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Volle Kraft im Schaltschrank

Text: Karsten Kronsbein, Siemens Fotos: Siemens
Spannungsschwankungen oder defekte Komponenten können den Anlagenbetrieb lahm legenund erhebliche Kosten verursachen. Um Unterbrechungen und Netzausfälle zu überbrücken,sollten Schaltschränke mit der entsprechenden Ausrüstung ausgestattet werden. Die Qualitätder Komponenten spielt an dieser Stelle eine wichtige Rolle.

Die Voraussetzung für einen störungsfreien Betrieb liegt stets in einer hohen Anlagenverfügbarkeit. Dass sich diese nicht zuletzt durch Schaltausrüstung in hoher Qualität erzielen lässt, bestätigt Andreas Casselmann, technischer Leiter der Firma Automatisierungstechnik Lothar Brodbeck (ATB). Das Unternehmen realisiert Systemlösungen zur Verfahrens- und Prozessautomation und übernimmt neben Schaltschrankbau, Steuerungstechnik und Software-Entwicklung auch die Projektbegleitung bis zur Inbetriebnahme einer Anlage. Den Schaltschrankbau nennt Casselmann als wichtiges Detail der maschinellen Arbeitsprozesse. Eine gut durchdachte und solide Planung sei Voraussetzung, um schnell und gezielt zu den gewünschten Ergebnissen zu kommen. „Die Kunden liefern uns die Spezifikationen mit den funktionalen Vorgaben. Darauf basierend erstellen wir CAD-unterstützt die Schalt- und Aufbaupläne der Schaltschränke“, so der technische Leiter. „Anhand der Daten werden die Geräte- und Klemmenlisten sowie die Verdrahtungsschemata automatisch generiert.“ Entsprechend der geplanten Steuerung wird auch die Software entwickelt. Nach Freigabe der Schalt- und Konstruktionspläne durch den Kunden beginnt die Fertigung in der Produktionshalle.

Ausfallsicherheit gewährleisten

Seit mehreren Jahren ist ATB Solution-Partner von Siemens im Bereich der Automatisierungstechnik. „Die bisherigen Erfahrungen veranlassten uns, auch bei geregelten Stromversorgungen auf Produkte von Siemens zu bauen“, sagt Casselmann. „Letztlich nimmt die 24V-Versorgung der Automatisierungskomponenten in Verbindung mit der zentralen Steuerungseinheit eine essenzielle Rolle ein.“ Beim Schaltschrankbau werden die Netzteile häufig in redundanter Ausführung zusammen mit verschiedenen Zusatzmodulen verwendet. „Obwohl wir damit für eine Störung gut gerüstet sind, gab es bisher noch keinen Geräteausfall bei Kunden“, betont der technische Leiter. Damit ein kurzzeitiger Spannungseinbruch nicht gleich Betriebsunterbrechungen hervorruft oder einzelne Anlagenteile lahm legt, wird die 24V-Versorgung mit den Netzteilen Sitop PSU300M von Siemens sichergestellt. Die dreiphasigen Geräte verfügen über einen Eingangsspannungsbereich von 320 bis 575VAC. Dieser ermöglicht eine zuverlässige 24V-Versorgung selbst bei großen Spannungsschwankungen. Die Geräte sind für kurzzeitige Spitzen mit bis zu dreifachem Nennstrom ausgelegt. Über potenzialfreie Meldekontakte haben Anwender die Möglichkeit, den Betriebsstatus auszuwerten. Ein Wirkungsgrad bis zu 93 Prozent verringert den Energieverbrauch. Ein weiterer Vorteil: Der Überlastfaktor mit 1,5-fachem Nennstrom für fünf Sekunden ermöglicht das problemlose Hinzufügen von Verbrauchern mit hohem Einschaltstrom. Entsprechend den jeweiligen Anforderungen werden die Schaltschränke zusätzlich mit den wartungsfreien USV-Modulen UPS500 zur 24V-Pufferung ausgestattet. Sie speichern die Energie in Doppelschichtkondensatoren, die selbst bei hohen Umgebungstemperaturen eine sehr lange Lebensdauer haben. Der obligatorische Akkutausch konventioneller USV-Systeme entfällt. Bei Netzausfall halten die USV-Module die 24V-Versorgung lange genug aufrecht, um Daten archivieren und das System gezielt herunterfahren zu können. Wenn die 24V-Versorgung für die Anlage oder die zentrale Steuerung ausfallen, steht der gesamte Betrieb still. Um eine hohe Ausfallsicherheit zu erreichen, werden die Schaltschränke häufig für den Halblast-Redundanzeinsatz mit zwei parallel arbeitenden Stromversorgungen ausgelegt. Beide Sitop-Module arbeiten permanent über eine Dioden-Entkopplung auf einer 24V-Schiene und werden von einem Redundanzmodul überwacht. Durch die Entkopplung über Dioden hat ein ausgefallenes Netzgerät keinen Einfluss auf das andere Modul. Im Fall einer Betriebsstörung sorgt das Redundanzmodul für die Schutzabschaltung und eine unterbrechungsfreie Übernahme der Versorgung durch das verbliebene Gerät.

Kritische Betriebszustände vermeiden

Ist der Schaltschrank fertig gestellt, erfolgt gemeinsam mit dem Auftraggeber ein Fabrikabnahmetest, bei dem jeder Schaltschrank auf Übereinstimmung mit den Anforderungen geprüft und der spätere Betriebszustand simuliert wird. „Dadurch können kritische Betriebszustände erkannt und vermieden werden“, erklärt Casselmann. Sobald die Simulationen abgeschlossen sind, werden die Schaltschränke verpackt und zum Bestimmungsort transportiert. Zwar lassen sich in der Fertigung des Herstellers aufgrund der fehlenden Anlagen nur simulierte Funktionstests vornehmen, aber der Zusatzaufwand ist allemal gerechtfertigt. Mit einem durchschnittlichen Ergebnis von 97 Prozent wird eine hohe Trefferquote bei den dynamischen Simulationen erzielt. Das verkürzt die spätere Inbetriebnahmephase vor Ort.

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