Wer Klarheit über die Situation im Schaltschrank will, braucht auch eine intelligente Überwachung der Lastkreise.

Wer Klarheit über die Situation im Schaltschrank will, braucht auch eine intelligente Überwachung der Lastkreise.ETA

Eine Anlage funktioniert immer nur so gut, wie sie konstruiert und im Betrieb überwacht wird. Deshalb gilt es, die Informationen vieler Komponenten mit einander in Beziehung zu setzen, um im Idealfall schon vor einem Ausfall reagieren zu können. Kommt es dennoch zu einer Betriebsstörung beginnt die Analyse-Phase, vorausgesetzt die richtigen Informationen liegen vor. Um dann ungefährdet arbeiten zu können, heißt es mitunter auch, die 24-V-DC-Steuerspannung abzuschalten und anschließend sofort wieder einzuschalten. Diese Aufgaben sind mit herkömmlichen Komponenten nur bedingt zu lösen, effizient so gut wie gar nicht.

Hinzu kommt: Für das Energiemanagement ist ein gezieltes Abschalten der nicht benötigten Verbraucher und Anlagenteile notwendig. Wichtige Kriterien hierfür sind die Fernsteuerung der einzelnen 24-V-Lastkreise sowie die Einstellung von Einschaltverzögerungen und Abschaltsequenzen über die SPS. Auch sollte das Wiedereinschalten der 24-V-Verbraucher strombegrenzt erfolgen, um eine Überlastung der Stromversorgung zu vermeiden. Positiver Nebeneffekt: Die Eingangs-­Elkos der 24-V-DC-Verbraucher werden ohne Stromspitzen aufgeladen. Das immer wieder auftretende Problem ‚Komponente geht beim Einschalten kaputt‘ gehört damit der Vergangenheit an.

E-T-A hat sich dieser Szenarien angenommen und mit dem Control-Plex-Board und flexiblen Sicherungsautomaten ein integriertes 24-V-System für Überstromschutz, Stromverteilung inklusive Kommunikationsschnittstelle entwickelt. Modular aufgebaut können neben den Lastkreisen auch verschiedene Feldbusschnittstellen implementiert werden. Der Stahlproduzent Arcelor Mittal in Belgien nutzt beispielsweise Profibus-DP zur Überwachung.

SVS16-PB (Profibus) mit Schutzschaltrelais für die Ansteuerung und Überwachung von Magnetventilen über Profibus-DP.

SVS16-PB (Profibus) mit Schutzschaltrelais für die Ansteuerung und Überwachung von Magnetventilen über Profibus-DP.ETA

Auf Profibus-DP folgt Profinet

Hinzu kommen Varianten, die über Ethernet/IP mit der Steuerung kommunizieren. Dieses System ist vor allem im Hinblick auf den amerikanischen Markt und in Verbindung mit Steuerungen von Rockwell Automation wichtig. Bei dieser Variante sind die RJ45-Steckverbinder und der Zwei-Port-Switch auf der Trägerplatine integriert. Das unterstützt die Integration in Linien- und Ringtopologien und macht zusätzliche externe Switche überflüssig. Das Kommunikationsmodul enthält alle analogen und digitalen Komponenten einer Ethernet/IP-Anschaltung und ist entsprechend zertifiziert und auf Interoperabilität getestet.

Zudem besteht die Möglichkeit, über einen integrierten Webserver sämtliche Daten auszulesen. Die Konfigurationseinstellungen lassen sich mit Standard-Ethernet/IP-Projektierungswerkzeugen wie Rockwell RS-Linx erledigen. Weitere Konfigurationsoptionen, wie das Verhalten bei einem Kommunikationsausfall oder Sonderfunktionen wie Firmware-Updates, lassen sich optional über eine Web-Oberfläche realisieren. Nach Profibus-DP und Ethernet/IP werden auch Profinet, Modbus-TCP und Ethercat als nächste Kommunikationsschnittstellen umgesetzt.

Über die Kommunikationssysteme lassen sich alle Fehlerzustände aller Stromkreise zur übergeordneten Steuerung übertragen. Umgekehrt sendet die SPS nach einer Auslösung des Sicherungsautomaten einen Fern-Reset oder im Rahmen von Energieeffizienz-Maßnahmen den Steuerbefehl ‚Ein- oder Ausschalten‘.

Auf der SPS IPC Drives wurde die Netzteilserie in Kombination mit der Lastkreisüberwachung und Profinet-Kopplung mit einer S7-Steuerung gezeigt.

Auf der SPS IPC Drives wurde die Netzteilserie in Kombination mit der Lastkreisüberwachung und Profinet-Kopplung mit einer S7-Steuerung gezeigt.Redaktion IEE

Keine Last mit der 24-V-Last

Die Konfiguration des Überstromschutzes lässt sich an die zu überwachenden Komponenten anpassen. In der Stahl­industrie bietet sich der Einsatz elek­tronischer Koppelrelais an. Die Relais sind ausgelegt für die Ansteuerung, Überwachung und Diagnose von Magnetventilen, Signallampen (Kurzschluss/Überlast oder Leistungsbruch) in den dezentralen Steuerschränken des Walzwerkes.

Alternativ ist das Basisboard mit bis zu 16 elektronischen Sicherungsautomaten (Typ ESX10/ESX10-S) bestückbar, die den selektiven Überstromschutz inklusive Diagnose für alle 24-V-DC-Verbraucher übernehmen. Die Sicherungsautomaten haben einstellbare Nennströme im Bereich von 1 bis 10 A. Mit einer einzigen Kennlinie für alle Lastarten erleichtern sie die Absicherung unterschiedlicher Automatisierungsgeräte. Die integrierte Strombegrenzung beim 1,4-fachen Nennstrom sorgt dafür, dass bei Überlast oder Kurzschluss die Leitung zuverlässig geschützt und nur der fehlerhafte Strompfad abgeschaltet wird. Gleichzeitig verhindert die Strombegrenzung das Einbrechen der Steuerspannung. Liegt der 1,2-fache Nennstrom für länger als 3 s an, dann greift die Überlastabschaltung ebenfalls ein. Dies erleichtert die Eingrenzung der Fehlerursache bei langen Lastleitungen oder niedrigen Leitungsquerschnitten mit hoher Leitungsdämpfung.

Jetzt auch Schaltnetzteile

Lücke im Portfolio geschlossen: Netzteilserie SMP

Lücke im Portfolio geschlossen: Netzteilserie SMPETA

Mit getakteten Schaltnetzteilen erweitert E-T-A das Produktportfolio im Bereich 24-V-Versorgung. Die Netzteilserie SMP ist abgestimmt auf die elektronischen Schutzschalter und Sicherungsautomaten vom Typ ESS20, ESS31-T, ESX10, ESX10-T und REF16-S mit integrierter Strombegrenzung. Je nach Ausgangsleistung (120, 240, 480 und 960 W) stehen ausgangsseitig 5, 10, 20 und 40 A zur Verfügung. Bei einem Wirkungsgrad von bis zu 93 % sind die Geräte für eine maximale Umgebungstemperatur bis 70 °C ausgelegt. Der einstellbare Parallel-Modus ermöglicht eine gezielte Auswahl des Betriebsart. Aufgrund des vorhandenen Weitbereichseingangs beziehungsweise wegen der automatischen Umschaltung der Eingangsspannungsbereiche sind die Geräte sowohl im europäischen als auch US-Markt einsetzbar. Zudem haben die Geräte alle notwendigen EN- und UL-Zulassungen.

Mit den Geräten steht nun ein aufeinander abgestimmtes Komplettpaket zur Verfügung, bestehend aus der AC-Primärkreis-Absicherung über den Leitungsschutzschalter (Typ 4230-T), die primär getakteten Schaltnetzteile und die Überstromschutz-Schutzschalter oder Sicherungsautomaten zur Absicherung der 24-V-DC-Lastkreise.