20.11.2019

Intelligenter Überstromschutz

Steuern statt schalten

Die Anforderungen an IT- und Kommunikationstechnik steigen stetig. Neben der Anlagenverfügbarkeit gewinnen Themen wie kosteneffiziente Wartung durch Condition Monitoring und Predicitve Maintenance immer mehr an Bedeutung. Eine wirtschaftliche Lösung sind leistungsfähige Komplettsysteme. Diese Systeme müssen DC-Stromverteilung mit Überstromschutz und smarter Steuerungs- und Überwachungstechnik vereinen. Die intelligente Komplettlösung von E-T-A heißt ControlPlex Rack und integriert all diese Anforderungen in einem modularen Komplettsystem.

Autor: Thomas Weimann


Anforderungen an intelligente Stromverteilungssysteme in der Kommunikationstechnik
Bild: E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH

Während Smart-Home-Systeme in immer mehr Privathaushalten Einzug halten und Assistenzsysteme Pkw beinahe autonom steuern, boomt in der Industrie der Markt für Sensoren, Aktoren und rund um das Internet of Things. Das Resultat sind immer tiefer verzahnte Produktionsketten mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik. Ist eine Wertschöpfungskette so fortschrittlich, dass sie sich selbst organisiert und optimiert, entstehen dabei enorme Datenmengen. Um diese Datenmengen stabil zu transportieren, muss die Kommunikationstechnik ausfallsichere Backbones bereitstellen. Als Hardware für die Datenübertragung werden leistungsstarke Komponenten wie Router und Switches mit der für diesen Bereich typischen Spannungsebene von DC 48V oder DC 60V eingesetzt. Redundant aufgebaute Spannungsversorgungen mit oder ohne Batteriepufferung bieten die notwendige Versorgungssicherheit für diese kritischen Anwendungen. Die zuverlässige Stromverteilung sowie der entsprechende Schutz der zu versorgenden Komponenten wird im Netzwerkschrank häufig durch konventionelle Stromverteilungssysteme mit hydraulisch-magnetischen Schutzschaltern bewerkstelligt. Diese Sicherungs- und Verteilungsfelder stoßen in modernen Infrastrukturen allerdings an ihre Grenzen. Die Messdatenerfassung oder eine transparente Überwachung und Steuerung mittels Remote-Zugriff sind hier schlichtweg nicht möglich. Intelligente Stromverteilungssysteme mit elektronischen Sicherungsautomaten, wie dem ControlPlex Rack von E-T-A, sind ein wichtiger Schritt hin zu einem digitalisierten Schaltschrank.

Selektive Absicherung

Die elektronischen Sicherungsautomaten bieten hier einige Vorteile gegenüber konventionellen Schutzschaltern. Über die integrierte Sensorik können der Strom und die Spannung erfasst werden. Zudem kann der elektronische Sicherungsautomat hohe Überströme bzw. Kurzschlussströme aktiv begrenzen und so Spannungseinbrüche im System verhindern. Darüber hinaus kann im Netzwerkschrank eine selektive Abschaltung der Lasten gewährleistet werden, da im Bedarfsfall lediglich der defekte Lastkanal abgeschaltet wird. Das Netzteil geht nicht in Überlast und liefert für die verbleibenden Lastkanäle weiterhin konstant Strom. Dies erhöht die Anlagenverfügbarkeit enorm und sorgt dafür, dass das Kommunikationsnetz aufrecht erhalten bleibt.

Kommunikativer Buscontroller

Während bei konventionellen Stromverteilungssystemen lediglich eine Einzel- oder Sammelsignalisierung einer Störung angezeigt werden kann, bieten intelligente Systeme eine Vielzahl an Funktionalitäten. Möglich werden diese Funktionen nur mit einem integrierten Bus-System. Die Intelligenz sitzt in solchen Systemen in der Regel in einer Kommunikationsbaugruppe. Diese bildet das Herzstück des Systems und übernimmt die Verbindung zwischen den elektronischen Sicherungsautomaten und der übergeordneten Steuerungs- oder Leitwarte. Damit können individuelle Messdaten, Statuszustände und Fehlermeldungen abgefragt, zwischengespeichert und an das Managementsystem weitergeben werden. Das Remote Control Interface RCI10 von E-T-A verfügt über eine Ethernetschnittstelle. Dank dieser Schnittstelle kann das gesamte Stromverteilungssystem ins Unternehmensnetzwerk integriert und die Daten weltweit an die Systemverantwortlichen übertragen werden. Mithilfe dieser neuen Transparenz sieht der Administrator nicht nur, dass eine Anlage oder eine Komponente ausgefallen ist, sondern kann, dank des Fernzugriffs, sogar den Grund für den Ausfall sehen wie z.B. Überstrom oder zu hohe Temperatur im Serverschrank.

Condition Monitoring und Predictive Maintenance

Die kontinuierliche Zustandsüberwachung, auch Condition Monitoring genannt, bildet die Grundlage für die vorausschauende Wartung bzw. Predictive Maintenance. Wurden Ausfälle von Komponenten bisher immer erst im akuten Störungsfall erkannt, können intelligente Systeme Fehlentwicklungen bei Komponenten bereits im Vorfeld erkennen. Damit ist es möglich, Ersatzteile bereits frühzeitig zu versenden oder die Reparatur der Anlage in einem planmäßigen Wartungsfenster durchzuführen. Daraus resultieren auch Kosteneinsparungen gegenüber routinemäßigen oder zeitbasierten Instandhaltungsstrategien, da die Wartung nur dann ausgeführt wird, wenn dies auch sinnvoll oder gerechtfertigt ist.

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Reduzierte Servicekosten dank Fernzugriff

Der Fernzugriff ermöglicht neben technischen Vorteilen auch enorme wirtschaftliche Gewinne. Mussten früher bei jedem Fehler oder Anlagenstillstand Servicetechniker vor Ort sein, können heute aus der Leitwarte z.B. Systemneustarts durch Power On/Off erzwungen werden - und dies unabhängig vom Standort weltweit. Damit lassen sich Servicekosten signifikant reduzieren und schwer erreichbare oder dezentrale Anlagen einbinden. Zukünftig wird auch die Selbstoptimierung von Anlagen eine zunehmende Rolle spielen. Dafür reicht die alleinige Bereitstellung von Daten nicht aus. Es bedarf eines individuellen Managements der Applikation und einer daraus resultierenden Schlussfolgerung. Diese Schlussfolgerungen können z.B. mittels programmierbarer logischer Prozessabläufe bewerkstelligt werden. Dies kann in Störungsfällen, in denen beispielsweise der Batteriepuffer der Anlage als Stromversorgung einspringt, die Anlagenverfügbarkeit enorm verlängern. So werden mittels "Wenn-Dann-Beziehung" nur die Komponenten weiterhin mit Strom versorgt, die zur Aufrechterhaltung der Kommunikation unbedingt notwendig sind. Die restlichen Bestandteile werden geregelt abgeschaltet und nach der Fehlerbehebung wieder eingeschaltet. Das External-Alarm-Interface EAI300 von E-T-A ermöglicht neben dieser Selbstoptimierung in Kombination mit dem RCI10 die Erfassung externer Sensordaten sowie deren Alarmierung am Managementsystem. Dies beinhaltet z.B. die zusätzliche Überwachung und Anzeige von Türkontakten, Feuermeldern oder Temperatursensoren im Technikraum. Dank programmierbarer logischer Verknüpfungen können zudem ESX300-S Betriebszustände mit externen Gebersignalen gekoppelt werden.

Fazit

Die Anforderungen an Komponenten erweitern sich durch die Digitalisierung auch in der IT- und Kommunikationstechnik deutlich. Das System ControlPlex Rack von E-T-A ist auf die Herausforderungen in modernen Kommunikationsnetzen zugeschnitten und bietet dem Anwender damit ein Instrument, Anlagen und Kosten für Wartungs- und Serviceeinsätze zu verbessern. Die Grundkonfiguration besteht aus dem für 19"- oder ETSI-Schränke geeigneten Stromverteiler Power-D-Box CP und den elektronischen Schutzschaltern ESX300-S. Der modulare Aufbau von ControlPlex Rack bietet dem Kunden ein maßgeschneidertes und damit wirtschaftliches System. Je nach Applikations-Anforderungen kann das System optional erweitert werden. Beispielsweise mit dem Remote Control Interface RCI10 für komfortablen Fernzugriff, dem Remote Signalling Interface RSI10 für zuverlässige potentialfreie Signalisierung und dem External-Alarm-Interface EAI300 für die transparente Integration von Sensoren oder programmierbarer logischer Verknüpfungen.

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