Industrielle Schalttechnik: Schalttechnik und Automatisierung rückt zusammen

Der Trend zu \’Green Automation\‘ beherrscht derzeit die Automatisierungsszene. In allen Facetten versuchen Gerätehersteller sowie Maschinen- und Anlagenbauer die klassischen technischen bzw. physikalischen Grenzen industrieller Abläufe zu überschreiten. Mit viel Entwicklungsaufwand hat Siemens seine neue Schaltgerätegeneration \’Sirius Innovationen\‘ auf den Markt gebracht. Ziel war einerseits Montage und Handling der Schalttechnik noch wirtschaftlicher zu machen, andererseits die Schalttechnik signaltechnisch noch intensiver mit der Steuerungs- und Automatisierungsebene zu verschmelzen. Wie gut das gelungen ist und welchen Nutzen es tatsächlich bringt, verdeutlicht eine Reihe von Vorteilen. Wichtigster Blickfang ist die Effizienz im Schaltschrank. Um bis zu 10% konnte dort die Verlustleistung reduziert werden. Dies resultiert zum einen aus neuartigen Bimetallwerkstoffen, die Erwärmungen im Leistungsschalter reduzieren. Zum anderen sinkt die Verlustleistung innerhalb des Schaltschranks durch die neue Ansteuerelektronik der Schützspulen. Ergebnis: Durch die Leistungsverdichtung übernehmen kleinere Schaltgeräte die Aufgaben von bisher größeren. Übertragen auf den Sirius-Systembaukasten bedeutet das, dass die Baugröße S00 nun einen Leistungsbereich bis 7,5 kW abdeckt, während S0 sogar bis 18,5 kW bei 400 V eingesetzt werden kann. Das erlaubt laut Siemens aber auch, dass bis zu 30% Platz im Schaltschrank gespart werden kann und auch der Lagerhaltungs- bzw. Planungsaufwand um 20% geringer ist. Übertragen auf die Praxis: bei 45mm Baubreite können nun Ströme bis 38A geschaltet werden. Die Leistungsschalter 3RV2 sind sogar bis 40A einsetzbar. Neuartige Verbindungstechnik für Zeitersparnis und Risikoreduzierung Ein weiterer wesentlicher Aspekt bei der Entwicklung des Systembaukastens war unter anderem auch die Verbindungstechnik, die in einem nicht zu unterschätzenden Maß an der Wirtschaftlichkeit einer elektrotechnischen Lösung beteiligt ist. Deshalb wird im Arbeitsaufwand für Verdrahtung gerade von Maschinen- und Anlagenbauern ein entsprechend großes Optimierungspotenzial gesehen. Das war Anlass für Siemens, den Sirius-Systembaukasten vollkommen steckbar zu machen. Insbesondere für die Baugrößen S00 und S0, also bis 18,5kW bringt diese Auswahl wesentliche Zeitvorteile bei Montage und Verdrahtung. Ohne die üblichen Leitungsverbindungen lassen sich nun mechanische sowie Halbleiterschütze, Sanftstarter, Leistungsschalter und Stromüberwachungsrelais zu kompletten Abzweigen kombinieren. Das führt zu schneller und übersichtlicher Umsetzung der Schalttechnik bei gleichzeitiger Einsparung von Verdrahtungsaufwand und Reduzierung von Verdrahtungsfehlern. Wer alles in einem will, kann sich für die Kompaktabzweige Sirius 3RA6 entscheiden. Diese integrieren die Funktion eines Schützes, eines Leistungsschalters und eines elektronischen Überlastrelais bis zu 32A in einem nur 45mm breiten Gehäuse. Sicherheitslösungen lassen sich einfach stecken Selbst Sicherheitstechnik ist auf diese Weise einfach zu realisieren: Mit einem so genannten Safety-Verbinder lassen sich zwei Schütze und ein Sicherheitsschaltgerät 3TK28 zu einer einfachen sicherheitsgerichteten Lösung zusammenfügen. Eine solche Lösung im zeilenorientierten Aufbau ist einfach, zeitsparend und sicher gemäß PLe nach ISO13949-1 bzw. SIL3 nach IEC62061. Das i-Tüpfelchen: Den kompletten Systembaukasten mit allen Anbau- und Zubehörteilen gibt es nun in den Baugrößen S00 und S0 in Federzug-Anschlusstechnik. Diese lässt sich sehr schnell verdrahten, weil die Leitungsenden keine Aderendhülsen benötigen und einfach gesteckt werden. Außerdem gilt diese Art der Verbindung als besonders rüttelfest, was in vielen Anwendungen große Vorteile bringt. Das obligatorische Nachziehen von Schraubverbindungen nach einem Transport oder einer gewissen Betriebszeit gehört damit der Vergangenheit an. Funktionsmodule für die schnelle Abzweigkonfektionierung Die Entwicklung des neuen Sirius-Systembaukastens bezieht sich nicht nur auf den Hauptstromkreis und damit verbundene Geräteoptimierungen, sondern auch auf den Steuerstromkreis. Während früher Hilfsschalter aufgesetzt werden mussten, haben die neuen 3RT2-Schütze der Baugröße S00 und S0 nun bereits einen bzw. zwei integriert. Selbstverständlich lassen sich noch weitere aufstecken oder seitlich anbauen. Viel interessanter ist allerdings die Möglichkeit, dass sich nun auch so genannte Funktionsmodule von vorne aufstecken lassen. Damit ist es möglich, ohne großen Aufwand Direkt-, Wende- und Stern-Dreieck-Starter zu konfektionieren. Während es beim Direktstarter ansprechverzögerte und rückfallverzögerte Funktionsmodule gibt, sorgen die Funktionsmodule für die anderen beiden Startervarianten für eine interne Verriegelung bzw. Zeitsteuerung der zugehörigen Schütze. Die hierzu notwendige Signaltechnik wird über kurze Flachkabel realisiert, die einfach von oben in die Funktionsmodule gesteckt werden. Auf die gleiche Weise lassen sich bis zu vier gruppierte Abzweigvarianten auf Schützbasis miteinander verbinden und signaltechnisch einfach an die Steuerung anschließen. Das funktioniert über IO-Link, das Punkt-zu-Punkt-Verdrahtungssystem zur intelligenten Vernetzung einfacher Sensoren und Aktoren. Lediglich vom ersten Gerät führt eine ungeschirmte dreiadrige Leitung zum IO-Link-Master. Mit den separat geführten 24VDC-Hilfsspannungsanschlüssen lassen sich einfache Not-Aus-Konzepte realisieren. AS-i und IO-Link bringen Intelligenz in die Schalttechnik Alternativ dazu gibt es die Möglichkeit, die Schützkombinationen bzw. auch die Kompaktabzweige über das AS-Interface mit der Steuerung zu verbinden. Die einfachste Lösung dabei ist ein AS-i-Master wie zum Beispiel der DP/AS-i Link Advanced, der als Bindeglied zwischen AS-i und Profibus bzw. Profinet arbeitet. Wer beim Kompaktabzweig statt des einfachen Anbaumoduls das AS-i-Modul mit zwei lokalen Eingängen wählt, kann diesen sogar zur sicheren Abschaltung durch lokale Sicherheitsschaltgeräte wie Seilzugschalter, Positionsschalter etc. einsetzen. Eine weitere Ausführung erlaubt den Anschluss einer Vor-Ort-Steuerstelle. Ein weiterer wesentlicher Vorteil in Verbindung mit der vereinfachten, intelligenten Steuerungstechnik ist der vielfältige Datenaustausch. Über IO-Link z.B. können sowohl Prozess- als auch Parameter- und Diagnosedaten ausgetauscht werden. Das erweitert die Möglichkeiten der Automatisierung im so genannten \’letzten Meter\‘ zum Sensor und Aktor erheblich. Mit entsprechenden Konfigurations-, Parametrier- und Diagnosetools lassen sich wertvolle Daten gewinnen, die nicht nur Inbetriebnahmephasen beschleunigen, sondern auch Service- und Wartungszyklen positiv beeinflussen. Ein gutes Beispiel bietet dazu der Kompaktabzweig IO-Link, der mit seiner besonderen Funktionalität \’Abschalten bei Lebensdauer-Ende\‘ mit passender Diagnosemeldung deutlich zur Steigerung der Verfügbarkeit beitragen kann. Technisches und wirtschaftliches Potenzial genutzt All das zeigt, was \’Green Automation\‘ im eigentlichen Sinn bedeutet, nämlich die intelligente gerätetechnische und signaltechnische Vernetzung der Feldebene, die entsprechend einfach, übersichtlich und intelligent mit der Steuerungsebene kommuniziert. Mit Blick auf den neuen, komplett steckbaren Sirius-Systembaukasten heißt das: genügend technisches und wirtschaftlich effektives Potenzial für die Automatisierung. SPS/IPC/Drives 2010: Halle 2, Stand 201