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Wenn Verfügbarkeit zählt

Zuverlässige 24-V-Stromversorgungskonzepte für alle Anwendungen
Wenn Verfügbarkeit zählt

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Mit Sitop bietet Siemens fein skalierbare, zuverlässige Stromversorgungslösungen an – vom Standardnetzteil bis zur redundanten Versorgung mit redundanter DC-USV oder Ausführungen mit selektiver Überwachung von mehreren 24-V-Zweigen. Damit reichen die umfangreichen Konzepte bis zum voll integrierten, kommunikationsfähigen System für die digitale Fabrik von morgen.

Ob Kühlen, Mischen, Pasteurisieren, Fördern oder Abfüllen – die verschiedenen Prozesse in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie setzen eine hohe Verfügbarkeit aller Systemkomponenten voraus, die wiederum nur gegeben sein kann, wenn die Komponenten dauerhaft zuverlässig mit Strom versorgt werden. In der Automatisierungswelt spielt dabei die 24-V-Stromversorgung eine tragende Rolle. Mit deren Zuverlässigkeit steht und fällt die Verfügbarkeit der Automatisierungsgeräte, der Scada- bzw. Prozessleitsysteme, der Sensorik und Aktorik.

Hinter Sitop von Siemens steckt ein umfassendes Portfolio auch unterbrechungsfreier 24-V-Stromversorgungen, mit deren Hilfe sich maßgeschneiderte Lösungen realisieren lassen. Mit hohen Mean-Time-Between-Failure-Zeiten (MTBF) von bis zu einer Million Stunden bei 40 °C Umgebungstemperatur im Dauerbetrieb erfüllen bereits die geregelten Netzgeräte höchste Anforderungen in puncto Zuverlässigkeit.
Für jedes Stromnetz geeignet
Mit Varianten für den Ein-, Zwei- oder Dreiphasenanschluss für nahezu jedes Stromnetz der Welt, sind die kompakten Stromversorgungen, die einen Wirkungsgrad von bis zu 94 % haben, in unterschiedlichsten Prozessen und Anlagen zu finden. Für Lastströme bis 40 A und bis zu 1,5-facher Überlastfähigkeit bieten sie Leistungsreserven für die dynamischen Lastzustände in den Anlagen und ebenso für eventuelle Erweiterungen. Ein breites Temperaturfenster von -25 bis +70 °C und vielfach geforderte Zertifizierungen wie UL, CSA, Atex oder IECEx ermöglichen universelle und weltweite Einsätze. Unkritische Prozesse und Anlagenbereiche mit diskreter Fertigung lassen sich so mit Sitop-Netzgeräten zuverlässig und effizient versorgen. Für höhere Anforderungen bietet Sitop abgestimmte 24-V-Versorgungskonzepte, die in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie angewandt werden können.
Gegen Ausfälle gewappnet
Ähnlich dem redundanten Aufbau der Automatisierungssysteme (AS) oder der dezentralen Prozessperipheriesysteme ist die Realisierung einer redundanten Gleichstromversorgung möglich. In solchen Installationen entkoppelt ein Redundanzmodul zwei baugleiche Netzgeräte. So wird zuverlässig verhindert, dass selbst ein Kurzschluss in einer defekten Stromversorgung einen Einfluss auf die 24-V-Versorgung hat. Das Redundanzmodul überwacht hierzu kontinuierlich die einspeisenden Netzgeräte und beim Ausfall eines Gerätes übernimmt automatisch das andere die Versorgung. Zusätzlich erfolgt die Signalisierung der Gerätestati über Meldekontakte.
Zur Überbrückung von Netzausfällen bietet das Sitop-Portfolio DC-USV-Module mit verschiedenen Kommunikationsschnittstellen – digitale Ein-/Ausgänge, USB oder Ethernet/Profinet – sowie verschiedene Energiespeicher wie Kondensatoren, Blei- oder Lithium-Akkus mit unterschiedlichen Pufferkapazitäten an. So überbrücken batteriegestützte Lösungen wie Sitop UPS1600 einen Netzausfall bis in den Stundenbereich hinein. Deren intelligentes Batteriemanagement sorgt für optimales Laden und fortlaufende Überwachung der Energiespeicher.
Bei einem Netzausfall kann damit der Betrieb hinreichend lange aufrechterhalten werden um beispielsweise nur halbgefüllte Flaschen bei der Abfüllung oder ein Eintrocknen des Leims beim Etikettieren zu vermeiden. Ebenso können PC-Systeme nebst ihren Anwendungen gezielt heruntergefahren werden. Auch lassen sich wichtige Daten dokumentationspflichtiger Prozesse weiter erfassen, im Automatisierungssystem archivieren oder an überlagerte Ebenen transferieren.
Selektive 24-V-Überwachung
Über die eigenständigen Selektivitätsmodule Sitop PSE200U lässt sich hingegen die 24-V-Versorgung auf mehrere Verbraucherabzweige aufteilen, wobei ein Modul bis zu vier Abzweige überwacht. Mit ihm lassen sich zum Beispiel einzelne dezentrale Periheriesysteme wie ET 200M und ET 200SP oder Scalance Kommunikationskomponenten individell überwachen. Das ermöglicht ein selektives Abschalten eines durch einen Kurzschluss – auch „schleichende Kurzschlüsse“ werden zuverlässig erkannt – oder durch Überlast gestörten 24-V-Kreises, während die übrigen Kreise und Verbraucher unterbrechungsfrei weiter versorgt werden. Der Meldekontakt der Module ist über mehrere PSE200U durchschleifbar und kann als Summenmeldung ausgewertet werden. Eine kanalgranulare Fehlermeldung ist ebenfalls möglich und erlaubt eine exakte Eingrenzung des fehlerhaften 24-V-Abzweiges.
Die Kombination aus Netzgerät und selektiver Überwachung ist das Stromversorgungssystem Sitop PSU8600 mit integrierter Ethernet-/Profinet-Schnittstelle. Die Einbindung in Kommunikationsnetze, aufgebaut als Linien- oder Ringstruktur, erfolgt über die beiden integrierten Profinet-Ports. Der modulare Systembaukasten mit dem innovativen Verbindungssystem Clip Link ermöglicht die individuelle Zusammenstellung des Stromversorgungssystems ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand. Ein Grundgerät mit einem oder vier selektiv überwachten DC-Ausgängen kann mit bis zu vier Erweiterungsmodulen (bis zu 16 zusätzliche DC-Ausgänge mit selektiver Überwachung) und maximal zwei Puffermodulen (bis zu 20 s Pufferzeit bei 40 A) ergänzt werden. Dabei spielt die Reihenfolge der Erweiterungs- und Puffermodule keine Rolle. Über Profinet stehen umfassende Betriebsdaten wie Ausgangströme und Spannungen sowie Diagnoseinformationen wie Überlast und Kurzschluss zur Verfügung. Und mit dem Profil Profienergy kann in Pausenzeiten jeder einzelne seiner 20 Ausgänge individuell ab- und wieder zugeschaltet werden.
Je nach Anforderung an die 24-V-Verfügbarkeit lassen sich die einzelnen Stromversorgungskonzepte miteinander kombinieren, wie beispielsweise Netzgeräte mit selektiver Überwachung oder redundante Netzgeräte mit DC-USV-Pufferung. Höchsten Ausfallschutz auf der Gleichstromseite bietet der Aufbau mit redundanten Netzgeräten, die selektive Absicherung der einzelnen 24-V-Verbraucher und unterbrechungsfreien Gleichstromversorgungen in redundanter Ausführung.
Ins Prozessleitsystem integrierbar
Rückgrat einer digitalen Fabrik ist ein einfach realisierbarer, horizontal und vertikal durchgängiger Datenaustausch aller Automatisierungsteilnehmer einer Produktion.
Die unterschiedlichen Stromversorgungskonzepte lassen sich direkt in das Prozessleitsystem Simatic PCS 7 integrieren. Deren Visualisierung wird über die kostenfreie Sitop-Bibliothek mit vorgefertigten Funktions- und Bildbausteinen für PCS 7 projektiert. Die Funktionsbausteine versorgen die Faceplates in der Bedienoberfläche des Prozessleitsystems mit Betriebs- und Diagnosedaten. Sie generieren automatisch Meldungen und gewährleisten deren Übergabe an das Maintenance-System von PCS 7. Dies sorgt für ständige Transparenz der 24-V-Versorgung im Leitsystem und liefert automatisch Informationen zu verschiedenen Betriebszuständen (z. B. Pufferbetrieb), Alarmen (z. B. Überlast in einem 24-V-Abzweig) oder Wartungsbedarf (z. B. präventiver Wechsel von Batteriemodulen). Dem Betriebspersonal stehen darüber hinaus Zusatzinformationen für eine genauere Analyse, beispielsweise den Ladezustand der Batterien oder den Laststrom der einzelnen Abzweige, zur Verfügung.
Die kommunikationsfähigen Sitop UPS1600 und PSU8600 sind außerdem in das Engineering Framework TIA-Portal (ab V13) implementiert. Auswahl und Vernetzung der Geräte erfolgen komfortabel und schnell mit den bekannten Mitteln und Mechanismen. Nach Anwahl im Hardware-Katalog erfolgt die anschließende Übernahme in die grafische Netzwerkdarstellung per Drag-and-Drop. Zur Einbindung in Profinet zieht man einfach mit der Maus Verbindungen zu den jeweiligen Netzwerkteilnehmern. In der Geräteansicht wählt der Projekteur dann die gewünschten Erweiterungskomponenten aus und parametriert beispielsweise Spannung und Ausgangsschwellwert der einzelnen Ausgänge, die Zuschaltschwelle der Pufferspannung oder Betriebs- und Alarmmeldungen. Auch die Zugriffsrechte für das Monitoring über den Web-Server lassen sich mit der integrierten Benutzerverwaltung komfortabel vergeben.
Standardisierte Funktionsbausteine
Zur einfachen Integration in Anwenderprogramme stellt Siemens für TIA-Portal oder Step 7 standardisierte Funktionsbausteine für seine Steu-erungen Simatic S7-300/-400/-1200/-1500 zur Verfügung. Sie übergeben u. a. die Diagnoseinformationen von UPS1600 und PSU8600 an die zentrale Systemdiagnose. Zur Visualisierung dienen kostenfrei erhältliche Faceplates (vorgefertigte Bildbausteine). Es gibt sie in mehreren Sprachen für das Bedienen und Beobachten mit Simatic-Panels und Simatic WinCC. Damit lassen sich die Betriebs- und Diagnosedaten schnell und einfach auf unterschiedlichen Zielsystemen anzeigen. Sämtliche Alarmmeldungen werden automatisch generiert und an die Faceplates übergeben und müssen nicht einzeln programmiert werden. Ebenso eingebunden sind Sitop PSU8600 und UPS1600 in die Netzwerkmanagementsoftware Sinema Server. Damit lassen sich deren Gerätestatus sowie Kommunikationsverbindungen einfach überwachen und diagnostizieren.
Umfassende Unterstützung gibt es für die Konstruktion und Projektierung: 2-D-/3-D-Daten, Schaltplanmakros sowie Betriebsanleitungen oder Zertifikate sind kostenlos im Internet verfügbar. Und mit dem Siemens-Handbuchkonfigurator My Documentation Manager kann eine individuelle und normgerechte Dokumentation ganz nach den projektspezifischen Anforderungen realisiert werden. Aus den verfügbaren Handbüchern der eingebauten Siemens-Komponenten wie Simatic, Sirius oder Sitop können die Kapitel ausgewählt werden, die für das jeweilige Projekt relevant sind. Die Strukturierung der Dokumentation sowie deren Inhalte – auch Zertifikate oder Datenblätter – sind frei wählbar und erfolgen einfach via Drag-and-Drop. All das trägt dazu bei, dass Engineering und Projektierung des Maschinen- und Anlagenbauers deutlich beschleunigt werden.

Peter Hager
Leiter Marketing Management Industriestromversorgung Sitop,
Process Automation and Drives,
Siemens
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