Motorstarter mit Messfunktion

Rasch rentable Investition

Der Siegeszug komplexer und hoch belasteter Bauteile aus Kunststoff geht weiter. Entscheidenden Einfluss auf die Qualität des Endprodukts haben moderne Fügemethoden wie das Kunststoffschweißen. Die Firma KVT Bielefeld baut solche Anlagen und setzt entsprechende Impulse im weltweiten Wettbewerbsumfeld. Nicht zuletzt auch deshalb, weil der elektrotechnische Ausrüster Atlantique Automatisierungstechnik seine Praxiserfahrung zur stetigen Optimierung der Anlagenautomatisierung beisteuert. Hierzu gehören in Anlagen zum Heiß-Gas-Schweißen die kompakten Motorstarter Simatic ET 200SP von Siemens mit integrierter Messfunktion zur Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit.

Die Firma Atlantique Automatisierungstechnik rüstet Heiß-Gas-Schweißanlagen zum thermischen Verbinden von Hightech-Kunststoffteilen elektrotechnisch aus und hat dort nun erstmals die Motorstarter Simatic ET 200SP verbaut. (Bild: Siemens AG)

Die Domäne metallischer Bauteile, vor allem in der Automobilindustrie, schwindet seit langem zugunsten von Hightech-Kunststofflösungen. Die Substitution gelingt aufgrund verbesserter Werkstoffe, ausgefeilter Konstruktionen und nicht zuletzt auch durch moderne Herstellungsverfahren. Die Firma KVT Bielefeld ist ein Spezialist auf dem Gebiet der Kunststoffverschweißung und sorgt mit ihren Anlagen weltweit für sichere und effiziente Produktionsprozesse. Allein für das patentierte Heiß-Gas-Schweißen (HGS) werden jährlich etwa zwei Dutzend Maschinen in unterschiedlichsten Ausprägungen entwickelt und gebaut. Thomas Eller, Geschäftsführer und Inhaber der Atlantique Automatisierungstechnik in Riepe und Bielefeld, weiß um den hohen Stellenwert leistungsfähiger, funktionierender und wirtschaftlicher Lösungen, weil er zusammen mit seinen 25 Mitarbeitern noch heute täglich in der Praxis erlebt, wie anspruchsvoll der Sondermaschinenbau ist: „Wir führen von der Planung über die Verdrahtung bis hin zur Aufstellung, Programmierung, Inbetriebnahme und dem weltweiten Service alles durch, was unsere Kunden brauchen; ein solches Leistungsspektrum lässt sich nur mit perfekter Technik und standardisierten Gesamtlösungen realisieren.“

Thomas Eller, Geschäftsführer und Inhaber der Atlantique Automatisierungstechnik, sieht in Schaltgeräten mit hoher Funktionsintegration eine gute Zukunft: „Lösungen wie die ET 200SP Motorstarter bieten eindeutige Vorteile bei Engineering, Beschaffung, Inbetriebnahme.” (Bild: Siemens AG)

Hohe Funktionsintegration

Von Anfang an hat er sich in die Programmierung von Siemens-Komponenten eingearbeitet: „Deren Technik ist verständlich aufgebaut und aufeinander abgestimmt, sie funktioniert, ist weltweit verfügbar und wird mit einem guten Service untermauert.“ Bestätigung findet er unter anderem bei einem aktuellen Projekt zur Ausrüstung einer Heiß-Gas-Schweißanlage, bei dem er zum ersten Mal die kompakten Motorstarter Simatic ET 200SP einsetzt. Die Anlage ist ähnlich aufgebaut wie eine Presse mit Oberwerkzeug und Unterwerkzeug; dazwischen befindet sich das Heizelement mit einer Vielzahl an Düsen zum Ausströmen von Heiß-Gas. Zwei vertikale und eine horizontale Servoachse sorgen für Bewegung in der Anlage, so dass die Werkstücke innerhalb einer Zykluszeit von 30 bis 60 Sekunden – abhängig von Werkstückgröße und -geometrie – präzise und langzeitstabil gefügt werden können. Sechs Motorstarter ET 200SP sorgen in der Anlage für die Antriebssteuerung von drei Vakuumpumpen (0,55kW) und drei Absauglüftern (0,25kW). Damit lösen sie die bisherige Lösung mit Schützen und Schutzschaltern ab, die in den Kunststoff-Schweißanlagen aus wirtschaftlichen Erwägungen lange Zeit state-of-the-art waren. Durch die praxisorientierte Analyse, in Verbindung mit der systemtechnischen Betrachtung beider Lösungen, hat Thomas Eller allerdings eine klare Erkenntnis gewonnen: „Ab dem 4. Motorstarter rechnet sich der höhere Preis dieser Lösung mit erhöhter Funktionsintegration.“ Neben der Platzeinsparung durch die kompakten Motorstarter spürt er die positiven Auswirkungen im gesamten Engineering-Prozess – von der Konstruktion über den Bestellprozess bis hin zur Installation, Inbetriebnahme und beim Service. Ein spezielles Detail ist für ihn allerdings besonders markant, nämlich die integrierte Strommessung. Denn mit den Motorstartern ist eine Stromfensterüberwachung möglich, so dass sich ohne Zusatzaufwand eine vorbeugende Instandhaltung bzw. eine zustandsorientierte Instandhaltung realisieren lässt. Diese hatte zwar das Vorgängermodell ET200S High Feature ebenfalls, allerdings bei erheblich größeren Geräteabmessungen und einer Baubreite von 55 mm. Nun gibt es diese Strommessfunktion bei den Motorstartern ET 200SP standardmäßig integriert in der aktuellen Gehäusebreite von 30mm. Thomas Eller freut sich: „Durch die Strommessung in jeder einzelnen Phase lässt sich sofort erkennen, wenn bei den Vakuumpumpen bzw. den Absauglüftern Probleme auftreten; der Betreiber kann also reagieren bevor es zu einer Schutzabschaltung der Anlage kommt bzw. weiß sofort, wenn ein Druckschalter in einer Vakuumpumpe ausgelöst hat, wo Handlungsbedarf besteht.“

In der dezentralen Peripherie Simatic ET 200SP lassen sich Motorstarter und E/A-Einheiten (Standard und fehlersicher) individuell kombinieren und über Profinet einfach in die Steuerungstopologie einbinden. (Bild: Siemens AG)

Dezentrale Peripherie mit kompakten Motorstartern

Ein gleichermaßen großer Vorteil ist die einfache Integration der Motorstarter in das Gesamtkonzept der Anlage, wie der Praktiker bestätigt: „Das Systemdenken von Siemens ist für uns ein zentraler Wettbewerbsfaktor, weil alle Komponenten aufeinander abgestimmt sind.“ Das zeigt sich auch bei den Heiß-Gas-Schweißanlagen. Die Motorstarter lassen sich über Profinet ohne großen Aufwand in die Steuerungstopologie des TIA Portals von Siemens integrieren. Ergänzt wird eine solche dezentrale Peripherie mit entsprechenden Ein- und Ausgangskarten. „Bisweilen finden sich sogar über Hundert Sensoren in den Werkzeugen einer solchen Anlage, die steuerungstechnisch erfasst und ausgewertet werden müssen.“ Selbst fehlersichere Signale lassen sich in der F-Steuerung verarbeiten und über die dezentrale Peripherie Simatic ET 200SP lassen sich die Failsafe Motorstarter bis SIL3 nach IEC62061 und PLe nach ISO13849-1 abschalten. So werden die Not-Halt-Taster sowie die Schutztür-Zuhaltungen direkt auf die entsprechenden Eingangskarten gelegt. Mit dem TIA Portal und der ausreichenden Anzahl an E/A-Karten lassen sich die entsprechenden Statusmeldungen in Klartext am eingesetzten HMI Simatic KTP 900F darstellen. „Bei uns bekommt jeder Sensor anhand einer logischen Beschreibung eine eindeutige Zuordnung und die Statusmeldungen dazu lassen sich sogar in der Landessprache ausgeben“, erklärt der Atlantique Firmenchef. „Damit weiß der Betreiber im Störfall sofort Bescheid, was zu tun ist.“ Dieses Beispiel zeigt, wie sich im Einzelfall der Umstieg von rein Schütz-basierten Motorabzweigen auf Motorstarter Simatic ET 200SP lohnt. Für Thomas Eller zählt die objektive Betrachtung: Der Engineering- sowie der Dokumentationsaufwand erweise sich als deutlich geringer und auch bei Verdrahtungsaufwand werde Zeit gespart. Auch die so gewonnene Flexibilität weiß der Fachmann zu schätzen. Denn durch den Weiteinstellbereich des Stroms genügt in vielen Fällen eine einzige Baugröße für sämtliche Anwendungen wie er bestätigt: „Wir arbeiten mit einer Baugröße, die wir als Standard definiert und stets am Lager haben.“ Davon profitiert auch der Einkauf, der eine deutliche Vereinfachung spürt. „Es kommt nur noch eine Paketsendung aus einem Siemens Werk.“ In der Vergangenheit konnte es schon mal vorkommen, dass mehrere Sendungen für einen Motorabzweig nicht zeitgleich eintrafen und damit die Weiterverarbeitung erschwert wurde, so seine Erfahrung. Und durch weniger Verpackungsaufwand sowie durch eine effiziente Gesamtlogistik lassen sich nicht zuletzt auch Ressourcen sparen, was wiederum der Umwelt zugutekommt.

Die Motorstarter Simatic ET 200SP sind mit 30mm Baubreite sehr kompakt und integrieren neben den Schutzeinrichtungen für Überlast und Kurzschluss standardmäßig die Strommessung. (Bild: Siemens AG)

Systemdurchgängigkeit als spürbarer Wettbewerbsvorteil

„Wir setzen sämtliche Automatisierungskomponenten von Siemens ein, um den Systemgedanken durchgängig nutzen zu können“, fasst Thomas Eller zusammen. Neben der kompletten Schaltgerätetechnik gehören die Frequenzumrichter Sinamics S120 für die Servoachsen sowie die fehlersichere Steuerung Simatic S7-1500F von Siemens mit dazu. Die SPS-Steuerung übernimmt nicht nur sämtliche Anlagenfunktionen, sondern kann aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit auch die Heizungen des Heizelementes regeln. In der beschriebenen Anlage sind 12 Heizkreise mit einer Gesamtleistung von 84kW integriert. Jeder Heizkreis wird im Millisekunden-Bereich über einen Halbleiterschütz Sirius 3RF2 von Siemens gesteuert. „Auf diese Weise genügen uns die Grundgeräte und wir sparen uns zusätzliche Heizungsregler“, ergänzt der Atlantique Chef. Die sichere Abschaltung der Heizkreise übernehmen vier Schütze Sirius 3RT2, die jeweils drei Heizkreise bündeln. Es ist wichtig sämtliche Schutzorgane gleichermaßen einfach in die Systemtopologie zu integrieren. „Siemens schafft das mit seinem umfangreichen Produktangebot in Verbindung mit dem TIA Portal wirklich professionell“, erklärt Thomas Eller.

Systemdenken zahlt sich aus

Auch die Befehls- und Meldegeräte hat er aus dem Sirius Act Programm (Sirius 3SU1) von Siemens ausgewählt sowie den Lasttrennschalter Sirus 3LD2 als Hauptschalter an der Heiß-Gas-Schweißanlage. Sein Postulat: „Man kann den Standard nicht ständig ändern, deshalb ist es wichtig, dass alles perfekt aufeinander abgestimmt ist und höchstmöglichen Investitionsschutz bietet.“ Der Alltag gibt ihm Recht, wie er bestätigt: „Wir müssen bei vielen Bestellvorgängen nur einen Warenkorb füllen, sparen über vorgefertigte Stücklisten viel Zeit und lösen die gesamte Bestellung mit nur einem Mausklick aus.“ Ellers Erfahrung: „Auf diese Weise lässt sich selbst ein komplexer Schaltschrank innerhalb von 30 bis 60 Minuten bestellen, was bei mehreren Lieferanten mindestens fünfmal so lange dauern kann.“ Oder anders formuliert: „Man spart Administration, wenn man produktiver bestellt.“