Leistung effizient steigern Die Rolle von Motoren, Frequenzumrichtern und Steuerungen bei Maschinen

Mithilfe von Frequenzumrichtern können Maschinenbauer den Stromverbrauch und die Präzision ihrer Produkte zu verbessern. SPSen dagegen bieten ein breites Spektrum an datengestützten Funktionen, darunter die Automatisierung, mit denen sich Zuverlässigkeit und Energieeffizienz steigern und die Kosten senken lassen.

Auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit

Maschinenbauern und Verbrauchern in der Industrie stellt sich zunehmend die Frage, wie sie den Wettlauf zur Klimaneutralität gewinnen können. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) lässt sich dieses Ziel ohne Steigerung der Energieeffizienz nicht erreichen. Es liegt daher in der Verantwortung der Hersteller, Maschinen zu konzipieren, die leistungsstark und zugleich energiesparend sind.

Mit Motor-Umrichter-Paketen lassen sich erhebliche Energieeinsparungen erzielen, weil sich Motoren damit präzise auf die für den jeweiligen Prozess geeignete Drehzahl regeln lassen. Bei Anwendungen wie Lüftern oder Pumpen zum Beispiel, die nicht ständig bei voller Drehzahl laufen müssen, lässt sich der Energieverbrauch auf diese Weise um 25  Prozent und mehr senken.

Eine zusätzliche Option sind hocheffiziente Motoren. Die Motoren mit der derzeit höchsten Effizienz sind IE5-Synchronreluktanzmotoren (SynRM). Der Energieverlust eines SynRM mit integriertem Frequenzumrichter ist bis zu 40  Prozent geringer als der eines gängigen IE3-Motors.

Energieeffizienz bedeutet geringere Betriebskosten und weniger CO₂-Emissionen, zwei Aspekte, die entscheidend dazu beitragen, die Gesamtbetriebskosten (TCO) gering zu halten. Bei steigenden Energiepreisen steigen auch die Einsparungen, die sich mit der Frequenzumrichtertechnik erzielen lassen, so dass sich die anfängliche Investition in einen FU durch betriebliche Einsparungen und Emissionsreduktion innerhalb weniger Monate amortisiert.

Weiterentwickelte Prozesse bedeuten weniger Stillstand und weniger Abfall. Mithilfe von SPSen kann Verschwendung minimiert und die Nachhaltigkeit noch weiter verbessert werden, da sich damit unnötige Schwankungen bei wesentlichen Prozessparametern vermeiden lassen. Zudem können durch Einsatz von SPSen Instandhaltungsverfahren verbessert werden, um die betriebliche Effizienz zu steigern.

Neben der Energieeffizienz sind auch die Materialeffizienz und die möglichst weitgehende Verwendung von Recyclingmaterial für Unternehmen wichtige Aspekte im Rahmen eines zirkulären Konzepts. Produkte sollten auf Zuverlässigkeit und Haltbarkeit geprüft und ihre Lebensdauer mit Hilfe von Dienstleistungen und digitalen Lösungen verlängert werden. An ihrem Lebensende sollten Produkte gut rezyklierbar sein, und bis zu 95  Prozent des Materials eines Frequenzumrichters sollte wiederverwertbar sein. Das Unternehmen ABB hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 die Kompatibilität von 80  Prozent ihrer Produkte und Lösungen mit einem Kreislaufwirtschaftsmodell herzustellen.

Intelligente Wartung vorantreiben

Die Wartung steht bei vielen Kunden im Fokus. Frequenzumrichter erlauben die präzise Regelung motorbetriebener Maschinen, wodurch übermäßiger Verschleiß vermieden wird. Moderne FU und SPSen bieten die Möglichkeit der Fernüberwachung des Anlagenzustands und liefern den Nutzern Daten über ihre angetriebenen Systeme. Auf diese Weise können potenzielle Probleme frühzeitig erkannt und präventiv behoben werden, so dass es gar nicht erst zu kostspieligen unerwarteten Stillständen und Ausfällen von Maschinen kommt. Maschinenbauer, die ihre Produkte mit solchen Frequenzumrichtern ausrüsten, verfügen damit über ein wertvolles Verkaufsargument.

Moderne Frequenzumrichter und SPSen von ABB verfügen über Netzwerkfunktionen für die einfache Integration mit anderen Technologien. Damit bieten sie mehr Flexibilität, auch im Hinblick auf die Anpassung an die Erfordernisse von Maschinenbauern und Endnutzern.

Sicherheit hat Vorrang

Rechtskonformität und Sicherheit sind von zentraler Bedeutung. Mithilfe von FU und SPSen können Maschinenbauer sicherstellen, dass ihre Maschinen hohe Standards der funktionalen Sicherheit erreichen und auf diese Weise wirtschaftliche Vorteile generieren, wie erhöhte Produktivität und minimale Ausfallzeiten.

Die Sicherheitsfunktion Safe Torque Off (sicher abgeschaltetes Drehmoment – STO) ist bei den Frequenzumrichtern standardmäßig integriert. Weitere Sicherheitsfunktionen sind verfügbar. Diese Funktionen erfüllen die einschlägigen Anforderungen, darunter die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und die TÜV Nord Zertifizierung.

Auch SPSen bieten wichtige Sicherheitsfunktionen. Die AC500-S Sicherheits-SPS zum Beispiel ermöglicht es Maschinenbauern und Endnutzern, einen sicherheitsbezogenen Code in verschiedenen Formaten zu schreiben und auszuführen. Dabei sind die Sicherheitsfunktionen auch dann aktiv, wenn die nicht sicherheitsrelevante Hardware inaktiv ist.

Erwartungen der Kunden

Die Kaufentscheidungen von Industriekunden werden durch Faktoren wie Sicherheit, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit beeinflusst. Moderne FU und SPSen machen den Bau von Maschinen möglich, die diesen Anforderungen gerecht werden und dabei kosteneffizient und anpassbar sind. Durch Einsatz von SPSen und die Integration von Frequenzumrichtern mit neuester Technologie und einem breiten Spektrum an integrierten Funktionen können Maschinenbauer erstklassige Maschinen konstruieren.