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Seit Jahren diskutierte Lösungsansätze sind beispielsweise MTP (Modul Type Package) oder die verstärkte Verwendung von Digitalisierungslösungen. Kommunikative Anbindungen, wie beispielsweise die Ethernet basierenden Bussysteme, verbinden bereits heute die unterschiedlichen Steuerungen miteinander. Andere Industriebereiche, wie der Maschinen- oder Anlagenbau, sind Vorreiter für Lösungen von der Feldebene bis in die Cloud. Ähnliche Lösungen sich auch in der chemischen und pharmazeutischen Industrie denkbar und an die spezifischen Gegebenheiten dieses Industriebereiches anpassbar. Dabei kann APL (Advanced Physical Layer) eine entscheidende Rolle spielen. Große deutsche Chemieunternehmen nehmen derzeit große Anstrengungen in Kauf, um diese Lösungsmöglichkeiten zu erproben und zu realisieren.
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Transparenz für mehr Verfügbarkeit
Die Einführung von APL in den kompletten Produktionsbereich ist ein sehr großer technologischen Schritt. Dabei ist zu beachten, dass die gesamten benötigten Komponenten verfügbar und bezahlbar sind. Zudem benötigen auch die Mitarbeiter eine neue Qualifikation. Elektrische Fachkräfte können die altbewährten Sensorsignale von 4…20 mA oder 0…10 V einfach und schnell überprüfen. Das wird sich in Zukunft ändern und die Fachkräfte benötigen Schulungen. Daher ist es ratsam, durch eine sukzessive Einführung von digitalen Lösungen die Vertrautheit mit den neuen Lösungen Schritt für Schritt zu erhöhen und die wesentlichen Vorteile im täglichen Anlagenbetrieb aufzuzeigen. Der Einsatz von intelligenten Sicherungsautomaten und Netzteilen ist ein solcher Ansatz. Diese Geräte zeigen die Vorteile von digitalen und intelligenten Komponenten im täglichen Arbeitsumfeld auf. Die Transparenz der gesamten 24-V(DC)-Spannungsverteilung und -absicherung erhöht die Anlagenverfügbarkeit durch frühzeitige Meldungen und entsprechende Handlungsmöglichkeiten.
Dezentral als Lösungsansatz
Der übliche Aufbau einer Stromverteilung war in der Vergangenheit der zentraler Schaltraum. Das bedeutete allerdings einen großen Verdrahtungsaufwand. Heute ist der sparsame Umgang mit den Ressourcen ein normaler Aspekt bei der Planung von Anlagen. Das betrifft auch die Einsparung von Kupferleitungen.
Der dezentrale Aufbau von Anlagen mit kleinen, lokalen Schaltschränken ist daher der neue Lösungsansatz. Dieser wird mit Schaltnetzteilen für die Versorgung der Steuerungskomponenten und der Sensoren sowie Aktoren versehen. Die Schaltnetzteile sind intelligent und übertragen ihre Informationen, beispielsweise ihren Status und wesentliche Messwerte, an die übergeordneten Steuerungssysteme. Den Schaltnetzteilen sind die Sicherungsautomaten nachgeordnet. Auch diese leiten ihren Gerätestatus und die Messwerte, wie den aktuellen Laststrom oder die Lastspannung, an die Steuerungen weiter.
Überwachung reduziert Ausfall
Früher dienten einfache und preiswerte Leitungsschutzschalter zur Absicherung von Lasten. Oftmals besaßen diese noch nicht einmal einen Signalkontakt. Das hatte zur Folge, dass Probleme an den einzelnen Verbrauchern erst durch deren Ausfall und dem daraus resultierenden Stillstand der Anlage auffielen.
Die intelligenten Absicherungssysteme von E-T-A setzen genau dort an. Die Sicherungsautomaten haben eine kontinuierliche Erfassung des Laststroms integriert. Bei der Inbetriebnahme wird der Laststrom pro Kanal festgestellt und der zugeordnete Grenzwert individuell daran angepasst. Der Sicherungsautomat erfasst eine Erhöhung des Laststroms, sollte es beispielsweise durch Verschleiß oder Verschmutzung eines Motors dazu kommen. Es kommt zu einer visuellen Warnmeldung am Gerät und gleichzeitig zu einer Informationsübertragung an die übergeordnete Steuerung. Dadurch besteht die Möglichkeit eines frühzeitigen Eingriffs. Diese Information ermöglicht die vorbeugende Wartung des Motors und verhindert dadurch den Ausfall der Komponente.
Schnelle Wiederinbetriebnahme
Sollte es trotzdem zu einer Abschaltung des defekten Geräts kommen, detektiert der Sicherungsautomat den Grund der Abschaltung. Ein üblicher Leitungsschutzschalter meldet maximal seinen Status, die intelligenten Sicherungsautomaten ermitteln darüber hinaus den Auslösegrund. Dabei kann es sich, beispielsweise aufgrund er Beschädigung der Zuleitung, um einen Kurzschluss oder um eine erhöhte Stromaufnahme durch die Überlastung des Aktors handeln. Diese Zusatzinformation verringert die benötige Zeit für die Fehlersuche und dadurch die Stillstandszeiten.
Für jeden Anwendungsfall geeignet
Die intelligenten und busfähigen Absicherungs- und Stromverteilungssysteme sind in zwei verschiedenen Varianten verfügbar. Eine Vielzahl der Kundschaft aus der chemischen und pharmazeutischen Industrie bevorzugen steckbare Systeme. Dabei stecken die Sicherungsautomaten auf einem Stromverteilungsmodul. Erweiterungen an der Anlage erfolgen problemlos ohne die Abschaltung der anderen Verbraucher. Dabei bildet der Buscontroller CPC20 das Gehirn des Systems und der Sicherungsautomat ESX60D mit dem Modul 18plus die Muskeln.
Das intelligente REX-System von E-T-A verfolgt einen ähnlichen Ansatz, ist allerdings wesentlich kompakter. Das REX-System wird direkt auf der Hutschiene montiert. Auch bei diesem bildet der Buscontroller CPC12 die Schnittstelle zum übergeordneten Bussystem. Die Sicherungsautomaten sind ebenfalls parametrierbar. Der Nennstrom der Geräte ist in einem Bereich von 1 A bis 20 A verfügbar. Zusätzlich verfügt es über die Zulassung für die Zone 2 und ist daher für die Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassen. Die Buscontroller können mit den gängigen Bussystemen wie z. B. Profinet, Ethernet IP, Modbus TCP oder Ethercat kommunizieren. Damit decken sie die in der Prozessindustrie verwendeten Anwendungsfälle ab.
E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH, Altdorf
Autor: Thomas Kramer
Business Development
Manager,
E-T-A Elektrotechnische
Apparate
