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(Bild: ETA)

ETA

Wenn Fehler in der Stromversorgung der Steuerungskomponenten auftreten, ist Durchblick besonders wichtig. Senkt doch ein rasches Reagieren die Stillstandzeiten in der Fertigung. ETA

Auf die Schnelle

Das Wesentliche in 20 Sek.

  • Einspeisemodul verbindet Stromversorgungs-Ebene mit
  • Automaten erkennen und signalisieren Fehlerarten wie Überlast und Kurzschluss
  • Referenzdaten und kontinuierliche Diagnose decken Verschleiß auf und ermöglichen vorbeugende Wartung
  • Komponenten sind über Funktionsbausteine und HMI-Templates in Steuerungsprogramme integrierbar

Anlagenverfügbarkeit gilt neben der Qualität der produzierten Güter als wichtiger Wettbewerbsvorteil des deutschen Maschinenbaus. Internationalisierung und Globalisierung verändern allerdings die Anforderungen an den Maschinenbauer. Ihre Anlagen und Maschinen sind heute in der ganzen Welt zerstreut aufgestellt und sollen reibungslos funktionieren. Natürlich beeinflusst das die Anforderungen an die Erreichbarkeit der Serviceabteilung der Maschinenhersteller sowie der Instandhaltungsmitarbeiter des produzierenden Unternehmens vor Ort. Schließlich wirkt eine schnelle Reaktion auf Störungen und zügige Beseitigung von Schäden unmittelbar auf die Maschinenstillstandzeiten und damit die Anlageneffektivität.

Für eine schnelle Reaktion und zielgerichteten Fehlersuche sind die unterschiedlichsten Informationen über den Maschinenzustand wichtig, um die Ursache für den Anlagenstillstand zu finden. Ein Lösungsweg für diese Problematik: Die Transparenz von Anlagen mithilfe von Diagnose- und Alarmierungskonzepten spürbar erhöhen.

Ein Fall aus der Praxis: Maschinenbauer fordern Stromverteilungssysteme, die so intelligent sind, dass die Ursache eines eventuellen Fehlers rasch aufgespürt ist. Denn, schnell gefundene Fehler erhöhen die Maschinenverfügbarkeit spürbar. Ein Grund, warum ein großes Maschinenbau-Unternehmen auf das Einspeisemodul EM12D-TIO von ETA setzt. Dieses bindet die DC 24V-Stromversorgung in die Kommunikations- und Diagnoseinfrastruktur von IO-Link ein. Dazu sammelt das intelligente Einspeisemodul alle Informationen der an dem Modul angeschlossenen elektronischen Sicherungsautomaten REX12D ein und leitet die Messwerte wie aktueller Strom oder Lastspannung an den IO-Link-Master weiter.

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Typischer Schaltschrankaufbau: Die schmal bauenden zweikanaligen Sicherungsautomaten (unten Mitte) kommunizieren über die IO-Link-Anschaltung mit der Steuerung. ETA

Dem Maschinenbauer ist sehr wichtig, die Transparenz seiner DC 24V-Stromversorung zu verbessern, um dadurch die Zuverlässigkeit der Steuerungsebene zu sichern. Als Stromversorgung ist ein Schaltnetzteil mit einem Ausgangsstrom von 20 A eingebaut. Die unterschiedlichen Stromkreise, zum Beispiel für die speicherprogrammierbare Steuerung sowie die für Sensorik und Aktorik sind mit elektronischen Sicherungsautomaten vom Typ REX12D-TA2 abgesichert. Der zweikanalige REX12D bietet aufgrund seiner geringen Einbaubreite – zwei Kanäle auf 12,5 mm – platzsparende Montage. Seine schnelle Reaktionszeit, Detektion und das zielgerichtete Abschalten bei einem Kurzschluss oder einem Überstromereignis in weniger als 10 ms schützen das Schaltnetzteil vor Überlast. Schalten können die Automaten kapazitive Lasten bis 20000 µF. Dadurch kann der Schutzschalter nicht nur die Sensoren und Aktoren sichern, sondern auch den Panel-PC für die Visualisierung. Durch die Bandbreite an verfügbaren Stromstärken von 1 bis 10 A lassen sich die vorhandenen Leitungsquerschnitte zum Absichern korrekt anpassen. Das interne Fail Safe-Element des elektronischen Sicherungsautomaten entspricht dem angegebenen Gerätenennstrom. Dadurch erfüllt das Modul sowohl die Anforderungen der VDE 0100-530 als auch der EN60204-1.

Mit der schnellen Installation im Schaltschrank per Kontaktleiste geht es auf Seite 2 weiter.

Schnelle Installation im Schaltschrank per Kontaktleiste

Das ausgeklügelte Konzept verkürzt die Montagezeit der Geräte im und ermöglicht auch nachträgliche Erweiterungen oder Änderungen. Dadurch erhöht sich die Flexibilität des Anlagenbetreibers bei sich verändernden Verbraucherströmen. Ohne spezielles Zubehör lassen sich die elektronischen Sicherungsautomaten einbauen und aneinanderreihen. Das Verbindungssystem ist in Form einer aufklappbaren Kontaktleiste an der Geräteoberseite bereits an jedem elektronischen Sicherungsautomaten vorhanden. Damit kann der Monteur die Geräte direkt auf die Tragschiene aufschnappen und mit dem Einspeisemodul beziehungsweise dem nächsten Modul verbinden. Das Einspeisemodul versorgt die bis zu 16 Sicherungsautomaten mit maximal 40 A Summenstrom und bindet die Schutzschalter an das Kommunikationsmodul für IO-Link an.

Der Remotezugriff auf die Sicherungsautomaten sorgt für Transparenz der DC 24 V-Stromversorgung. Der aktuelle Laststrom jedes einzelnen Sicherungsautomaten lässt sich kontinuierlich erfassen und an die übergeordnete Steuerung übertragen. Der Anlagenbetreiber hat dadurch die Möglichkeit, diese Daten zu speichern und präventiv zu analysieren. Er erkennt frühzeitig sich anbahnende Anlagenstörungen und kann darauf reagieren. Dazu wird die Stromaufnahme jedes Kanals bei der Inbetriebnahme einmalig ermittelt und gespeichert.

Der Betreiber der Maschinen erhält somit einen Referenzwert, mit dem er die weiteren Messwerte während der Betriebsphase immer wieder vergleichen kann. Ein weiteres Hilfsmittel dabei: die parametrierbaren Warnschwellen der elektronischen Sicherungsautomaten. Damit kann man auf Grundlage des bei der Inbetriebnahme festgestellten Stromwerts einen Grenzwert für jeden Lastausgang festlegen. Bei einer Überschreitung des Wertes leuchtet eine Warnmeldung auf, die über IO-Link zusätzlich an die übergeordnete Steuerung übertragen wird.

Sicherungsautomat ermittelt Fehlerursache

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Über klappbare Kontaktleisten werden die Sicherungsautomaten aneinandergereiht, die Versorgungspannung vom Netzteil und die interne Kommunikation durchgeschleift. ETA

Löst der aus, ermittelt er gleichzeitig auch die Fehlerursache. Ein typischer Fehler ist etwa eine beschädigte Leitungsisolierung, die häufig bei bewegten Bauteilen auftritt. Wird über die Betriebsdauer die Isolierung so stark beschädigt, dass es zu einem Kurzschluss kommt, erkennen die Sicherungsautomaten auch das und zeigen das entsprechend an. Der Servicemitarbeiter kann dadurch zielgerichtet mit der Fehlersuche beginnen, sodass sich die Stillstandzeiten deutlich verringern. Das gilt auch bei einer Überlast.

Ist eine kurzfristige Überlast der Grund für ein Auslösen, zeigt der Sicherungsautomat auch dieses Ereignis an. Weil sich die Daten permanent erfassen und an das System IO-Link übertragen lassen, kann der Servicemitarbeiter den aufgezeichneten Stromverlauf des Verbrauchers rasch analysieren und Rückschlüsse auf dessen Zustand ziehen. Bei kurzzeitiger, einmaliger Überlast kann er die Anlage über den Remotezugriff auf den Sicherungsautomaten schnell wieder zurücksetzen und erneut in Betrieb nehmen. Ist die Überlast mehrmals aufgetreten, sieht der Instandhalter das im Diagnoseprotokoll, kann der Ursache auf den Grund gehen und die eventuell notwendige Wartungsarbeiten in Produktionspausen einplanen. Auch das hilft, die Stillstandzeiten möglichst kurz zu halten.

Schnelle Integration per Baukasten

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Die elektronischen Sicherungsautomaten lassen sich per Software konfigurieren und über Funktionsbausteine sowie Templates in die Steuerung bzw. Visualisierung einbinden. ETA

Ein zentraler Aspekt der Anwendung spielt die schnelle Integration der IO-Link-Komponenten in die Steuerung und die einfache Programmierbarkeit. Das zum System gehörende Tool Control-Plex gibt dem Projektingenieur einen Baukasten an die Hand, mit dem er die Komponenten in sein Steuerungssystem integrieren kann. Das Tool umfasst neben entsprechenden Funktionsbausteinen für die Steuerungsprogramme auch die Schemata zum Darstellen der Komponenten und deren Funktionalität in der Maschinen-Visualisierung. Diese Hilfsmittel sind für die Programmiertools von Automatisierungsanbietern wie Beckhoff, Rockwell, Siemens und Wago verfügbar. Dies ermöglicht eine schnelle und problemlose Integration der Komponenten in bestehende Systeme. Die Bibliotheken gibt es kostenfrei.

SPS IPC Drives Halle 3, Stand 240

Thomas Kramer

ist Geschäftsfeldmanager Chemie, Pharma, Food, Oil & Gas bei ETA Elektrotechnische Apparate in Altdorf

(sk)

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