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Hightech im gelben Sack

Leistungssteller: exakte Herstellung lebensmittelverträglicher Klarsichtverpackungen
Hightech im gelben Sack

Klarsichtverpackungen landen schnell und unbeachtet im gelben Sack. Eigentlich schade, handelt es sich doch um ein Hightech-Produkt, bei dessen Herstellung moderne Leistungssteller eine zentrale Rolle spielen.

 

Exklusiv in KEM Der Autor, Thomas Brüser, ist Niederlassungsleiter der Gefran Deutschland GmbH, Seligenstadt

Die Herstellung lebensmittelverträglicher Klarsichtverpackungen ist aufwendig: Zunächst wird eine zwei Millimeter starke PE-Trägerfolie extrudiert und danach mit einer Klebeschicht versehen. Diese Folie verfügt jedoch noch nicht über die erforderlichen Materialeigenschaften, um Lebensmittel darin zu verpacken. Erst die Verklebung mit einer zweiten, dünneren Folie sorgt für Luftdichtheit und Undurchlässigkeit von UV-Licht. Dazu durchläuft die Trägerfolie zunächst in einer Laminieranlage ein Infrarot-Strahlerfeld, dessen Wärme die Klebeschicht aktiviert. Danach werden beide Folien aufeinander gepresst, gekühlt und aufgewickelt. Im zweiten Schritt erfolgt die Verformung in einer Tiefziehmaschine. Bevor hier ein Stanzwerkzeug den Kunststoff in die endgültige Form bringen kann, ist ein weiteres Aufheizen der Folie in einem IR-Strahlerfeld erforderlich.
Die Ansteuerung der IR-Strahlerfelder erfolgt mit Leistungsstellern, die Strom beziehungsweise Spannung variabel den jeweiligen Anforderungen anpassen. Da in Laminier- und Tiefziehanlagen ein häufiger Materialwechsel stattfindet und jedes Material zum Erwärmen eine andere Temperatur benötigt, werden Strahler mit unterschiedlicher Wellenlänge verwendet. Für die Leistungssteller bedeutet das jeweils eine andere elektrische Last. Natürlich könnte für jede Last beziehungsweise Betriebsart ein separater Leistungssteller installiert werden. Doch ein höherer Verkabelungsaufwand, zusätzlicher Platzbedarf im Schaltschrank und mehr Kosten wären die Folge. Idealerweise werden daher in solchen Fällen Leistungssteller eingesetzt, die alle Arten von elektrischen Lasten steuern und die IR-Strahler nach Bedarf regeln können.
Vier Betriebsarten – ein Gerät
Leistungssteller, die sich für alle Betriebsarten eignen, sind beispielsweise die Steller GTF plus und GFW adv von Gefran. Die anpassungsfähigen Geräte können mit unterschiedlichen Heizlasten verknüpft werden: Herkömmliche Widerstände oder solche aus Kanthal oder Super Kanthal lassen sich ebenso anschließen wie Heizelemente aus Siliziumkarbid, Primärwicklungen von Transformatoren oder lang-, mittel- und kurzwellige Infrarotstrahler. Im Fall der Kunststofflaminieranlage steuert ein Leistungssteller acht verschiedene IR-Strahler. Ungeachtet der unterschiedlichen Produkte, die auf der Anlage gefertigt werden, ist die elektrische Verschaltung bis auf die Konfiguration des Stellers immer identisch. „Die Steller kommunizieren über Canopen mit der Steuerung und erhalten so auch deren Parametersätze. Das beschleunigt die Inbetriebnahme und vereinfacht im Wartungsfall den Austausch eines Stellers“, erklärt Andreas Kraus, Produktmanager Automation bei Gefran. Fällt eine Last aus, erkennt der Steller dies durch die Funktion (Teil)-Lastbruchüberwachung und meldet es der Steuerung. Da die Steller vom Typ GTF plus und GFW adv über eine integrierte elektronische Sicherung verfügen, erübrigt sich eine Ersatzsicherung. Das spart Platz im Schaltschrank, ist wartungsfreundlich und schützt vor Manipulation. Ein sicherer Betrieb der Anlage und niedrigere Maschinenstillstandzeiten sind garantiert.
Die Einphasensteller vom Typ GTF können in den Betriebsarten „Nullspannungsschaltend“ und „Pulspaketsteuerung“ bei Bedarf durch zwei weitere Slave-Module zu einem Drei-Phasen-Steller erweitert werden. Ihre Ansteuerung ist über Potenziometer, Digital- oder Analogsignal oder über Modbus RTU Protokoll möglich. Die GFW-Steller erlauben den dreiphasigen Betrieb für alle vier Betriebsarten. Ihre Parametrierung erfolgt über den PC, die Prozessdatenerfassung dank Feldbusschnittstelle wahlweise über Modbus-TCP, Profibus, Can-open, Ethernet IP oder Ethercat.
Softstart-Funktion senkt Stromspitzen
Im Gegensatz zu üblichen Leistungsstellern verfügen die GTF- und GFW-Geräte zusätzlich über eine Softstart-Funktion. Sie ist vor allem für Anwendungen mit positivem Temperaturkoeffizienten (z.B. IR-Strahler) interessant. „Die Funktion optimiert den Verbrauch und verlängert so die Lebensdauer der Strahler. Zudem ermöglicht sie die Ansteuerung von Transformatoren“, erklärt Andreas Kraus. „Untersuchungen zeigten, dass allein aufgrund der Softstart-Funktion 20 % der Kosten für neue Strahler eingespart werden können.“
Smart Load Management
Die Stromtarife industrieller Verbraucher werden anhand ihrer Spitzenströme festgelegt. Daher kann eine Verringerung der maximalen Strombelastung die Betriebskosten spürbar senken. Hier setzt die Funktion „Smart Load Management“ (SLM) der GFW-Leistungssteller an. „Das SLM sorgt dafür, dass der Regler die elektrischen Verbraucher unter Berücksichtigung der maximalen Gesamtheizleistung des Systems und der zu beheizenden Masse über eine zuvor festgelegte Zeit mit Impulspaketen ansteuert“, sagt Andreas Kraus. Das SLM verhindert also das gleichzeitige Einschalten aller Heizelemente einer Anlage. Damit verringert es Stromspitzen und spart so bares Geld. „Es gibt kein übergeordnetes Steuerelement. Das ist besonders am SLM. Beim Anstellen der Anlagen prüfen die GFW-Geräte lediglich, wie viele Leistungssteller insgesamt im System installiert sind. Ein GTF-Steller übernimmt dann die Steuerungsfunktion“, so Andreas Kraus. Das SLM funktioniert ausschließlich in den Betriebsarten „Nullspannungsschaltend“ und „Pulspaketsteuerung“.
Optimierte Lastenkonfiguration
Beide Leistungssteller gestatten die adaptive Regelung von Strom, Spannung und Leistung. Die Funktion „Leistungsregelung“ hält die Ausgangsleistung auch bei nicht stabiler Netzspannung konstant. Die „Spannungsregelung“ passt die Netzspannung an die aktuelle Lastsituation im Netz an und die „Stromregelung“ kommt zum Einsatz, wenn Transformatoren zu Heizzwecken – beispielsweise in Verbindung mit Kanthal- oder Siliziumcarbid-Heizelementen – verwendet werden. Die Leistungssteller können bei Nennströmen von 25 bis 250 A (GTF) beziehungsweise 40 bis 250 A (GFW) und Nennspannungen von 480 VAC sowie 600 VAC eingesetzt werden. Eine automatische Zuweisung des Masters dient der optimierten Konfiguration der Lasten. Zudem bieten die GFW-Geräte einen Temperatureingang für die PID-Regelung sowie Alarmausgänge. Ein externes Bedientableau erleichtert die Bedienung der Steller. Es erlaubt die Parametrierung, die Speicherung der Parametersätze und die Anzeige der Betriebsdaten wie Laststrom, -spannung und -leistung sowie Netzfrequenz.
Halten Sie also noch einmal kurz inne, bevor Sie nach dem nächsten Einkauf die durchsichtig glänzenden Kunststoffhüllen im gelben Sack entsorgen – in diesem Müll steckt Hightech!
Gefran, Tel.: 06182 809-0, E-Mail: vertrieb@gefran.de
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