Immer bestens informiert USV in übergeordnete Steuerungen integrieren

In Fertigungsanlagen können bereits kurze Netzeinbrüche und -ausfälle zu einem Produktionsstopp führen. Um dies zu vermeiden, kommen unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) zum Einsatz. Sind diese auch noch »intelligent« und können mit der übergeordneten Steuerung kommunizieren, ergeben sich viele Vorteile - beispielsweise für anstehende Wartungsarbeiten.

Unterbrechungsfreie Stromversorgungen sind ein wesentlicher Bestandteil der Schaltschränke moderner Maschinen und Anlagen. Sie werden überall dort verwendet, wo Spannungseinbrüche oder -ausfälle teure Stillstandzeiten nach sich ziehen können. Die Geräte schützen relevante Verbraucher wie Industrie-PCs vor Datenverlust, indem das USV-Modul unterbrechungsfrei auf den Energiespeicher umschaltet, sobald Probleme bei der primärseitigen Energieversorgung auftreten.

Mit der »IQ«-Technik beliefert die »Module Quint UPS« von Phoe-nix Contact die Anwendung zuverlässig, wobei auch der Energie-speicher bestmöglich ausgenutzt wird. Das »intelligente« USV-Modul kommuniziert dazu mit dem angeschlossenen Energiespeicher. Auf diese Weise soll eine stabile Versorgung der angekoppelten Geräte bei bestmöglicher Nutzung der Energiereserven gegeben sein.

Ein Beispiel soll verdeutlichen, wie wichtig die Information über den aktuellen Zustand des Energiespeichers ist: Ein Industrie-PC soll durchgängig mit einer Gleichspannung von 24 V versorgt werden. Bei bisherigen Lösungen mit handelsüblichen USV-Modulen puffert eine Batterie mit 3,4 Ah unter bestmöglichen Bedingungen 5 A für 20 Minuten. Diese Lösung ist für die Applikation des Beispielkunden ausreichend und wird so installiert.

Es stellt sich jedoch die Frage, ob der Energiespeicher diesen Zeitraum bei Ausfall des Versorgungsnetzes tatsächlich überbrücken kann. Denn der Ladezustand und die Restlaufzeit der verbauten Batterie sind nicht bekannt und nehmen zudem im Laufe der Zeit deutlich ab. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Umgebungstemperatur ober- oder unterhalb der für Bleibatterien optimalen +20 °C bis +30 °C liegt.

Mit der IQ-Technik besteht diese Unsicherheit nicht mehr: Die USV ermittelt alle wesentlichen Zustände des Energiespeichers (Bild 1). Dadurch sorgt sie für die notwendige Transparenz, damit die Stabilität der Versorgung jederzeit sowie unter bestmöglicher Ausnutzung des Energiespeichers sichergestellt ist. Das Batterie-Management kennt den aktuellen Ladezustand des angebundenen Energiespeichers und errechnet daraus die zur Verfügung stehende Restlaufzeit.

Die unterbrechungsfreie Stromversorgung kann dem Anwender also mitteilen, ob die Pufferzeit wirklich noch 20 Minuten beträgt. Sobald ein einstellbarer Schwellwert erreicht ist, wird über den potenzialfreien Relaiskontakt, per Software oder direkt an die übergeordnete Steuerung eine Warnmeldung abgesetzt. Der im Beispiel angeführte Industrie-PC arbeitet so lange wie möglich und fährt erst kurz bevor die Batteriespannung einbricht herunter. Somit sind Wartungsarbeiten planbar, und der Energiespeicher muss nicht mehr frühzeitig gewechselt werden, da der Anwender stets über die verbleibende Lebenserwartung unterrichtet ist.

Diese Information kann ebenfalls über potenzialfreie Relaiskontakte oder direkt an die übergeordnete Steuerung weitergeleitet werden. Voraussetzung für die kontinuierliche Überwachung des Energiespeichers und das »intelligente« Management der USV ist die stetige Kommunikation zwischen dem USV-Modul Quint UPS und dem Energiespeicher.

Zu diesem Zweck ist neben der Plus- und Minus-Verdrahtung noch ein weiteres Kabel zu installieren, das den Datenaustausch zwischen beiden Komponenten übernimmt. Das USV-Modul identifiziert den angekoppelten Energiespeicher automatisch. Dieser meldet da-raufhin seine Seriennummer und Kapazität. Je nach Typ und Umgebungsbedingungen wählt die USV nun automatisch die optimale Ladecharakteristik, was die Lebensdauer des Energiespeichers deutlich erhöht. Zur Bestimmung der Ladekennlinie informiert der Energiespeicher über aktuelle Spannungs- und Stromwerte sowie die Temperatur.