Die Anforderungen in der Prozessindustrie an die verwendeten Komponenten und Technologien sind besonders hoch. Dies ist aufgrund der Gegebenheiten, wie z. B. den besonderen Umgebungsbedingungen sowie der Langlebigkeit der Anlagen, erforderlich. Die Produktionsanlagen in der chemischen Industrie sind in der Regel sehr großflächig. Das führt zu langen Versorgungsleitungen, die konstruktive Herausforderungen durch Spannungsabfall auf den Leitungen und auch hohe Kosten zur Folge haben. Der Wechsel von der zentralen Versorgung in einem Schaltraum hin zu dezentralen Versorgungsschränken ist somit eine Antwort auf diese Herausforderungen. Diesen Ansprüchen wird Ethernet-APL gerecht. Es kann mit einer Full-Duplex-Datenübertragung bei 10 Mbit/s mit einer zweiadrigen Leitung auf einer Distanz von 1000 m realisiert werden. Möglich wird das durch die verwendete Trunk-und-Spur-Topologie.
Aufgrund der Einsatzmöglichkeit für die Zonen 0, 1 und 2 ist eine einheitliche Kommunikation in der Gesamtanlage möglich. Dieses wird durch die Verwendung der Eigensicherheit der einzelnen Geräte erreicht. Bei eigensicheren Geräten darf im Normalbetrieb sowie im Fehlerfall kein Funken mit einer ausreichenden Wärmeenergie entstehen, die zur Entzündung einer explosionsfähigen Atmosphäre führen kann. Die Geräte werden direkt mit dem Feldswitch verbunden. Der Feldswitch überträgt die einzelnen Messwerte und Statusinformationen dann an das Prozessleitsystem, das die Daten nach Empfang auswertet. Das ermöglicht eine schnelle und präzise Steuerung des Fertigungsprozesses. Darüber hinaus können die Daten auch an die Cloud und somit zur späteren ausführlichen Nutzung oder zur Speicherung gesandt werden.
Sichere Stromversorgung
Nicht nur der Feldswitch, auch die unterschiedlichen Verbraucher mit höheren Nennströmen im Feld benötigen eine sichere Stromversorgung. Darum kümmert sich das Absicherungs- und Stromverteilungssystem REX. Es ist zum einen für den Betrieb in der Zone 2 verwendbar und zum anderen lässt es sich mit intelligenten Buscontrollern erweitern. Der Buscontroller erlaubt eine Datenübertragung zum Prozessleitsystem. Das REX-System ist modular und daher an die jeweiligen Anforderungen der Konstruktion anpassbar. Das Einspeisemodul wird direkt mit dem Schaltnetzteil verbunden. Dies ermöglicht die Verteilung von maximal 40 A. An das Einspeisemodul wird dann der Buscontroller CPC12 angereiht. Der Buscontroller verfügt über die gängigen Feldbusanbindungen und gewährleistet somit die Kompatibilität zum Prozessleitsystem. Alle Komponenten können ohne zusätzliches Zusatzmaterial miteinander verbunden werden. Die Berücksichtigung von Stromschienen oder Brücken in der Stückliste ist somit nicht notwendig und verhindert dadurch Fehler im Bestellvorgang. Darüber hinaus ermöglicht das Verbindungssystem die schnelle Anpassung des bestehenden Systems auf mögliche Veränderungen in der Anlage. Als nächstes werden dann die elektronischen Sicherungsautomaten angereiht. Das Gerätespektrum des REX22 bietet Stromstärken im Bereich von 1 bis 20 A. Damit wird eine Vielzahl der notwendigen Nennstromgrößen abgedeckt. Es handelt sich dabei um Geräte mit festen Stromstärken, Geräte, bei denen der Nennstrom über die Steuerungssysteme einstellbar ist und alternativ dazu Sicherungsautomaten mit Schiebeschaltern zur Einstellung der Nennströme am Gerät. Diese unterschiedlichen Optionen bieten dem Anwender die freie Auswahl, ganz nach seinen Bedürfnissen und Vorlieben. Bei der Verwendung von festen Stromstärken entscheidet der Konstrukteur bei der Planung über den entsprechenden Nennstrom, wogegen bei flexiblen Stromstärken eine schnelle Anpassung vor Ort vorgenommen werden kann. Einstellbare Geräte vereinfachen auch die Lagerhaltung, da nur noch ein Gerät auf Lager sein muss. Potenzialmodule ergänzen die Sicherungsautomaten. Soll mit einem Sicherungsautomaten eine Gruppe von Verbrauchern wie z. B. Sensoren abgesichert werden, können die Potenzialmodule das abgesicherte Potenzial vervielfachen. Das spart die Verwendung zusätzlicher Verteilerklemmen und verbessert die Kompaktheit des Absicherungs- und Stromverteilungssystems im Schaltschrank.
Intelligente Sicherungsautomaten
Mit Ethernet-APL wird die Transparenz der Gesamtanlage erreicht. Auch im Bereich der 24-V(DC)-Stromverteilung führt eine höhere Transparenz zu stabileren Prozessen. Herkömmliche Sicherungsautomaten erkennen ein Überstromereignis oder einen Kurzschluss und lösen aus. Ist aber ein Abschalten der Anlage und somit ein Produktionsstillstand erwünscht? Besser wäre es, wenn ein kritisches Ereignis gar nicht stattfindet und somit auch eine Abschaltung nicht notwendig ist. Möglich wird dies durch die kontinuierliche Überwachung der Lastströme der einzelnen Verbraucher. Denn sie trägt zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten und Veränderungen bei und ermöglicht dadurch das frühzeitige Ergreifen von Gegenmaßnahmen. Unvorhergesehene und ungewollte Abschaltungen lassen sich somit vermeiden. Möglich wird das durch die permanente Erfassung des Laststroms durch den intelligenten Sicherungsautomaten REX22D. Er erfasst zyklisch den Laststrom und gibt diesen über den Buscontroller CPC12 an das übergeordnete Prozessleitsystem weiter. Darüber hinaus kann der Anwender einen parametrierbaren Grenzwert im Sicherungsautomaten hinterlegen. Wird dieser Wert überschritten, beginnt die LED des Gerätes selbstständig zu blinken und die Warnung wird ebenfalls an die übergeordneten Steuerungssysteme übertragen. Sollte z. B. durch die Verschmutzung eines Motors dessen Laststrom ansteigen, wird das erkannt und das Wartungspersonal kann den Motor reinigen. Dadurch werden Abschaltungen vermieden und ein stabiler Prozess sichergestellt.
Das intelligente REX-System offeriert mehr Transparenz für die 24-V(DC)-Stromverteilung und den kompletten Fernzugriff auf jeden Sicherungsautomaten. Die Statusinformationen der Sicherungsautomaten sowie deren Messwerte, wie z. B. der Laststrom oder die Lastspannung, werden kontinuierlich erfasst und an das übergeordnete Steuerungssystem übertragen. Die Sicherungsautomaten bieten darüber hinaus die Funktion des Ein- und Ausschaltens aus der Ferne sowie das Rücksetzen im Fehlerfall. Dadurch erhält der Anwender mehr Informationen sowie den kompletten Zugriff auf seine Stromverteilung.
E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH, Altdorf
Autor: Thomas Kramer
Business Development Manager,
E-T-A
