Intelligente Produktion
Die Stromversorgung muss Industrie 4.0 können
Im Zuge der digitalen Transformation der Industrie geht es auch darum, die Energieeffizienz und Verfügbarkeit von Produktionsstätten und -anlagen durch moderne Technologie zu maximieren.
Mit der datengetriebenen Lösung »Smart Reliable Power Supply« als Teil des Digitalisierungsansatzes »Digital Factory now« nimmt Phoenix Contact eines der Kernelemente einer wirtschaftlichen Fertigung in den Blick: die Stromversorgung.
Aufgrund der derzeitigen internationalen Entwicklungen und des absehbaren Klimawandels auf der Erde muss der Umgang mit den bestehenden Ressourcen neu durchdacht werden. Phoenix Contact zielt daher mit seinem Zukunftsbild der »All Electric Society« darauf ab, genau diesen Herausforderungen technologisch zu begegnen. Die All Electric Society beschreibt eine Welt, in der Energie aus erneuerbaren Ressourcen in ausreichendem Maße und bezahlbar vorhanden ist. Neben der konsequenten Erzeugung und Nutzung regenerativer Energie erweisen sich die Senkung des primären Energiebedarfs durch Energieeffizienzmaßnahmen sowie die Schaffung digitaler, intelligenter und vernetzter Systeme als Schlüssel für eine nachhaltige Zukunft.
Vollständige Konsistenz von der Primärseite bis zu den Verbraucherkreisen
Das beschriebene Szenario betrifft nicht nur die Bereiche des täglichen Lebens, sondern alle Glieder entlang der gesamten globalen Wertschöpfungskette. Vor diesem Hintergrund gilt es, auch die Fabrikautomatisierung durch neue Konzepte und Produkte nachhaltig zu gestalten. Großes Potenzial besteht hier in der Digitalisierung, welche die Produktion zunächst vor einige Herausforderungen stellt, aber zahlreiche Möglichkeiten zur Steigerung der Verfügbarkeit und Effizienz eröffnet. Im Zentrum smarter und digitalisierter Fabriken steht, Daten zu erheben, zu verarbeiten und an der richtigen Stelle im passenden Format wieder bereitzustellen.
Der Ansatz Digital Factory now bietet dazu verschiedene Bereiche, die in vier Handlungsfelder aufgeteilt sind: Data Collection, Storage and Evaluation; Data Transportation; Data Security; und Data Usage. Die einzelnen Bausteine lassen sich individuell anpassen und kombinieren. Auf diese Weise ist die Digitalisierung in jeder Fertigung ganz nach Bedarf und unabhängig vom aktuellen technischen Entwicklungsstand umsetzbar (Bild 1).
Das Portfolio des Konzepts Digital Factory now wird stetig weiterentwickelt, wobei die zunehmende Elektrifizierung, Vernetzung und Automatisierung eine geeignete Stromversorgung erfordert – bei Phoenix Contact als Smart Reliable Power Supply bezeichnet. Dabei handelt es sich um einen ganzheitlichen Ansatz für die zuverlässige Stromversorgung von Maschinen und Produktionsanlagen. Smart Reliable Power Supply besteht aus der Kombination einer Stromversorgung aus der Produktfamilie »Quint Power« mit einem Geräteschutzschaltersystem der Baureihe »Caparoc«. Beide Geräte bilden eine modulare Kombination für ein abgesichertes 24-V-Versorgungssystem.
Durch den integrierten Zwei-Draht-Bus zwischen der Stromversorgung und dem Geräteschutzschaltersystem lässt sich Quint Power einfach und kostengünstig in das Netzwerkprotokoll von Caparoc einbinden. Die Profinet-Schnittstelle des Geräteschutzschaltersystems ermöglicht nun eine vollständige Transparenz sowie den Zugriff auf das Gesamtsystem. Darüber hinaus können Anwender per Webserver vor Ort auf Betriebszustände, Fehlermeldungen und Einstelldetails des Systems zugreifen. Die Stromversorgungskombination schafft somit die vollständige Datenkonsistenz von der Primärseite bis zu den abgesicherten Verbraucherkreisen (Bild 2).
Frühzeitige Erkennung von Fehlern und Schwellwertüberschreitungen
Über die Profinet-Schnittstelle lassen sich sämtliche relevante Daten des Gesamtsystems im übergeordneten Automatisierungssystem auslesen. Den Anwendern stehen hier allgemeine Betriebsdaten, das digitale Typenschild, Diagnosedaten der AC-Seite sowie Diagnosedaten der DC-Seite und der abgesicherten DC-Seite zur Verfügung. Zudem lässt sich das Gesamtsystem schnell und problemlos über das Automatisierungssystem parametrieren. Nach einem Gerätetausch spart die direkte Übernahme der Parametrierung Zeit und vermeidet Anwenderfehler.
Als Automatisierungssystem kann »PLCnext Control« von Phoenix Contact dienen. Für dessen Steuerungen steht auf dem digitalen Marktplatz PLCnext Store die Bausteinbibliothek Caparoc Basic bereit. Sie vereinfacht die Inbetriebnahme der Smart Reliable Power Supply durch vorgefertigte PLCnext-Bausteine, welche die Daten sowohl zyklisch als auch azyklisch auslesen und anwenderfreundlich aufbereiten.
Das spart weitere Zeit und den Programmieraufwand. Fehlerzustände oder Überschreitungen von Schwellwerten können also von der PLCnext Control frühzeitig erkannt werden, was die Planung von Wartungsarbeiten effizienter gestaltet und die Ausfallzeiten verkürzt. Das integrierte Fehlerprotokoll ermöglicht bei der Fehlersuche im 12-bis-24-V-DC-Bereich eine schnelle Identifizierung des Problems. Dabei unterstützt das Meldesystem der Bibliothek Caparoc Basic. Auf diese Weise wird die Datentransparenz der kompletten Anlage erhöht, und die Anwender bekommen Informationen über alle wichtigen Betriebs- und Diagnosedaten. Fehler lassen sich so frühzeitig detektieren, lokalisieren und beheben.
Ein solch umfassendes Condition-Monitoring ermöglicht eine hohe Anlagenverfügbarkeit. Ferner liefert das System die Daten zur Ermittlung der Leistungsreserven einer Anlage. Durch den modularen Aufbau vereinfacht sich folglich die Erweiterung der Anlage. Um eine höhere Energieeffizienz zu erreichen, können Anwender zusätzliche Leistungsreserven und große Verbraucher erkennen (Bild 3).
Schnelles Auslesen der Daten im Automatisierungssystem
Smart Reliable Power Supply ergänzt das Portfolio der Digital Factory now um ein Konzept für die Stromversorgung. Aufgrund der smarten Verknüpfung der Stromversorgung Quint Power (20 A oder 40 A) mit dem Geräteschutzschaltersystem Caparoc wird das 24-V-Versorgungssystem einer Produktionsanlage digitalisiert. Die zur Verfügung gestellten Daten lassen sich über das Profinet-Protokoll im übergeordneten Automatisierungssystem auslesen.
Die Bausteinbibliothek unterstützt dabei, indem sie die Daten unter anderem in einem anwenderfreundlichen Format bereitstellt. Je nach Applikation können Anwender Betriebszustände und Fehlermeldungen direkt analysieren und visualisieren. Smart Reliable Power Supply ermöglicht somit ein umfassendes Condition-Monitoring für eine hohe Anlagenverfügbarkeit, eine einfache und fehlerfreie Anlagenerweiterung sowie die Steigerung der Energieeffizienz (Bild 4).
Der Autor:
Lukas Wehage ist Solution Engineer für VMM Factory Automation bei Phoenix Contact Electronics.
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- Stromversorgung von Industrie-4.0-Produktionssystemen: Auf die Intelligenz kommt es an
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