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Netzwerk-Standard für höhere Energieeffizienz

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Controller und Komponenten im Zusammenspiel

Bei der Profienergy-Implementierung muss zwischen Controller- und Device-Funktionalität unterschieden werden: Ein Profienergy Controller kann auf einfache Weise den Ruhezustand unterlagerter Geräte oder ‚Devices‘ aktivieren oder deaktivieren. Die Abschaltung beziehungsweise Reaktivierung von Produktionskomponenten oder -linien mit mehreren Profienergy Devices erfolgt über Funktionsbausteine im Anwenderprogramm des Profienergy Controllers, der die Kommandos ‚StartÜPause‘ oder ‚EndÜPause‘ absetzt.

Diese Kommandos werden von profienergyfähigen Geräten direkt interpretiert, die sich je nach Kommando ab- oder einschalten. So kann beispielsweise der Kommunikationsprozessor CP 343-1/CP 443-1 unterlagerte Geräte anhand von Kommandos in unproduktiven Zeiten in einen Energiesparmodus versetzen, sowie Informationen über den aktuellen Energiezustand und weitere Informationen anfordern. Dabei kann der Controller flexibel verwendet werden – je nachdem, wie das Anwenderprogramm gestaltet wird. Der Prozessor wiederum schaltet sich dabei nicht selbst ein- oder aus, sondern er ist ebenfalls an einen übergeordneten Profienergy Controller angebunden. Im Anwenderprogramm kann so zum Beispiel festgelegt werden, dass der Prozessor je nach Kommando, das er vom überlagerten Profienergy Controller erhält, unterlagerte Geräte aktivieren oder deaktivieren soll.

Auch erfasste Prozesswerte – wie zum Beispiel der aktuelle Energieverbrauch oder die minimale beziehungsweise maximale Dauer zum Hochfahren – können aus der zentralen oder dezentralen Peripherie durch das Anwenderprogramm vorverarbeitet und über eine Profinet-Schnittstelle dem übergeordneten Controller zur Verfügung gestellt werden.

Verwendung ohne Projektierungsaufwand

Seit dem Jahr 2010 unterstützen Siemens-Automatisierungsprodukte neben Profinet auch Profienergy. Das Portfolio an profienergy-fähigen Produkten wurde seitdem sukzessive erweitert; ab 2012 unterstützen auch die Kommunikationsprozessoren Simatic Net S7-300 und S7-400 den Standard. Diese Funktionalität wird per Firmware-Update bereitgestellt, wodurch die Investition in neue Geräte entfällt. In der Simatic S7-300 fungiert der CP343-1 Advanced als Profienergy Controller. Der Prozessor trennt das überlagerte Industrial-Ethernet-Netzwerk vom unterlagerten Profinet-Netzwerk auf Feldebene und gibt Kommandos an die unterlagerten Geräte. Ein wesentlicher Vorteil in diesem Zusammenhang ist, dass eine Projektierung in Werkzeugen wie Step7 nicht erforderlich ist. Die Verwendung von Profienergy erfordert lediglich eine Erweiterung des bestehenden Anwenderprogramms.

Gezieltes Ansteuern von Verbrauchern

Als hersteller- und geräteunabhängige Datenschnittstelle auf Profinet-Basis erlaubt Profienergy, Verbraucher gezielt abzuschalten und wieder zu aktivieren. Kurze Produktionsstillstandszeiten lassen sich so genauso zur Senkung des Energieverbrauchs nutzen wie arbeitsfreie Schichten. Das Zu- und Abschalten von Anlagenteilen läst sich damit im Gegensatz zur Steuerung per Hauptschalter gezielt, koordiniert und zentral über das Profinet-Netzwerk regeln. Fertigungseinheiten und Produktionskomponenten werden somit nicht mehr undifferenziert vom Versorgungsnetz getrennt, und Unternehmen erhalten ein vielseseitiges Werkzeug zur Unterstützung einer effizienten Anlagenkonfiguration.

 
Anlagenkonfiguration mit Profienergy
Bild: Siemens AG

Anlagenkonfiguration mit Profienergy

Eine typische Profienergy-Konfiguration für eine Automatisierungslösung lässt sich auf Basis der Simatic-Steuerungsfamilie S7-300 erstellen, die mit einem CP 343-1 Advanced Controller arbeitet. Als Profienergy-Geräte kommen Powermodule der Motorstarter ET200S, CP 343-1 Lean sowie der Sirius Motorstarter M2000 zum Einsatz. Jede ET200S steuert eine eigene Maschineninsel an, die Simatic S7-300 steuert eine Klimaanlage. Durch die Verwendung von Profienergy-Funktionalität ist eine „automatisierte Hauptschaltermethode“ implementiert, manuelles An- und Ausschalten von Anlagenteilen entfällt. Wird zum Beispiel Maschineninsel 1 nicht genutzt, kann die Anlage über ein entsprechendes Kommando durch den CP 343-1 Advanced als Profienergy Controller in den Energiesparmodus versetzt werden. Empfängt das Powermodul das Signal, schaltet es die Last- und Geberversorgung bis zu einem im Anwenderprogramm festgelegten Zeitpunkt ab. Während sich das Powermodul der ET200S wie auch der Sirius-Motorstarter anhand von Kommandos deaktivieren können, empfängt der CP 343-1 Lean ein Kommando und quittiert es dem überlagerten Controller – schaltet sich jedoch nicht selbst ab. Wäre das Anwenderprogramm entsprechend implementiert, so könnte auch der CP 343-1 Lean ein Ausschalt-Kommando empfangen und an die unterlagerte Klimaanlage weiterleiten, die sich dann ausschalten würde. Der CP selbst bleibt aktiv und wird zu keinem Zeitpunkt in den Energiesparmodus versetzt.


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