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Die Stromversorgung in die Hand nehmen

Text: Harald Trapp, Eaton Foto: Eaton
USV-Anlagen tragen wesentlich zur Verfügbarkeit von Produktionsanlagen bei. Damit allein muss sich der Betreiber nicht zufrieden geben. Sind die Geräte mit einer Kommunikationsschnittstelle ausgestattet, können sie spezifisch auf unterschiedliche Arten von Ausfällen reagieren.

Spannungsschwankungen, auch wenn sie nur wenige Millisekunden dauern, können kostenträchtige Produktionsstopps verursachen. Im Extremfall werden Maschinen gravierend beschädigt. Um Produktions- und Automatisierungstechnik vor Stromproblemen zu schützen, sollten Unternehmen zunächst die Risiken untersuchen, die mit dem Ausfall von Maschinen verbunden sind. Kernfrage ist: Kann überhaupt hingenommen werden, dass eine Fertigungsanlage nicht verfügbar ist? Falls ja, wie lange.Ein Glashersteller zum Beispiel muss verhindern, dass die strombetriebene Glasschmelze unterbrochen wird. Denn aushärtendes Glas zerstört eine ganze Produktionsanlage. Hier ist eine hundertprozentige Ausfallsicherheit gefragt. Diese lässt sich durch erdgas- oder dieselbetriebene Netzersatzanlagen (NEA) erreichen, die bei einem Stromausfall einspringen. Zusätzlich wird eine entsprechend dimensionierte USV-Anlage benötigt, welche die Zeit bis zum Hochfahren der Netzersatzanlage überbrückt. Die Ersatzanlage steht anschließend auch über längere Zeit für eine autarke Stromversorgung bereit. Handelt es sich um größere Produktionsanlagen, lässt sich das Risiko von Stromausfällen auch durch redundante Stromversorgungen vermindern. So können unterhalb der Niederspannungsschaltanlage zwei redundante Stromverteilungskreise eingerichtet werden. Noch höhere Ausfallsicherheit versprechen zwei separate Zuleitungen zu unterschiedlichen Umspannwerken. Dafür muss jedoch meistens ein zweites Kabel gelegt werden. Realisierbar ist diese Lösung nur dann, wenn das zweite Umspannwerk auch in räumlicher Nähe zur Verfügung steht.

Zentrales Software-Monitoring

Zwar schützen Netzersatzanlagen und redundante Stromversorgungen vor Stromausfällen, jedoch nicht vor häufiger auftretenden Spannungsschwankungen und Frequenzabweichungen. Diese können Maschinen mit empfindlicher Elektronik gravierend beschädigen. Geeigneten Schutz bieten USV-Anlagen mit Online-Doppelwandler-Technik, welche die durchgängige Qualität der Stromversorgung sicherstellen. Auch die Qualität der von Netzersatzanlagen erzeugten elektrischen Energie wird mit solchen Lösungen erhöht. Um den Zustand von USV-Anlagen und angeschlossenen Maschinen zu überwachen, empfiehlt sich außerdem der Einsatz einer geeigneten, netz- und webfähigen Power Management Software. Damit werden alle wichtigen Informationen zu den Betriebsparametern der Anlagen bequem per Internet-Zugang auf einer zentralen Bedienoberfläche abgebildet, zum Beispiel Daten zur momentanen Last, zur Eingangsspannung, Überbrückungszeit und Temperatur.Die Leistungs- und Zustandsdaten werden von so genannten PDUs (Power Distribution Units) geliefert. Diese intelligenten Stromverteilungsleisten sind Bindeglieder zwischen Software, USV-Anlagen und daran angeschlossenen Maschinen. Werden definierte Schwellenwerte zu Temperatur, maximalem Strom oder Leistungsaufnahme pro PDU überschritten, werden entsprechende Warnmeldungen ausgelöst und von der Software angezeigt. Das ermöglicht rechtzeitiges Eingreifen bei gravierenden Stromversorgungsproblemen.

Skripte für die Produktion

PDUs und Software können zusammen auch ein geordnetes Herunterfahren von Automatisierungselektronik unterstützen. Das ist wichtig, um empfindliche Elektronik vor Schäden durch einen plötzlichen Stromausfall zu bewahren. In einem solchen Fall liefern die zur USV gehörenden Batterien unterbrechungsfrei den für das Herunterfahren benötigten Strom. Für das Power Management in der Fertigung sind auch webfähige Tools geeignet, die sich leicht an spezifische Aufgaben im Produktionsumfeld anpassen lassen. Ein Beispiel ist das von Eaton geförderte NUT-Projekt (Network UPS Tools). Es stellt freie Open Source Software (General Public License ab Version 2) für die Überwachung von USV-Anlagen bereit. Dafür bietet NUT einheitliche Schnittstellen und unterstützt die Produkte von rund 100 USV-Anbietern. Der Vorteil für das Produktionsumfeld: NUT ermöglicht die Erstellung von Skripten, mit denen sich die Kommunikation zwischen USV-Anlagen und angeschlossener Fertigungstechnik flexibel gestalten lässt. So können spezifische Schnittstellenfunktionen eingerichtet werden, zum Beispiel für die Steuerung von USV-Betriebszuständen in Abhängigkeit von der Maschinentechnik. Dadurch reagiert die USV-Anlage jederzeit in gewünschter Weise auf bestimmte �?nderungen der angeschlossenen Technik, seien es Resets oder manuelle Maschinenabschaltungen. Ohne die Kommunikation über Schnittstellen könnte es zum Beispiel passieren, dass die USV das nutzergesteuerte Ausschalten einer Maschine als Netzausfall interpretiert und somit auf Batteriebetrieb schaltet, anstatt sofort herunterzufahren. Voraussetzung für einen solchen Einsatz von NUT ist, dass die verwendeten USV-Anlagen über digitale Ein- und Ausgänge verfügen. Diese erlauben eine leichte Integration der USV mit der per Signalgeber oder Hilfskontakten stattfindenden Maschinensteuerung.

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