Stromversorungen der Baureiehe Sitop PSU8600 werdne über Profinet in den Steuerungsverbund integriert und über das TIA-Portal projektiert.Siemens
Die Produktivität hoch automatisierter Anlagen und Maschinen hängt wesentlich von einer zuverlässigen Versorgungsspannung ab. Denn ein Ausfall oder auch nur eine Unterbrechung der 24-V-Versorgung kann den Betrieb empfindlich stören und hohe Folgekosten verursachen. Eine zukunftssichere Stromversorgung muss daher mehr können als Strom und Spannung zuverlässig liefern. Sie muss flexibel zu parametrieren sein, schnell in jede Automatisierungslösung und idealerweise in die Systemkommunikation integriert werden können. Selbstredend sind umfassende Diagnose- und Wartungsinformationen. Mit dem Stromversorgungssystem Sitop PSU 8600 setzt Siemens diese Anforderungen um.
Der Funktionsumfang des Systems geht dabei weit über das Maß einer herkömmlichen Stromversorgung hinaus: Ein wesentlicher Aspekt ist die integrierte Kommunikationsfähigkeit über Ethernet/Profinet. Mit seinen zwei Ports lässt sich das System in die typische Linienstruktur von Automatisierungslösungen integrieren und darüber überwachen – und auch steuern. Auch eine Einbindung ins Netzwerkmanagement mit dem Siemens-Paket Sinema Server ist möglich, was auch diesen Teil der Automatisierungslösung transparent macht und die Fehlersuche vereinfacht.
Konfiguration im TIA-Portal
Netzteil als Systemkomponente: Sitop PSU 8600 lässt sich über das TIA Portal projektieren, parametrieren und vernetzen. Siemens
Logisch, dass Siemens die Systemfunktionalität auch im Engineering-Framework abbildet, konkret im TIA-Portal V12 und V13. Auswahl und Vernetzung von Grundgerät und Zusatzmodulen der Stromversorgung erfolgen nun wie bei allen anderen Siemens-Komponenten: Mit den bekannten Mechanismen des TIA-Portals, wie Drag and Drop oder Copy and Paste, lässt sich komfortabel, schnell und ohne lange Einarbeitung projektieren. Dies gilt insbesondere für die individuelle, anwendungsspezifische Parametrierung der Module. Für die Einbindung in Step-7-Anwenderprogramme gibt es vorgefertigte Funktionsbausteine für Controller der Baureihen Simatic S7-300/400/1200 und 1500. Hinzu kommen PSU8600-Faceplates für das Bedienen und Beobachten mit Simatic Panels und Simatic WinCC. Alle diese Möglichkeiten reduzieren den Engineering-Aufwand, sparen Zeit und damit Kosten.
Bei der Inbetriebnahme oder im Servicefall kann das Stromversorgungssystem auch komplett ohne Profinet-Kommunikation und Laptop über die Bedienelemente an der Gerätefront eingestellt werden. Dies erfolgt über DIP-Schalter, mehrfarbige LED-Taster sowie Potenziometer für Spannung und Stromschwellwert der einzelnen Ausgänge. Über einen Meldekontakt kann die Betriebsbereitschaft des Stromversorgungssystems zentral ausgewertet werden.
Flexibles Kraftwerk
Das Grundgerät der Sitop PSU8600 liefert bei lediglich 125 mm Baubreite 40 A Summenstrom verteilt auf vier einzeln parametrierbare Ausgänge mit jeweils bis zu 10 A. Für jeden Ausgang ist die Spannung individuell von 12 bis 28 V einstellbar, wodurch leitungsbedingte Spannungsabfälle kompensiert werden. Zudem macht diese Flexibilität weitere Netzteile für Sonderspannungen wie DC 15 V überflüssig. Mehr noch: Die Ausgangsspannungen lassen sich aus der SPS heraus über Profinet variieren beziehungsweise programmieren. Das ermöglicht etwa die Steuerung von einfachen Verbrauchern wie Lüfter.
Die oft kritischen Lastspitzen beim Einschalten eines Netzteils vermeidet das parametrierbare Zuschalten der Ausgänge: alle Ausgänge gleichzeitig, mit 25 ms oder 100 ms Versatz zwischen den Ausgängen oder lastoptimiert. Bei der letzten Variante schaltet das Netzteil den nächsten Ausgang erst frei, wenn der Einschalt-Strompeak des vorherigen Ausgangs wieder unter dem eingestellten Ansprechschwellwert liegt. Damit ein Kurzschluss oder eine Überlastung an einem Verbraucher nicht zum Stillstand der gesamten Anlage führt, überwacht die Elektronik den Strom an jedem Ausgang. Auch dieser Grenzwert ist stufenlos bis 10 A einstellbar. Übersteigt infolge einer Störung der Ausgangsstrom den Ansprechschwellwert, wird der betroffene Ausgang selektiv abgeschaltet – ohne die anderen Ausgänge in Mitleidenschaft zu ziehen. Sind Verbraucher mit noch höherem Leistungsniveau zu versorgen, lassen sich zwei Ausgänge parallel schalten, die gemeinsam 20 A liefern.
Trotz der Flexibilität und des Wirkungsgrads von 94 % benötigt das Grundgerät kaum die Hälfte der Einbaubreite einer herkömmlichen Stromversorgung gleicher Leistung mit zusätzlicher selektiver Überlastüberwachung. Primärseitig wird das System PSU 8600 über einen dreiphasigen Weitbereichseingang mit 400 bis 500 V versorgt. Standard sind die Überlastfähigkeit bis zum 1,5-fachen Nennstrom für 5 s/min und eine interne Netzausfallüberbrückung für etwa 15 ms. Bereits damit lassen sich zahlreiche Verbraucher zuverlässig versorgen.
Erweitern ohne verdrahten
Schnell erweitert: Energieversorgung und interne Kommunikation werden über den sogenannten System Clip Link von Modul zu Modul durchgeschleift. USV- und Erweiterungsmodule sind dabei beliebig platzierbar. Siemens
Werden mehr als vier Ausgänge benötigt, sind nochmals bis zu drei Erweiterungsmodule mit jeweils vier Ausgängen anreihbar. Im Maximalausbau hat das System dann bis zu 16 Kanäle. Zur Auswahl stehen Erweiterungsmodule mit 4 x 5 A oder 4 x 10 A. Die Module werden einfach neben dem Grundgerät auf die Hutschiene gesetzt und über den ‚System Clip Link‘, ein Verbindungsstecker für die Systemdaten und Energieversorgung, an der Geräte-Oberseite ohne jegliche Verdrahtung verbunden und zugleich fixiert.
Das Gleiche gilt für die zwei Puffermodule (100 ms und 300 ms), mit denen sich die generelle Überbrückungsdauer verlängern lässt. Da zwei Puffermodule zulässig sind, auf bis zu 600 ms bei maximalem Laststrom von 40 A – bei geringerer Last entsprechend länger. Zusätzlich ist einstellbar, ob Ausgang 1 priorisiert versorgt werden soll. Dann schaltet die Elektronik die anderen Ausgänge bereits nach der halben Pufferzeit ab.
Die Reihenfolge der maximal fünf möglichen Erweiterungsmodule ist beliebig, sodass eine bestehende Konfiguration bei einem späteren Ausbau nicht mehr verändert werden muss.
Umfassende Kontrolle
Überwachung und Diagnose: Über vorgefertigte Faceplates für Simatic WinCC lassen sich alle Betriebszustände in die Visualisierung einbinden – alternativ auch über einen Webserver in der Stromversorgung. Siemens
Entscheidend für einen dauerhaft zuverlässigen und effizienten Betrieb sind die Funktionen zur Überwachung und Diagnose. Beispielsweise werden bei allen Ausgängen die Betriebszustände (Ein/Aus) registriert und ob das Abschalten manuell, aufgrund einer Überlast oder per Steuerbefehl erfolgt ist. Ebenso lassen sich für jeden Ausgang Voralarme parametrieren. Generell zeichnet das System die Auslastung und Übertemperatur sowie Informationen (Zeitpunkt und Dauer) über eventuelle Netz- und Phasenausfälle auf. Das ermöglicht eine Analyse der Netzqualität.
Alle diese Informationen lassen sich über die S7-Steuerung auswerten und in WinCC visualisieren. Über den integrierten Webserver ist zudem eine Ferndiagnose möglich. Störungen oder besondere Betriebszustände sind so schnell zu erkennen, zuzuordnen und zu beheben. Die Überwachungs- und Diagnosefunktionen unterstützen ebenso eine vorbeugende Wartung: Da Spannungen und Ströme jedes Ausgangs laufend erfasst und via Profinet zur Steuerung übertragen werden können, kann der Instandhalter dynamische, kontinuierliche oder sich häufende Überlastzustände frühzeitig erkennen und Maßnahmen einleiten, noch bevor eine Störung oder ein Ausfall Schäden in der Anlage verursacht.
Energiemanagement via Profienergy
Das Stromversorgungssystem unterstützt auch ein Energiemanagement via Profienergy-Profil, das heißt, sämtliche Ausgänge sind einzeln ein- und ausschaltbar, beispielsweise in Pausenzeiten, wenn einzelne Verbraucher keine Energie und folglich keine Gleichstromversorgung benötigen und abgeschaltet werden können. Zudem erfasst das System für jeden Ausgang separat dessen aktuelle Strom- und Spannungswerte und stellt diese zur Archivierung sowie Auswertung zur Verfügung (Data-Logging). So sind die Energiedaten in überlagerten Energiemanagementsystemen nutzbar.
Mit seinem Funktionsumfang wird das modulare Stromversorgungssystem Sitop PSU8600 zum vollwertigen Mitglied einer Automatisierungslösung. Für Endkunden sowie Anlagen- und Maschinenbauer wird so die Stromversorgung deutlich flexibler, zuverlässiger und effizienter.
Peter Hager
(sk)
