Transparenz im Maschinenbau

Der Autor: Erich Fischer, Leiter des Bereichs Industrie, Energie & Equipment, E-T-A, Altdorf

Egal ob für dezentrale Energieverteilungen oder für zentrale Schaltschranklösungen, das modulare Stromverteilungssystem Modul 18plus eignet sich für alle Arten der 24-VDC-Lastkreis-Verdrahtung. Das Modul lässt sich mit verschiedenen, steckbaren E-T-A Schutzschaltern und Überstromschutzgeräten bestücken. Es beinhaltet dabei ein komplettes Montage- und Stromverteilungssystem für die DIN-Hutschienen-Montage sowie eine vollwertige 80-A-Potentialverteilung der 24-VDC-Steuerspannung ohne zusätzlich benötigte Anschluss-Klemmen und Verbindungsleitungen.

Sämtliche elektrische Anschlüsse realisiert das Modul über Anschlussklemmen in Push-in-Technik. Dadurch lassen sich alle Leiter einfach und werkzeuglos direkt stecken. Gleichzeitig ermöglichen sie eine sichere Kontaktgabe sowie durch hohe Auszugkräfte eine maximale Festigkeit der Leiter. Für den wartungsfreien Einsatz im Maschinen- und Anlagenbau sind die wirkungsvolle Kontaktsicherheit bei Schock und Vibrationen und eine gasdichte, elektrische Verbindung zentrale Argumente. Alle Pusher sind dabei in vier unterschiedlichen Farben ausgeführt, sodass die verschiedenen Spannungs-Potenziale für Hin- und Rückleiter, Funktionserde und Signalkreis sehr schnell zu erkennen sind. Internationale Zulassungen nach UL 1059 und IEC/EN 60950-1 erlauben den weltweiten Einsatz. Der Stromverteiler bietet mit seinen Einzelsockel-Elementen die Montage eines modularen Verteilungssystems direkt auf die Hutschiene. Damit lassen sich beispielsweise auch elfkanalige Absicherungen optimal konfigurieren: Je nach Anwendungsfall müssen lediglich die vorbereiteten Steckplätze mit den elf benötigten, steckbaren Schutzschalter vom Typ ESS30-S, ESX10-S, ESX10 oder 2210-S bestückt werden.

Das Modul 18plus besteht aus drei unterschiedlichen Basis-Komponenten im Rastermaß 13 mm. Das Einspeisemodul 18plus-EM beinhaltet 16-mm²-Klemmen jeweils für Line+ (24 VDC), 0 V und Funktionserde. Der Aufbau einer kompletten Stromverteilung bis maximal 80 A erfolgt durch das Einstecken von drei Stromschienen auf der Anschlussseite der Module in dafür vorgesehene Slots. Das Anschlussmodul 18plus-AM ist konzipiert für die Aufnahme einpoliger Schutzschalter. Die einkanaligen AM-Module sind anreihbar. Dies ermöglicht den Aufbau größerer Verteilungssysteme mit bis zu 30 Steckplätzen. Das AM-Modul ist für den Zweifach-Anschluss von Lasten über L+, 0 V und FE mit 4 mm²-Push-in Klemmen ausgerüstet. Das Aneinanderreihen der einzelnen Anschlussmodule sorgt automatisch für die internen Verdrahtungen der Gruppen-Signalisierung „Schließer“. Das Signalmodul 18plus-SM integriert eine 10-mA-Bürde mit einer grünen Anzeige-LED für den „OK-Zustand“ des Signalkreises. Damit ist auch der sichere Anschluss eines mechanischen Signalkontaktes an SPS- oder ET200-Eingänge mit hohem Innenwiderstand möglich.

Ein Klicken als akustische Rückmeldung quittiert sowohl das Zusammenschieben als auch das Verrasten der Komponenten auf der Hutschiene. Dies gibt dem Anwender die Sicherheit, dass mechanischer Formschluss und dauerhafte, elektrische Verbindung gewährleistet sind. Auf der Unterseite der Module befinden sich zwei kleine Berührschutz-Schieber aus Kunststoff. Diese lassen sich einfach herausbrechen. Sie dienen dann als Abschluss für die eingesteckten Stromschienen und gewährleisten einen mechanischen Berührschutz.

Der neuentwickelte elektronische Schutzschalter ESS30-S reduziert durch neuartige Schaltungskonzepte bei 2/3 der bisherigen Einbauhöhe Stromaufnahme und Gesamt-Verlustleistung um etwa 30 %. Damit ist er prädestiniert für den Einbau in kleine, dezentrale Energieverteiler. Der ESS30-S bietet eine integrierte Strombegrenzung beim 1,2-fachen Nennstrom. Damit sorgt er für zusätzliche Sicherheit bei der Absicherung von 24-VDC-Komponenten in der Automatisierungstechnik und verhindert gefährliche Anlagenzustände. Das Gerät verfügt über eine galvanische Trennung durch die Integration eines echten elektromechanischen Schutzschalters. Damit ist nach Handabschaltung oder Auslösung jegliche Rückspeisung von der Lastebene auf die 24-V-Ebene ausgeschlossen. Der ESS30-S mit festen Nennströmen von 0,5 A bis 10 A kommt mit einer einzigen Abschaltkennlinie aus und kombiniert damit eine einfache Bedienung mit absolut normenkonformer und selektiver Absicherung. Die Faustformel für die Elektroplanung lautet Maximalstrom = 1,2 x Nennstrom und bedeutet im Klartext, dass die Auswirkung eines Fehlers im Lastkreis im Vorfeld berechenbar ist.

Der Stromverteiler vom Typ 18plus kommt bereits in Projekten der von Audi in dezentralen Energieverteilern zum Einsatz. Der thermisch-magnetische Schutzschalter 2210-S mit integrierten Signalkontakten (Schließer) sichert hier die 24-VDC-Komponenten im Bereich Fördertechnik/Montage ab. Die integrierten Signalkontakte ermöglichen die Gruppensignalisierung.

Zukünftig soll der Stromverteiler neben der konventionellen Signalverdrahtung ein weitere wichtige Rolle spielen. Bei den intelligenten Stromverteilungssystemen des Typs ControlPlex DIN Rail bietet er dann zusammen mit den elektronischen Sicherungsautomaten vom Typ ESX50D-S weitere Funktionalitäten. Geräteparametrierung, Laststrom- und Lastspannungsmessung sowie Fernsteuerbarkeit werden im Hinblick auf Energiemanagement, Condition-Monitoring und zustandsorientierte Wartung für zusätzlichen Anwendernutzen sorgen.

Die Steigerung der Anlagenverfügbarkeit im Maschinen- und Anlagenbau ist ein wichtiges Ziel und bedeutet einen wesentlichen Wettbewerbsvorteil des deutschen Maschinenbaus. Daher ist der Wunsch nach Transparenz über den aktuellen Zustand der Maschinen und Anlagen von wachsender Bedeutung für den Betreiber. Nur durch ein mehr an Informationen und Daten lassen sich abzeichnende Störungen frühzeitig erkennen und durch vorbeugende Instandhaltung vermeiden.

IO-Link erfüllt genau diese Anforderungen und ist eine geeignete Alternative zu herkömmlichen Feldbussen. Mit seiner leistungsfähigen Punkt-zu-Punkt-Kommunikation greift das System auf die bekannte und bewährte 3-Leiter-Anschlusstechnik für Sensoren und Aktoren zurück. Es benötigt keinen zusätzlichen Aufwand bei der Verdrahtung und dem Anschluss der Geräte. Die Konstrukteure im Maschinen- und Anlagenbau haben die System-Vorteile erkannt und verhelfen dieser Technologie zu immer größerer Bedeutung.

Dem Trend zu höherer Anlagentransparenz sowie der Fernsteuerung und Parametrierung wird das IO-Link-Device CPC10IO gerecht. In Kombination mit den intelligenten elektronischen Sicherungsautomaten ESX50D ermöglicht es das Gerät, einen aktuellen Überblick über die 24-V-Stromversorgung zu bekommen. Das IO-Link-Device CPC10 IO erlaubt das Einlesen von Messwerten wie dem aktuellen Nennstrom der elektronischen Sicherungsautomaten und überträgt diese Werte an den IO-Link-Master. Dabei ist der Datenaustausch unabhängig vom Hersteller des verwendeten Masters, da die Schnittstelle standardisiert und eindeutig definiert ist. So ist es problemlos möglich, das Gerät an ein bestehendes IO-Link-System anzuschließen und einfach in Betrieb zu nehmen. Dies verringert die Inbetriebnahmezeiten und vermeidet Fehler bei der Konfiguration der Geräte.

Sobald das IO-Link-Device mit dem Master verbunden wird, erhält das Gerät die erforderlichen Parameter zum Betrieb der elektronischen Sicherungsautomaten und überträgt diese an die angeschlossenen Geräte. Dadurch verfügen die Sicherungsautomaten jederzeit über die aktuellen Daten. Der Controller kann mit bis zu 16 elektronischen Sicherungsautomaten kommunizieren. Diese Kommunikation umfasst neben der Übertragung der aktuellen Messwerte vom IO-Link-Device zum Master auch die Steuerung und Parametrierung der Geräte durch die übergeordnete Steuerung. Der Maschinenbediener erhält dadurch neben dem Überblick über seine Stromverteilung bei einem auftretenden Fehler auch direkten Zugriff auf die elektronischen Sicherungsautomaten. Dies umfasst neben dem Ein- und Ausschalten des elektronischen Sicherungsautomaten auch dessen Rücksetzen und Wiedereinschalten im Fehlerfall. Der elektronische Sicherungsautomat stellt auch Information zur Art der Auslösung bereit. Damit erleichtert er dem Wartungspersonal die Fehlersuche und verringert die Stillstandzeiten der Anlage.

Die Kombination des modularen Stromverteilungssystems Modul 18plus mit dem IO-Link-Device kombiniert Flexibilität mit Intelligenz. Dazu lassen sich sowohl das IO-Link-Device als auch der intelligente elektronische Sicherungsautomat ESX50D auf das Stromverteilungssystem Modul 18plus stecken. Der interne proprietäre Gerätebus ermöglicht dabei eine sichere und störungsfreie Kommunikation zwischen den Geräten.

Bei der Installation des Stromverteilers muss der Anlagenplaner nach Verwendung des Einspeisemoduls nur einen einzigen Steckplatz für das IO-Link Device vorsehen. Die folgenden Steckplätze sind dann mit der gewünschten Anzahl von intelligenten Schutzschaltern zu bestücken. Dabei kann der Planer in diesem Fall bis zu 16 Schutzschalter an das IO-Link-Device anschließen. Die Kommunikation der Geräte hat darüber hinaus keinen Einfluss auf die Stromverteilung.

Im Rahmen von Industrie 4.0 werden Flexibilität und die Vernetzung von Anlagenteilen immer wichtiger. Dieser Forderung wird die Kombination aus dem modularen Stromverteilungssystem Modul 18plus mit dem intelligenten IO-Link-Device CPC10 IO gerecht. I

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