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Power für Industrie 4.0 und IoT

Netzteil mit Datenschnittstelle

14. Mai 2021, 8:08 Uhr | Von Udo Schweizer

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Netzteil per Software parametrieren

TDK-Lambda stellt dem Maschinenentwickler das Softwaretool G-AXESS zum Herunterladen bereit. G-AXESS ist eine LabView-Anwendung mit integrierter Runtime Engine, und läuft unter Windows. »Normale« PC´s ohne RS-485-Interface oder Laptops lassen sich über einen handelsüblichen USB-RS-485-Converter mit dem Netzteil verbinden. LabView ist eine gängige Software zum Steuern von Maschinen und Anlagen und zum Visualisieren von Daten.

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Maschinenbauer, Testingenieure, Automatisierungsfachleute und viele andere technische Berufe sind mit LabView vertraut. Mit G-AXESS können Maschinenentwickler das Netzteil komfortabel programmieren und parametrieren. Einstellbar sind Ausgangsspannung, -strom, Überspannungsschutz, Strombegrenzung und andere Regel- und Signalparameter. Programmierbar sind auch die Anlauframpen für Spannung und Strom, die Strombegrenzungscharakteristik, Verzögerungen für Signale und Schutzfunktionen sowie das Verhalten nach Netzausfall.

Durch den programmierbaren Hochlauf der Ausgangsspannung ist der Einsatz des GXE-600 in Anwendungen möglich, für die früher kostspielige Sonderentwicklungen von Spezialnetzteilen notwendig waren. Ein Beispiel sind Massenspektrometer, deren große Induktivitäten ein langsames Hochlaufen der Versorgungsspannung erfordern. Mit G-AXESS kann der Anwendungsentwickler die Hochlauframpe per Software in weiten Grenzen einstellen.

Welche Daten das Netzteil bereithält

Zu den Ausstattungs-Features des GXE-600 zählen ein Betriebsstundenzähler, ein Temperatursensor und ein Fehlerregister. Damit lassen sich unter anderem Hardwaredaten wie Betriebsstunden, Temperatur, Gerätetyp, Lot-Nummer, Seriennummer und Firmware-Version abrufen.

Diese Hardwaredaten sind wichtig für den Service und die Rückverfolgbarkeit von Komponenten. Sie sind von der zentralen Anlagenverwaltung nutzbar. Unterstützt wird außerdem ein externer Fehlerspeicher, der zum Beispiel im HMI der Maschine verbaut sein kann. Die Daten werden vom Netzteil über Modbus-RTU zum HMI übertragen. Welche Daten permanent gespeichert werden sollen, kann der Anlagenentwickler festlegen. Mit G-AXESS lässt sich im netzteilinternen Fehlerregister einstellen, welche Werte flüchtig und welche nichtflüchtig gespeichert werden. Im Falle einer Störung kann der Service anhand dieser Werte feststellen, was den Ausfall des Netzteils verursacht hat.

Zur Berechnung des Stresslevels und der Lebenserwartung kann die Historie von Temperatur, Betriebsdauer und Betriebszeiten im Überlastbereich ausgewertet werden. G-AXESS ermöglicht zudem die angepasste Anzeige der Ausgangskennlinien abhängig von Einbaulage und Umgebungstemperatur. Eine Punktanzeige visualisiert die aktuelle Belastung. Anhand des Betriebsstundenzählers und des Stresslevels lässt sich der Zeitpunkt zum Austausch des Netzteils vorhersagen. Zugrunde liegt die Faustregel, dass eine Temperaturerhöhung um zehn Grad die Lebensdauer der Elkos halbiert.

Wenn sich in der Entwicklungsphase einer Anwendung ein Set-up der Netzteilparameter bewährt hat, kann man mit G-AXESS diese Parameter auf einem PC speichern. In der Serienfertigung lässt sich die gespeicherte Konfiguration auf beliebig viele Netzteile aufspielen.

Nutzen in der Praxis

Früher genügte bei Netzteilen das Power-Fail-Signal, um Fehler beispielsweise über eine rote LED anzuzeigen. Das Bedienpersonal hat dann den Service informiert. In nahezu menschenleeren Fertigungshallen mit Robotern nähme jedoch niemand eine rote Warn-LED wahr. Stattdessen kann das Einbaunetzteil mit Datenschnittstelle eine detaillierte Fehlermeldung an den Fertigungsrechner senden, der daraufhin die betroffene Maschine anhält, eventuell Fertigungsjobs an eine parallele Fertigungslinie übergibt und den Service automatisiert anfordert.

Mobile Endgeräte mit modernen Batteriesystemen auf Basis Li-Ionen oder Li-Polymer erfordern gegenüber klassischen Bleibatterien ein wesentlich komplexeres Akkumanagement. In autonomen Flurförderfahrzeugen wird das GXE-600 über eine Datenschnittstelle in den Fahrzeug-Controller eingebunden. Hier liefert das GXE-600 kontinuierlich Daten zu Ladestrom und -spannung sowie Ladedauer. Diese Informationen wertet der Fahrzeug-Controller aus und passt die Ladekennlinie entsprechend an beziehungsweise errechnet in Kombination mit weiteren Eingangsinformationen den Ladezustand des Akkus und damit die Restlaufzeit und den Zeitpunkt für die nächste Ladung. So wird in großen automatisierten Logistikzentren die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Flurförderfahrzeuge optimiert.

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