Perfektes Zusammenspiel senkt Lebenszykluskosten

Technologisch beruht das Integrationskonzept des IDS auf drei Säulen: Horizontal sind die notwendigen Komponenten des Antriebsstrang passend für die jeweilige Applikation bereits werksseitig aufeinander abgestimmt. Als Basis hierfür dient das umfassende Siemens-Portfolio bei Getrieben, Kupplungen, Motoren und Umrichtern. Als Beispiel steht die komplett integrierte Getriebemotorenreihe Simogear, die kompakt für nahezu alle Getriebemotorenanwendungen ausgelegt ist. Aber auch in höchsten Leistungsklassen zahlt sich IDS aus. Zur Hannover Messe zeigte Siemens beispielsweise einen komplexen Antriebsstrang für Vertikalmühlen in der Schüttgutindustrie.

Die vertikale Integration – also die Integration des Antriebsstrangs in die Systemarchitekturen der industriellen Produktionsprozesse – ist eine notwendige Voraussetzung für eine Produktion mit maximaler Wertschöpfung: IDS nutzt daher die Integration des Antriebsstrangs und seiner Komponenten in die TIA- Architektur: Alle TIA-Komponenten – von der Sensorikebene bis hin zum Manufacturing Execution System – sind aufeinander abgestimmt und ermöglichen ein Maximum an Kommunikation und Steuerung.

Die Lifecycle-Integration stellt die dritte Dimension des IDS dar. Siemens bietet umfassende Lösungen entlang des gesamten Lebenszyklus einer Fertigungs- oder Prozessautomatisierung. Von Design über Planung, Engineering, Inbetriebnahme und Betrieb bis hin zu modernen Industrie-Services können damit weitreichende Optimierungspotenziale gehoben werden. Genannt seien hier neben der Einbindung der Antriebsstrangkomponenten in das TIA-Portal, Softwareprodukte wie Sinasave zur Evaluation der energieeffizientesten Antriebslösung oder der sogenannte DT-Konfigurator zur schnellen Auswahl der passenden Produkte für den anwenderspezifischen Antriebsstrang.

Die Systematik der dreifachen Integration bringt eine ganze Reihe von Vorteilen: Das Portfolio aus einer Hand sichert Kompatibilität und damit ein vereinfachtes Engineering, eine schlankere Inbetriebnahme sowie eine gesteigerte Zuverlässigkeit des gesamten Systems. Zudem bietet die vertikale Integration Vorteile bei Überwachung und präziser Steuerung und damit Effizienz im Einsatz von Energie, Ressourcen und Rohstoffen. Die Einbindung der Antriebstechnologie in das TIA-Portal vereinfacht Engineering, Inbetriebnahme und Diagnoseaufgaben drastisch.

Um IDS in der Prozessindustrie mit ihren vielen Ex-geschützten Bereichen umsetzen zu können, hat Siemens eine ganze Reihe von neuen Antriebslösungen auf der Hannover Messe vorgestellt.

So umfasst die nächste Ausbaustufe der Getriebemotorenreihe Simogear das Drehmomentspektrum für Stirnrad-, Flach- und Kegelradgetriebemotoren bis 5000 Nm. Der Leistungsbereich wurde bis 30 kW erweitert. Die Getriebemotoren sind nun in Wirkungsklasse IE2 und IE3 verfügbar. Für raue Umgebungsbedingungen mit hoher Vibrations- und Schockbelastung können Sphärogussgehäuse geliefert werden. Ab sofort sind die Simogear-Getriebe nach Richtlinie 94/9/EG (Atex) für den Einsatz im Ex-Bereich zertifiziert, und zwar für die Zonen 1, 2, 21 und 22.

Siemens hat auch sein Simotics-XP-Portfolio durch explosionsgeschützte Motoren der Baureihe 1MB10 ergänzt, die in den Effizienzklassen IE1, IE2 und IE3 erhältlich sind. Die 1MB10-Motoren sind für den Einsatz in Pumpen, Lüftern und Kompressoren vorgesehen und erfüllen sämtliche Anforderungen für Ex-Umgebungen. Die Motoren gehören zur Familie der Niederspannungsmotoren. Sie sind in den Ausführungen „Staubexplosionsschutz“ (Ex t) und „Nicht funkend“ (Ex nA) lieferbar und werden üblicherweise in Zone 21/22 (Staub) und Zone 2 (Gas, Dampf, Nebel) eingesetzt.

Die 1MB10-Motoren decken den Leistungsbereich von 0,75 bis 18,5 kW ab und sind in Achshöhe 100 bis 160 erhältlich. Sie sind im Design identisch mit den 1LE10-Standardmotoren.

Die Simotics-H-compact-Plus-Serie zeichnet sich durch eine hohe Leistungsdichte sowie geringe Geräuschentwicklung aus und bietet eine große Auswahl an Konfigurationsmöglichkeiten für die Kühlung wie beispielsweise die Luft-Wasser-Kühlung IC8xW, die Luft-Luft-Kühlung IC61x und die offene Kühlung IC01. Durch das unterkritische Läuferdesign der H-compact-Plus-Motoren lässt sich zudem der volle Drehzahlstellbereich ausnutzen.

Die Motoren sind in den Achshöhen 450, 500 und 560 mm erhältlich. Sie bestehen aus einem Graugussgehäuse, verfügen optional über Wälz- oder Gleitlager und sind besonders platzsparend. Der Wirkungsgrad wurde um 0,4 % auf 96,5 % gesteigert. Das Isolier- und Lagersystem bietet einen hohen Grad an Sicherheit und ermöglicht ein exzellentes Schwingungsverhalten der Motoren. Dies wirkt sich wiederum positiv auf deren Lebensdauer aus.

Die Motoren sind für den Betrieb direkt am Netz und auch für den Betrieb an Niederspannungs- und Mittelspannungsumrichtern geeignet. Die Leistung der zweiten H-compact-Plus-Generation reicht von 900 bis 4000 kW. Die Motoren sind auch in explosionsgeschützter Ausführung für Netzspannungen von 690 V und 11 kV in den Explosionsschutzarten Ex nA, Ex p, Ex tc und Ex e verfügbar.

Wie die gesamte modulare Simotics-H-compact-Plus-Motorenfamilie lässt sich auch die zweite Motorengeneration sowohl horizontal als auch vertikal einbauen.

Mit dem Sinamics G180 bietet Siemens ab sofort eine spezifische Antriebslösung für die Prozessindustrie. Es handelt sich dabei um eine Weiterentwicklung des Dynavert-T-Frequenzumrichters, der sich nun als Sinamics G180 nahtlos in die Sinamics-Antriebsfamilie eingliedert. Optimiert wurden insbesondere die Benutzerfreundlichkeit und Inbetriebnahme, unter anderem durch die Eingliederung des Antriebs in die Auslegungstools Sizer und DT-Konfigurator. Durch seine branchenspezifischen Features wie du/dt-Filter, Netzfilter und Atex-zertifizierte PTC-Auswertung für ex-zertifzierte Motoren eignet sich der effiziente Antrieb optimal für den Betrieb von Pumpen, Lüftern und Kompressoren auch in Kombination mit explosionsgeschützen Motoren.

Ausgeführt in der Namur-Norm gemäß Empfehlung NE 37 verfügt der Frequenzumrichter über eine Standard-Klemmleiste für drehzahlvariable Antriebe. Durch die Atex-zertifizierte Temperaturüberwachung in Kombination mit der Funktion „STO“ ist der Betrieb des explosionsgeschützten Motors ohne das sonst übliche externe Netzschütz möglich. Die Auswertung erfolgt dabei direkt über die in die Motorwicklung eingebauten PTC-Temperaturfühler für Alleinschutz. Optimierte Pulsmuster ermöglichen darüber hinaus die volle Ausnutzung der Motorspannung bei geringen zusätzlichen Motorgeräuschen.

Der leistungsvariable Umrichter mit branchentypischer Ausprägung deckt einen Leistungsbereich von 2,2 bis 6600 kW in den Spannungsebenen 400, 500 und 600 V ab. Er eignet sich für den Einsatz in Pumpen, Lüftern und Kompressoren, aber auch für Förderapplikationen sowie für Mischer und Extruder.

prozesstechnik-online.de/cav0513400