E-T-A

Gut abgesichert

25. November 2022, 9:13 Uhr | Thomas Kramer

Im Zuge der Digitalisierung steigen auch die Anforderungen an die Stromverteilung. Doch wie lässt sich die Transparenz auf der 24-V(DC)-Spannungsebene erhöhen und damit die Anlagenverfügbarkeit erhöhen?

Der weltweite Einsatz von Produktionsanlagen und die Fernwartung erfordern Flexibilität und den direkten Zugriff von extern auf die Anlagen. Wo früher der Monteur teilweise um die halbe Welt reisen musste, um Fehler an einer Anlage zu beheben, sind heute im Ausland stehende Anlagen oftmals per Klick erreichbar. Dies erfordert einerseits das notwendige Equipment, um den Fernzugriff zu ermöglichen, und andererseits die Berücksichtigung hoher Sicherheitsanforderungen. Ebenso wichtig ist das frühzeitige Erkennen von Fehlentwicklungen im Anlagenbetrieb. Ein wesentlicher Aspekt dafür ist die Erfassung der Messwerte und deren Verarbeitung. Und auch bei der Qualitätskontrolle haben Messwerte eine wichtige Bedeutung. Aber: Durch die Vielzahl von Informationen kommt es zu einem höheren Datenaufkommen auf den Bussystemen. Da dies nicht gewollt ist, werden Messwerte häufig am Steuerbus vorbei direkt in die Cloud übertragen. Hierfür eignen sich Kommunikationsarten wie zum Beispiel OPC UA.

Fernzugriff auf die 24-V(DC)-Stromverteilung

Ein Herzstück jeder Anlage ist die 24-V(DC)-Absicherung und Stromverteilung. Die Steuerspannung versorgt eine Vielzahl von Sensoren, Pumpen und Ventilen, die die Werte zur Prozesssteuerung messen und den Prozess daraufhin mit den angeschlossenen Aktoren steuern. Des Weiteren dient die 24-V(DC)-Spannungsebene zur Versorgung der Steuerungen. Kommt es zu einem Spannungsausfall, wird die Steuerung nicht mehr versorgt; die Folge wäre ein Abschalten der Anlage und das unkontrollierte Unterbrechen des Produktionsprozesses. Um das zu verhindern, ist die intelligente Absicherung der angeschlossenen Verbraucher erforderlich. Hierfür bietet sich beispielsweise das ‚ControlPlex‘-System von E-T-A an. Es besteht aus dem Buscontroller ‚CPC20‘ für die Kommunikation zu den übergeordneten Systemen, dem Stromverteilungssystem ‚Modul 18plus‘ sowie dem elektronischen Sicherungsautomaten ‚ESX60D‘ für die selektive Absicherung der angeschlossenen Verbraucher.

Transparenz per Buscontroller

Der Buscontroller ist das ‚Gehirn‘ des ‚ControlPlex‘ Systems und fungiert als Schnittstelle zu den unterschiedlichen Steuerungssystemen und in die Cloud. Er ist direkt mit dem Stromverteilungssystem verbunden, auf den die elektronischen Sicherungsautomaten gesteckt werden. Im Standardaufbau sind 16 Anschlussmodule an den Buscontroller angreifbar. Auf jedes Anschlussmodul ist ein zweikanaliger Sicherungsautomat steckbar, so dass sich 32 Kanäle absichern lassen. Mit Hilfe eines Transfer- moduls lässt sich die Anzahl der Anschlussmodule verdoppeln. Ergo kann der Buscontroller mit bis zu 64 Sicherungskanälen kommunizieren.

Die primäre Kommunikationsschnittstelle des Gerätes ist die Anbindung an das jeweilige Bussystem. Derzeit ist über zwei RJ45-Buchsen die Anbindung an Profinet und Ethernet IP möglich. Der integrierte Switch stellt die einfache Anbindung an das Bussystem sicher. Eine dritte Buchse ermöglicht den Anschluss eines Service-Laptops an den integrierten Webserver. Somit können Anwender auf alle Informationen und Funktionen des Systems zugreifen und es bei Inbetriebnahme der Anlage oder im späteren Betrieb problemlos schnell anpassen. Des Weiteren lässt sich diese Schnittstelle auch zur Übertragung der Systemdaten im JSON-Format verwenden. Eine OPC-UA-Schnittstelle ist in Vorbereitung. Sie ermöglicht die Übertragung der Statusinformationen und der Messwerte direkt in die Cloud. So können Anwender verschiedene Anlagen weltweit vergleichen und deren Messwerte analysieren.

Modularer Aufbau

Durch die Verwendung von Sockelsystemen haben Anwender die Möglichkeit, während des Anlagenbetriebs neue Verbraucher hinzuzufügen, ohne die Spannungsversorgung der Anlage abzuschalten. Anders als bei der Hutschienenmontage können die Schaltschränke mit den Sockelsystemen in der Werkstatt vorverdrahtet und bei der Inbetriebnahme oder im späteren Betrieb bei Bedarf angepasst werden.

Das Stromverteilungssystem ‚18plus‘ setzt sich aus drei Komponenten zusammen: Das Einspeisemodul wird direkt mit dem Schaltnetzteil verbunden. Dieses ermöglicht den Anschluss von Leitungen mit einem Leitungsquerschnitt bis zu 16 mm². Der maximale Strom des Systems beträgt also 80 A. Die Verteilung des Stroms an die angeschlossenen Anschlussmodule erfolgt über Stromschienen. Zur Montage des Systems werden die Anschlussmodule an das Einspeisemodul angereiht. Jedes Anschlussmodul verfügt über drei Push-in Klemmen für jeden abgesicherten Kanal, an die der abgesicherte Verbraucher angeschlossen wird. Diese drei Klemmen sind: der abgesicherte Load vom Sicherungsautomaten, die 0 V und eine Klemme für die Funktionserde.

An das Standardsystem lassen sich bis zu 16 Sockel anreihen und somit maximal 32 Verbraucher absichern. Durch die Verwendung eines Transfermoduls lässt sich diese Anzahl verdoppeln. Dabei wird das Transfermodul mit dem CPC20 verbunden. Die Kommunikation erfolgt in diesem Fall über die angeschlossene Busleitung. Die Einspeisung erfolgt wie beim Standardsystem über das Einspeisemodul. Dadurch können weitere 32 Kanäle abgesichert und mit 80 A versorgt werden. Das Gesamtsystem besitzt somit die Möglichkeit, bis zu 64 Kanäle abzusichern.