Flexibel und sogar mobil dank Modularität

Funktionsmodule übernehmen die Steuerung im Schaltschrank und am Aggregat

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Je komplexer die Maschine, desto übersichtlicher der Schaltschrank. Kann das sein? Tatsächlich benötig der modulare Schaltschrank dank innovativer Steuerungsmodule bis zu 90 % weniger Bauteile. Einen Schritt weiter gedacht lassen sich Aggregate auch völlig autark betreiben – dank cleverer Funktionsmodule, wie von LQ Mechatronik-Systeme.

Kerstin Besemer, Marketing-Referentin bei LQ Mechatronik-Systeme in Besigheim

Wenn im Maschinenbau Kosten eingespart werden müssen, denken Projektleiter und Einkäufer zunächst an die Materialkosten. Sie tauschen einzelne Komponenten aus und verhandeln mit den Lieferanten. Ist die Anzahl dann unter dem Strich ein bisschen geringer geworden und die Installation funktioniert trotzdem, wird ein Haken gesetzt. Die zeitintensive Kleinarbeit rund um den Schaltschrankbau wird dabei allzu oft vernachlässigt. „Wer konventionell einzelne Adern verdrahtet, braucht viel Geduld und Fachwissen: Adern abisolieren, Aderendhülsen aufcrimpen und die einzelnen Adern auf Reihenklemmen auflegen. Der Aufwand ist immens, erfordert elektrotechnisch geschultes Fachpersonal und ist zudem fehleranfällig“, beschreibt André Kokot, Leiter der Steuerungstechnik bei LQ Mechatronik-Systeme.

Das LQ-Ordnungsprinzip spart Zeit und Kosten

Obwohl Schaltschränke als Nervensystem aller Maschinen- und Anlagen gelten, sieht es dort oft abenteuerlich aus. Undurchdringlicher Kabelsalat und wirre Verdrahtungen sind auch in Schaltschränken moderner Maschinen noch häufig anzutreffen. Eine ordentliche, einfache und sichere Installation sieht sicherlich anders aus. Frei nach dem Motto: „Tür zu – niemand sieht’s“ wird jede Funktion einzeln montiert und verdrahtet. Nicht erst im Servicefall erweist sich diese Vorgehensweise als zeit- und kostenintensives Versäumnis. Wer einmal aufwändig einen Fehler in der Schaltung gesucht hat, weiß ein Lied davon zu singen. „Viel einfacher ist es, einzelne Bauteile zu funktionalen Baugruppen in IP54-Gehäusen zusammenzufassen und dort zu montieren, wo es für die Maschinentopologie am sinnvollsten ist“, erklärt André Kokot. Erfahrungen aus der Praxis bestätigen: Nicht nur die Installation selbst wird einfacher, auch die Prozesssicherzeit steigt und die Montagezeit sinkt auf ein Minimum.

Prozesskosten-Ersparnis bei modularer Elektrik

Konventionell versus modular: Vieles spricht dafür, auf ein modulares System umzusteigen, denn Untersuchungen des Fraunhofer Instituts zeigen, dass sich die Bauteileanzahl im modularen Schaltschrank um 90 % reduzieren, die Nachrüstzeit im Service um bis zu 85 %, die Durchlaufzeit für die elektrische Ausrüstung um rund
70 % und die Gesamtmontagezeit um etwa 30 %. Auch der Betreuungsaufwand von Lieferanten sinkt um bis zu 60 %. Zudem brauchen LQ-Kunden keine Funktionsmodule mehr aufwendig selbst zu entwickeln, sodass sich die Prozesskosten über die gesamte Wertschöpfungskette erheblich reduzieren.

Kompakte Einheiten im Schaltschrank

A-TEC-Funktionsmodule von LQ Mechatronik-Systeme sind kompakte Einheiten, die diverse Funktionen, entweder im Schaltschrank oder direkt am Motor oder Aggregat übernehmen. Ob Motoransteuerung, Energieverteiler oder Spannungswandler – Ziel ist es, dass die Stücklisten kürzer und die Schaltpläne übersichtlicher werden. Von der Planung über den Einkauf, die Logistik, die Fertigung und die Montage bis zur Inbetriebnahme ziehen sich die Vorteile eines durchgängigen Steuerungs- und Installationskonzepts unter Berücksichtigung vorgefertigter Funktionseinheiten. Die A-TEC Module sind geschützt nach IP54-Standard haben eine UL-Zulassung und durchlaufen bei LQ vor dem Einbau bei LQ eine umfassende Prüfung. Komplett mit Schaltplan, Layout, Stückliste und 3D-Modell werden sie beim Kunden angeliefert.

Erster Schritt in die Dezentralisierung

Nicht zwingend müssen die A-TECs im Schaltschrank selbst angebracht werden, denn die umfassende Schutzart und Zertifizierung erlaubt auch einen eigenständigen Einsatz im Feld. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Schaltschränke können dadurch wesentlich kleiner dimensioniert werden, wenn ein Großteil der Steuerungs- und Installationstechnik am Verbraucher selbst sitzt. Folglich entsteht weniger Abwärme im Schaltschrank und die Klimatisierung kann reduziert werden. Einheitliche Schnittstellen zwischen den Aggregaten und der Maschine reduzieren die Teilevielfalt zudem erheblich. „Aus diesen Gründen halten wir bei LQ die Dezentralisierung für zukunftsweisend“, so Kokot weiter.

Flexible Fabrikautomation ist möglich

Damit ist der Schritt zu mobilen und komplett geprüften Aggregaten nicht mehr weit. Austauschbare Förderbänder, Absaugeinrichtungen, Pumpen oder Filter, die wechselweise von mehreren Maschinen genutzt werden können, arbeiten autark und können bei Bedarf in unterschiedliche Anlagenkonzepte integriert werden. Gerade Aggregate mit geringen Abmessungen lassen sich mit den Komponenten des EnergyLink-Systembaukastens von LQ problemlos integrieren. „LQ Mechatronik-Systeme hatte auf der letzten SPS zu Demonstrationszwecken ein kleines Förderband entsprechend ausgestattet“, erklärt Produktmanager Bernd Mack. Die Ansteuerung saß dabei unmittelbar an den Motoren selbst. „Ein aktiver Verteiler, den es in dieser Form am Markt bisher nicht gab, regelte die Energieverteilung.“ Auch ein klassischer, passiver T-Verteiler war Bestandteil des Systems. Ein dezentraler Buswandler generierte das Feldbussystem und ein 400-V/24-V-Spannungswandler komplettierte die elektrische Ausrüstung. An sinnvoller Peripherie war in diesem Fall ein Not-Halt-Schalter, eine Lichtschranke oder eine Start-Stop-Quittiertaste angebracht, und natürliche eine SPS, die im Anwendungsfall kundenseitig beigesteuert wird. „Dieses einfach ausgestattete Förderband ist in der Lage, ohne Zusatzsteuerung beispielsweise Teile aus einer Maschine aufzunehmen und aus dem Bearbeitungsbereich zu transportieren. Vorstellbar ist, dass auch andere Aggregate unterschiedlicher Größe flexibel skalierbar ausgestattet werden können“, ergänzt er. Das System lässt sich analog z.B. auf Pumpen oder ähnliches adaptieren.

EnergyLink – alles passt perfekt zusammen

LQ Mechatronik-Systeme hält mit den Kabeln, Steckverbindern, Steckdosen und Funktionsmodulen des EnergyLink-Baukastens ein System bereit, das problemlos im industriellen Feld eingesetzt werden kann. Die robuste, umspritzte Variante des Steckverbinders X-TEC in Schutzart IP67 hält auch ungünstigen, staubigen und feuchten Umgebungsbedingungen stand. Erfolgt der Anbau direkt am Verbraucher, beispielsweise am Motor eines Förderbands, leistet der Steckverbinder im Bereich zwischen -27 und +85 °C optimale Dienste. Im Angebot ist ein durchgängiges Portfolio an zueinander passenden Komponenten, von der Sensor-Aktor-Ebene bis in die Steuerungsebene.

Traditionelle Lieferketten behindern ein Umdenken

Eines der größten Hindernisse, Schaltschränke zu modularisieren oder Aggregate zu dezentralisieren sei es, etablierte Beschaffungsprozesse zu durchbrechen, so Bernd Mack: „Historisch gewachsen ziehen sich manche Bauteile, vom Stecker über die Kabel bis zu einfachen Modulen seit Jahren und Jahrzehnten durch die Konstruktionszeichnungen und Stücklisten. Lieferbeziehungen jeglicher Art hängen direkt damit zusammen. Dies alles umzustellen ist zeit- und damit kostenintensiv.“ Ein Umdenken lohnt jedoch mit Blick auf die Trends zu mehr Flexibilität und den enormen Kostendruck. ge

www.lq-group.com

Weitere Informationen zu

den A-TEC Modulen

http://hier.pro/snOTV




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