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"Unsere Geräte überwachen alle elektrischen Größen, die in einer Anlage und Maschine vorkommen."  Christian Knorr
" IO-Link ist zwar erst seit etwa drei, vier Jahren auf dem Markt, aber mit Sicherheit heute gesetzt."  Christian Knorr
"Die Display-Technologie ist von den Kunden sehr positiv angenommen worden."  Christian Knorr
" Generell sind wir die ersten gewesen, die in einem durchgehenden Geräte-Portfolio mit Displays anbieten."  Christian Knorr

Welche Überwachungsrelais hat Siemens Industry Automation im Portfolio?

Unsere Geräte überwachen alle elektrischen Größen, die in einer Anlage oder Maschine vorkommen. In erster Linie sind das die elektrischen Parameter, also Strom, Spannung und Netzqualität, welche wir überwachen. Dazu kommen noch ein paar andere Parameter, die mit Motoren und Anlagen im Zusammenhang stehen, wie Drehzahlüberwachung oder Füllstände und Temperaturen. Temperatur ist ja eine der am häufigsten gemessenen Größen in der Industrie und spielt vor allem in der Prozessindustrie eine wesentliche Rolle. Insgesamt sind es etwa 100 Varianten, die wir anbieten, von einfachen Überwachungsrelais mit nur einer festgelegten Überwachungsfunktion bis hin zu universal einsetzbaren Überwachungsrelais mit direkter Anbindung an die Steuerung über das Kommunikationssystem IO-Link.

Das hört sich nach banalen Überwachungsaufgaben an.

Keinesfalls. Mit der Netzüberwachung beispielsweise lassen sich Netzfehler frühzeitig erkennen und darauf reagieren, bevor weit größere Folgeschäden auftreten. Überwachungsrelais kommt mit anderen Worten eine zentrale Rolle zu, wenn es um die Anlagenüberwachung und präventive Wartung geht. Je nach Ausführung überwachen wir Phasenfolge, -ausfall und -asymmetrie, Unter- oder Überspannung. Des Weiteren lässt sich die Spannung in Anlagen auch einphasig auf Über- und Unterschreitung über einen Messbereich von 0,1 bis 600 V überwachen. Die Stromüberwachung ermöglicht ein frühzeitiges Erkennen der Belastung von Motoren und der Funktionalität von elektrischen Verbrauchern. Hieran kann der Anwender frühzeitig erkennen, ob eine Maschine überlastet wird, ob eine Pumpe im Leerlauf arbeitet und überhitzen könnte oder ob im Laufe der Zeit durch Verschleiß und Abnutzung eine Wartung der Anlage oder ein Werkzeugtausch angeraten ist.

Neben der Cos phi- und Wirkstromüberwachung ist auch die Fehlerstromüberwachung, also das Überwachen von Fehlerströmen, die zum Beispiel durch Feuchtigkeit, Verschmutzung oder nachlassende Isolationsfähigkeit in der Anlage entstehen, möglich. Besonders bei Applikationen im Bergbau oder in der Stahlindustrie ist das von großer Wichtigkeit, um drohende Ausfälle frühzeitig zu erkennen. Andere Relais ermöglichen die Isolationsüberwachung in ungeerdeten Netzen, die Füllstandsüberwachung sowie die Überwachung von Drehzahlen oder Taktzeiten auf Über- und -unterschreitung. So kann der Betreiber erkennen, dass ein Problem in seiner Anlage besteht, auf das er dank der über den thermischen Schutz des Motors hinausgehenden Überwachung frühzeitig reagieren kann und möglicherweise einen Produktionsstopp vermeiden kann.

Die Überwachungsrelais kommunizieren über IO-Link. Warum über IO-Link?

Da muss ich etwas weiter ausholen. Wir haben unsere Überwachungsrelais so konzipiert, dass die Anwender eine Vielzahl von Parametern zur optimalen Anpassung an ihre spezielle Aufgabe einstellen können. Wir haben die Geräte daher mit Tasten und Displays ausgestattet. Die Displays nutzen wir natürlich nicht nur zum Einstellen der Parameter, sondern auch zur Anzeige der gemessenen Werte oder zur Fehlerdiagnose. Die Kunden kamen dann mit der Anforderung, dass sie die Anzeigewerte nicht nur auf dem Display, sondern auch in einer Steuerung zur Weiterverarbeitung haben möchten. Außerdem wünschten sie sich eine noch komfortablere und schnellere Möglichkeit zur Parametrierung, insbesondere bei einem Gerätetausch – und das haben wir direkt aufgegriffen.

Es galt also eine bidirektionale und umfassende Kommunikation zwischen Überwachungsrelais und Steuerung sicherzustellen. Da Schaltschrankbauer kostenbewusst denken und nicht gleich auf Profibus oder Profinet zugreifen, bot sich IO-Link an. IO-Link basiert auf einer Drei-Draht-Verbindungstechnik. Der Schaltschrankbauer muss also nur handelsübliche Kabel verlegen, das macht IO-Link wesentlich günstiger als jede andere auf dem Markt verfügbare Kommunikationsvariante.

Kann man diesen Kostenfaktor beziffern?

Alleine die Anschaffungskosten für einen Profibus-Steckverbinder und das Kabel dazu sind im Vergleich zu IO-Link deutlich höher. Bei IO-Link kann ich handelsübliche Klemmen verwenden. Dadurch sind die Mehrkosten für die Verbindungstechnik gleich Null.

Ist IO-Link bereits akzeptiert?

IO-Link ist zwar erst seit etwa drei, vier Jahren auf dem Markt, aber wenn man sich die bereits erreichten und weiter steigenden Einsatzzahlen anschaut, ist IO-Link mit Sicherheit heute gesetzt. Logischerweise vor allem in der Sensortechnologie, da es dafür ja entwickelt wurde. Aber auch auf der Aktor-Seite gibt es bereits mehrere Hersteller mit entsprechenden Produkten in ihrem Angebot. Also, ob sich IO-Link als Standard durchsetzen wird, kann ich nur mit Ja beantworten.

Ist IO-Link auf spezielle Einsatzgebiete oder Branchen festgelegt?

Nein, wir haben Kundenanfragen aus allen Branchen. Gleichwohl kann man sehen, dass das Hauptanwendungsgebiet in der Fertigungsindustrie liegt.

Mit Überwachungsrelais lassen sich Produktionsfehler gezielt vermeiden. Wie kann ich das verstehen?

Sie bekommen durch die Diagnosefähigkeit der Überwachungsrelais frühzeitig Warnungen. Speziell sind hierbei die Stromüberwachungsfunktionen interessant. Wenn sie beispielsweise frühzeitig eine Warnung bekommen, dass sich ein Stromwert bei gleicher Arbeitsleistung und bei gleicher Umgebung erhöht hat, kann das bedeuten, dass die Maschine mehr Strom benötigt, weil ein Lager nachgeschmiert oder ein Werkzeug ausgetauscht oder nachgeschärft werden muss. All das sind Indizien, die ich über die Stromwerte bekomme und damit gezielt in die Wartung gehen kann.

Lässt sich beziffern, wie sich die Produktivität einer Anlage durch Überwachungsrelais verändert?

Man kann das schwerlich mit einem Wert beziffern. Das ist immer vom jeweiligen Anwendungsfall abhängig. Wenn ich beispielsweise in einem Zementwerk rechtzeitig erkenne, dass sich bei einem Motor ein Defekt anbahnt und ich kann diesen gezielt und vorbereitet austauschen, kann mir das einen ansehnlichen Geldbetrag im Vergleich zu einem plötzlichen Vollausfall einsparen. In einer anderen Applikation habe ich vielleicht nur kleine Einsparungen, indem ich die Konfiguration optimiere. Letztlich ist die Anlagenüberwachung ein ganzheitliches Konzept.

Wie erfolgt bei den Überwachungsrelais das freie Parametrieren der Schwellenwerte?

Da gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder sie machen das direkt am Relais über die Tasten und das Display. Oder, wenn sie sagen, das ist mir zu kompliziert oder ich muss das mehrfach durchführen, ist es direkt über einen PC möglich. Das ist der zentrale Vorteil, den wir den Anwendern mit den IO-Link-Modellen bieten: Die Parametrierung kann sowohl am Gerät als auch über die Steuerung erfolgen.

Sie sprechen von Tastern. Ist bei Siemens der Schraubenzieher out?

Unser Fokus lag auf der Benutzerfreundlichkeit. Mit der herkömmlichen Einstellung per Schraubendreher wäre die heutige Flexibilität nicht mehr möglich, denn wie jeder aus der Praxis weiß, ist die Anzahl der Potenziometer bei einer Baubreite von wenigen Zentimetern natürlich begrenzt. Wenn die Funktionalität der Geräte zunimmt, weil die Kunden mehr Einstellmöglichkeiten wünschen, kann man also entweder die Geräte breiter machen oder das Konzept wechseln. Für uns war das Einstellen über Tasten die beste Lösung. Gleichwohl haben wir nach wie vor beides im Programm und der Schraubendreher hat unverändert seine Berechtigung.

Wie ist dieser Umstieg auf die Diplay-Technologie angekommen?

Sehr positiv. Unsere Kunden haben uns sogar Vorschläge gemacht, wie man das Konzept erweitern könnte. So kam es zum Beispiel dazu, dass man die angezeigten Messwerte jetzt auch in einer Steuerung verarbeiten kann. Zudem sollte eine Funktion für den automatisierten Geräteaustausch implementiert werden. Denn während ein Potenziometer-Gerät mit unserer abnehmbaren Klemmen einfach ausgetauscht werden kann, indem nur die Stellung der Potis kopiert wird, ist dies bei den digital einstellbaren Geräten doch etwas aufwendiger. Bei den IO-Link-Geräten entfällt dieser Schritt dagegen vollkommen, da bei jedem Anlauf der Steuerung ein automatischer Parameterabgleich mit den Geräten erfolgen kann.

Die Geräte werden ja anlagenweit eingesetzt. Wie funktioniert eine zentrale Fehlerortung beziehungsweise eine Fehlerdiagnose?

Geräte, die eine Warnung oder einen Fehler ermitteln, melden dies an die Steuerung. Von jedem angeschlossenen Display oder PC aus kann dann der komplette Diagnosedatensatz der Geräte ausgelesen werden, um so detaillierte Informationen über den Vorfall zu erhalten. Entsprechende Beispielprojekte bieten wir kostenlos zum Download an.

Gibt es bestimmte Normen und Standards, welche die Relais erfüllen müssen?

Unsere Überwachungsrelais sind für den weltweiten Einsatz in allen Branchen gedacht. Neben der CE-Zulassung unter Einhaltung der Niederspannungs-Schaltgeräterichtlinie und der IO-Link-Spezifikationen haben wir daher die Zulassung für alle Länder wie CCC, UL, CSA, Gost oder NOM, aber auch Zertifikate für besondere Anwendungen wie Schiffbau.

Welche Anwendungsfelder für die Überwachungsrelais würden sie als etwas exotisch beschreiben?

Oh, da haben wir zum Beispiel ein Unternehmen, welches die Relais von uns in der Saatgutforschung einsetzen möchte. Dort sollen sie zukünftig in Aufzuchtfarmen und Klimakammern zum Einsatz kommen. Ein ähnliches Beispiel ist die zentrale Steuerung von Gewächshäusern in Holland. In der Wüste gibt es einen Solarpark, der mittels unserer Geräte überwacht wird und bei dem die Übertragung der Daten zur Leitwarte über Richtfunkstrecken erfolgt.

Überwachungsrelais gibt es von den verschiedensten Anbietern. Welche Vorteile hat es, ein Siemens Produkt einzusetzen?

Generell sind wir die ersten gewesen, die ein durchgehendes -Geräte-Portfolio mit Displays anbieten und eine direkte Kommunikation zu einer Steuerung ermöglichen – mitsamt der Vorteile wie Fernparametrierung und Ferndiagnose. Und das ist meines Wissens nach weltweit immer noch einmalig.