Schaltschrank im Blick

Fertigungsautomation

Condition Monitoring - Mit dem Schaltschrankwächter IMX12-CCM bietet Turck eine einfache Möglichkeit für zuverlässiges Condition Monitoring – auch bei bestehenden Anlagen. Das Gerät auf der Hutschiene erfasst korrekten Türschluss, Feuchte und Temperatur und gibt bei Erreichen eines Grenzwerts ein Alarmsignal an die Leitebene.

15. April 2016

Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit sind die Parameter, die beim Betrieb verfahrenstechnischer Anlagen an erster Stelle stehen – unplanmäßige Stillstände verringern die Rentabilität erheblich. Deshalb ist eine Anlage ohne intelligente Sensorik in der heutigen Zeit kaum mehr zu betreiben.

Neben den eigentlichen Prozessparametern werden parallel weitere Informationen an die Leitebene weitergegeben. So können beispielsweise Messbereiche im laufenden Betrieb angepasst oder der jeweilige Zustand des Betriebsmittels abgefragt werden. Diese Möglichkeit bietet viele Vorteile und erhöht die Verfügbarkeit der Anlagen. In den letzten Jahren hat sich einiges getan, die Feldinstrumente sind zu wahren Multitalenten gereift.

Betrachtet man die Ursachen unplanmäßiger Anlagenstillstände, wird man oft feststellen, dass nicht Fehler in der Instrumentierung oder der Leittechnik den Produktionsprozess stoppen, sondern die Verbindungen zwischen den Ebenen. Es sind die Informationswege, Umsetzer und Verbindungsstellen vor Ort, die sich in der Analyse als Schwachstellen herausstellen. Diese Infrastruktur ist meist nicht dazu geeignet, um sie einer rauen Umgebungsatmosphäre direkt auszusetzen. Daher befinden sich diese Geräte in Gehäusen, die sie vor Feuchtigkeit, Temperatur und anderen Risiken, beispielsweise mechanische Beeinflussung, schützen. Solange der Schaltschrank keine Mängel aufweist, sind die darin verbauten Geräte sehr gut gegen die äußeren Einflussfaktoren abgeschirmt.

Schutz kann nachlassen

Mit zunehmender Betriebsdauer oder auch Beanspruchung kann der Schutz nachlassen. Dies kann durch mechanische Beschädigungen, durch Alterung der Dichtungsmaterialien, aber auch durch Unachtsamkeit, beispielsweise durch unsachgemäßes Verschließen, verursacht werden. Sehr häufig sind es schleichende Prozesse, die irgendwann zu einem Ausfall der in den Schaltschränken verbauten Geräte führen und somit auch zu einem kompletten Stillstand der Anlage.

Moderne elektronische Geräte verfügen heute schon über eine eigene Temperaturüberwachung »on board«. Die Messungen erfassen an kritischen Punkten auf den Leiterplatten die Temperaturen. Diese Daten können zum Beispiel über Feldbussysteme ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Das ist prinzipiell eine gute Möglichkeit, lässt aber einige wichtige Punkte außer Acht: Nicht jedes Anlagenkonzept baut auf einer Feldbustopologie auf. Zusätzliche Diagnose-Informationen könnten in diesen Fällen nur über zusätzliche Schnittstellen an den Geräten herausgeführt werden. Diesen Aufwand betreiben aber nur wenige Firmen. Somit sind Anlagenteile ohne spezielle Kommunikationstechnik nicht zu überwachen.

Dauerhafte Überwachung

Außerdem lässt sich von der Temperatur auf einer Leiterplatte nicht zuverlässig die Temperatur im Schaltschrank herleiten. Dies gilt insbesondere bei größeren Einheiten. Die Messung an einem lokalen Hotspot kann die generelle Temperatur verschleiern. Die Gerätetemperatur gibt also wenig Aufschluss über den Zustand eines Schaltschranks und könnte zu Fehlinterpretationen führen. Darüber hinaus ist die Temperatur alleine kein Parameter, von dem sich der allgemeine Schutzgrad eines Gehäuses oder eines Schaltschranks ableiten lässt. Vielmehr müssen zusätzliche Größen wie etwa Feuchte, Lichteinfall und Position mit in das Überwachungskonzept eingebunden werden, um einen zuverlässigen Betrieb gewährleisten zu können.

Turck hat sich dieser Aufgabe angenommen und ein Gerät entwickelt, das nachträglich in nahezu jeden Schaltschrank oder -kasten installiert werden kann und durch einen simplen Teach-in-Prozess auf die Gegebenheiten vor Ort eingelernt wird. Mit einem einfachen Schaltsignal meldet der neue Schaltschrankwächter IMX12-CCM (Cabinet Condition Monitoring) den Schutzgrad des Schaltschranks nach außen. Da das zwölf Millimeter breite Gerät auch im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden soll, verfügt es über eine eigensichere Zweileiter-Messumformer-Speise-Schnittstelle. Somit benötigt man maximal vier Drähte und einen freien Platz auf einer DIN-Hutschiene, um das IMX12-CCM installieren zu können.

Vielfältige Diagnosen

Der Teach-in-Prozess kann ohne Computer oder zusätzliche Hilfsmittel gestartet werden. Für weitere Diagnosemöglichkeiten, etwa um die absoluten Messwerte auszulesen, steht die standardisierte HART-Schnittstelle zur Verfügung.

Neben der Interfacetechnik bringt Turcks Schaltschrankwächter gleich mehrere Sensoren mit, die den aktuellen Status der Umgebung erfassen: ein Temperatur-, ein Absolutfeuchte- und ein Triangulationssensor wurden im IMX12-CCM verbaut. Letzterer erfasst sehr genau den Abstand zum Deckel oder zur Tür. Sollte die Tür nicht richtig verschlossen werden, meldet das Gerät diesen Zustand und der Betreiber kann abhelfen.

Da Feuchte in geschlossenen Systemen immer wieder ein Problem darstellt, ist ihre kontinuierliche Erfassung ein wichtiges Element des Condition Monitoring. Da solche Effekte meist nur über einen langen Zeitraum erkennbar sind, erfasst der IMX12-CCM diese Trends und gibt bei Überschreiten von Grenzwerten ein Signal an die Leitebene, um einem Ausfall der Instrumentierung vorgreifen zu können. Der Schaltschrankwächter verarbeitet kontinuierlich die Daten der Sensoren und vergleicht sie mit dem eingelernten Gutzustand. Das Überschreiten definierter Grenzwerte wird über einen potenzialfreien Kontakt an die Leitebene signalisiert. Somit besteht die Möglichkeit, schnell und zielgerichtet einzugreifen.

Hannover Messe: Halle 9, Stand H55

Erschienen in Ausgabe: 02/2016