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Industrielle Automation 6/2017

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Industrielle Automation 6/2017

SPS IPC DRIVES

SPS IPC DRIVES 2017 I MESSE Mehrwert in der Geräte-Performance Digitalisierung - was bedeutet das für den elektronischen Überstromschutz? Ralf Dietrich ist Leiter Produktund Marktentwicklung bei der E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH in Altdorf Geräte des elektronischen Überstromschutzes waren vor einigen Jahren noch diskret aufgebaut – voll elektronisch mit Messfunktion, jedoch ohne Datenerfassung und -verarbeitung. Der Einsatz von Micro-Controllern eröffnete ganz neue Möglichkeiten. Sie erlauben es, Messdaten nicht nur zu erfassen, sondern sie aufwändiger zu verknüpfen, einer übergeordneten Steuerung zur Verfügung zu stellen und später detailliert zu verarbeiten. Grundlage dieser neuen Möglichkeiten im Bereich elektronischer Schaltgeräte ist die fortschreitende Digitalisierung und damit die sich stetig weiter entwickelnde Prozessor- und Controller-Technologie. Das Moorsches´Gesetz, postuliert in 1965 und später entsprechend angepasst, besagt, dass sich die Rechenleistung von Prozessoren alle 18 - 24 Monate verdoppelt. Neben der Verdoppelung der Rechenleistung steigt auch die Integrationsfähigkeit der Controller. Das bedeutet, bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit steigt auch die Integrationsdichte. Dadurch reduziert sich die Baugröße der Controller und Prozessoren und ermöglicht die Anwendung in immer kleineren Geräte. Denn neben der Größe des Prozessors ist auch die zum Betrieb not- wendige Peripherie auschlaggebend. Zudem spielen auch die Kosten der Bauteile eine nicht unwesentliche Rolle. Denn digitalisiert wird ja nicht nur weil es technisch möglich ist, sondern auch weil es kommerziell immer attraktiver wird. Dies bedeutet für den elektronischen Überstromschutz, dass es nun sinnvoll ist, Micro Controller Technologie in das Produkt zu integrieren und zu digitalisieren. Denn der erwartete Mehrwert in der Geräte-Performance überwiegt nun die Kosten. Intelligenz im Gerät Beim Einbau von Micro Controllern liegt im ersten Schritt das Augenmerk auf der Verarbeitung der vor Ort bzw. im Gerät ermittelten Messwerte. Sie messen Spannungen und Ströme, überwachen Schwellwerte und sorgen für die in engen Kurven vorgegebene Auslösekennlinie. Beim Überschreiten der Kennlinie löst das Gerät aus und gibt eine Fehlermeldung. Dies alles funktioniert auf Basis von programmierten Micro Controllern und damit von Intelligenz im Gerät. Das ist jedoch noch keine Digitalisierung im engeren Sinne. Die Fehlermeldung kann auch nur durch einen einfachen Signalkontakt an die nächste Ebene gehen. Digitalisierung entsteht, wie eingangs geschildert, erst, wenn die erfassten Messdaten an eine weitere Ebene zur Verarbeitung gehen. Also wenn mit den erfassten Daten – neben der lokalen Verwendung zur Erfüllung der eigentlichen Aufgabe – eine weitere übergeordnete Ebene bedienen. Im Falle des elektronischen Überstromschutzes ist dies die Steuerungsebene mit einer SPS oder auch IPC. Die Weitergabe der Daten an eine übergeordnete Steuerung bedeutet die Einführung der Digitalisierung in die Welt des elektronischen Überstromschutzes. Implementierung einer echten Datenkommunikation Der einfachste Ansatz ist der Aufbau einer Verbindung durch die Nutzung einfacher 01 Die ControlPlex-Serie erlaubt eine integrierte Prozessüberwachung und hohe Flexibilität durch programmierbare Stromstärken und steckbare Geräte 01 02 02 Das REX12D-T mit IO-Link schaltet, schützt und überwacht, ist jedoch nicht in dem Maße flexibel parametrierbar wie ControlPlex, anwendungsspezifisch jedoch ausreichend 20 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2017

MESSE I SPS IPC DRIVES 2017 digitaler I/O-Matrix-Strukturen. Digitale Ein- und Ausgänge sind zwar im herkömmlichen Sinne „digital“, jedoch erfüllt eine Matrix bzw. Kommunikation durch digitale Ein-/Ausgänge noch nicht den Anspruch wirklicher Daten- bzw. Messdatenübertragung. So stellt diese Aktivierung von Überstromschutz Baugruppen zwar eine digitale Schnittstelle dar, jedoch ohne Messdatenübermittlung und damit nicht wirklich „digitalisiert“! Damit bleibt für eine echte Digitalisierung nur der nächste Schritt, die Implementierung einer echten Datenkommunikation mit dem Austausch von Messwerten zwischen dem Gerät und der übergeordneten Ebene. Dies setzt voraus, dass der elek tronische Überstromschutz neben der Kommunikation auch eine eigene Identität, also eine Adresse, erhält. Das heißt, die im Schaltschrank nebeneinander aufgebauten Geräte unterscheiden sich nur durch eine Adresse. So lassen sie sich bei einer entsprechenden Datenabfrage genau adressieren, um dann eine genaue Zuordnung der Daten zum entsprechenden Adressaten in der Steuerung vornehmen zu können. Welche Performance wird wirklich benötigt? Die Möglichkeiten zum Aufbau der Kommunikation hängen stark von der gewünschten Leistungsfähigkeit ab. Aus der Automatisierungstechnik sind die standardisierten Feldbus-Systeme wie Profibus/ Profinet, Powerlink, Ethercat etc. weitgehend bekannt. Hierbei handelt es sich jedoch um eine High-end Kommunikation für den Echtzeit-Betrieb von Maschinenund Anlagen. Die erwartete Performance ist entsprechend kostenintensiv und nicht immer notwendig, wenn es um die Anbindung von elektronischem Überstromschutz geht. Diese Feldbus-Systeme sind in der Steuerungs-Ebene angesiedelt und entsprechend performant. Beispielhaft sei hier die ControlPlex Reihe von E-T-A erwähnt, die als elektronischer Überstromschutz in den Geräten ESX50-D realisiert ist. Dies ist ein steckbarer und umfänglich parametrierbarer Überstromschutz, der Schalten, Schützen und Überwachen bzw. Monitoring verbindet und mithilfe eines Koppelmoduls via Profibus oder auch Profinet mit der übergeordneten Steuerung kommuniziert. IO-Link als Alternative Wer die hohe Performance der Feldbusse auf der Steuerungsebene nicht benötigt, kann eine Stufe tie - fer, die Sensor-Aktuator-Ebene, gehen. Hier kommen einfachere Kommunikationswege zum Tragen. Eine Möglichkeit ist die Einführung von IO-Link. IO Link ist weniger performant, aber kostengünstiger als ein „echter Feldbus“ und ausreichend für die Digitalisierung von elektronischem Überstromschutz. Die Messdatenerfassung und -übertragung ist problemlos möglich. Leichte Einschränkungen gibt es bei Geschwindigkeit und Datenvolumen. Doch das Gerät ist digitalisiert und kann seinen Beitrag zur Prozesstransparenzsteigerung leisten. Hier kommt das REX12D-T mit IO-Link- Anschaltung zum Einsatz. Das Gerät schaltet, schützt und überwacht, ist jedoch nicht im gleichen Umfang flexibel parametrierbar wie der Typ ESX50-D. Jedoch ist die Schutzfunktion mit der Möglichkeit für die Messdatenerfassung-Kommunikation in die nächste Ebene je nach Anwendung ausreichend. Dies zeigt gut, was Digitalisierung für ein Produkt über die Jahre der Entwicklung bedeuten kann. Mit der zunehmenden Mit unseren Produkten zum elektronischen Überstromschutz lassen sich deutlich mehr Informationen aus der Anlage generieren als früher – ein Mehrwert, den wir unseren Kunden bieten. Verfügbarkeit elektronischer Bauteile, die Kommunikation und Messdatenerfassung ermöglichen, steigt der Grad der Digitalisierung und der entsprechenden Möglichkeiten für die Zukunft. Man sagt, das Moorsche Gesetz habe zumindest für die nächsten 10 bis 15 Jahre noch Gültigkeit. So ist für die Integration von „Digitalisierung“ in immer kleinere Geräte nach wie vor kein Ende abzusehen. Fotos: Aufmacher Fotolia, sonstige E-T-A www.e-t-a.de Ralf Dietrich, E-T-A, Altdorf Präzise und kinderleichte Strommessung für die Mobilität Ihres Stromers. Dank des CFS1000 Stromsensors von Sensitec. Sensitec GmbH Georg-Ohm-Str. 11 · 35633 Lahnau Tel: +49 6441 97 88-0 · Fax: +49 6441 97 88-17 E-Mail: sensitec@sensitec.com · www.sensitec.com Nürnberg, 28.−30.11.2017 Halle 3A, Stand 260

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