Datenübermittlung aus kommunikationsfähigen Schutz-, Schalt- und Messgeräten
Strom und Daten parallel übertragen
Schienenverteiler-Systeme haben sich in vielen Anwendungsbereichen als technologisch und wirtschaftlich überlegene Alternative zum klassischen Kabel durchgesetzt. Ihre charakteristischen Vorteile lassen sich jedoch nicht nur für die effiziente, sichere und flexible Übertragung von Strom nutzen, sondern auch von Daten aus kommunikationsfähigen Schutz-, Schalt- und Messgeräten. Die Voraussetzung dafür schafft die Powerline-Technologie, die nun für die Schienenverteiler-Systeme BD2, LD und LI aus dem Sivacon 8PS-Portfolio von Siemens verfügbar ist.
Mit der neuen Powerline-Technologie können die Schienenverteiler-Systeme des Sivacon 8PS-Portfolios künftig nicht nur Strom, sondern auch Daten übertragen. (Bild: Siemens AG)
Die Datenübertragung über vorhandene Stromnetze nutzen beispielsweise immer mehr Energieversorger, um intelligente Zähler, so genannte Smart Meter, über weite Strecken anzubinden und darüber den Netzbetrieb intelligent zu überwachen und zu steuern. Die technische Voraussetzung dafür schafft ein Verfahren, mit dem sich bereits vorhandene Übertragungswege mehrfach nutzen lassen. Die Signale werden dabei über eine oder mehrere Trägerfrequenzen zusätzlich auf die Leitung moduliert. Durch die Mehrfachnutzung von vorhandenen Leitungen gilt dieser Übertragungsweg als sehr schnell und kostengünstig umsetzbar. Darüber hinaus gewährleistet das Verfahren, das im Fall von Stromnetzen als Powerline Communication (PLC) bezeichnet wird, eine hohe Resistenz gegenüber Störeinflüssen und damit einen sehr zuverlässigen Datenverkehr. Als Kommunikationsstandard für entsprechende Anwendungen hat sich G3-PLC (www.g3-plc.com) etabliert.
Indem an die Abgangskästen des Schienenverteilersystems eine Powerline-Box angeschlossen wird, können bestehende Systeme jederzeit per Plug&Play nachgerüstet werden. (Bild: Siemens AG)
Powerline-Datenübertragung auch für Schienenverteiler
Mit einer neuen, zusätzlichen Funktionalität erschließt Siemens die Vorteile der powerline-Technologie ab sofort auch für die Schienenverteiler-Systeme BD2, LD und LI aus dem Sivacon 8PS-Portfolio. Daten lassen sich damit zusammen mit dem Strom über die vorhandenen Schienenstränge übertragen. Damit leistet das Unternehmen einen weiteren Beitrag zur Erhöhung der Flexibilität, Transparenz und Effizienz für die Energieverteilung im digitalen Zeitalter. Das Powerline-Modul ist in den Abgangskasten zusammen mit kommunikationsfähigen Schutz-, Schalt- und Messgeräten integriert. Dieser kann per Plug&Play an das Schienensystem angeschlossen bzw. nachgerüstet werden. Messdaten wie Leistung und Strom sowie Diagnoseinformationen, z.B. Schaltzyklen, können dann über die Leiterbahnen des Schienenverteilers an übergreifende Automatisierungs- und Energiemanagementsysteme weitergegeben werden. Schienenverteiler sind dafür bekannt, Strom nicht nur effektiv und sicher zu übertragen und zu verteilen, sondern dabei auch eine hohe Flexibilität zu ermöglichen. Ein Beispiel dafür: Bei der Änderung einer Automobil-Fertigungslinie, wie etwa durch die Erweiterung um neue Anlagenteile, muss bei einer Kabellösung zunächst die Stromversorgung benachbarter Gerätschaften abgeschaltet werden. Erst danach können die aufwendigen Änderungen an der Kabelinstallation durchgeführt werden. Mit Schienenverteiler-Systemen lassen sich hingegen die Energieabgriffe bei Bedarf auch unter Spannung – vorbehaltlich nationaler Normen – verändern, ergänzen und austauschen. Neben dieser Flexibilität bietet die parallele Übertragung von Strom und Daten über ein System Vorteile bei der Installation: Ein zusätzliches Datenkabel ist nicht mehr notwendig. Abgangskästen mit Powerline-Technologie können jederzeit an bestehende Systeme per Plug&Play angeschlossen werden. So entstehen keine Stillstandzeiten. Die Energieversorgung lässt sich flexibel an die entsprechenden Erfordernisse anpassen.
Pilotprojekt im Kölner Werk
Auch im eigenen Haus setzt Siemens auf die Vorteile der Powerline-Technologie und hat diese im Rahmen eines Pilotprojekts im Kölner Siemens-Werk erfolgreich erprobt: Die Energieversorgung der Fertigungslinien (Galvanik, Schweißerei, usw.) wird dort über zwei Hauptstromschienen realisiert, die wiederum weitere Stränge versorgen. Konkret wurden nun in einer ersten Phase zunächst vier Abgangskästen mit der Powerline-Technologie nachgerüstet. In einer zweiten Phase werden dann weitere 30 Abgangskästen auf den beiden Strängen folgen. Die Nachrüstung stellt sich im Einzelnen so dar: Am Abgangskasten der Hauptschiene wurde eine Powerline-Box angeschlossen. In dieser Box befinden sich u.a. ein Messgerät PAC2200 sowie das G3-PLC-Modul. Über das Messgerät PAC2200 werden Messdaten wie Strom, Spannung und Leistung der Verbraucher ermittelt. Über das Protokoll Modbus TCP/IP werden die Daten des PAC2200 mit Hilfe des G3-PLC-Moduls über die Leiterbahnen des Schienensystems an das G3-PLC-Gateway übertragen, das wiederum in der Niederspannungsschaltanlage Sivacon S8 eingebaut ist. Die Visualisierung der Daten erfolgt dann über die eingebaute Diagnosestation Simaris Control. Diese ermöglicht auch eine sichere Übertragung der Daten in die vorhandene IT-Infrastruktur sowie in MindSphere, das Cloud-basierte IoT-Betriebssystem von Siemens. Die Daten sind damit nicht nur im Werk Köln verfügbar, sondern auch an anderen Standorten. Eine Übertragung auf das Smartphone des Kölner Werksleiters kommt ebenfalls zum Einsatz.
Das Schienenverteiler-System LD mit Powerline-Technologie wird im Kölner Siemens- Werk zur Energieversorgung der Fertigungslinien eingesetzt. (Bild: Siemens AG)
Vorteile von Schienenverteilern weiter nutzen
Schienenverteiler ersetzen zum einen das klassische Kabelbündel durch kompakte Stromschienen und zum anderen herkömmliche, zentrale Verteiler durch verbrauchernah angeordnete Schutzorgane. Daraus ergeben sich charakteristische Eigenschaften, die sich systematisch für die Elektroplanung in Produktionsanlagen nutzen lassen: Die Systeme nehmen weniger Raum ein und verlaufen konturengleich zum Gebäude. Stromschienen sind platzsparender als Systeme mit Kabellösungen. Gleichzeitig können sie schneller und einfacher installiert sowie an geänderte Anforderungen angepasst werden. Als neue Funktionalität erweitert die Powerline-Technologie das Leistungsspektrum von Schienenverteiler-Systemen, ohne dass der Anwender auf diese Vorteile verzichten müsste. Durch den Einsatz der Technologie sind die Schienenverteiler vielmehr noch flexibler nutzbar und tragen zu einer nachhaltigen und zukunftsorientierten Energieverteilung bei. Die neue Powerline-Funktionalität ist verfügbar für die Schienenverteiler-Systeme BD2, LD und LI aus dem Sivacon 8PS-Portfolio: Das Schienenverteiler-System BD2 ist für Anwendungen von 160 bis 1.250A mit erhöhtem Sicherheitsbedarf ausgelegt, etwa in Rechenzentren. Das System LD für 1.100 bis 5.000A ist konzipiert für den Einsatz in industriellen Anwendungen wie z.B. in der Automobil- und Schwerindustrie, in der Solarzellen-Produktion sowie auf Schiffen. Speziell für die Übertragung großer Energiemengen über lange Strecken, sowohl in horizontaler als auch vertikaler Anordnung, sowie in großen Anlagen und Infrastrukturen wurde das System LI entwickelt.
Fazit
Die Schienenverteiler-Systeme Sivacon 8PS mit integrierter Powerline-Technologie ermöglichen die parallele Übertragung von Strom und Daten. Sie schaffen damit die Voraussetzung für einen transparenten Betrieb und eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit in der digitalen Fabrik. Durch das Weiterleiten der Mess- und Diagnoseinformationen an lokale oder cloudbasierte Applikationen – wie z.B. in MindSphere, das cloudbasierte, offene IoT-Betriebssystem von Siemens – können Energieeffizienzmaßnahmen abgeleitet und Kosten eingespart werden. Auch in bestehenden Installationen kann die Powerline-Technologie einfach und kostengünstig mit Hilfe von PLC-Kits nachgerüstet werden, ohne dass Datenkabel aufwendig installiert und angeschlossen werden müssen.
