drahtlos“ und „keine Batterien erforderlich“ waren faszinierend.
Also taten wir das Naheliegende und öffneten das Gehäuse des Fernbedienungsdrucktasters, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Abbildung 2: Ansicht des Innenraums der Drucktastenbaugruppe ZBRM22B0.
Eines derZBRT2-Module wurde herausgenommen und in den Vordergrund gelegt.
Die DigiKey-Artikelnummer der Drucktastenbaugruppe lautet „HarmonyZBRT2-Modul“ 4008-ZBRT2-ND, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Hier wurde ein Modul entfernt und in den Vordergrund des Bildes gelegt.
Beachten Sie, dass diese Module die gleiche Grundfläche haben und mit den anderen Harmony-Schaltern kompatibel sind.
Abbildung 3 zeigt das in einem Harmony XB5 installierte Funkmodul.
Abbildung 3: Abbildung des auf einer Harmony XB5-Schalterbaugruppe installierten ZBRT2-Funkmoduls.
DasZBRT2verfügt über einen Zigbee-Sender
Das Schneider-Funksystem basiert auf dem Zigbee-Protokoll nach IEEE 802.15.4.
DieZBRT2-Module verfügen über einen Sender mit geringem Stromverbrauch, während der auf einer DIN-Schiene montierte Empfänger
mit einem hochempfindlichen Empfänger ausgestattet ist.
Das System arbeitet bei 2,405 GHz. Es wäre auch interessant, ein Funkpaket abzufangen – vielleicht ein anderes Mal.
DasZBRT2scheint Energy Harvesting zu nutzen, da es batterielos ist.
Außerdem gibt es keinerlei externe Anschlüsse für eine externe Stromversorgung.
Wir können daher schlußfolgern, daß die Energie für den Zigbee-Sender vom Benutzer gewonnen wird.
Bitte beachten Sie, daß Daten sowohl beim Drücken als auch beim Loslassen der Taste gesendet werden, wie in Video 2 gezeigt.
Wir können daraus folgern, daß Energy Harvesting sowohl beim Drücken als auch beim Loslassen der Taste zum Einsatz kommt.
Es handelt sich dabei um eine winzige Energiemenge, die gerade ausreicht, um ein einzelnes Datenpaket zu übertragen.
Konkret muß dasZBRT2seine eindeutige Kennung übertragen.
Vielleicht können wir den Sender eines Tages einmal zerlegen, um herauszufinden, wie das funktioniert.
Technischer Tipp: Die Harmony-Funk-Sender sind für eine Reichweite von 100 Metern unter idealen Bedingungen ausgelegt.
Dies ist jedoch unrealistisch, insbesondere wenn der ZBRRA-Empfänger in einem (abgeschirmten) Metall-Schaltkasten installiert ist.
Laut den Angaben von Schneider sind 25 Meter eine realistisch erreichbare Reichweite.
Zwar trifft dies nicht auf den ZBRRA-Empfänger zu, doch bietet Schneider auch Geräte mit einem optionalen externen
Antennenanschluß an, wie beispielsweise das zugehörigeZBRN1-Gateway.
Wie wird der Schneider ZBRRA-Empfänger im Schaltschrank angeschlossen?
Der XBRRA-Ausgang besteht aus zwei SPDT-Relais (Single Pole Double Throw).
Wie bei allen Relais hängt die Strombelastbarkeit der Kontakte von der angelegten Spannung und der Zulassungsstelle ab.
Generell sind die Kontakte für 3 A ausgelegt, was einen direkten Anschluß kleiner Lasten ermöglicht.
Der Empfänger könnte auch zur direkten Steuerung eines Motorstarters verwendet werden.
Welche Betriebsmodi gibt es für den ZBRRA ?
Der ZBRRA verfügt über 4 Modi, darunter:
• Dauerbetrieb: Dies entspricht der Steuerung eines Prozesses über einen einzelnen Drucktaster.
Der erste Tastendruck aktiviert das zugehörige System, während der zweite Tastendruck es deaktiviert.
• Momentanbetrieb: Der Ausgang ist so lange aktiv, wie die Taste gedrückt wird. Dieser Modus wird in Video 1 gezeigt.
• Impulsbetrieb: Der Ausgang sendet einen einzelnen Impuls, sobald ein Tastendruck erkannt wird.
• Start/Stopp: Dies entspricht der herkömmlichen 3-Draht-Motorstart-Stopp-Schaltung mit einer Taste zum Aktivieren
und einer Taste zum Stoppen des Systems.
Video 1: Die roten und grünen Kontrollleuchten des Teststands sind aktiviert, solange die zugehörige rote bzw. grüne Taste gedrückt gehalten wird.
Anbindung an eine SPS
Der Relaisausgang des ZBRRA bietet eine nahtlose Schnittstelle zu einer Speicher-Programmierbaren Steuerung (SPS).
Ein Anschluß des Ausgangsrelais des Empfängers ist an 24 VDC angeschlossen, während ein normalerweise offener Kontakt mit dem
SPS-Eingang verbunden ist (Paar 11 bis 14 für Kanal 1 und Paar 21 bis 24 für Kanal 2).
Aus Sicht der SPS verhält sich der Fernempfänger wie jedes andere Eingabefeldgerät.
Bei genauer Betrachtung von Abbildung 1 sind die 24 VDC vom roten Stromversorgungsblock sowie die beiden Leitungen zu erkennen,
die mit der roten und der grünen Kontrollleuchte verbunden sind.
Technischer Tipp: Die SPS kann genutzt werden, um dem Benutzer kreative Rückmeldungen zu geben.
Eine einfache Form der Rückmeldung besteht darin, daß die SPS bei Erkennung eines Tastendrucks kurzzeitig einen Summer aktiviert.
Mehrere Tastendrücke oder bestimmte Tastenmuster könnten dann zur Ausführung verschiedener Funktionen genutzt werden.
Beispielsweise könnte das 10 Sekunden lange gedrückt halten einer Taste die SPS in einen Wartungsmodus versetzen.
Zwar gibt es viele Möglichkeiten, doch spricht einiges für Einfachheit.
Wie wird das Schneider Harmony-System konfiguriert?
Jeder Zigbee-Sender verfügt über eine eindeutige ID. Für den ordnungsgemäßen Betrieb muß der Empfänger mit dem Sender gekoppelt werden.
Beispielsweise wurde der rote Druckknopf in Video 1 mit Kanal 1 und der grüne mit Kanal 2 gekoppelt.
Bitte sehen Sie sich das von Schneider Electric produzierte Video 2 an, das Sie durch den Konfigurations- und Kopplungsvorgang führt.
How to Configure a Harmony ZBRRA or ZBRRD Receiver | Schneider Electric
So konfigurieren Sie einen Harmony ZBRRA- oder ZBRRD-Empfänger | Schneider Electric
Video 2: So konfigurieren Sie einen Harmony-Funkempfänger.
Abschließende Gedanken
Es hat Spaß gemacht, dieses Produkt zu erkunden. Das System ließ sich sehr einfach verkabeln und konfigurieren.
Wir würden uns über Ihre Erfolgsgeschichten mit diesem Produkt freuen.
Wenn Sie außerdem auf der Suche nach einer Herausforderung sind, probieren Sie doch einmal aus, was Sie mit der im Technik-Tipp erwähnten SPS zur Benutzerrückmeldung alles machen können.
Mit besten Grüßen,
APDahlen
Über den Autor
Aaron Dahlen, LCDR USCG (Lieutenant Commander US Coast Guard, Kapitänleutnant im Ruhestand), ist als Anwendungsingenieur bei DigiKey tätig.
Er verfügt über ein einzigartiges Fundament in den Bereichen Elektronik und Automatisierung, das er sich im Laufe einer 27-jährigen militärischen Laufbahn als Techniker und Ingenieur aufgebaut hat und das durch 12 Jahre Lehrtätigkeit (parallel dazu) weiter vertiefte.
Mit einem MSEE-Abschluß (Master of Electrical Engineering) der Minnesota State University, Mankato, hat Dahlen in einem von der ABET (Accreditation Board for Engineering and Technology) akkreditierten Elektrotechnik-Studiengang unterrichtet, war als Programm-Koordinator für einen EET-Studiengang (Electrical Engineering Technology) tätig und unterrichtete militärische Elektroniktechniker in der Reparatur auf Komponentenebene.
Dahlen ist in seine Heimat im Norden von Minnesota zurückgekehrt und hat große Freude daran, zu recherchieren und Artikel wie diesen hier zu verfassen.