Dezentrale Antriebstechnik ist besonders bei weitläufigen Anlagen sowie in modularen und mobilen Systemen von Vorteil. Dabei werden die Antriebsaufgaben auf einzelne, intelligente Komponenten im Feld verteilt. Diese werden dort installiert, wo sie gebraucht werden – in Motornähe. Durch dezentrale Automatisierungskonzepte wird der Schaltschrankbau einfacher, kostengünstiger und kompakter. Außerdem reduzieren sich der Verdrahtungsaufwand und die Verkabelung zwischen Schrank und Antrieb im Feld. Weil die Frequenzumrichter direkt auf oder am Motor montiert werden, ist zudem eine motornahe Inbetriebnahme möglich.
Eine Dezentralisierung der Antriebstechnik findet vorrangig im kleineren und mittleren Leistungsbereich statt und ermöglicht ein Anlagendesign, das aus autarken Fertigungsinseln besteht, die ihre Abläufe weitgehend selbst regeln. So wird die übergeordnete Steuerung entlastet und die Anlagenkomplexität reduziert. Dadurch lässt sich das gesamte System leichter warten und arbeitet effizienter. Gleichzeitig bieten modular aufgebaute Strukturen maximale Flexibilität.
Geschützt in rauen Umgebungen
Doch nicht alle Anwendungen erlauben es, die Antriebselektronik ins Feld zu verlagern. Insbesondere wenn es um große Leistungen und extreme Umweltbedingungen geht, bietet die räumliche Trennung von Motor und Steuerungstechnik Vorteile. So ist die empfindliche Elektronik im Schaltschrank optimal vor rauen Umgebungsbedingungen geschützt. Für Ex-Bereiche der Zone 22 (explosive Stäube) sind zwar dezentrale Antriebssysteme üblich, explosive Gase, Nebel und Dämpfe erfordern jedoch höhere Schutzmaßnahmen, so dass eine Dezentralisierung technisch zwar möglich, aber wirtschaftlich nicht sinnvoll wäre.
Sensible Bereiche wie die Prozessindustrie, die Chemiebranche und Lackierereien nutzen daher in den meisten Fällen einen festen Installationspunkt im Schaltschrank. Auch kann es in manchen Applikationen notwendig sein, zentral auf die Frequenzumrichter zuzugreifen.
Eine Plattform für zwei Welten
Nord entwickelt und produziert seit über 40 Jahren elektronische Antriebstechnik und zählt zu den Pionieren in der Umrichter-Technik. Das Portfolio des Unternehmens umfasst Motorstarter, Frequenzumrichter und dezentrale Antriebselektronik bis 22 kW sowie für den Schaltschrank bis 160 kW. Es zeichnet sich vor allem durch skalierbare Funktionen, eine hohe Regelgüte sowie eine einfache Installation und Bedienung aus. Verschiedene Leistungsklassen, Montagemöglichkeiten und Kommunikationsmodule garantieren die Integration in alle gängigen Steuerungsarchitekturen.
Entgegen der Marktpraxis nutzen die Antriebsspezialisten aus Norddeutschland für Schaltschrankgeräte und dezentrale Lösungen das gleiche Plattformkonzept mit dem gleichen Performance- und Funktionsumfang unabhängig vom Installationsort. Bei Wettbewerbern gibt es hingegen zwischen dezentralen Lösungen und Umrichtern im Schaltschrank erhebliche Unterschiede hinsichtlich Ausstattung, Funktion und Performance. Während Schaltschrankgeräte mit dem vollen Funktionsumfang ausgestattet sind, handelt es sich bei dezentralen Umrichtern oft um abgespeckte Varianten.
Dank des Plattformkonzepts ist Nord in der Lage, eine Kombination aus Schaltschrank und dezentralen Geräten zu realisieren. Abfüllanlagen in der Getränkeindustrie sind für derartige Mischkonzepte – also einem Neben- und Miteinander von Schaltschrank- und dezentraler Technik – ein gutes Beispiel. Wo direkt mit dem Produkt gearbeitet wird und entsprechende Hygienestandards erfüllt werden müssen, empfiehlt sich oft eine Schaltschranklösung. Für Förderbänder zwischen den einzelnen Stationen sind jedoch dezentrale Lösungen meist die bessere Wahl. Nord bietet alles aus einer Hand und mit einheitlichen Standards.
Skalierbare Funktionen für jede Antriebsaufgabe
Ob eine Installation im Schaltschrank mit dem NordAC PRO SK 500P oder dezentraler Einsatz im Feld mit dem NordAC Flex, NordAC Link und NordAC ON/ON+: Die durchgehende Kompatibilität der gesamten Produktfamilie sorgt für eine einheitliche Bedienung, Skalierbarkeit, Plug&Play und gemeinsame Optionen. Die Geräte können flexibel an jede Applikation angepasst werden, lassen sich schnell installieren und sind mit allen marktüblichen Bussystemen und Steuerungen kompatibel.
Frequenzumrichter von Nord sind für den Betrieb von Asynchron- und Synchronmotoren ausgelegt. Technische Features wie die PLC-Funktionalität für antriebsnahe Funktionen, eine Energiesparfunktion für den Teillastbereich, die Positioniersteuerung Posicon, integrierte Bremschopper für den 4-Quadrantenbetrieb sowie funktionale Sicherheit mit STO und SS1 garantieren einen hohen Anwendungsnutzen. Die präzise Stromvektorregelung kann das Benötigte an Drehmoment in unterschiedlichsten Last- und Drehzahlsituationen herausholen. Darüber hinaus können die Umrichter zahlreiche Funktionen übernehmen, selbständig steuern und versetzen den Getriebemotor in die Lage, Hubwerksfunktionen, Positionieraufgaben, Ablaufsteuerungen, fliegende Sägen und den Gleichlauf mit anderen Motoren sowie Servofunktionen auszuführen. Für Ex- und Hygiene-Umgebungen bietet Nord mit NXD tupH sowie ATEX 3D ebenfalls passende Lösungen.
Dank der integrierten PLC ermöglichen die Umrichter Condition Monitoring für Predictive Maintenance und sind damit für den Einsatz in IIoT und Industrie 4.0 bestens gewappnet. Durch die kontinuierliche Erfassung der Antriebs- und Zustandsdaten lassen sich unzulässige Betriebszustände frühzeitig erkennen, was Maschinen- oder Anlagenstillstände verringert und planbar macht – was die Wartungskosten reduziert.
Energieeffizienz und Senkung der Total Cost of Ownership
Bei der Wahl des Antriebskonzepts spielen neben Auswahl zentral und dezentral auch weitere Faktoren eine wichtige Rolle. Vor allem Themen wie Energieeffizienz und Senkung der TCO (Total Cost of Ownership). 85 Prozent der Lebenszykluskosten eines Antriebs ergeben sich aus dem Betrieb: Energiekosten, administrative Kosten, Ersatzteilbevorratung aber auch Kosten für Recycling und Entsorgung gehören dazu. Nord bietet einen innovativen Produktbaukasten und Dienstleistungen, die dabei helfen, die Gesamtbetriebskosten zu optimieren. Eine wirksame Maßnahme, die Total Cost of Ownership zu reduzieren, ist der Einsatz hocheffizienter Synchronmotoren. Sie entfalten ihr volles Potential bei Anwendungen im Teillastbereich und niedrigen Drehzahlbereichen. Das Nord-Hocheffizienzportfolio wurde mit Fokus auf einen geringen Energieverbrauch, eine maximale Leistungsdichte und bestmögliche Anwenderfreundlichkeit entwickelt. Es besteht aus dem Getriebemotor DuoDrive, dem darin integrierten IE5+ Synchronmotor sowie der Antriebselektronik von Nord. Auch der Lösungsraum LogiDrive bietet eine ideale Antwort zur Reduzierung der TCO. Er kombiniert energieeffiziente Motoren, Getriebe und Frequenzumrichter zu Antriebslösungen, die auf Post & Parcel, Airport und Warehouse zugeschnitten sind.
„Letztlich bestimmt die Anwendung, was wirklich energieeffizient ist“, erklärt Jörg Niermann, Marketingleiter bei Nord. „Ihre Lastenverteilung, Prozessdynamik und Betriebsdauer geben vor, mit welcher Systemlösung die bestmögliche Gesamteffizienz erzielt werden kann.“ Deshalb ist auch die Möglichkeit der Variantenreduzierung ist ein weiterer wichtiger Ansatz zur Kostenoptimierung: Da die Synchronmotoren von Nord zu über 200 Prozent überlastfähig sind, können sie auch Spitzenlasten problemlos abdecken. Die Folge: Die Wirkungsgrade bleiben trotz Überdimensionierung hoch. Das eröffnet die Möglichkeit, bei großen Anlagen mit mehreren 100 Antrieben nur eine einzige Motorbaugröße einzusetzen. Je nach Leistungsanforderung können diese von einem Umrichter mit unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden. Eine Variantenreduzierung verschlankt Produktions-, Logistik-, Lager- und Serviceprozesse und senkt somit die TCO erheblich.
„Ob zentral oder dezentral – ausgeklügelte Systemlösungen und eine ganzheitlichen Effizienzbetrachtung werden künftig immer stärker gefragt sein“, ist sich Jörg Niermann von Nord sicher. Deshalb hat das Unternehmen sein Beratungsangebot dahingehend ausgerichtet. „Mit dem Nord ECO Service bieten wir die Möglichkeit, Bestandsapplikationen unserer Kunden im Hinblick auf Energieeffizienz, Dimensionierung sowie Variantenvielfalt zu analysieren und erstellen auf Wunsch ein maßgeschneidertes Antriebskonzept zur Senkung der Lebenszyklus- und Energiekosten.“
