Stromversorgung mit Erweiterungsoptionen

Power kommuniziert jetzt

Für Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus bieten Digitalisierung und Vernetzung große Chancen und die Möglichkeit, neue Geschäftsmodelle zu integrieren. Aber was bedeutet es, wenn Bestell- und Produktionsprozesse immer weiter digitalisiert werden? Und welche Anforderungen müssen moderne Stromversorgungen im Zeitalter von Industrie 4.0 hinsichtlich der Kommunikation und Datenbereitstellung erfüllen? – eine Bestandsanalyse über zukunftsweisende Kommunikation mit der Wago Stromversorgung Pro 2.

Die Stromversorgung Pro 2 von Wago erfüllt die Anforderungen des Industrie-4.0-Zeitalters. (Bild: Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG)

Sie sind vielen schon einen Schritt voraus: 88 Prozent der Maschinen- und Anlagenbauer haben die Digitalisierung strategisch verankert und liegen damit deutlich über dem gesamtwirtschaftlichen Durchschnitt (74 Prozent). Das zeigt eine Trendstudie von Tata Consultancy Services (TCS) und Bitkom Research aus dem Jahr 2017. Im Vorfeld der Hannover Messe 2018 konnte der Digitalverband Bitkom weitere wichtige Erkenntnisse liefern: Demnach sind bereits 24 Prozent der Maschinen und Anlagen in deutschen Unternehmen mit dem Internet verbunden – Tendenz steigend. Der Monitoring-Report Wirtschaft Digital im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie bestätigt das: 93 Prozent der Maschinenbauer bieten Produkte und Dienste digital an. Bis 2022 wird die Digitalisierung bei 72 Prozent der Maschinenbauer eine starke strategische Rolle spielen. Die Ergebnisse zeigen: Der Maschinen- und Anlagenbau positioniert sich als Vorreiter im digitalen Zeitalter. Stellen wir uns vor, dass jede vierte Maschine heute schon smart und alles miteinander vernetzt ist. Das hat enorme Auswirkungen auf die Bereitstellung und Auswertung von Daten. Aber welche konkret?

Daten, Daten, Daten

Daten sind das Gold von morgen. Eine permanente Vernetzung und Kommunikation generieren transparente und durchgängige Daten entlang der gesamten Wertschöpfungskette – immer und überall. Durch Predictive Maintenance können Ausfallzeiten und -kosten deutlich reduziert werden, denn durch Daten-Monitoring wird der Zustand der sich im Betrieb befindlichen Geräte bestimmt, um einzuschätzen, wann die Wartung durchgeführt werden muss. Ein Bereich, in welchem Datentransparenz und ein durchgängiges Monitoring bislang nicht erfolgt sind: die Stromversorgung im Schaltschrank. Hier unterstützt die Digitalisierung die Automatisierung durch Sammlung und Auswertung der bisher noch nicht berücksichtigten Daten. So können zunehmend ungeplante Stillstandzeiten vermieden, Fehler schneller gefunden und analysiert werden und zukünftig ungeplante Serviceeinsätze gezielt vermieden werden – und genau hier kann der Wettbewerbsvorteil liegen. „Neben der klassischen Funktion als Wandler bieten moderne Netzgeräte auch die Möglichkeit, wertvolle Daten durch modulare Kommunikation zu liefern. Das unterstützt z.B. Predictive Maintenance oder Langzeit-Monitoring“, bestätigt Stefan Wagner, Head of Product Management Power Supplies.

„Das optional steckbare Kommunikationsinterface, die IO-Link-Schnittstelle und die Konfigurationsmöglichkeiten der neuen Stromversorgung Pro 2 können den Anwender schon heute ins digitale Zeitalter bringen“, so Jürgen Pfeifer. (Bild: Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG)

Alles ist vernetzt – und standardisiert?

Nein, denn Digitalisierung bedeutet eben nicht Standardisierung. Insbesondere in der Automatisierungstechnik gibt es eine Vielzahl von Feldbussen und somit physikalischen Schnittstellen und Protokollen. Wago vereinfacht mit dem steckbaren Kommunikationsmodul bei der Stromversorgung die kompletten Planungs-, Konstruktions- und Freigabeprozesse. Sollte sich die gewünschte Kommunikationsschnittstelle ändern, muss nur das Interface getauscht werden und nicht das gesamte System. „Das optional steckbare Kommunikationsinterface, die IO-Link-Schnittstelle und die Konfigurationsmöglichkeiten der neuen Stromversorgung Pro 2 können den Anwender schon heute ins digitale Zeitalter bringen“, so Jürgen Pfeifer, IoT & Cloud Partnermanager bei Wago. Außerdem ergänzt der erfahrene Automatisierungsexperte: „IO-Link wird oft eng in Verbindung mit Industrie 4.0 gebracht. Doch die Vorteile liegen auch im Bereich der Kompatibilität zu vielen Feldbussen. So lassen sich heute schon die Stromversorgungen Pro 2 und die elektronischen Schutzschalter mit IO-Link-Schnittstelle von Wago in jeder Anwendung einsetzen und gewünschte Daten auslesen.“ Die IO-Link-Schnittstelle bietet neben den Service- und Betriebsdaten auch Konfigurationsmöglichkeiten. Das erlaubt die Anpassung an die jeweilige Applikation, und zwar online, z.B. in Abhängigkeit des zuvor erfassten Betriebszustandes. Die Nachführung der Ausgangsspannung bei erhöhter Belastung, die automatische Abschaltung bei wiederholter Überlast und der Neustart der Verbraucher aus der Ferne nach Einspielen eines Updates oder zum Reset des Steuerstromkreises sind dabei nur einige der möglichen Anwendungen. Interessant sind auch die Möglichkeiten der Konfiguration des Signalausgangs, der als Sammelmeldung konfiguriert werden kann und wahlweise DC OK, Überstrom, speichernde Abschaltung oder weitere Warn- und Fehlermeldungen liefert, also ebenfalls auf die Applikation eingepasst werden kann und somit die Daten liefert, die dem Endverbraucher Aussagen mit Mehrwert liefern.

„Lange Lebensdauer, hohe Effizienz, kleine Baugröße und dadurch reduzierte Betriebskosten. Das sind direkte Vorteile für unsere Kunden und auch für die Anlagen – betreiber“, sagt Klaus Böhmer. (Bild: Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG)

Stete Kommunikation über standardisierte Protokolle

Die Stromversorgung Pro 2 kann über ein Kommunikationsmodul (aktuell IO-Link, später auch Ethernetbasierende Protokolle wie MQTT, Ethernet IP, Profinet) mit der SPS oder einem IoT-Gateway verbunden werden. Das ermöglicht die stete Kommunikation über standardisierte Protokolle, was den Aufwand für die Implementierung verringert. Daten aus der Stromversorgung Pro 2 (PSU) können gespeichert und zur Energieoptimierung analysiert werden, die zentrale SPS kann die dezentral genutzte PSU in Anlagenteilen per Hardwaresignal oder Busbefehl abschalten, um den Stand-by-Modus zur Energieeinsparung zu nutzen – und mit ihren Monitoring-Funktionen geben sie jederzeit Auskunft über die aktuellen Daten der Stromversorgung bzw. der angeschlossenen Last. Sie signalisieren Fehlerzustände und ermöglichen so die lückenlose Überwachung der Applikation.

Und wie sieht es in der Praxis aus?

Binnen Millisekunden können Werte über das aufsteckbare Kommunikationsmodul ausgelesen werden – und das über verschiedene Protokolle. Die Strom- oder Spannungswerte werden anschließend über ein Diagramm ausgewertet. Im Fall von Derating-Situationen ist im Kommunikationsmodul eine sogenannte ‚Kundenwarnschwelle‘ verfügbar. Eingestellt werden kann eine Warnung für Überlastverhalten bzw. eine Beschränkung des Einsatzbereichs. Das eingebaute Strommessgerät gibt dann eine entsprechende Meldung ab, sobald der definierte Wert überschritten wurde. Zusätzlich verfügt die Stromversorgung Pro 2 (PSU) über eine Nennstrom-ECB-Funktion (elektronischer Schutzschalter). Der Auslösewert ist flexibel einstellbar: Wie rasch der Sicherungsschalter auslösen soll, kann schnell und akkurat festgelegt werden. Der Strom kann ab 100 Millisekunden bis hin zu 5 Sekunden abgestellt werden – je nach Bedarf. Wenn der Strom für eine einstellbare Zeit den einstellbaren Grenzwert überschreitet, wird der Ausgang abgeschaltet – und mit Hilfe des digitalen Eingangs kann ein Reset durchgeführt und das Netzgerät neu gestartet werden. Das aktive Einbinden der Stromversorgungen in die Steuerungsumgebung oder alternativ direkt parallel in die Analytics ermöglicht ein permanentes Monitoring aktueller Lastzustände. Die jederzeit durch die Steuerung abrufbaren Zustandsdaten machen ein manuelles Überprüfen der Ausgangsspannung überflüssig und erlauben die rechtzeitige Wartung der Stromversorgung sowie aller angeschlossenen Verbraucher.Kommunikationsfähigkeit wird also zu einem Kernbestandteil moderner Stromversorgungen. „Lange Lebensdauer, hohe Effizienz, kleine Baugröße und dadurch reduzierte Betriebskosten. Das sind direkte Vorteile für unsere Kunden und auch für die Anlagenbetreiber – vom ersten Tag des Einsatzes an“, sagt Klaus Böhmer, Sales Director International bei Wago.