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01 Das modulare Stromversorgungssystem Sitop PSU8600 von Siemens bringt eine Vielzahl innovativer Funktionen für die Versorgung anspruchsvoller Automatisierungslösungen mit

Stromversorgung in die Automatisierung integriert

02 Engineering-Effizienz: Sitop PSU8600 ist Teil des Engineering Frameworks Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) und kann darin projektiert, parametriert und vernetzt werden

03 Über vorgefertigte „PSU8600-Faceplates“ für Simatic „WinCC“ lässt sich im TIA Portal schnell eine Visualisierung aller Betriebszustände und Diagnoseinformationen umsetzen

04 Über seine Ethernet-/Profinet-Schnittstelle ist das Stromversorgungssystem Sitop PSU8600 nahtlos in die Maschinen- oder Anlagenautomatisierung eingebunden – vom Engineering bis zum Betrieb

Die Anforderungen an die Stromversorgung in komplexen Prozessen sind hoch. Für den High-End-Bereich hat Siemens nun eine neue, modulare Stromversorgung auf den Markt gebracht. Mit erweitertem Funktionsumfang und Profinet- Kommunikation bietet sie Anwendern höhere Flexibilität, Zuverlässigkeit und Effizienz im Engineering, bei der Inbetriebnahme, im Betrieb sowie bei Wartung und Diagnose. Nahtlos in die Automatisierungswelt des Herstellers integriert wird sie damit mehr denn je zur Systemlösung.

Die zuverlässige Gleichstromversorgung ist hinsichtlich der Verfügbarkeit und somit auch der Produktivität hoch automatisierter Maschinen und Anlagen von entscheidender Bedeutung. Eine Unterbrechung oder gar ein Ausfall der 24-Volt-Versorgung kann die Abläufe massiv beeinträchtigen und mitunter kostspielige Folgen haben. Insbesondere in komplexen Prozessen muss eine zeitgemäße Stromversorgung allerdings höheren Ansprüchen genügen als lediglich den „Versorgungsaspekt“ abzudecken: Bei aller Komplexität der Anwendung ist eine einfache und flexible Parametrierung bzw. Einstellung gefordert. Im Idealfall ist die Integration in die Automatisierungslösung und in die Systemkommunikation möglich. Für dauerhaft zuverlässigen Betrieb bietet die Stromversorgung erweiterte Diagnose- und Wartungsinformationen, für höhere Effizienz unterstützt sie das Energiemanagement auf der Gleichspannungsseite. All diese Anforderungen hat Siemens in sein neues Stromversorgungssystem Sitop PSU8600 (Bild 1) einfließen lassen. Es reiht sich als aktuelles High-End-Produkt in die Linie „Sitop modular“ ein. Damit lassen sich auch anspruchsvolle Anwendungen noch flexibler, zuverlässiger und effizienter gestalten.

Flexibilität durch modularen Aufbau
Das neue Stromversorgungssystem ist als modularer Systembaukasten aufgebaut. Damit lässt es sich flexibel für die jeweilige Anwendung zusammenstellen und bei neuen Anforderungen sukzessive erweitern. Das Grundgerät ist dimensioniert für einen Ausgangsnennstrom von 40 A und bereits mit einer Ethernet-/Profinet-Schnittstelle mit zwei Ports ausgestattet. Damit kann es einfach in eine Netzwerk- Linienstruktur eingebunden werden, wodurch sich eine Fülle weiterer Funktionalitäten erschließen. Zur Basisausstattung gehören vier einzeln parametrierbare Ausgänge mit einem Ausgangsstrom von bis zu 10 A. Das Grundgerät zeichnet sich durch einen Wirkungsgrad von 94 % und eine Baubreite von 125 mm aus. Damit benötigt es nur wenig mehr als die Hälfte der Einbaubreite gegenüber einer herkömmlichen Stromversorgung gleicher Leistung und zusätzlichen Komponenten für den selektiven 24-V-Schutz, wie beispielsweise Leitungsschutzschalter. Die Einspeisung auf der Primärseite erfolgt über einen dreiphasigen Weitbereichseingang mit 400 V bis 500 V. Standard sind die hohe Überlastfähigkeit („Extra- Power“) bis zum 1,5-fachen Nennstrom für einen Zeitraum von 5 s pro Minute, beispielsweise für Verbraucher mit hohem Einschaltstrom, und eine interne Netzausfallüberbrückung für ca. 20 ms.

Zur Inbetriebnahme oder im Servicefall kann die Stromversorgung am Gerät eingestellt und bedient werden. Dazu stehen frontseitig DIP-Schalter, mehrfarbige LED-Taster sowie Potenziometer für Spannung und Stromschwellwert der einzelnen Ausgänge zur Verfügung. Über den integrierten Meldekontakt lässt sich die Betriebsbereitschaft zentral auswerten. Erfordert die Anwendung mehr als vier Ausgänge, kann die Kanalanzahl über Erweiterungsmodule in Stufen von jeweils vier Ausgängen auf bis zu 16 Ausgänge erhöht werden. Zur Auswahl stehen Erweiterungsmodule (CNX8600) mit vier Ausgängen bis zu je 5 A oder 10 A. Diese werden neben dem Grundgerät auf die Hutschiene gesetzt und über den „System Clip Link“, einem Verbindungsstecker für Energieversorgung und Systemdaten, an der Oberseite ohne jegliche Zusatzverdrahtung verbunden. In ähnlicher Weise erfolgt die Erweiterung um optionale Puffermodule (BUF8600). Mit diesen lässt sich die Netzausfall-Überbrückungsdauer verlängern. Hier stehen Varianten mit Pufferzeiten von 100 ms sowie 300 ms bei einem Laststrom von 40 A zur Verfügung, die kombiniert eingesetzt werden können. Über maximal zwei mögliche Puffermodule lässt sich diese Zeit auf bis zu 600 ms bei maximalem Laststrom von 40 A erhöhen, bei geringerer Last entsprechend länger. Per Parametrierung ist der Ausgang 1 im Pufferbetrieb priorisiert nutzbar. Die gespeicherte Energie steht am Ausgang 1 bis zur maximalen Pufferzeit zur Verfügung, während die anderen Ausgänge nach der halben Pufferzeit abgeschaltet werden. Die Reihenfolge der maximal fünf möglichen Zusatzmodule aus dem Systembaukasten ist beliebig. Ein nachträglicher Ausbau ist so jederzeit möglich, ohne dass die bestehende Konfiguration verändert werden muss.

Vielfältige Nutzungsmöglichkeiten
Die Ausgänge sind beim Einschalten des Netzteils individuell zuschaltbar: entweder alle gleichzeitig, mit einem Versatz von 25 ms oder 100 ms zwischen den Ausgängen, oder lastoptimiert, das heißt, wenn der vorherige Ausgang wieder unter dem eingestellten Nennwert liegt. Die Ausgänge eins und zwei sowie drei und vier lassen sich parallel schalten und jeweils mit einem Ausgangsstrom bis maximal 20 A betreiben. Für jeden Ausgang ist die Spannung von 12 V bis 28 V stufenlos einstellbar. Dadurch können leitungsbedingte Spannungsabfälle einfach kompensiert werden, oder aber zusätzliche Netzteile entfallen, etwa für Sonderspannungen wie DC 15 V. Eingebunden in eine Automatisierungslösung lassen sich die Ausgangsspannungen auch programmgesteuert verändern, womit zum Beispiel eine einfache „Steuerung“ von Verbrauchern (Lüftern etc.) realisiert werden kann.

Effizientes Engineering durch Integration in die Automatisierung
Das neue Stromversorgungssystem Sitop PSU8600 ist in die aktuelle Version 13 des Engineering-Frameworks Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) eingebunden (Bild 2). Somit erfolgen Auswahl und Vernetzung von Grundgerät und Zusatzmodulen unter einem Dach und mit den bekannten Mitteln sowie Mechanismen des Systems, zum Beispiel drag-and-drop oder copy-and-paste. Dies gilt insbesondere für die individuelle Parametrierung der Geräte. Zur einfachen Einbindung in Step-7-Anwenderprogramme gibt es vorgefertigte Funktionsbausteine für Controller der Baureihen Simatic S7-300/400/1200 und 1500. Hinzu kommen – ebenfalls kostenfreie – maßgeschneiderte „PSU8600- Faceplates“ für das Bedienen und Beobachten mit Simatic Panels und Simatic „WinCC“.

Profinet-Kommunikation an Bord
Eine Besonderheit bei der neuen industriellen Stromversorgung ist die Kommunikationsfähigkeit über Profinet. Daraus resultieren zusätzliche Funktionen: Über die integrierte Schnittstelle lässt sich das System einfach in durchgängige Automatisierungslösungen einbinden, komfortabel in Betrieb nehmen, überwachen und visualisieren. Die Einbindung in das Netzwerkmanagement mit dem Siemens-Paket Sinema Server macht auch diesen Teil der Automatisierungslösung transparent und die Fehlersuche effizient.

Hohe Zuverlässigkeit durch selektive Überwachung und umfassende Diagnose
Für einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb der Stromversorgung und der versorgten Anlagenteile bietet das System vielfältige Überwachungs- und Diagnosefunktionen (Bild 3). Damit ein Kurzschluss oder Überlast an einem Verbraucher nicht zum Stillstand der gesamten Anlage führen, überwacht die Stromversorgung den Strom und die Spannung an jedem Ausgang separat und kann auch jeden Ausgang bei einer Störung selektiv abschalten. Überwacht werden außerdem die Betriebszustände aller Ausgänge – egal, ob diese ein- oder ausgeschaltet sind und ob das Abschalten manuell, durch Überlast oder per Steuerbefehl erfolgt ist. Dies gilt ebenso für die frei parametrierbaren Vorwarngrenzen für Überlast an jedem Ausgang sowie die Auslastung und Übertemperatur des Gesamtsystems. Darüber hinaus werden die Zeitpunkte von Netz- und Phasenausfällen erfasst, die beispielsweise zur Analyse der Netzqualität nutzbar sind. All diese Informationen lassen sich über die Steuerung Simatic S7 auswerten und in „WinCC“ visualisieren. Über den integrierten Webserver ist zudem Ferndiagnose möglich. Störungen oder besondere Betriebszustände können somit schnell erkannt, zugeordnet und behoben werden.

Mit den umfassenden Überwachungs- und Diagnosefunktionen ermöglicht das System aber auch die effiziente vorbeugende Wartung: Da Spannungen und Ströme jedes Ausgangs laufend erfasst und via Profinet zur Steuerungsebene übertragen werden können, lassen sich dynamische, kontinuierliche oder sich häufende Überlastzustände frühzeitig erkennen und Maßnahmen einleiten, noch bevor eine Störung oder ein Ausfall Schäden in der Anlage verursachen können. Nicht zuletzt unterstützt das neue Stromversorgungssystem das Energiemanagement via Profinet und Profienergy. Über die einzeln schaltbaren Ausgänge können Gleichstromverbraucher in Pausenzeiten, wenn sie keine Energie benötigen, programmgesteuert abgeschaltet werden. Die Stromversorgung Sitop PSU8600 erfasst die aktuellen Strom- und Spannungswerte für jeden Ausgang separat und stellt diese zur Auswertung sowie Archivierung (Data- Logging), beispielsweise in überlagerten Energiemanagementsystemen, zur Verfügung.

Mehr als die Summe der einzelnen Funktionen
Die Summe seiner innovativen Funktionen macht das modulare Stromversorgungssystem Sitop PSU8600 zu einem vollwertigen Bestandteil jeder anspruchsvollen Automatisierungslösung (Bild 4). Endkunden, Anlagen- und Maschinenbauer erfüllen damit die ständig steigenden Anforderungen ihrer Anwendungen an die Stromversorgung deutlich zuverlässiger, flexibler und schneller – und damit letztendlich kosteneffizienter. (ih)

Sitop PSU8600: Die Vorteile auf einen Blick
• Vier integrierte, individuell parametrier- und steuerbare Ausgänge,
• hoher Wirkungsgrad,
• geringe Baubreite,
• modulare Erweiterbarkeit ohne Verdrahtungsaufwand: für zusätzliche Ausgänge beziehungsweise zur Pufferung bei kurzzeitigen Netzausfällen,
• integrierte Ethernet-/Profinet-Kommunikation für optimale Integration in die Maschinen- oder Anlagenautomatisierung,
• Einbindung in Totally Integrated Automation (TIA) spart Zeit und Kosten bei der Projektierung und im Betrieb,
• umfassende Überwachung und Diagnose im Betrieb für vorbeugende Wartung und
• Unterstützung des Energiemanagements durch Erfassen von Energiedaten sowie gezieltes Schalten der Ausgänge zur Energieeinsparung.

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Autorin:
Leila Fahimi ist Marketing Manager in der Business Unit Process Automation bei der Siemens AG in Nürnberg. contact@siemens.com