Wer spart, gewinnt

Steuerungstechnik

Energieeffizienz – Der sparsame Einsatz von Energie ist ein Gebot der Stunde. Moderne Antriebs-und Steuerungslösungen bieten zahlreiche Möglichkeiten zur Steigerung des Wirkungsgrades.

26. Februar 2009

Spätestens die gestiegenen Preise für Energie machen deren effizienten Einsatz zu einem entscheidenden Faktor für den wirtschaftlichen Betrieb von Antriebslösungen. Maßgeblich dafür ist ein einheitliches Automatisierungskonzept ohne separate Antriebsregler, separate CNC-Controller, separate Robotiksteuerungen, separate Steuerungssysteme, separate Softwaretools und uneinheitliche Feldbussysteme. Das einheitliche Konzept des österreichischen Automatisierungsspezialisten B&R basiert deshalb auf modular aufgebauten Komponenten, die sich beliebig im Automatisierungsverbund verteilen lassen. Die Basis für die Synchronisation des Systems bildet das Übertragungsprotokoll Ethernet Powerlink, das die Motor- und Motionparameter in Echtzeit allen Kommunikationsteilnehmern zur Verfügung stellt.

Effiziente Software

Wichtig für eine effiziente Antriebsauslegung ist auch eine leistungsstarke Motion-Software die eine energieoptimale Bewegungsführung auch bei komplexen Achsverbünden ermöglicht. Das B&R-Konzept Generic Motion Control verbindet dabei die Welten von Robotik, CNC, gekoppelter Achsbewegungen und Einzelachspositionierungen in einem homogenen System, mit dem sich zum Beispiel einzelner Fertigungsabläufe integrieren lassen.

Die bedeutendste Ursache für eine Verschwendung von Energie ist jedoch die Überdimensionierung von Antrieben. Deren Vermeidung hilft deshalb nicht nur, die Kosten der Anschaffung von Antriebseinheiten zu senken, sondern verringert auch die Kosten der eingesetzten Energie. Unumgänglich für eine optimierte Antriebsauslegung ist daher eine genaue Analyse der Anforderungen an Dynamik, Drehzahl und Leistung, der Bewegungsprofile, der mechanischen Koppelung sowie der Umgebungsbedingungen. Unterstützung bietet B&R hier mit dem Softwarepaket Servosoft, das die Auslegung elektrischer und mechanischer Antriebskomponenten vereint und sich zum Modellieren kompletter Servosysteme eignet.

Ein weiterer wichtiger Faktor für den effizienten Einsatz von Energie ist die Vermeidung von Energieverlusten. So gewährleisten aktive Versorgungsmodule mit Leistungsfaktorkorrektur eine rein sinusförmige Stromaufnahme aus dem Netz und damit eine minimale Effektivstromaufnahme.

Sparsame Umrichter

Mittelbar enorme Kostenvorteile bieten Leistungsversorgungsmodule wie die Umrichter der Reihe Acopos Multi von B&R zudem durch ihre Fähigkeit zur Rückspeisung von kinetischer Bremsenergie ins Netz ohne die durch Bremswiderstände verursachte Hitzeentwicklung. Sobald eine Maschine nicht im Dauerbetrieb läuft, sondern ihre Antriebsachsen häufig beschleunig und bremst, spart eine Rückspeiseeinheit bares Geld: So amortisiert sich der Mehrpreis einer aktiven Leistungsversorgung der Reihe Acopos Multi gegenüber einer passiven Einheit bei einer Rückspeisung von 25 Prozent der Energie bereits nach eineinhalb Jahren. Optimierte Filter, Drosseln und Versorgungsmodule minimieren dabei die Energieverluste der Leistungsversorgung. Zudem verringert sich durch die Rückspeisung die Erwärmung des Schaltschranks und damit der Bedarf an Lüftern und Klimageräten mit ihren hohen Folgekosten für Energie und Wartung.

Einen noch besseren Gesamtwirkungsgrad ermöglicht hier die sogenannte Cold Plate-Kühltechnik, die die anfallende Verlustwärme mit Hilfe von Wasser oder Öl aus dem Schaltschrank transportiert und sie idealerweise in einen vorhandenen Kühlkreislauf einspeist. Einsparmöglichkeiten bietet nicht zuletzt die Motortechnik selbst: So sind Synchron-Servomotoren im Vergleich zu Asynchronmotoren deutlich energieeffizienter, da der Aufbau der Feldkräfte durch Dauermagnete erfolgt.

Ralf Henkel, B&R/bt

Erschienen in Ausgabe: 01/2009