Dezentrale Automatisierung
Stromversorgung jenseits des Schaltschranks
In der dezentralen Automatisierung und bei Industrie 4.0 wandert die Elektronik vom Schaltschrank ins Feld. Aus diesem Grund muss auch die Stromversorgung mitwandern und widrigen Umgebungen trotzen.
Ob Intralogistik, Maschinenbau oder Fabrikautomation – Trends wie dezentrale Automatisierung, Industrie 4.0 sowie Cloud-Lösungen bestimmen aktuell das industrielle Umfeld und erfordern neue Konzepte für die zuverlässige Versorgung von Verbrauchern. Die aktuell projektierten Maschinen und Anlagen sind intelligent und über weite Anlagenbereiche vernetzt. Dies führt dazu, dass die Unternehmen im Zuge von Industrie 4.0 immer mehr Prozessdaten sammeln, weitergeben und auswerten müssen. Um diese Prozessdaten unmittelbar in der Nähe der Sensorik und Aktorik auswerten und weiterleiten zu können, kommen vermehrt I/O-Systeme für die Feldinstallation zum Einsatz.
Für Anwendungen, in denen sich klassische Schaltschranklösungen aufgrund fehlender Erweiterbarkeit oder Platzmangel nicht installieren lassen, bietet Phoenix Contact Stromversorgungen mit erhöhter Schutzart IP67 für eine schaltschranklose Installation direkt im Feld in unmittelbarer Nähe am Endverbraucher an. Das bereits bestehende Produktportfolio an IP67-Stromversorgungen hat das Unternehmen nun um nach UL 1310 zertifizierte Geräte mit einer auf unter 100 VA begrenzten Ausgangsleistung ergänzt (NEC Class 2). Diese Geräte eignen sich daher für kleinere Lasten oder empfindliche Verbraucher wie zum Beispiel Steuerungen oder auch den Bereich der Sensorik und Aktorik.
Herausforderungen in der Intralogistik
Bei den aktuellen Trends wie Dezentralisierung und Modularisierung stechen insbesondere die verschiedenen Bereiche der Intralogistik hervor: Warenein- oder -ausgang, Lager- und Fördersysteme, Sortieranlagen, Überwachung und Sensorik sowie Kommunikationssysteme wie Access Points. Digitale Transformation, permanente Verfügbarkeit von Gütern und Waren, effizienter Material- und Güterfluss stellen die Anlagenbetreiber vor vielfältige Herausforderungen.
Um den innerbetrieblichen Transport, die Verschmelzung von Lager und Produktion oder auch intelligente Maschinen und Anlagen, z. B. autonome Transportsysteme oder kollaborative Roboter (Cobots), vollständig transparent zu machen und dadurch kontinuierlich optimieren zu können, muss auch die Energieversorgung anwendungsgerecht und flexibel sein. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, sollten weitläufige Anwendungen wie Fertigungslinien oder Förderbänder nach einem dezentralen Ansatz realisiert werden. Dies macht die Energieversorgung deutlich effizienter und hilft dabei, einzelne Teile der Anlage zu modularisieren. Außerdem lassen sich die einzelnen Module leichter warten und umrüsten, und deren Verfügbarkeit steigt.
Die schnelle Installation direkt am Verbraucher schafft zudem Platz im Schaltschrank und reduziert Leitungsverluste. Dies spart nicht nur Zeit und Kosten, sondern erhöht auch die Flexibilität und Erweiterbarkeit von Maschinen und Anlagen sowie im besten Fall sogar ganzer Fertigungs- und Logistikbereiche.
Kompakt und effizient mit Schutzart IP67
IP67-Stromversorgungen sind für den schaltschranklosen Einsatz im industriellen Umfeld entwickelt und bieten auch unter rauen Umweltbedingungen eine sichere Versorgung der angeschlossenen Last. Das robuste Aludruckguss-Gehäuse mit Schutzart IP67 bewahrt die Stromversorgungen vor dem Eindringen von Wasser und Fremdkörpern. Mit Abmessungen von 100 mm × 160 mm × 53 mm lassen sich die neuen Stromversorgungen dezentral, direkt im Feld, nahe dem Verbraucher einsetzen.
Auch der weite Temperaturbereich soll eine hohe Flexibilität bei den Einsatzszenarien ermöglichen. Überall dort, wo Wärme entsteht, wird diese direkt durch die Leiterplatte geführt und über die Gehäuseoberfläche abgeleitet. Bei Umgebungstemperaturen von −25 °C bis +60 °C arbeiten die Stromversorgungen ohne Leistungsminderung (Derating), darüber hinaus ist ein Betrieb bis +70 °C möglich. Die Geräte kommen hierbei ohne innenliegende Kühlkörper aus, die Entwärmung erfolgt ausschließlich über das Gehäuse. Auf Verguss der Elektronik wurde bewusst verzichtet, um die Lebensdauer der intern verbauten Komponenten zu verlängern und die Umwelt hinsichtlich Herstellung und Recycling zu schonen.
Die Elektronik ermöglicht einen AC-Eingangsspannungsbereich von 100 V (−15 %) bis 277 V (+10 %). Auch können die Stromversorgungen eingangsseitig mit Gleichspannungen (DC) von 110 V (−20 %) bis 250 V (+10 %) betrieben werden. Der AC- und DC-Weitbereichseingang ermöglicht somit weltweiten Einsatz in unterschiedlichen Versorgungsnetzen.
Neben einer angemessenen Schock- und Vibrationsfestigkeit besitzen die Geräte einen Wirkungsgrad von über 93 Prozent. Eine MTBF von über 1.000.000 h bei +40 °C und über 500.000 h bei +60 °C soll eine hohe Anlagenverfügbarkeit gewährleisten. Bei Bedarf lassen sich mehrere Stromversorgungen parallel oder in Reihe schalten, um Leistung oder Ausgangsspannung zu erhöhen oder Redundanz zu erzeugen.
Mit der AC- und DC-OK-LED-Signalisierung soll sich die Inbetriebnahme einfach gestalten und Fehler lassen sich sofort erkennen. Phoenix Contact bietet verschiedene standardisierte Anschlusstechniken (M12, IPD, 7/8 Zoll), um die Flexibilität und Zukunftssicherheit zu gewährleisten (siehe Abschnitt: Vielfältige Anschlussmöglichkeiten). Der Kunde profitiert von kleineren oder gar keinen Schaltschränken, Wärmereduzierung im Schaltschrank, kürzeren Kabellängen sowie kurzer Installationszeit.
Ein deutlich geringerer und somit kostengünstigerer Installationsaufwand weist besondere Vorteile beim Aufbau von Stromkreisen nach NEC Class 2 auf. Die Verwendung von nach UL 1310 zertifizierten Stromversorgungen minimiert insbesondere den Prüfaufwand bei der Zulassung einer kompletten Anlage.
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Vielfältige Anschlussmöglichkeiten
Die IP67-Stromversorgungen mit Ausgang nach NEC Class 2 sind mit standardisierten Anschlüssen wahlweise mit 7/8 Zoll, IPD, M12 oder M12-A ausgestattet. Dies sorgt für Flexibilität sowie eine hohe Kompatibilität im Feld und ermöglicht zudem einen fehlerfreien Anschluss der Geräte.
Der 7/8-Zoll-Schraubanschluss ist eine weltweit verbreitete Anschlusstechnik. Sie wird vor allem für die Leistungsversorgung von aktiven I/O-Modulen eingesetzt.
In der M12-Ausführung ist der Eingangsstecker S-codiert und die Ausgangsbuchse verfügt über die neue L- oder wahlweise A-Codierung. Die M12-Steckverbinder besitzen eine kompaktere Bauform und ersetzen sukzessive die älteren Steckverbinderdesigns.
Beide Steckverbindersysteme, sowohl 7/8 Zoll als auch M12, ermöglichen eine schnelle und fehlerfreie Verdrahtung dank standardisierter und codierter Anschlüsse. Vorkonfektionierte Leitungen in beliebigen Längen bieten darüber hinaus weiteres Sparpotenzial.
Die IPD-Anschlusstechnik (Installation Power Distribution), als vierte Option, ist vor allem für eine einfache Energieverteilung im Feld bekannt. Die Anschlusstechnik verfügt feldseitig über einen Push- in-Anschluss; dabei wird die entsprechende Leitung durch eine Kabeltülle geführt und direkt kontaktiert. Mittels IPD lassen sich freie Leitungsenden ohne konfektionierten Stecker komfortabel anschließen.
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Die Autoren
Nadine Schneider
Marketing Communications, Phoenix Contact Power Supplies.
Sebastian Schöttler
Produktmarketing Power Supplies, Phoenix Contact Power Supplies.
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