Antrieb für den Fortschritt

Titel

Antriebstechnik – Die zunehmende Vernetzung von Maschinen erfordert einen verstärkten Datenaustausch zwischen den Anlagenkomponenten und der Leitebene. Intelligente Frequenzumrichter gewähren unmittelbaren Zugriff auf Betriebsdaten und Energieverbräuche der Antriebe.

12. Februar 2015

Ein Kennzeichen moderner Produktionsprozesse in der Industrie ist der zunehmende Datenaustausch zwischen allen beteiligten Ebenen unter aktuellen Schlagwörtern wie Smart Factory, Machine-to-Machine-Communication oder Industrie 4.0. Nicht zuletzt deshalb steht das Thema Daten- und Informationsmanagement auf der Agenda von Entscheidern in der Industrie ganz oben: So möchte zum Beispiel die Unternehmensleitung jederzeit in Echtzeit den Status ihres Unternehmens und ihrer Produktion kennen, unter anderem mit dem Ziel, Ausfälle zu vermeiden und Energiekosten zu senken. Für ein sinnvolles Asset- und Energiemanagement müssen deshalb alle Produktionsdaten auf Managementebene verfügbar sein, wie zum Beispiel Betriebsdaten, Maschinendaten und Energieverbräuche. Der Schlüssel zum wirtschaftlichen Erfolg ist deshalb eine effiziente Vernetzung der Produktion, die alle Komponenten der Fabrik verbindet.

In den meisten Fabriken werden die Daten allerdings nicht optimal genutzt. So erfassen zwar zum Beispiel intelligente Leistungsschalter im Schaltschrank die nötigen Informationen, jedoch werden sie meist direkt an der Maschine ausgelesen und stehen nicht automatisch zentral zur Verfügung. Gefordert sind deshalb intelligente Schnittstellen auf Anlagenebene, über die diese Informationen ins MES- oder ERP-System eingelesen werden.

Durchgängige Kommunikation

Besonders auf der Antriebsebene gab es bisher keine Lösungen, mit denen sich alle Informationen zentral abrufen lassen. Hier geht der französische Elektrokonzern Schneider Electric neue Wege: Das Unternehmen hat jetzt die intelligenten Frequenzumrichter der Serie Altivar Process vorgestellt, mit denen sich die Betriebskosten von Industrie- und Versorgungsbetrieben spürbar reduzieren lassen. So lässt sich zum Beispiel die Anlagenebene über die eingebettete Ethernet-Funktionalität direkt mit der Managementebene verbinden, berichtet Jürgen Spiertz, Produktmanager Antriebstechnik bei Schneider Electric Deutschland mit Sitz in Ratingen, und erklärt: »Unser Ziel ist es, alle Maschinen-, Energie- und Produktionsdaten konsolidiert auf die Leitebene zu transportieren, um Fertigungsprozesse transparenter und planbarer zu machen. Daher haben wir unsere Standardantriebe mit integrierten Web-Servern und einem Ethernet-Anschluss versehen.«

Die Geräte für den Antrieb von Dreiphasen-, Synchron-, Asynchron- und Spezialmotoren mit Leistungen von 750 Watt bis 1,5 Megawatt wurden speziell für verfahrenstechnische industrielle Prozesse entwickelt, wie beispielsweise für Pump-, Verdichtungs- und Belüftungsaufgaben in der Wasserversorgung, im Bergbau, bei der Öl- und Gasförderung, bei der Stahlerzeugung oder in der Lebensmittelindustrie. Die Verbindung zu übergeordneten Steuerungssystemen geschieht über Ethernet/IP und Modbus TCP sowie über optionale Kommunikationskarten für Feldbussysteme wie Profibus, DeviceNet, CANopen oder Profinet. Die integrierte Prozessüberwachung, die leicht einstellbaren integrierten Fünf-Punkte-Pumpenkennlinien sowie die geringen Oberschwingungen gewährleisten eine hohe Prozesssicherheit.

Schneller Datenzugriff

Die integrierten digitalen Dienste ermöglichen einen hocheffizienten Einsatz. So besitzen die Umrichter zum Beispiel ein integriertes Energiemonitoring mit Strommessung und Trenddarstellung. Das so genannte Energie-Dashboard liefert zudem ein komplettes Abbild des Umrichters, auf das der Anwender über einen integrierten Web-Server per Tablet, Smartphone, PC oder zentral über die SCADA-Ebene zugreifen kann. Alle Informationen werden dabei transparent als Diagramm oder Kurve aufbereitet. Dem Unternehmensmanagement stehen auf diese Weise sämtliche Anlageninformationen von der Leit- bis zur Betriebs- und Steuerungsebene auf einen Blick zur Verfügung, ohne sich mit der Steuerungstechnik befassen zu müssen. Das Antriebssystem Altivar Process wird auf diese Weise zum Daten-Logger für das Energie- und Asset Management des Unternehmens, und die Entscheider haben jederzeit ein ganzheitliches Bild über den Betriebszustand ihrer Produktion.

Die im Umrichter integrierte Intelligenz verbessert zugleich die Wartungsfreundlichkeit und Ausfallsicherheit: Beispielsweise generiert der Frequenzumrichter bei einer Störmeldung einen QR-Code, der sich direkt am Gerät auf dem Smartphone einlesen lässt. Die Anwender bekommen dadurch umgehend ausführliche Informationen zu Fehler und betroffenem Gerät und können sich sofort mit dem Support von Schneider Electric in Verbindung setzen. Dies verkürzt die Reaktionszeiten durch die Betreiber maßgeblich und senkt die Ausfallzeiten nach Angaben des Herstellers um bis zu 20 Prozent.

Da jeder Störfall zugleich auf der Leitebene erfasst wird, kann das Management auf Basis dieser Informationen die häufig betroffenen Produktionsbereiche identifizieren und entsprechende Verbesserungsmaßnahmen einleiten. Der Zugriff über den Standard-Browser erfordert dabei keine Implementierung einer zusätzlichen Parametrierungssoftware und vereinfacht zudem die sofortige Vernetzung für eine schnelle und einfache Inbetriebnahme.

Energiemanagement in Echtzeit

Dieselben Vorteile bieten die Antriebe auch beim Energiemanagement. So können die Betreiber den Energieverbrauch der Antriebsebene in Echtzeit über das Smartphone oder Tablet überwachen und so die besonders energieintensiven Antriebe identifizieren, bevor sie zu einem unnötigen Kostentreiber werden. Auch die Betriebskosten sinken im Vergleich zu herkömmlichen Antrieben um bis zu acht Prozent, da das System die Motorleistung genau überwacht und so Effizienzabweichungen automatisch erkennt, weiß der Experte von Schneider Electric und warnt: »Neben den steigenden Ausgaben ist da auch schnell das Energiemanagementkonzept gefährdet.« Schließlich stehen vor allem bei Unternehmen, die das Energiemanagement nach ISO 50001 eingeführt haben, regelmäßige Audits an, in denen die Vorgaben der Norm überprüft werden. Hier kann das Monitoring der Energiedaten helfen, die Zertifizierung nicht zu gefährden.bt

Auf einen Blick

- Der weltweit tätige Elektrotechnikkonzern Schneider Electric mit Deutschlandsitz in Ratingen und Niederlassungen in mehr als 100 Ländern ist ein führender Spezialist in den Bereichen Energie-Management und Automation.

- Das Portfolio umfasst integrierte Lösungen für Energie und Infrastruktur, industrielle Prozesse, Maschinen- und Industrieausrüstung, Gebäudeautomatisierung, Rechenzentren und Datennetze sowie Wohngebäude.

- Im Jahr 2013 erzielte das Unternehmen mit 150.000 Mitarbeitern weltweit einen Umsatz von 23,6 Milliarden Euro.

Optimiertes Konzept

Die intelligenten Antriebe der Baureihe Altivar Process sind Teil des Automatisierungskonzepts MachineStruxure des französischen Elektrokonzerns Schneider Electric, bestehend aus Hardware-Lösungsbausteinen in Kombination mit den entsprechenden Software-Tools. Im Zentrum steht dabei eine umfassende Palette von Controllern, die auf verschiedene Anwendungsbereiche abgestimmt sind. Dazu gehören unter anderem skalierbare, modular erweiterbare Logik-Controller, die weitgehend einer klassischen SPS entsprechen und sich flexibel den jeweiligen Anforderungen anpassen lassen, HMI-Controller als kompakte Einheit von Bedienterminal und Steuerung, Drive Controller, die die Steuerungsfunktionalität für antriebszentrierte Anwendungen wie Kompressoren und Verdichter, Mischer, Zerkleinerer, Zentrifugen oder Krane in den Antrieb bringen sowie Motion Controller für Anwendungen mit hohem Motion-Anteil, wie zum Beispiel vielachsige, Hochleistungsanwendungen, wie Verpackungsmaschinen. Die zugehörige Entwicklungs-, Konfigurations- und Inbetriebnahmesoftware SoMachine basiert auf Standards wie CoDeSys V3.3 und FDT/DTM und vereinigt alle Aspekte der Maschinenautomatisierung, einschließlich SPS-Programmierung, Motion-Control, HMI-Visualisierung sowie der zugehörigen Funktionen für die Netzwerkautomatisierung.

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Erschienen in Ausgabe: 01/2015