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Dipl.-Ing. (FH) Thomas Grützmacher: „Auf die Antriebsregler, die es mit Leistungen von 0,37 kW bis 22 kW gibt, geben wir eine Gewährleistung von zwei Jahren.“

Flexible Antriebsregler für das Feld

Die dezentralen Antriebsregler können mithilfe eines Adaptionskonzepts auf alle gängigen Motorenarten montiert werden.

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Grützmacher: „Der Inveor deckt bereits in der Standardausführung verschiedenste Anforderungen ab. Zudem bieten wir zahlreiche Anpassungsmöglichkeiten.“

Neben Leistungsfähigkeit stehen Effizienz und Flexibilität ganz oben auf der Wunschliste von Maschinen- und Anlagenbauern. Diese Wünsche erfüllt die Antriebsreglerplattform Inveor der Kostal Industrie Elektrik, die durch ihren modularen Aufbau universell einsetzbar ist. Die etz-Redaktion sprach mit Dipl.- Ing. (FH) Thomas Grützmacher, dem Leiter Produktmanagement Antriebstechnik, was die Lösung auszeichnet.

Mit der Inveor-Reihe bieten Sie Umrichter, die direkt auf dem Motor aufgesetzt werden. Warum setzen Sie auf dezentrale Lösungen?
T. Grützmacher: Bei unseren langjährigen OEM-Entwicklungen für namhafte Unternehmen war Dezentralität eine klare Kundenanforderung. Dementsprechend haben wir ein dezentrales Reglerkonzept entwickelt und darauf aufgesetzt. Um in dem rauen Umfeld hohe Standzeiten zu gewährleisten, verwenden wir beispielsweise Folien- statt Elektrolytkondensatoren. Die Plattform ist durch ihren modularen Aufbau universell einsetzbar und lässt sich einfach an die jeweilige Applikation anpassen. Als Kostal Industrie Elektrik den Inveor auf den Markt gebracht hat, war es eines der ersten dezentralen Geräte, das vektororientiert gearbeitet hat. Vorteile hatten wir damit vor allem bei hochdynamischen Anwendungen – etwa bei Hochdruckpumpen, bei denen eine schnelle Reaktion und Ausregelung von Laststößen gefordert ist.

Warum haben Sie nicht auch Schaltschrankgeräte im Programm?
T. Grützmacher: Zum einen sind für den Einbau im Schaltschrank andere Parameter zu beachten. Zum anderen werden immer mehr Anlagen modular aufgebaut, sodass sich für dezentral einzusetzende Geräte ein sehr interessanter Markt bietet. Ein dezentrales Konzept bietet gleich mehrere Vorteile. So sind in der Regel keine zusätzlichen Drosseln oder Filter erforderlich, da Wechselwirkungen, die durch lange Zuleitungen – zwischen Schaltschrankfrequenzumrichter und Motor – verursacht werden, fast komplett vernachlässigt werden können. Des Weiteren spielen Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten eine sehr viel geringere Rolle als beim Schaltschrankeinbau der Geräte. Außerdem entstehen bei unserem Zwischenkreiskonzept mit Folienkondensatoren im dreiphasigen Betrieb wesentlich geringere Abgleichströme, was in vielen Anlagen ein sehr wichtiger Faktor sein kann.

Für welche Motoren sind Ihre Umrichter geeignet?
T. Grützmacher: Im Prinzip ist der Inveor für alle gängigen Motorenarten perfekt geeignet. Unsere Adapterplatten können auf nahezu jeden Motor angepasst werden. Auf spezielle Anforderungen hinsichtlich der Abmessungen können wir – abhängig von den Stückzahlen – flexibel reagieren. Der Kunde montiert die Adapterplatte auf den Motor und steckt die Umrichter einfach auf.

Die Anpassung an die Antriebe erfolgt also über die Adapterplatte. Welche Größen bieten Sie an?
T. Grützmacher: Wir bieten den Inveor standardmäßig in vier Baugrößen von 0,37 kW bis 22 kW an. Die Plattengröße ist so gewählt, dass wir die gängigen Baugrößen von Motorklemmkästen abdecken. In Ausnahmefällen werden Sonderlösungen entwickelt.

Was sind denn die technischen Eigenschaften der Antriebsregler?
T. Grützmacher: In der Standardausführung sind ein PID-Regler mit Stand-by-Funktion und eine Soft-SPS nach DIN EN 61131-3 integriert, mit der der Kunde in der Lage ist alle internen Parameter des Geräts zu verknüpfen sowie Ein- und Ausgänge zu definieren. Das IP65-geschützte Gerät erlaubt einen S1-Betrieb bis zu einer Umgebungstemperatur von 50 °C ohne Derating bei einer Taktfrequenz von 8 kHz. Wir geben auf die Inveor-Geräte eine Gewährleistung von zwei Jahren beziehungsweise unter worst-case-Bedingungen von 40.000 Arbeitsstunden. Neben einer M12-Kommunikationsschnittstelle gehören vier digitale und zwei analoge Eingänge sowie zwei Relais- und zwei digitale Ausgänge zum vorhandenen IO-Portfolio. Zwei LED visualisieren die Betriebszustände. Detailliertere Informationen liefert die PC-Software mit Oszilloskopfunktion. Die interne Spannungsversorgung liefert bis DC 10 V bis 24 V und 270 mA, sodass die meisten Sensoren gleich aus dem Antrieb heraus versorgt werden können. Dies nutzen unsere Kunden gerne im Zusammenhang mit unserer integrierten Soft- SPS.

Die Standardausführung deckt damit schon einen Großteil der Anforderungen ab. Welche zusätzlichen Optionen gibt es?
T. Grützmacher: Neben der standardmäßigen Bedienung per PC-Software kann der Inveor zusätzlich mit einem komfortablen Handbediengerät mit Klartextanzeige oder einer im Gehäusedeckel integrierten Folientastatur gesteuert werden. Optional ist die Anbindung an verschiedene Feldbussysteme möglich, wie zum Beispiel CAN-Open, Ethercat, Profibus, Sercos 3, Profinet und Modbus. Weitere Schnittstellen werden folgen. Zudem gibt es eine Inveor-Variante mit reduzierten Ein- und Ausgängen für geringere Anforderungen. Eine einphasige Netzeinspeisung ermöglicht eine Anwendung im niedrigen Leistungsbereich (0,37 kW bis 1,1 kW) und schafft somit Optionen für eine Ausweitung auf weitere Einsatzgebiete wie beispielsweise Haushalts- und Laboranwendungen. In Kürze wird mit der Funktion Safe Torque Off (STO) auch funktionale Sicherheit – bis 22 kW – verfügbar sein. Dort wo Masterfunktionalität oder Visualisierung gewünscht ist, bieten wir Touchpanels, die innerhalb eines Feldbussystems Funktionalitäten zuordnen können. Hiermit erfolgt die Bedienung der Antriebsregler-Familie sowohl intuitiv als auch zentral. So lassen sich damit auch Pumpensysteme im erweiterten Temperaturbereich über ein Bediengerät ansteuern und visualisieren.

Ist STO nicht mittlerweile Standard bei Frequenzumrichtern?
T. Grützmacher: Nein, Standard ist die Funktionale Sicherheit noch nicht. Allerdings steigt die Nachfrage. Wir haben mit unserer Lösung auf die Anforderung von Kunden aus dem Hochdruckpumpen-Segment reagiert. Ein wesentlicher Vorteil unserer zweikanaligen Lösung besteht in der reinen Hardwarestruktur, da hier in keinster Weise in die Firmware des Inveor eingegriffen werden muss. Rein technisch gesehen bietet dabei der dezentrale Anlagenaufbau gegenüber der Schaltschrankvariante viele Vorteile. Unsere Lösung wird die Anforderungen nach SIL3, PL e Kategorie 4 erfüllen.

Welche Funktionalitäten bieten sie in Bezug auf die Ausfallsicherheit und das Condition Monitoring an?
T. Grützmacher: Anlagensicherheit und Verfügbarkeit haben bei uns oberste Priorität. Deswegen haben wir im Inveor verschiedene Schutzfunktionen integriert. So überwachen wir auf Über- und Unterspannung, I 2 t, Kurzschluss, Motor- sowie Umrichtertemperatur und bieten einen Kipp- und Blockierschutz an. Insgesamt können 50 Zustände erfasst und ausgewertet werden. Der Kunde entscheidet, welche er implementiert haben will. In der PC-Software ist zudem ein vierkanaliges Oszilloskop und eine Datenloggingfunktion hinterlegt. Die erfassten Daten können dann in Form einer Excel-Tabelle ausgegeben werden.

Sie haben schon mehrfach Ihre Software erwähnt. Was hat es damit auf sich?
T. Grützmacher: Die von uns kostenfrei zur Verfügung gestellte Programmiersoftware ordnet Funktionalitäten vergleichbar einer Excel-Tabelle zu und ist somit einfach zu handhaben. Je Spalte sehen Sie die Ein- und Ausgänge sowie die Funktionalitäten und Parameter, die hinterlegt werden müssen. Der Kunde kann mittels Rechtevergabe verschiedene Ebenen freigaben. Eine Ebene dient der reinen Visualisierung, auf der zweiten sind erweiterte Parameter hinterlegt, auf der dritten Ebene können auch Motorparameter verändert werden. Für weitere Anforderungen sind dann unsere Service- Techniker gefordert.

Welche Weiterentwicklungen sind bei Ihren Antriebsreglern zu erwarten?
T. Grützmacher: Beispielsweise ist die komplette Überarbeitung unserer Baureihe als Sandwich-Version in IP00 geplant. Die Leiterkarten, bestehend aus einem Leistungs- und einem Controllerteil, werden dabei auf eine Platte geschraubt und der Kunde implementiert diese Sandwiches direkt in die Anlage. Im weitesten Sinne wäre das ein komplett offenes Schaltschrankgerät, das der Kunde je nach Anforderungen an die Schutzart in ein entsprechendes Gehäuse montiert. Erst kürzlich haben wir unsere Serie mit einem sehr kompakten einphasigen Gerät mit Leistungen von 0,25 kW bis 0,75 kW nach unten hin abgerundet. Damit haben wir der Entwicklung Rechnung getragen, dass über die Motorenverordnung künftig auch Geräte der kleineren Leistungsklasse in der Energieeffizienz-Debatte berücksichtigt werden.

Was ist die Zukunftsstrategie von Kostal?
T. Grützmacher: Wir sind traditionell OEM-Hersteller gewesen und werden auch weiter in diesem Segment arbeiten. Bisher kommen unsere dezentralen Regler in erster Linie in Pumpen- sowie Lüfteranwendungen zum Einsatz. Unser Inveor ist aber auch für zukünftige Anforderungen, zum Beispiel im Sinne einer Branchenerweiterung, gewappnet. Hierfür wollen wir unter anderem unser Feldbusangebot ausweiten. Fertigungstechnisch sind wir gut aufgestellt, um auf wachsende Anforderungen zu reagieren. (no)

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