Klares Kabelkonzept

Bussysteme - Dezentralisierung in der Fördertechnik bringt Vorteile. Voraussetzung ist eine konsequente Systemarchitektur. Anschaltungen für dezentrale Antriebe reduzieren Verkabelungsaufwand. So werden die Vorteile dezentraler Strukturen systematisch genutzt.

01. Februar 2006

Die in der Fördertechnik übliche große Ausdehnung der Anlagen führt oft dazu, dass zentrale Konzepte hinsichtlich Engineering, Dokumentation, Aufbau, Inbetriebnahme und Wartung zu unüberschaubaren Installationen führen. Gleichzeitig sollen die Zeiten für Installation und Inbetriebnahme immer kürzer werden. Dem Anlagenbauer steht immer weniger Zeit auf der Baustelle zur Verfügung.

Dies erfordert einen sehr hohen Vorfertigungsgrad in der eigenen Werkhalle. Sehr häufig werden Fördertechnikmodule, wie z. B. Tragkettenförderer, Rollenförderer, Bandförderer, komplett installiert und vorab in Betrieb genommen. Das gilt auch für Antriebe und Sensoren, die an die Mechanik und deren Verkabelung angebracht sind. Am Bestimmungsort werden die Module dann nur noch zu Segmenten zusammengeführt und geometrisch ausgerichtet. Seitens der elektrischen Installation ist lediglich der Energiebus für die Versorgung der Antriebe und der Feldbus zu deren Ansteuerung zu verlegen. Eine schnellere Inbetriebsetzung am Bestimmungsort reduziert auch die Gesamtkosten. Die notwendigen Mittel für die Komponenten einer dezentralen Förderanlage sind zwar höher als die einer zentral installierten Anlage. Da aber die Kosten für Planung, Projektierung, Installation und Inbetriebnahme wesentlich niedriger sind, lassen sich zwischen 10 und 30 Prozent einsparen.

Feldbussysteme sind in den vergangenen 15 Jahren von den ersten Prototypen zu einem zuverlässigen Standard zur Vernetzung von elektronischen Komponenten herangereift. Das Schalten und Schützen von Antrieben erfolgte zumeist noch mit zentral angeordneten Schaltgeräten.

Erst in den letzten Jahren wanderte diese Funktionalität ins Feld. Die Verwendung eines Energiebusses gewinnt dabei aus technischer und wirtschaftlicher Sicht immer mehr an Bedeutung.

Beim Flachleitungsenergiebus ›podis‹ von Wieland Electric wird die Leitung als flexible Stromschiene im Feld verlegt. Die Kontaktierung erfolgt unterbrechungsfrei durch Eindrehen von exakt positionierten Kontaktschrauben in die Flachleitung. Die Schrauben durchdringen die Isolierung und kontaktieren dabei die Innenleiter. Alle Innenleiter sind gegen die höchste vorkommende Spannung (750 V) isoliert und ermöglichen, gemäß DIN VDE 0100-410, auch die Mitführung von SELV- und PELV-Spannungen in der Flachleitung. Die Anschlusskomponenten am Energiebus lassen neben L1, L2, L3 (277/480 V nach VDE, 600 V nach UL), N und PE für die dann noch freien Innenleiter Steuerspannungen bis 230 V AC oder bis 48 V DC zu; weiterhin eignen sich diese auch für die Mitführung des AS-Interface in der Flachleitung.

Dezentrale Antriebstechnik

Die Anforderungen der Maschinen- und Anlagenbauer an die Antriebstechnik umfassen neben den elektronisch gesteuerten Getriebemotoren auch feldtaugliche, schnell und problemlos zu installierende Komponenten zur Informations- und Energieverteilung. Häufig werden dafür Antriebseinheiten verwendet, die in der Regel aus einem Asynchronmotor mit eingebautem Getriebe und einem integriertem Frequenzumrichter oder Starter bestehen.

Die Vorgabe von Drehzahl, Drehrichtung und Rampe erfolgt entweder über Festsollwerte und binäre Ansteuerung oder über eine serielle Schnittstelle. An die Antriebseinheiten müssen in der Regel folgende Leitungen angeschlossen werden: Energie 400 VAC, Information (Feldbus), Hilfsspannungsversorgung (24 VDC) sowie Sensorik. Die Spannungsversorgung und der Feldbus werden dabei von einer Einheit zur Nächsten weitergeschleift. Müssen diese Leitungen dann zusätzlich noch in einem schwer zugänglichen Anlagenteil installiert werden, wäre der Vorteil der Dezentralisierung aber schnell wieder aufgebraucht.

Die Lösung hierfür stellen kompakte Anschaltboxen dar, die direkt am Energiebus angebracht sind. Sie übernehmen zwei wichtige Aufgaben für den Anlagenbetrieb: die Versorgung der Antriebe mit Energie (400 VAC und 24 VDC) und die Steuerungsfunktionalität.

Die wesentlichen Merkmale der Anschaltboxen sind: einfache und schnelle Installation, nur eine Leitung zum Antrieb, einfach austauschbare Elektronik, sicherer Durchdringungskontakt, Platzeinsparung, digitale Eingänge auf M12 und Vor-Ort-Diagnose durch LED-Anzeigen. Die Anschaltboxen werden zusammen mit dem Antrieb und der Sensorik installiert und bilden vor der Inbetriebnahme bereits eine komplette Einheit.

Da alle Schnittstellen steckbar ausgeführt sind und die Verbindungsleitungen von den jeweiligen Herstellern bereits fertig konfektioniert vorhanden sind, liegt die Fehlerwahrscheinlichkeit der Installation bei null.

Die Ansteuerung der Antriebe erfolgt entweder über binäre Ansteuersignale oder über eine serielle Schnittstelle (herstellerabhängiges Protokoll zum Antrieb). Je nach Typ können unterschiedliche Drehrichtungen, Festsollwerte und Rampen angesteuert und verändert werden. Die Anschaltboxen können als Profibus-DP- oder AS-Interface-Slaves in den Steuerungsverbund integriert werden.

Dirk Baumann, Wieland Electric

FAKTEN

Die Anforderungen an den idealen Energiebus sind:

- Kontaktierung ohne mechanische Aufwendungen wie Abisolieren

- Abzweige mit reduziertem Querschnitt

- flexibel ergänzbare und deinstallierbare Abzweige

- Leichte Integration in die Mechanik.

Erschienen in Ausgabe: 01/2006