ZeroCabinet-Schaltnetzteil in einer Intralogistik-Anwendung.

ZeroCabinet-Schaltnetzteil in einer Intralogistik-Anwendung.

Die Dezentralisierung ermöglicht mehr Flexibilität in der Automatisierungstechnik. Sie erleichtert zudem die Wartung und modulare Erweiterung der Systeme. Die Anlagenverfügbarkeit steigt und es können Platz, Kosten und Zeit eingespart werden.

Angesichts dieser Vorteile ist es somit kein Wunder, dass immer mehr Systemkomponenten mit hoher Schutzart (IP54, IP65, IP67) ausgestattet und direkt im Feld installiert werden. Zentrale Schaltschränke können somit durch kleinere Versionen ersetzt oder sogar komplett aufgelöst werden.

Stromversorgung – Status Quo

Im dezentralen Anlagen- und Maschinenbau lassen sich grundsätzlich drei gängige Strategien bei der Realisierung der Stromversorgung beobachten:

  • Dezentrale Vorort-Schaltkästen
    Die Stromversorgung und weitere Standard-Komponenten wie elektronischen Sicherungen oder Schalter werden aus dem zentralen Schaltschrank herausgelöst und in kleineren, dezentralen IP67-Schaltkästen direkt im Feld installiert. Die Konzeption, Umsetzung und Installation dieser Kästen übernehmen die Unternehmen dabei oft selbst. Das schließt ein, die verschiedenen Komponenten auszuwählen, zu bestellt, zu lagern und letztlich von einem Techniker zu einem System zusammenfügen zu lassen.
  • Kundenspezifische Lösung
    Der Systementwickler beauftragt die Entwicklung einer kundenspezifischen, dezentralen Stromversorgung speziell für diese Anwendung. Eine kundenspezifische Lösung ist jedoch recht zeitaufwändig, kostenintensiv und lohnt sich erst ab größeren Stückzahlen.
  • Keine Dezentralisierung der Stromversorgung
    Die Stromversorgung wird aus dem Prozess der Dezentralisierung ausgeklammert und verbleibt in den zentral platzierten Schaltschränken. Für die Versorgung der bereits dezentralisierten Komponenten im Feld werden lange Kabel mit entsprechend großem Querschnitt verlegt. Die langen Kabel führen zu Leistungsverlusten, die mit einer entsprechend größer dimensionierten Stromversorgung kompensiert werden müssen.

Lösungsansatz 1 und 2 zeigen, dass viele Unternehmen bereits selbst aktiv geworden sind, da sie die Vorteile einer dezentralen Stromversorgung erkannt haben. Doch der Aufwand für eine effiziente, dezentrale Lösung war bislang recht hoch. Aufgrund der Vielfalt an Anwendungen und Anforderungen fehlte eine dezentrale Standard-Stromversorgung. Um eine echte Alternative in allen drei zuvor genannten Fällen zu bieten, müsste diese ab Lager bestellbar, einfach ins System zu integrieren und in zahlreichen Varianten verfügbar sein.

Mit der neuen Produktfamilie ZeroCabinet schließen die PULS-Entwickler nun diese Lücke in der Dezentralisierung und bieten Anwendern mehr Flexibilität in der Planung ihrer Anlagen und Maschinen. Mit dieser Lösung können Schaltschränke kleiner dimensioniert oder sogar ganz aufgelöst werden. Der neu gewonnene Platz kann direkt für den Ausbau wertschöpfender Bestandteile der Anlage genutzt werden.

Stromversorgungssystem außerhalb des Schaltschranks

Grafik 1: Drei Schaltnetzteil-Versionen der neuen ZeroCabinet-Produktfamilie.

Grafik 1: Drei Schaltnetzteil-Versionen der neuen ZeroCabinet-Produktfamilie.

Flexible Stromversorgungen sind ein entscheidendes Puzzleteil auf dem Weg zur vollständigen Dezentralisierung. Mit den aktuell 24 verschiedenen Varianten der ZeroCabinet-Produktfamilie eröffnen sich Anwendern neue Freiheiten in der schaltschranklosen Planung ihrer Anlagen und Maschinen. (siehe Grafik 1)

ZeroCabinet basiert dabei auf einer innovativen, modularen Plattform. Die Grundlage dafür bilden 1-phasige und 3-phasige Stromversorgungen. Die 300W oder 500W-Netzteile liefern 120% Leistung dauerhaft (bis zu +45°C) und 200% für 5s. Dadurch sind sie optimal zum Starten stromintensiver Lasten geeignet und beugen einer kostspieligen Überdimensionierung der Stromversorgung vor.

Die robusten Stromversorgungen sind in verschiedenen Schutzarten verfügbar, beginnend bei IP54 (Staubgeschützt, Spritzwasser geschützt), über IP65 (Staubdicht, Strahlwasser geschützt) bis hin zu IP67 (Staubdicht, zeitweiliges Untertauchen möglich). Auch der weite Temperaturbereich von -25°C bis +55°C – ohne Leistungsminderung (mit Derating bis +70°C) – ermöglicht einen problemlosen Einsatz in nahezu jeder Umgebung.

Dank einem sehr hohen Wirkungsgrad von mindestens 95% entstehen weniger Verluste und damit auch weniger Wärme im Gerät. Deshalb konnte bei den ZeroCabinet-Geräten komplett auf den Verguss der Elektronik, der für den Schutz vor zu hohen Temperaturen eingesetzt wird, verzichtet werden. Das ermöglicht ein umweltfreundliches Recycling der Geräte, beispielsweise nach Ablauf der hohen Lebensdauer.

Auf dieser Plattform basieren die verschiedenen Versionen mit zahlreichen Steckerkonfigurationen (z.B. M12-L/-T/-A, 7/8“, Han-Q-Serie) sowie optionalen Sicherungs- und Redundanzfunktionen.

Bis zu 4 strombegrenzte Ausgänge

Grafik 2: Die ZeroCabinet eFused-Serie verfügt über bis zu vier intern abgesicherte Ausgänge.

Grafik 2: Die ZeroCabinet eFused-Serie verfügt über bis zu vier intern abgesicherte Ausgänge.

Die ZeroCabinet eFused-Serie verfügt über bis zu vier intern abgesicherte Ausgänge. (siehe Grafik 2) Dank der eingebauten Strombegrenzung lassen sich mit diesen Geräten ganz einfach eine selektive Stromverteilung und Absicherung direkt im Feld realisieren. Die Konfiguration und Überwachung der Ausgänge erfolgt über IO-Link oder über das Human Machine Interface an der Gerätefront.

Durch die selektive Stromverteilung eignen sich die eFused-Versionen sehr gut, um elektromechanische Lasten (z.B. Motoren) und empfindliche Verbraucher (z.B. Steuerungen, Sensoren), gleichzeitig mit einem dezentralen, abgesicherten Netzteil zu versorgen. So können die Geräte beispielsweise auch für den Aufbau von NEC-Class-2-Stromkreisen genutzt werden.

Im Fehlerfall schalten die Geräte der eFused-Serie selektiv nur die fehlerhaften Ausgänge ab und melden dies über IO-Link oder Output-OK-Signal und das LED-Interface an der Gerätevorderseite. Dank aktiver Strombegrenzung werden alle anderen Ausgänge ohne Einschränkungen weiter mit Spannung versorgt. Das ist besonders für sicherheitskritische Lasten wichtig und sorgt für eine hohe Anlagenverfügbarkeit.

Grafik 3: ZeroCabinet-Stromversorgungen bieten eine Alternative zum dezentralen Schaltkasten.

Grafik 3: ZeroCabinet-Stromversorgungen bieten eine Alternative zum dezentralen Schaltkasten.

Die Geräte verfügen zudem über eine Selektivitätsfunktion, die einen priorisierten Schutz empfindlicher Lasten ermöglicht. Ausgang 1 hat dabei die höchste Priorität, Ausgang 4 die Niedrigste. Wird das Strombudget überschritten, schaltet das Gerät somit zuerst die Ausgänge mit der niedrigsten Priorität ab. Nach dieser Priorität werden die Ausgänge im Übrigen auch in Schritten von 100ms gestaffelt eingeschalten.

Durch ihren Funktionsumfang bieten die Geräte der eFused-Serie damit eine All-in-One-Alternative zu Stromversorgungen, die entweder mit einem externen, elektronischen Vier-Kanal-Sicherungsmodul, vier Leitungsschutzschaltern oder vier externen Schmelzsicherungen abgesichert sind. (siehe Grafik 3)

Dezentralisierung erleichtern

Mit den ZeroCabinet-Stromversorgungen legt PULS den Grundstein für eine wachsende, umfangreiche Produktplattform. Ziel ist es, möglichst allen Kunden die Dezentralisierung ihrer Automatisierungstechnik durch eine passende, dezentrale Standard-Stromversorgung zu erleichtern.

Dabei steht PULS im intensiven Austausch mit zahlreichen Unternehmen aus verschiedenen Industrien, wie der Intralogistik, Fabrikautomatisierung, Automobilindustrie, Prozessindustrie, dem Maschinenbau, usw.

Weiterführende Informationen unter: www.pulspower.com