Energiemanager: kombiniertes Stromverteilungssystem/Kommunikationsmodul

Kompaktes Kraftpaket

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Elektronische Schutzschalter für DC-24-V-Steuerstromkreise sind etablierte Bestandteile von modernen Steuerungs- systemen im Maschinen und Anlagenbau. Hauptaufgabe dieser Überstromschutzgeräte ist die selektive Absicherung der Automatisierungskomponenten wie Steuerung, Bus- module, Ventilinseln oder Antriebssteuerung. Dieser Beitrag zeigt, wie mit intelligenten Stromverteilern neue Wege in der Automatisierung gegangen werden können.

Exklusiv in KEM Der Autor, Dipl.-Ing. Erich Fischer, ist Leiter der Sparte Industry, Energy und Equipment bei der E-T-A Elektro- technische Apparate GmbH, Altdorf

Die Diagnosefähigkeit und Fernwartbarkeit der gesamten Steuerungs- und Feldebene spielen bei elektronischen Schutzschaltern neben dem zentralen Thema Energiemanagement eine entscheidende Rolle. Dies bedeutet, dass in Zukunft vermehrt intelligente Systeme zum Einsatz kommen werden, die auch eine direkte Anbindung an industrielle Kommunikationsplattformen erfordern.
Die Control Plex-Plattform
Die neue Control Plex-Plattform besteht aus dem Stromverteilungssystem SVS100-PWR für acht oder 16 Steckplätze und dem Kommunikationsmodul SVS100-COM. Der maximale Nennstrom beträgt 40 A, der direkt über einen Summenstromwandler eingebunden wird. Die Einspeisung von +DC 24 V, 0 V und PE erfolgt jeweils über Zugfederklemmen max. 10 mm². Die Elektronik-Spannung des COM-Moduls kann separat eingespeist werden, deren Absicherung dieser Baugruppe ist bereits auf der Platine integriert. Die komplette Verdrahtung der Lastseite inklusive PE ist mit steckbaren Zugfederklemmen bestückt. Durch eine Kaskadierung der Stromverteiler ist das System auf bis zu 64 Steckplätze erweiterbar.
Parametrierbarer DC-24-V-Überstromschutz
Das Herzstück des Control Plex Systems sind die elektronischen Sicherungsautomaten Typ
ESX50D-S. Die steckbaren Geräte sind in zwei verschiedenen Varianten verfügbar: Version ESX50D-S100 mit Nennstromeinstellung 1…10 A per Software über die interne Kommunikations-Schnittstelle (links), Version ESX50D-S110 mit der Möglichkeit einer „Offline“-Nennstromeinstellung direkt am Gerät über Wahlschalter 1…10 A (rechts). Eine mehrfarbige LED (grün/gelb/rot) gibt den jeweiligen Betriebszustand des Lastkreises an, damit auch vor Ort im Schaltschrank eine eindeutige Diagnose vorliegt. Über den eingebauten Schalter kann dort der Überstromschutz rückgesetzt oder gezielt zur Fehlersuche außer Betrieb gesetzt werden. Für alle Steuerungs-Komponenten der DC-24-V-Ebene bietet der ESX50D eine einzige Abschaltkennlinie für alle Lastarten wie Lampenlast, kapazitive Last bis 40 000 µF oder kleine DC-Motoren.
Für Anwendungen im Maschinenbau, bei denen die Blockierung eines Antriebes einen normalen Betriebszustand darstellt, kann eine kundenspezifische Einstellung aller Abschaltschwellen für Strom und Zeit freigeschaltet werden. Zusätzlich können noch Warn-Grenzwerte für den Laststrom im Bereich 50 bis 100 % ausgewählt werden, um bei der Inbetriebnahme oder im Betrieb einen schnellen Überblick über den Auslastungsgrad der einzelnen Schutzschalter zu bekommen.
DC 24 V-Systemspannung, Laststrom, Lastspannung, alle Grenzwerte und die Gerätetemperatur jedes einzelnen Lastkreises werden direkt an die integrierte Application-CPU übertragen. Die Weiterleitung dieser Messwerte an die übergeordnete Steuerungstechnik kann über Profinet, Profibus, Ethernet/IP, Interbus, Modbus etc. erfolgen, die entsprechenden Module werden derzeit in das System integriert. Die Statusmeldung je Kanal (Überlast / Kurzschluss) runden die umfassenden Zustandsmeldungen des Systems ab.
Die Hardware-Adressierungen der SVS100-Steckplätze ist ab Werk fest implementiert, dadurch kann ein echtes Plug & Play und Hot-Plug durchgeführt werden. Dies bietet viele Vorteile bei Projektierung, Inbetriebnahme, Erweiterung und Instandhaltung und ermöglicht das einfache und schnelle Implementieren des Gesamtsystems beim Schaltschrankbau, auf der Baustelle und in der laufenden Produktion. Die permanente Schutzschalter-Funktion ist immer gewährleistet, denn F1 bis F16 arbeiten immer autark als Überstromschutz, auch ohne Anschluss an die Kommunikations-Schnittstellen.
Speziell für das Energiemanagement von Maschinen und Anlagen (z.B. Profienergy) ist die Fernsteuerbarkeit „ON/OFF“ bzw. „Reset“ des einzelnen DC 24 V-Lastkreises sowie die Einstellung von Einschaltverzögerung und Abschaltsequenzen per Software ohne zusätzliche Hardware-Verdrahtung ein wichtiges Kriterium. Damit kann eine sinnvolle Steuerung des Energieverbrauches von Montagelinien und Schweißroboterzellen in der Automobilproduktion tatkräftig unterstützt werden. Sowohl im Betrieb, als auch bei geplanten oder ungeplanten Stillständen in der Anlage.
Control-Plex-Software: transparente Benutzeroberfläche
Die mitgelieferte Control Plex-Software und die selbsterklärende Benutzeroberfläche gewährleisten eine übersichtliche Darstellung der 24 V-Ebene bei Inbetriebnahme, Wartung oder Erweiterung frei nach dem Motto: „Auf einen Blick – Alles ist im grünen Bereich“. Der Einstieg in die Benutzeroberfläche ist auch ohne kompliziertes Handbuch möglich, nur „Windows“ und „Maus“-Kenntnisse sind erforderlich.
Einen ersten Überblick über die Gesamtauslastung des DC 24 V -Netzteiles bietet das eingebaute Amperemeter. Das System ist auch ohne SPS-Anschluß über USB oder direkt über die externe Busschnittstelle der Steuerung parametrierbar. Alle Einstellungen wie Nennstrom 1 bis 10 A , Grenzwertschwellen für den Laststrom, Einschaltsequenzen usw. werden intern in der Application-CPU oder auf der externen Kommunikationsplattform abgespeichert. Diese Eigenschaften gewährleisten eine integrierte Dokumentation von der Planung bis zum Abnahme-Protokoll der Maschine oder Anlage. Alle zukünftigen Änderungen und ein Gerätetausch werden nachvollziehbar im elektronischen Logbuch dokumentiert. Die Abschaltung von Stromkreisen werden sehr schnell und übersichtlich dargestellt.
Im Menue-Punkt „Aktionen“ erfolgt für jeden Steckplatz die Parametrierung von Nennstrom, Einschaltverhalten und Einschaltverzögerung sowie Grenzwerteinstellung für Laststrom. Die mit *) gekennzeichneten Überstromschutz-Parameter (Überlastschwellen, Strombegrenzung, Abschaltzeiten etc.) sind standardmäßig für den Anwender nicht zugänglich. Eine einzige elektronische Standardkennlinie, die alle Lastarten abdeckt, erleichtert ungemein die Projektierung der DC 24 V-Ebene.
Diese besondere Charakteristik gewährleistet, dass auch bei Kurzschluss oder Überlast die DC 24 V-Ausgangsspannung des Netzteils konstant bleibt und nur der fehlerhafte Stromkreis selektiv abgeschaltet wird. Der Lastausgang des ESX50D kann auch per Software ein- bzw. ausgeschaltet oder nach erfolgter Überstromabschaltung rückgesetzt werden. Ein Fehlerspeicher zeigt den Grund der Überstromauslösung (Kurzschluss oder Überlast) an, was für die Instandhaltung eine wertvolle Info bei der Fehlersuche bedeutet.
In einem weiteren Menue-Punkt „Messwerte“ werden alle Messdaten des jeweiligen Lastkreises (Strom, Spannung), die Systemspannung und auch die interne Gerätetemperatur angezeigt und an die Application-CPU übertragen. Diese Werte können über die integrierte USB-Schnittstelle und über externe Kommunikations-Schnittstelle (z.B.Profinet, Profibus etc.) weiterverarbeitet werden, um beispielweise im Probelauf einer Maschine eine repräsentative Leistungsbilanz der DC 24 V-Stromkreise zu erhalten. Ein Betriebsstundenzähler mit Echtzeit-Stempel und eine Sprachumschaltung für verschiedene Länder runden zukünftig das System noch weiter ab.
Integrierter Historienspeicher Histomemo
Der im System integrierte Historienspeicher Histomemo für Ausgangsspannung und Laststrom bietet nach einer Überstromabschaltung dem Service-Techniker eine wertvolle Unterstützung für die schnelle Fehlerlokalisierung und den zielgerichteten Neuanlauf der Anlage. Es können quasi „Oszilloskop-Bilder“ an die Kommunikations-Schnittstelle übergeben oder als JPG-Datei abgespeichert werden. Bildlich dargestellt als Beispiel ist ein schleichender Kurzschluss in einem DC 24 V-Lastkreis, der zu einer Überstromabschaltung geführt hat.
Mit diesen innovativen Features ausgestattet wird zukünftig eine Anleitung für eine zielgerichtete Fehlersuche der Instandhaltung im Klartext erfolgen. Denn letztendlich sollen die Maschinen permanent laufen – und nicht die Instandhalter.
E-T-A, Tel.: 09187 10-227,
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