Für den Maschinen- und Anlagenbau sowie die Prozessindustrie ist es wichtig, die Qualität der produzierten Güter zu halten oder zu steigern. Außerdem gilt es, ungeplante Stillstände der Anlagen zu vermeiden, diese zu optimieren und die Fertigungsprozesse zu stabilisieren – ganz im Sinne von Predictive Maintenance und Condition Monitoring. Ein Punkt, den Betreiber dabei im Auge haben sollten, ist unter anderem die Stromverteilung. Hier können intelligente Stromverteilungssysteme eine Lösung bieten.

ANZEIGE

Das intelligente Stromverteilungs- und Absicherungssystem ControlPlex CPC20 von E-T-A ist ein Beispiel dafür. Es gehört zum Typ ControlPlex DIN rail des Unternehmens und ist somit für die Hutschienenmontage konzipiert. ControlPlex CPC20 schützt die DC-24-V-Lastkreise vor Überlast und Kurzschluss mit elektronischen Sicherungsautomaten. Diese erfassen unter anderem kontinuierlich den Laststrom und die Lastspannung aller Steuerstromkreise. Der Buscontroller CPC20 bündelt Messwerte sowie Statusinformationen und leitet sie über Profinet an die angeschlossenen Steuerungssysteme.

Über die zusätzlich implementierte Ethernet-Schnittstelle kann er die Werte und Informationen wahlweise auch an ERP-, MES-Systeme oder Cloud-Plattformen weitergeben. Der Anlagenbetreiber überwacht so kontinuierlich seine Stromverteilung aus unterschiedlichen Perspektiven und erkennt frühzeitig Veränderungen oder sporadische Fehlfunktionen, betont E-T-A.

Messwerte via Profinet übertragen

ANZEIGE

Das Stromverteilungssystem ist eine Kombination aus elektronischem Überstromschutz, dem modularen Sockelsystem Modul 18plus sowie dem intelligenten Buscontroller CPC20. Das Modul 18plus erlaubt maximal 80 Ampere Nennstrom. Es ist für zweikanalige, elektronische Sicherungsautomaten vom Typ ESX60D-S und das Kommunikations-Modul Typ CPC20 geeignet.

Das System ist über das Kommunikations-Modul erweiterbar auf zwei Stränge mit je 16 Steckplätzen, also bis insgesamt 64 abzusichernde Stromkreise. Herzstück des Systems sind die elektronischen Sicherungsautomaten ESX60D. Die steckbaren Geräte enthalten einen zweikanaligen Automaten mit Nennstromeinstellung von ein bis zehn Ampere per Steuerungssoftware oder Webserver. Eine mehrfarbige LED gibt den jeweiligen Betriebszustand des Lastkreises an.

Für alle Steuerungskomponenten bietet der ESX60D eine einzige Abschaltkennlinie für alle Lastarten wie Lampenlast, kapazitive Last oder kleine DC-Motoren. Systemspannung, Laststrom, Lastspannung und alle Grenzwerte bekommt der integrierte Buscontroller ebenfalls direkt übermittelt. Das Weiterleiten der Messwerte an die übergeordnete Steuerungstechnik erfolgt via Profinet. Die Statusmeldung je Kanal gibt Auskunft darüber, ob Überlast oder Kurzschluss vorliegen, und rundet die Zustandsmeldungen ab.

Die Hardware-Adressierungen der Modul-18plus-Steckplätze ist ab Werk fest implementiert und bietet dadurch Plug-and-play. Dies ermöglicht ein einfaches und schnelles Implementieren des Gesamtsystems beim Schaltschrankbau oder in der laufenden Produktion. Die permanente Schutzschalter-Funktion ist immer gewährleistet, so der Hersteller. Denn der ESX60D arbeite autark als Überstromschutz, auch bei fehlender Verbindung zu Kommunikationsschnittstellen.

Webserver bringt Transparenz

Das Wiedereinschalten der DC-24-V-Verbraucher erfolgt strombegrenzt. Damit unterstützt ControlPlex ein sinnvolles Steuern des Energieverbrauchs im Betrieb sowie bei geplanten oder ungeplanten Stillständen, erläutert der Anbieter. Speziell für das Energiemanagement sei ein gezieltes Abschalten nicht benötigter Verbraucher und Anlagenteile notwendig.

Wichtige Kriterien sind die Fernsteuerbarkeit ›On/Off‹ beziehungsweise ›Reset‹ des einzelnen DC-24-V-Lastkreises sowie das Einstellen von Einschaltverzögerung und Abschaltsequenzen per Software. Das Wiedereinschalten von Aktoren und Sensoren erfolgt damit sequenziell, was die Überlastung der Stromversorgung vermeidet. Die kontinuierliche Analyse der Lastströme und Lastspannungen sind in der DC-24-V-Ebene möglich, insbesondere für das Energieverbrauchsverhalten von Maschinen und Anlagen. Dies ist vor allem im Hinblick auf ein Energiemanagementsystem nach ISO 50001 und der kontinuierlichen Energiedatenerfassung relevant. Mit ControlPlex ist der Anwender einer möglichen Fehlfunktion auf der DC-24-V-Ebene schon auf der Spur, bevor diese zu einem ungeplanten Fertigungsstillstand führt, betont E-T-A.

Die autarke Ethernet-Schnittstelle des Systems dient dabei unter anderem der Anbindung an OPC-UA sowie MQTT. Hiermit verbindet sich der Bediener auch mit dem integrierten Webserver und erhält eine direkte Abfrage und Analyse aller wesentlichen Daten seiner DC-24-V-Stromverteilung. Der auf dem CPC20 standardmäßig integrierte Webserver ermöglicht eine übersichtliche Darstellung der Hardwarekonfiguration bei Inbetriebnahme, Wartung oder Erweiterung über die entsprechenden Visualisierungstools der Steuerung.

Der Webserver erlaubt den direkten Zugriff auf die Daten der DC-24-V-Stromverteilung. Bei der Erstinbetriebnahme oder bei einem Anlagenstillstand erhält das Technikpersonal einen direkten Einblick in alle Messdaten und Statusinformationen, auch ohne Verwendung der Profinet-Schnittstelle.

Buscontroller und Steuerung speichern gleichzeitig alle Einstellungen wie Nennstrom, Grenzwertschwellen für den Laststrom oder Einschaltsequenzen ab. Diese Eigenschaften gewährleisten eine integrierte Dokumentation, von der Planung bis zum Abnahmeprotokoll der Anlage, so E-T-A. Gleichzeitig erfolgt für jeden Steckplatz die Parametrierung von Nennstrom, Einschaltverhalten und Einschaltverzögerung sowie Grenzwerteinstellung für Laststrom.

Eine einzige elektronische Standardkennlinie mit elektronischer Strombegrenzung, die alle Lastarten abdeckt, erleichtert die Projektierung der DC-24-V-Ebene, erklärt das Unternehmen. Diese Charakteristik gewährleiste, dass auch bei Kurzschluss oder Überlast die DC-24-V-Ausgangsspannung des Netzteils konstant bleibt. Nur der fehlerhafte Stromkreis wird selektiv abgeschaltet. Ein Fehlerspeicher zeigt den Grund der Überstromauslösung an, was der Instandhaltung bei der Fehlersuche hilft.

Zusätzlich erfolgt die Anzeige aller Messdaten des jeweiligen Lastkreises, der Systemspannung und auch der internen Gerätetemperatur. Das Weiterverarbeiten dieser Werte übernehmen der integrierte Webserver und die Steuerung über die Profinet-Schnittstelle, um etwa im Probelauf einer Maschine eine repräsentative Leistungsbilanz der DC-24-V-Stromkreise zu erhalten.

Historienspeicher integriert

Außerdem unterstützt der im System integrierte Historienspeicher ›Histomemo‹ für Ausgangsspannung und Laststrom Service-Techniker nach einer Überstromabschaltung bei der Fehlerlokalisierung und dem zielgerichteten Neuanlauf der Anlage. Die Übergabe der Oszilloskopbilder inklusive der Anzahl aller vorherigen Überstromabschaltungen über den Trip Counter erfolgt direkt an die SPS und den Webserver. Mit diesen Features und quasi einem Oszilloskop an Bord – ausgestattet mit Spannungs- und Stromverlauf der letzten vier Sekunden bis zur Abschaltung – erfolgt die messtechnische Unterstützung für eine Fehlersuche der Instandhalter.