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INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2021

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2021

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Auf dem Weg zur digitalen Fabrik Maximale Anlagenverfügbarkeit durch intelligente Stromverteilungssysteme Michael Bindner ist Produktmanager bei der E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH in Altdorf Zukunftsorientierte Anlagen sind zunehmend vernetzt und schaffen damit die Voraussetzungen für das Internet of Things. Doch ohne eine stabile Kommunikations- und Datenübertragung stößt man schnell an seine Grenzen. Und genau hier kommt der Stromversorgung der Netzwerkkomponenten wie auch der Produktionsanlagen eine besondere Rolle zu. Wir stellen Ihnen eine intelligente Lösung vor, die Stromverteilung mit Überstromschutz und smarten Überwachungsfunktionen verknüpft. Der Begriff der „Digital Factory“ ist im Kontext von Industrie 4.0 und Internet of Things in aller Munde. So ist die IT-gesteuerte Interaktion zwischen Maschinen bis hin zum Aufbau logischer Prozessketten in der Produktion wie in der gesamten Wertschöpfungskette heute keine Fiktion mehr. Der Wunsch, diese Prozesse weitgehend zu automatisieren und von Maschinen und Computern eigenständig managen zu lassen, verspricht mehr Wachstum und erhöhte Qualität zu niedrigeren Kosten. Damit sich der Wandel von Insellösungen in der Produktion hin zu komplett vernetzten Anlagen realisieren lässt, muss ein massiver Ausbau der Kommunikations- und Datentechnik im Unternehmen selbst sowie in der gesamten Infrastruktur erfolgen. Zudem müssen die Produktionsanlagen für die smarten Anforderungen befähigt werden. Denn zukünftig wird das Unterneh- men die besten Ergebnisse erwirtschaften, das eine stabile Kommunikations- und Datenübertragung mit stabilen Produktionsprozessen kombiniert. In diesem Bereich kommt der Stromversorgung der Netzwerkkomponenten wie auch der Produktionsanlagen eine besondere Rolle zu. E-T-A bietet mit dem ControlPlex System eine intelligente Lösung, die Stromverteilung mit Überstromschutz und smarten Überwachungsfunktionen verknüpft – ein wichtiger Beitrag hin zur Digitalen Fabrik. Anlagenverfügbarkeit sichern Der Bereich der Kommunikation und Datentechnik umfasst zum einen die Infrastruktur innerhalb der Produktionsstandorte und Unternehmen. Dort sind beispielsweise Router zur Internetanbindung oder Server zum Speichern und Hosten von Da- ten und Diensten in Verwendung. Zum anderen müssen Internetservice-Provider zur Vernetzung der Standorte ein funktionierendes Internet-Backbone auf Basis eines leistungsfähigen Glasfasernetzes zur Verfügung stellen. In beiden Fällen ist Anlagenverfügbarkeit das oberste Gebot. Die Stromverteilung sowie den Schutz der zu versorgenden Komponenten bewerkstelligen häufig konventionelle Stromverteilungssysteme. Diese Art der Sicherungsfelder stößt in modernen Infrastrukturen allerdings an ihre Grenzen. Features wie Messdatenerfassung, eine transparente Überwachung oder Steuerung mittels Remote-Zugriff sind hier schlichtweg nicht möglich. Auch ist eine Integration von Sensoren und die Verarbeitung ihrer Daten kaum realisierbar. Für diese anspruchsvollen, durch die Digitalisierung getriebenen Anwendungen, bieten intelligente DC-Stromverteilungssysteme mit elektronischen Sicherungsautomaten und I/O-Schnittstellen eine fortschrittliche Möglichkeit. Zukunftsweisend: elektronische Sicherungsautomaten Für die Absicherung der einzelnen Lastkanäle in intelligenten Stromverteilungssystemen sind häufig elektronische Sicherungsautomaten, wie der ESX300-S von E-T-A, verbaut. Diese unterbrechen im Überlast- 36 INDUSTRIELLE AUTOMATION 02/2021 www.industrielle-automation.net

KOMPONENTEN UND SOFTWARE oder Kurzschlussfall den Stromkreis und schützen damit die angeschlossenen Verbraucher vor Zerstörung. Dabei misst ein integrierter Stromsensor den Laststrom. Im Fehlerfall ermöglichen Power-Mosfets die sichere und präzise Abschaltung des Lastkreises innerhalb von Millisekunden. Ein weiterer Vorteil ist die aktive Strombegrenzung der elektronischen Sicherungsautomaten. Hierbei wird im Fehlerfall der fließende Strom auf z. B. das 1,2-Fache des Nennstroms begrenzt. Die selektive Abschaltung der Lasten verhindert Spannungseinbrüche im Gesamtsystem. Das garantiert, dass im Problemfall lediglich der defekte Verbraucher abschaltet und die restlichen Komponenten weiterhin mit Strom versorgt werden. Die Anlagenverfügbarkeit erhöht sich dadurch enorm und die Kommunikation bleibt aufrechterhalten. Die integrierte Sensorik der Sicherungsautomaten kann zudem Daten zu Spannung, Strom oder Temperatur des Sicherungsautomaten erfassen. Diese Daten sind im Zuge von Predictive Maintenance nutzbar. Die intelligente Steuereinheit So wie sprichwörtlich eine Schwalbe noch keinen Sommer macht, so wird schnell klar, dass der Einsatz von elektronischen Sicherungsautomaten deutliche Vorteile bringt, aber der komplette Mehrwert erst gehoben Control Plex DINrail – REX 12D-System in Kombination mit dem Buscontroller CPC12 wird, wenn im System eine intelligente Steuereinheit zum Einsatz kommt. Diese Steuereinheit ist meist über einen internen Bus mit den elektronischen Sicherungsautomaten verbunden. Sie übernimmt als zentrales Herzstück des Systems die Verbindung zwischen den elektronischen Sicherungsautomaten und der übergeordneten Steuerungs- oder Leitwarte. Damit lassen sich individuelle Messdaten, Statuszustände und Fehlermeldungen abfragen, zwischenspeichern und an das Managementsystem weitergeben. Um das System ins Unternehmensnetzwerk zu integrieren, besitzt die Steuereinheit RCI10 von E-T-A eine Ethernet- Schnittstelle. Ist die Verbindung zum Netzwerk hergestellt, kann der Betreiber die Daten weltweit per SNMP (Simple Network Management Protocol) abfragen. Die integrierte Weboberfläche erlaubt neben der Zustandsvisualisierung ebenso ein aktives Ein- oder Ausschalten jedes Lastkanals. Damit sieht der Administrator nicht nur den Ausfall einer Komponente oder Anlage, sondern kann dank des Fernzugriffs sogar den Grund für den Ausfall zurückverfolgen. Selbstoptimierung der Anlagen Ein weiterer Vorteil intelligenter Stromverteilungssysteme ist die einfache Erfassung und Integration von Umweltparametern. Meist ermitteln Sensoren diese Parameter und I/O-Schnittstellen geben sie ans Managementsystem weiter. Neben dem reinen Sammeln der Informationen steht aber vor allem die sinnvolle Verarbeitung der erhobenen Daten im Vordergrund. So nützt es niemandem, wenn der Sensor zwar eine erhöhte Temperatur an bestimmten Stellen des Produktionsbereichs oder im Schaltschrank meldet, das Bedienpersonal daraufhin aber keine Aktionen einleitet. Im besten Fall optimiert sich die Anlage hier bereits selbst, ohne den manuellen Eingriff eines Mitarbeiters. Solche Szenarien sind heute durch den Aufbau logischer Prozessketten leicht zu realisieren. Beim Control- Plex Rack System bietet die I/O-Schnittstelle „EAI300“ acht digitale Eingänge sowie einen analogen Eingang und zwei digitale Relais-Ausgänge. Zudem können softwareseitige Zusatzfeatures, wie sie sonst moderne speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) bieten, genutzt werden. So kann der Anwender zum Beispiel die Betriebszustände des elektronischen Sicherungsautomaten ESX300-S mittels der gängigen Befehle „AND“, „OR“, „NOT“ mit den ermittelten Informationen der Sensoren verknüpfen. Als Resultat dieser Kombination kann das System dann die Lastausgänge eigenständig steuern und z. B. einen zusätzlichen Lüfter im Schaltschrank einschalten. Fazit Die Digitalisierung sorgt für steigende Anforderungen auch im Bereich der Stromverteilung. Das modulare System Control- Plex Rack unterstützt den Minus-Spannungsbereich von – 48 und – 60 V DC sowie den Plus-Spannungsbereich + 24, + 48, + 60 V DC und ist damit universell einsetzbar. Die Grundkonfiguration besteht aus dem Stromverteiler Power-D-Box CP und den elektronischen Sicherungsautomaten ESX300-S. Die vorhandenen 19 Steckplätze kann der Anwender mit den Sicherungsautomaten sowie den optionalen Baugruppen bestücken. Die intelligente Steuereinheit Remote Control Interface (RCI10) sorgt dabei für den komfortablen Fernzugriff, das Remote Signalling Interface (RSI10) für zuverlässige potenzialfreie Signalisierung. Mit dem External- Alarm-Interface (EAI300) lassen sich Sensoren integrieren und logische Verknüpfungen programmieren. Daneben bietet E-T-A mit dem REX12D-System in Kombination mit dem Buscontroller CPC12 ein Stromverteilungssystem, das perfekt auf die Anforderungen im Maschinen- und Anlagenbau abgestimmt ist. Bilder: Schmuckbild Pugun & Photo Studio – stock.adobe.com, sonstige E-T-A www.e-t-a.de www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 02/2021 37

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