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Steuern & Vernetzen

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Strom intelligenter verteilen

Text: Name Erich Fischer, E-T-A Elektrotechnische Apparate Foto: Peshkova; E-T-A Elektrotechnische Apparate
Diagnose und Fernwartung auf der Steuerungs- und Feldebene spielen in der Automatisierung neben dem Energie-Management eine wichtige Rolle. Intelligente Systeme sollen nun auch bei der Stromverteilung für eine direkte Anbindung an industrielle Kommunikationsplattformen sorgen.

Ein Beispiel dafür ist der Stromverteiler vom Typ ControlPlex Board von E-T-A Elektronische Apparate. Er besteht aus dem Stromverteilungssystem SVS100-PWR für acht oder 16 Steckplätze und dem Kommunikationsmodul SVS100-COM. Der maximale Nennstrom beträgt 40 A. Er wird direkt über einen Summenstromwandler eingebunden. Die Einspeisung von 24VDC, 0V und PE erfolgt über Zugfederklemmen von maximal 10 mm². Die Elektronikspannung des COM-Moduls lässt sich separat einspeisen, die Absicherung der Baugruppe ist auf der Platine integriert. Durch eine Kaskadierung der Stromverteiler ist das System auf bis zu 64 Steckplätze erweiterbar.

Parametrierbarer Überstromschutz

Das Herzstück des ControlPlex-Board-Systems sind die elektronischen Sicherungsautomaten vom Typ ESX50D-S. Die steckbaren Geräte sind in zwei verschiedenen Varianten verfügbar: mit Nennstromeinstellung per Software oder mit der Möglichkeit, den Nennstrom offline direkt am Gerät über Wahlschalter von 1 bis 10 A einzustellen. Eine dreifarbige LED gibt den Betriebszustand des Lastkreises an. So ist auch im Schaltschrank der Zustand erkennbar.

Für alle Steuerungskomponenten der 24VDC-Ebene bietet der Sicherungsautomat eine einzige Abschaltkennlinie für alle Lastarten wie Lampenlast, kapazitive Last bis 40000 µF oder kleine DC-Motoren. 24VDC-Systemspannung, Laststrom, Lastspannung, alle Grenzwerte und die Gerätetemperatur jedes Lastkreises werden an die integrierte Application-CPU übertragen. Die Messwerte können über Profinet, Profibus, Ethernet/IP, Interbus oder Modbus an die übergeordnete Steuerung weitergeleitet werden. Die entsprechenden Module werden derzeit in das System integriert. Die Statusmeldung je Kanal (Überlast oder Kurzschluss) runden die Zustandsmeldungen des Systems ab.

Die Hardware-Adressierungen der SVS100-Steckplätze ist ab Werk fest implementiert, dadurch kann ein echtes Plug&Play und Hot-Plug durchgeführt werden. Dies ermöglicht das einfache und schnelle Implementieren des Gesamtsystems beim Schaltschrankbau auf der Baustelle und in der laufenden Produktion. Die permanente Schutzschalterfunktion ist immer gewährleistet, denn F1 bis F16 arbeiten immer autark als Überstromschutz, auch ohne Anschluss an die Kommunikationsschnittstellen.

Speziell für das Energie-Management von Maschinen und Anlagen ist die Fernsteuerbarkeit des einzelnen 24VDC-Lastkreises sowie die Einstellung von Einschaltverzögerung und Abschaltsequenzen per Software ohne zusätzliche Hardware-Verdrahtung ein wichtiges Kriterium. Damit unterstützen die Produkte eine sinnvolle Steuerung des Energieverbrauches von Montagelinien und Schweißroboterzellen in der Automobilproduktion: sowohl im Betrieb als auch bei geplanten oder ungeplanten Stillständen in der Anlage.

Transparente Benutzeroberfläche

Die mitgelieferte ControlPlex-Software gewährleistet eine übersichtliche Darstellung der 24V-Ebene bei Inbetriebnahme, Wartung oder Erweiterung. Einen ersten Überblick über die Gesamtauslastung des 24VDC-Netzteiles bietet das eingebaute Amperemeter. Das System ist auch ohne SPS-Anschluss über USB oder direkt über die externe Busschnittstelle der Steuerung parametrierbar. Alle Einstellungen wie Nennstrom 1 bis 10 A , Grenzwertschwellen für den Laststrom oder Einschaltsequenzen werden intern in der Application-CPU oder auf der externen Kommunikationsplattform abgespeichert. Diese Eigenschaften gewährleisten eine integrierte Dokumentation von der Planung bis zum Abnahmeprotokoll der Maschine oder Anlage. Alle zukünftigen �?nderungen und ein Gerätetausch werden dokumentiert. Auch die Abschaltung von Stromkreisen wird übersichtlich dargestellt.

Im Menüpunkt Aktionen erfolgt für jeden Steckplatz die Parametrierung von Nennstrom, Einschaltverhalten und Einschaltverzögerung sowie Grenzwerteinstellung für Laststrom. Eine einzige elektronische Standardkennlinie, die alle Lastarten abdeckt, erleichtert ungemein die Projektierung der 24V-Ebene.

Diese Charakteristik gewährleistet, dass auch bei Kurzschluss oder Überlast die 24VDC-Ausgangsspannung des Netzteils konstant bleibt und nur der fehlerhafte Stromkreis selektiv abgeschaltet wird. Der Lastausgang des ESX50D kann auch per Software ein- beziehungsweise ausgeschaltet oder nach erfolgter Überstromabschaltung zurückgesetzt werden. Ein Fehlerspeicher zeigt den Grund der Überstromauslösung (Kurzschluss oder Überlast) an, was für die Instandhaltung eine wertvolle Information bei der Fehleranalyse ist.

In dem Menüpunkt Messwerte werden alle Messdaten des jeweiligen Lastkreises, die Systemspannung und auch die interne Gerätetemperatur angezeigt und an die Application-CPU übertragen. Diese Werte können über die integrierte USB-Schnittstelle und über externe Kommunikations-Schnittstelle weiterverarbeitet werden, um beispielweise im Probelauf einer Maschine eine repräsentative Leistungsbilanz der 24VDC-Stromkreise zu erhalten.

Integrierter Historienspeicher

Der im System integrierte Historienspeicher Histemo für Ausgangsspannung und Laststrom bietet nach einer Überstromabschaltung Unterstützung für die schnelle Fehlerlokalisierung und den Neuanlauf der Anlage. Es können Oszilloskopbilder an die Kommunikationsschnittstelle übergeben oder als JPG-Datei abgespeichert werden.

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