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Industrielle Automation 4/2015

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Industrielle Automation 4/2015

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Zukunft wird real Ein volldigitales Schaltnetzteil im Umfeld von Industrie 4.0 Produktionsprozesse werden zunehmend komplexer und somit steigen auch die Anforderungen an Produkte und Lösungen, die hierbei ihren Einsatz finden. Ein Beispiel ist ein volldigitales Schaltnetzteil. Es kann in seinem Verhalten quasi „programmiert“ werden. Warum dies so wichtig im Rahmen der sich verändernden Informations- und Kommunikationstechnik zu einem Internet der Dinge ist, lesen Sie hier. Die vierte industrielle Revolution steht für die zunehmende Datenaufnahme, -speicherung und -kommunikation zwischen Objekten, Menschen und intelligenten Fertigungsprozessen durch das Internet der Dinge. Produkte und Dienste werden über das Internet immer enger vernetzt, was neben den Vorteilen einer durchgängigen Datenkommunikation aber auch die Komplexität der Systeme erhöht. Schnell wird deutlich, dass diese Veränderung der industriellen Systemlandschaft eine große Herausforderung mit sich bringt. Vom großen Ganzen schauen wir dabei auf ein Detail und stellen uns die Frage, was kann ausgerechnet ein Schaltnetzteil zu dieser Zukunftsvision beitragen? Die Antwort liefert das Unternehmen Gebrüder Frei mit einem außergewöhnlichen, volldigitalen Schaltnetzteil mit 480 Watt für das Drei-phasen-Netz. Alles in einem Netzteil Die Einstellbarkeit der Ausgangskennlinie erlaubt die Abbildung verschiedenster Anwendungsfälle – mit nur einem Produkt. Aktuell bietet das digitale Schaltnetzteil Konstantspannungs- oder Konstantstromausgang, bei Bedarf auch mit Power Boost. Während eine Applikation laut Anforderung möglicherweise einen Hicc-Up Modus benötigt, um bei Überlast abzuschalten, benötigen Antriebe die Bereitstellung eines Power-Boosts, zusätzliche Leistung aus dem Netzteil, um das Anlaufverhalten des Antriebs zu unterstützen. Vollumfänglich werden jedoch auch Anwendungen erfüllt, bei denen das Netzteil im Überlastfall stets einen konstanten Strom zu liefern hat, während die Ausgangs-Spannung einbricht. Man stelle sich vor: Konstantstromkennlinie, Hicc-Up oder bis zu 100 % Power- Boost für 2 Sekunden – alles in einem Netzteil. Von außen per Parameter einstellbar – durch den Hersteller oder den Anwender. Per Software-Code ist es darüber hinaus denkbar, sogar eine Verknüpfung des Ausgangsverhaltens mit zu realisieren: Nach fünf Zyklen bis max. 100 % Power-Boost soll der Schaltregler die nachgelagerte Last durch Umschalten auf den Hicc-Up Modus intelligent absichern. Flexibel einstellbare Signalisierung Die Integration durch Vernetzung im Sinne von Industrie 4.0 erfordert die Informationsübergabe. Auch diesem Anspruch wird das volldigitale Netzteil gerecht. Es verfügt über einen konfigurierbaren potenzialfreien Ausgang, wodurch mittels Parameter (durch den Anwender) oder durch Codierung über ein- und demselben Signal-Ausgang vielfältige Informationen nach außen gegeben werden können. LEDs ermöglichen zusätzlich die Visualisierung durch Leucht- und /oder Blinkfrequenzen. Die vielfältige Variabilität eines einzigen Signal-Ausgangs ermöglicht es dem Anwender, umgehend präventive Maßnahmen einzuleiten: n das Abschalten einzelner, nachgelagerter Lasten, sofern Überlast auftritt, n das Einschalten eines Klimagerätes, sofern gewisse Temperaturen des Netzteils gemeldet werden sowie n das Absetzen einer Warnung bei Phasenausfall, Spannungsdip etc. Ein weiterer Vorteil ist die integrierte Phasenausfallerkennung. Sie erspart den Kauf weiterer Komponenten und reduziert dadurch die Anzahl der Bauteile und den Verdrahtungsaufwand im Schaltschrank. Natürlich kann die integrierte Phasenausfallerkennung – wiederum durch Software – zu einem individuell angepassten Verhalten der Spannungsversorgung führen: n sofortiges Abschalten bei Phasenausfall, n sofortiges Abschalten bei Phasenausfall mit automatischem Anlauf bei wiederkehrender Phase, n Fortführung des Betriebs bei Phasenausfall sowie n Fortführung des Betriebs für eine gewisse Zeitspanne bei Phasenausfall. Der analytische Nutzen durch eine Schnittstelle Neben der flexibel einstellbaren Signalisierung kann per Schnittstelle die Auswertung von Betriebsdaten erfolgen, die im digitalen Netzteil automatisch vorliegen. Dabei können Temperaturen, Spannungen, Ströme, Status und Ereignisse, die ohnehin im digitalen Schaltnetzteil vorhanden sind, extern ausgewertet oder gar archiviert werden. Das Interface bietet einen enormen Nutzen in der Nachvollziehbarkeit, in der Diagnose oder bei der unmittelbaren Vernetzung des Schaltreglers mit anderen logischen Einheiten. Derzeit ist die Schnittstelle per USB 32 INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2015

KOMPONENTEN UND SOFTWARE ausgeführt. Durch Einsatz eines universellen Sockels kann zum Beispiel auch Ethernet abgebildet werden. Interaktion mit der Spannungsversorgung Durch eine graphische Oberfläche lässt sich per Maus oder direkter Eingabe die Einstellung z. B. der Ausgangsspannung oder des Überstromverhaltens (Power-Boost) vornehmen. Der maximale Power-Boost muss nicht bei 20 A gewählt werden. Sind nachgelagerte Verbraucher für geringere Strombelastung ausgelegt, stellt der Nutzer in Eigenregie die Überstrombegrenzung beispielsweise auf 16 A ein. Bei einer (zu - ge geben noch visionären) Integration im Rahmen von Industrie 4.0 lassen sich über die Schnittstelle natürlich auch Vorgaben von außen an das Netzteil machen. So ist es ohne weiteres denkbar, je nach Anforderung und Situation die Spannung von extern kurzzeitig zu erhöhen oder die Ausgangskenn linie umzustellen. Das bedeutet für den Nutzer, dass er das Schaltnetzteil exakt so beeinflussen kann, wie es seine speziellen Einsatzbedingungen gerade erfordern. Hohe weltweite Netzabdeckung Zur Abrundung der vielfältigen Funktionen hat das Hutschienen-Netzteil einen sehr weiten Spannungseingangs-Bereich für ein Dreiphasen-Gerät (3 × 180 – 485 V AC). Es eignet sich somit für eine hohe weltweite 02 Per Schnittstelle können Betriebsdaten wie Temperaturen, Spannungen, Ströme und Stati, die ohnehin im digitalen Schaltnetzteil vorhanden sind, extern ausgewertet werden Netzabdeckung, aber auch und gerade zum Einsatz in unsicheren Netzen. Spannungseinbrüche im Dreiphasen-Netz bis hinunter auf 200 V AC regelt das Schaltnetzteil komplett aus, ohne die Last am Ausgang zu beeinflussen. Das bedeutet: Eine etwaige USV-Lösung kann anders dimensioniert werden oder setzt deutlich später ein als bei ähnlichen Produkten. Das erhöht die Maschinensicherheit. Nebenbei sei erwähnt, dass das Schaltnetzteil mit einer einstellbaren Ausgangsspannung bis zu 28 V DC auch zur Ladung von Blei-Akkus geeignet ist. 01 Alles in einem Netzteil: Konstantstromkennlinie, Hicc-Up sowie bis zu 100 % Power-Boost für 2 Sekunden Zusammenfassung Das volldigitale Schaltnetzteil ist durch Konfiguration enorm flexibel und wandlungsfähig einsetzbar. Es lässt sich mit seinem Eingangsbereich in unsicheren Dreiphasen-Netzen betreiben, reduziert die Teilevielfalt und erlaubt dem Anwender Industrie 4.0 schon jetzt aktiv in der System-Architektur vorzusehen. Weitere Infos oder Kontakt über den folgenden Link. www.frei.de IMPRESSUM erscheint 2015 im 28. Jahrgang, ISSN: 2194-1157 Redaktion Chefredakteur: Dipl.-Ing. (FH) Dirk Schaar Tel.: 06131/992-345, E-Mail: d.schaar@vfmz.de (verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) Redaktion: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke, Tel.: 06131/992-350, E-Mail: n.steinicke@vfmz.de Peter Becker B. 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