Condition Monitoring per Live-Zugriff

Das über die Jahre stetig weiterentwickelte ‚Airstream‘-System von Lütze, bestehend aus einem Verdrahtungsrahmen mit rückseitig integrierten Axial-Lüftern, die für eine gezielte Luftführung um den Verdrahtungsrahmen im Schaltschrank sorgen, wird ‚intelligent‘. Nach ersten erfolgreichen Pilotprojekten, die bei Kunden in verschiedenen Prozessen getestet wurden, erfolgt nun die Freigabe der Lösung für die Serie.

Der Controller

Die ‚Airtemp Controller‘-Einheit zur thermischen Überwachung von Schaltschränken. © Lütze

Temperaturen über eine Regeleinheit zu erfassen und damit die ‚Airblower‘-Ventilatoren zu steuern, ist keine neue Idee. Doch nun lassen sich die gewonnenen Daten nachhaltig nutzen, auswerten und live überwachen. Dazu dient der ‚Airtemp Controller‘, ein IoT-fähiges Steuergerät, das über einen Relaisausgang zum Schalten von Klimageräten und einen zusätzlichen Ausgang zur physikalischen Störmeldung verfügt. Über einen Ausgang werden die Axial-Lüfter zur Temperaturhomogenisierung in einem oder mehreren Schaltschränken angesteuert. Für die Temperaturüberwachung stehen sechs PT-100-Temperatursensoren zur Verfügung. Durch diese Anzahl ist auch ein Einsatz in Reihenkombinationen von Schaltschränken denkbar. Die erfassten Daten werden über einen definierten Zeitraum in einem Speicher abgelegt und über das MQTT-Protokoll in die Lütze-Cloud übertragen. Der Controller wird mit 24 V betrieben und lässt sich auch nachträglich in bestehende Schranksysteme integrieren.

Das Monitoring

Einrichtung von Alerts und Abruf der relevanten Daten für das Condition Monitoring über das Dashboard ‚Airtemp Monitor‘. © Lütze

Für das Condition Monitoring wurde ein cloudbasiertes Dashboard namens ‚Airtemp Monitor‘ entwickelt, das in der Lütze-eigenen Cloud gehostet wird. Die Visualisierung der Daten erfolgt über Diagramme, in denen die Temperaturverläufe sowie das Taktverhalten der Lüfterbänke und eventuelle Alarmsignale dargestellt werden. Über den ‚Airtemp Monitor‘ kann der Nutzer per Fernzugriff auf die einzelnen ‚Airtemp Controller‘ zugreifen und deren Parameter live einsehen und verändern. Grenzwerte für Temperaturen und Alarme lassen sich gezielt festlegen, und bei Bedarf lässt sich die aktive Kühltechnik einschalten. Darüber hinaus können in regelmäßigen Abständen Reports per E-Mail angefordert werden, die rückwirkend über einen Berichtszeitraum den Zustand der Schaltschränke dokumentieren. Das Thema Predictive Maintenance wird durch die Alarmfunktion gewährleistet und war eine zentrale Entwicklungsanforderung. Alarme können auch über verschiedene Kommunikationsprotokolle versendet werden und ermöglichen ein frühzeitiges Eingreifen bei auftretenden Fehlerzuständen. Dadurch wird die Gefahr eines temperaturbedingten Ausfalls deutlich reduziert.

Bedarfsgerechtes Kühlen

Um das Thema bedarfsgerechte Kühlung weiter zu optimieren, kann bei Überschreitung eines weiteren eingestellten Grenzwertes durch ein gezieltes Signal über den Relaisausgang zusätzliche aktive Kühlleistung angefordert werden. Lütze hat sich im Laufe der Jahre auf das thermische Verhalten rund um das Verdrahtungssystem ‚Airstream‘ spezialisiert. Ziel war es immer, die Luft im Schaltschrank gezielt und mit geringem Energieaufwand zu bewegen, um die Komponenten vor Überhitzung zu schützen. Ist darüber hinaus eine aktive Kühltechnik erforderlich, gibt es viele intelligente Lösungen von Marktbegleitern. Ziel ist es, auch in Kombination mit aktiven Kühlgeräten eine nachhaltige Lösung zu gewährleisten. Das daraus resultierende Taktverhalten wird effizienter, da weniger Energie aufgewendet werden muss, im Vergleich zum Betrieb von Kühlgeräten im Dauerbetrieb. Ziel ist es hier, zunächst die Möglichkeiten zur Kühlung der elektrischen Komponenten auszuschöpfen, die aus energetischer Sicht günstiger sind. Diese Bestrebungen lassen sich unter dem Stichwort ‚bedarfsgerechte Kühlung‘ zusammenfassen.

Zukunftsfähige Lösungen

Michael Bautz ist Head of Product Management Automation bei Friedrich Lütze in Weinstadt. © Lütze

Die beschriebenen IoT-Lösungen bieten neben der kontinuierlichen Überwachung und Aufrechterhaltung der Betriebssicherheit im laufenden Betrieb auch neue Lösungsansätze für die Zukunft: Werden neue Maschinen- oder Anlagengenerationen geplant, können die an baugleichen Objekten gewonnenen Daten für die Planung genutzt werden.

Daniel Haag ist Mitarbeiter am Institut für Gebäudeenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung der Universität Stuttgart. © Uni Stuttgart

Auch für die Projektierung der Verdrahtungsrahmen arbeitet Lütze an einer neuen digitalen Lösung, einem Produktkonfigurator zur Erzeugung von 2D- und 3D-Daten, mit dem einfach projektiert werden kann. Die erzeugten Daten lassen sich anschließend in das jeweilige CAD-Planungstool einbetten. Dies stellt einen weiteren Optimierungsschritt im Bereich der Schaltschrankplanung dar, wo die Zeit im Alltag knapp und der Bedarf an effizienzsteigernden Lösungen entsprechend hoch ist.