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Integrierbare Stromversorgung

Transparenz im Steuerstromkreis

Eine Unterbrechung oder gar ein Ausfall der 24-Volt-Versorgung kann industrielle Fertigungs- oder Prozessabläufe massiv beeinträchtigen und kostspielige Folgen haben. Zuverlässigkeit und intelligenter Umgang mit Überlastsituationen und Netzstörungen sind deshalb wichtige Kriterien industrieller Stromversorgungen. In komplexen und optimierten Prozessen wird den Geräten oft noch mehr abverlangt, zum Beispiel die umfassende Unterstützung der Anlagendiagnose und des Energiemanagements.



Bild: Siemens AG

Das modulare Stromversorgungssystem von Siemens ist darauf ausgelegt, die vielfältigen Anforderungen an zeitgemäße Stromversorgungen zu erfüllen. Gegenüber marktüblichen Netzgeräten stehen eine erweiterte Funktionalität und Profinet-Kommunikation zur Verfügung. Somit lassen sich die Systeme nahtlos in die Automatisierungswelt des Herstellers integrieren. Auf diese Weise steht Anwendern eine zuverlässige Stromversorgung zur Verfügung, die sich einfach ins Engineering einfügt und Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung effizient und übersichtlich unterstützt.

Modulares System für den individuellen Aufbau

Die Basis des Stromversorgungssystems sind dessen kompakte Grundgeräte mit zwei Ethernet-/Profinet-Ports, dreiphasigem Weitbereichseingang von 320 bis 575 Volt und einem Wirkungsgrad von bis zu 94 Prozent. Bei Überlast liefern sie für fünf Sekunden pro Minute den 1,5-fachen Nennstrom (Extra Power). Als modularer Systembaukasten konzipiert, lassen sie sich flexibel für die jeweilige Anwendung zusammenstellen und bei neuen Anforderungen Schritt für Schritt erweitern. Dafür lassen sich die Grundgeräte über eine Steckverbindung mit der Bezeichnung ‚System Clip Link‘ mit Zusatzmodulen erweitern. Dies sind zum Beispiel Module zur Stromaufteilung auf weitere Ausgänge oder zur Überbrückung von Netzausfällen.

Es stehen vier verschiedene Grundgeräte zur Auswahl: Mit 20 Ampere oder 40 Ampere Ausgangsnennstrom bei 24 Volt und mit einem Ausgang oder vier Ausgängen, die jeweils auf Überlast und Kurzschluss überwacht und im Fehlerfall selektiv abgeschaltet werden können. Der Auslösestrom ist stufenlos einstellbar – beim Gerät mit 40 Ampere und vier Ausgängen beispielsweise von 0,5 bis zehn Ampere. Die Einstellung erfolgt entweder über Potenziometer am Gerät oder per Software via Profinet. Werden mehr als die in dem Grundgerät integrierten Ausgänge benötigt, kann deren Anzahl über Erweiterungsmodule auf insgesamt 20 Ausgänge erhöht werden. Zur Auswahl stehen mit dem Kürzel CNX8600 zwei Erweiterungsmodule mit vier mal fünf Ampere oder vier mal zehn Ampere. Diese werden neben das Grundgerät auf die Hutschiene gesetzt und ohne Verdrahtungsaufwand über den ‚System Clip Link‘ verbunden. Gleiches gilt für bis zu zwei Puffermodule (BUF8600), die sich an die Einheiten anschließen lassen.

Die Varianten mit Elektrolytkondensatoren puffern die Ausgänge bei Netzausfall 100 Millisekunden sowie 300 Millisekunden bei einem Laststrom von 40 Ampere. Die Varianten mit Ultracaps als Energiespeicher erreichen Pufferzeiten von vier Sekunden beziehungsweise zehn Sekunden bei 40 Ampere, bei kleinerem Strom entsprechend längere. Die Reihenfolge der maximal sechs möglichen Zusatzmodule aus dem Systembaukasten ist beliebig. Ein nachträglicher Ausbau ist so stets möglich, ohne dass die installierte Konfiguration verändert werden muss. Die Ausgänge sind beim Einschalten des Netzteils individuell zuschaltbar: entweder alle gleichzeitig, mit einem Versatz von 25 Millisekunden beziehungsweise 100 Millisekunden zwischen den Ausgängen oder lastabhängig.

Letzteres bewirkt, dass der Ausgang durchgeschaltet wird, wenn der Einschaltstrom am vorherigen Ausgang wieder unter dem eingestellten Nennwert abgesunken ist. Für jeden Ausgang ist die Spannung von fünf bis 28 Volt stufenlos am Gerät oder per Software einstellbar. Dadurch können leitungsbedingte Spannungsabfälle kompensiert werden oder aber zusätzliche Netzteile entfallen, etwa für Sonderspannungen wie fünf Volt Gleichspannung oder 12 Volt.

Transparenz als Basis für die Zuverlässigkeit

Für zuverlässigen Betrieb der Stromversorgung und der versorgten Anlagenteile ist das System mit vielfältigen Überwachungs- und Diagnosefunktionen ausgestattet. Damit ein Kurzschluss oder Überlast an einem Verbraucher nicht zum Stillstand der gesamten Anlage führen, überwacht das System den Strom und die Spannung an jedem Ausgang separat und kann auch jeden Ausgang bei einer Störung selektiv abschalten. Überwacht werden außerdem die Betriebszustände aller Ausgänge – ob diese ein- oder ausgeschaltet sind und ob das Abschalten manuell, durch Überlast oder per Steuerbefehl erfolgt ist.

Gleiches gilt für die frei parametrierbaren Vorwarngrenzen für Überlast an jedem Ausgang, sowie die Auslastung und Übertemperatur des Gesamtsystems. Darüber hinaus werden die Zeitpunkte von Netz- und Phasenausfällen erfasst, was beispielsweise zur Analyse der Netzqualität herangezogen werden kann. Alle diese Informationen lassen sich über die Siemens-Steuerung Simatic S7 auswerten und in Win-CC visualisieren. Über den integrierten Webserver ist zudem die Ferndiagnose möglich. Störungen oder besondere Betriebszustände sind so äußerst schnell zu erkennen, zuzuordnen und zu beheben. Mit seinen Überwachungs- und Diagnosefunktionen unterstützt das System auch die vorbeugende Wartung: Da Spannungen und Ströme jedes Ausgangs laufend erfasst und via Profinet zur Steuerungsebene übertragen werden können, lassen sich dynamische, kontinuierliche oder sich häufende Überlastzustände früh erkennen. Auf der Basis der Informationen aus den Stromversorgungen können Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, bevor eine Störung oder ein Ausfall Schäden an der Anlage verursachen.


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