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Intelligentes Stromverteilungssystem
Anlagentransparenz mit IO-Link

Jul 15, 2020 | Allgemein

Die Steigerung der Anlagenverfügbarkeit bei einer gleichbleibend hohen Qualität der produzierten Produkte ist eine wesentliche Anforderung im Maschinen- und Anlagenbau. Dafür sind Transparenz im Produktionsprozess und die hervorragende Konstruktion der Maschinen essenziell. Die kontinuierliche Messwerterfassung überwacht den Fertigungsprozess genau. Das ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Veränderungen, was zu stabilen Fertigungsabläufen und guten Resultaten führt. Sensoren erfassen eine Vielzahl von Messwerten in der Anlage. Für deren Weiterleitung zu den übergeordneten Steuerungssystemen ist IO-Link sehr gut geeignet.
 Das Stromverteilungs- und 
Absicherungssystem Rex12D mit dem EM12D-TIO
Das Stromverteilungs- und Absicherungssystem Rex12D mit dem EM12D-TIOBild: E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH

Die standardisierte Schnittstelle ermöglicht die schnelle und einfache Integration von Komponenten in das IO-Link-System. Dieses System ist unabhängig vom verwendeten Feldbussystem und daher universal einsetzbar. Es besteht aus einem IO-Link Master, an dem die unterschiedlichen IO-Link Devices angeschlossen sind. Die Anzahl der maximal angeschlossenen IO-Link Devices ist abhängig vom verwendeten IO-Link Master. Die Bandbreite der Verbindung zwischen Master und Device beträgt bei IO-Link maximal 32 Byte. Die Verbindung der beiden Geräte ist eine direkte Punkt-zu-Punkt Verbindung. Dadurch ist die Konfiguration und Implementierung einfach zu realisieren. Alle Parameter des Devices sind im IO-Link Master gespeichert. Ein neues Gerät kann der IO-Link Master erkennen und automatisch parametrieren. Diese Funktionalität verkürzt z.B. die Erstinbetriebnahme oder den Austausch von Geräten im Fehlerfall.

 Das intelligente Einspeisemodul EM12D-TIO
Das intelligente Einspeisemodul EM12D-TIOBild: E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH

Hohe Transparenz reduziert die Stillstandszeiten

Bisher ist die DC 24 V-Stromverteilung und Absicherung nur beschränkt transparent. Oftmals beschränkt sich diese auf einen Signalkontakt, der den Status des Sicherungsautomaten meldet. Dadurch sind Rückschlüsse auf die angeschlossenen Lasten nicht möglich. Das Rex-System mit IO-Link macht die Stromverteilung transparenter. Es ist möglich das System mit zwei verschiedenen Konfigurationen zu betreiben, wobei einzig die verwendete IODD (IO Device Description) die gewählte Konfiguration unterscheidet. Die Geräte sind für beide Konfigurationen verwendbar. Die Standardversion kann mit bis zu 16 elektronischen Sicherungsautomaten vom Typ Rex12D arbeiten. Bei der Verwendung von zweikanaligen Sicherungsautomaten sind das max. 32 Kanäle. Alle Sicherungsautomaten übertragen dann den Status jedes einzelnen Automaten zyklisch. Das ist besonders für umfangreiche Anlagen hilfreich, da der Bediener einen schnellen Überblick über den Status seiner DC 24V-Stromverteilung erhält. Dabei wird nur ein Port am IO-Link Master für die Verarbeitung aller Sicherungsautomaten benötigt. Die zweite Variante ermöglicht die Verarbeitung von wesentlich mehr Informationen. Bei dieser wird neben den Statusinformationen auch der Laststrom zyklisch übertragen. Dadurch ist es möglich, den durch den Sicherungsautomaten fließenden Strom kontinuierlich zu überwachen und auf Veränderungen des Laststroms zeitnah zu reagieren. Steigt der Strom an, kann das z.B. eine Beschädigung oder eine Verschmutzung des abgesicherten Verbrauchers bedeuten. Das wiederum weist auf einen möglichen Fehler im Fertigungsprozess hin. Bei einer kommenden Wartung der Anlage lässt sich das berücksichtigen. Das führt zu einer Verringerung von ungewollten Stillständen und somit zu einer Verlängerung der Maschinenlaufzeit. Darüber hinaus verfügt das System über einen parametrierbaren Grenzwert pro Kanal. Dieser ist auf einen Wert zwischen 50 und 100 % des Nennstroms einstellbar. Erreicht der Laststrom des Sicherungsautomaten diesen Grenzwert, wechselt die LED die Farbe und beginnt zu blinken. Die Warnmeldung ist am Gerät deutlich erkennbar. Gleichzeitig wird die Information auch an das übergeordnete System gemeldet und sorgt für eine entsprechende Visualisierung.

Schnelle Wiederinbetriebnahme nach einem Anlagenstillstand

Bei einem ungeplanten Stillstand der Anlage ist eine schnelle Wiederinbetriebnahme von großer Bedeutung. Dasselbe gilt für das Auslösen eines Sicherungsautomaten bei einem auftretenden Fehler an einer angeschlossenen Last. Die Information über den Auslösegrund hilft dem Wartungspersonal bei der Fehlersuche. Bei einem Kurzschluss kann oftmals eine Beschädigung der Leitungsisolierung der Grund für das Auslösen sein. In diesem Fall beginnt die Fehlersuche beim Schaltschrank und endet beim Verbraucher. Ist ein Überlastereignis der Grund für das Auslösen, liegt der Fehler in der Regel am Verbraucher. Die Fehlersuche erfolgt in diesem Fall genau andersherum. Wenn die Auslöseursache bekannt ist, kann man zielgerichtet nach dem Fehler suchen. Das ist der große Vorteil im Vergleich zu herkömmlichen Absicherungen, denn diese zeigen mit ihrem Hilfskontakt nur den Status des Sicherungsautomaten an. Rückschlüsse auf die Ursache einer Auslösung sind nicht möglich. Der intelligente Sicherungsautomat leitet diese Informationen direkt an die übergeordneten Steuerungssysteme weiter. Dort werden sie auf der Visualisierung angezeigt und das Wartungspersonal kann sie auswerten. Die zielgerichtete Fehlersuche führt zu einer Reduzierung der Stillstandszeiten.

Elektronischer Sicherungsautomat mit festen oder parametrierbaren Stromstärken

Es gibt zwei verschiedene Ansätze bei der Absicherung von Lasten. Bei der normkonformen Absicherung nach der EN60201-1 sichert man die Lasten mit Sicherungsautomaten mit einem festen Nennstrom ab. Dabei entspricht der Nennstrom des Sicherungsautomaten dem internen Fail Safe-Element. Im zweiten Ansatz reduziert ein einstellbarer Sicherungsautomat die Lagerhaltung und spart Kosten. Der Nennstrom des Gerätes ist zwischen 1 A und 10 A in ganzzahligen Schritten einstellbar. Die Parametrierung erfolgt über das intelligente Einspeisemodul EM12D-TIO und somit über die Visualisierung des Automatisierungssystems. Eine Verriegelung der Parameter ist somit auf der Visualisierungsebene jederzeit möglich und verhindert eine ungewollte Änderung. Das Stromverteilungs- und Absicherungssystem Rex12D ist dank seines flexiblen Anreihkonzepts perfekt an die Kundenanforderungen anpassbar. Der Rückwandbügel erlaubt die Verteilung von 40 A und das Verbinden der Geräte ohne weitere Hilfsmittel. Das System lässt sich schnell und problemlos erweitern. Über die unterschiedlichen Potentialverteilerklemmen kann man auch mehrere unterschiedliche Verbraucher an den Sicherungsautomaten anschließen. Das ermöglicht eine übersichtliche und funktionsbedingte Gruppierung der angeschlossenen Verbraucher. Aufgrund der kompakten Bauform und Flexibilität ist das Rex-System für den Einsatz im Anlagen- und Maschinenbau sehr gut geeignet. Die Kombination der unterschiedlichen Sicherungsautomaten sowie die Verfügbarkeit der Potentialverteilerklemmen zeichnen das kommunikative System aus. Es kann genau auf die Kundenanforderungen auf der DC 24 V-Spannungsebene abgestimmt werden. Darüber hinaus sorgt die feldbusunabhängige Anbindung an das IO-Link-System für mehr Transparenz im Fertigungsprozess. Dies führt zu einer Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit und zu stabilen Fertigungsprozessen.

Autor:
Firma: E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH
www.e-t-a.com

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