Motorsteuerung Modulare Frequenzumrichter vereinfachen den Aufbau von Abfüll- und Förderanlagen

Ein Lebensmittel verarbeitender Betrieb in Mamming hat eine neue Anlagenautomatisierung installiert, um Produktionsstillstände zu vermeiden. Für den schnellen Wechsel der Produktlinien hat er sich für Frequenzumrichter mit Sicherheitsfunktionen entschieden.

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Franke GmbH

AFC Europe Ltd Bochum Technisches Zentrum

Siemens AG

Um flexibler mit großer Durchsatzleistung bei gleizeitig hoher Verfügbarkeitarbeiten zu können, hat die Mamminger Konserven GmbH & Co. KG im Jahr 2008 in eine komplett neue Verarbeitungs- und Verpackungslinie investiert. Die Motoren in den neuen fördertechnischen Anlagen der Befüll- und Verpackungslinien 1 bis 5 werden von Direkt- oder Sanftstartern sowie Frequenzumrichtern von Siemens angesteuert.

Während bei den Direktstartern keine besonderen technischen Anforderungen bestanden, sah das für die drehzahlgeregelten Antriebe ganz anders aus. In den Hallen bewegen sich die Mitarbeiter oft nahe an den Transporteinrichtungen, weshalb nahezu alle Antriebe in das Sicherheitskonzept integriert wurden.

Zwei fehlersichere Eingänge am Frequenzumrichter

Der Frequenzumrichter Sinamics G120 von Siemens (Bild 1) erfüllt alle gestellten Anforderungen. Bis auf 15 sind alle 372 in Mamming eingesetzten Umrichter direkt mit den Not-Halt-Einrichtungen in den Hallen verbunden. Über fehlersichere Eingänge werden die Not-Halt-Taster direkt an den G120 angebunden, wodurch man sich zusätzliche Sicherheitsrelais sparen kann. Wird ein Not-Halt-Taster gedrückt, wird im Umrichter sofort die parametrierte Sicherheitsfunktion aktiviert.

In den meisten Fällen muss hier schnell und sicher überwacht stillgesetzt werden. Deswegen ist es wichtig, dass der Frequenzumrichter Sinamics G120 neben der Funktion sicherer Stopp 1 (Safe Stop 1, SS1) als weitere Sicherheitsfunktionen nicht nur das sicher abgeschaltete Moment (Safe Torque off, STO) hat, sondern auch die sicher begrenzte Geschwindigkeit (Safely Limited Speed, SLS) und die sichere Bremsenansteuerung (Safe Brake Control, SBC) ermöglicht.

Wie vorteilhaft das ist, war schon während der Projektumsetzung deutlich erkennbar: Wenn abgesperrte Bereiche zu Kontrollzwecken betreten werden müssen, soll es nicht zum Anlagenstillstand kommen. Dies wird durch den Einsatz der sicher begrenzten Geschwindigkeit (SLS) erreicht.

Frequenzumrichter Sinamics G120 mit Anschlüssen für Profibus und Profinet lieferbar

Durch Verwendung des sicherheitsgerichteten Frequenzumrichters Sinamics G120 konnte die Aufgabe gelöst werden, denn die Geräte besitzen einen zweiten fehlersicheren Eingang, mit dem eine weitere Sicherheitsfunktion aktiviert werden kann. Im besagten Fall wurden die Frequenzumrichter so eingestellt, dass beim Öffnen der Tür die Antriebe nur noch mit 10 Hz, also nur wenig bewegt werden und die Fördertechnik somit erheblich langsamer läuft.

Die Frequenzumrichter Sinamics G120 sind mit Anschlüssen für Profibus und Profinet lieferbar. Damit kann ein Sicherheitskonzept auf der Basis von Profisafe umgesetzt werden – oder, wie der Anlagenbauer dort vorgegangen ist, durch dezentralen Aufbau der Sicherheitstechnik mit konventioneller Parallelverdrahtung und Anbindung der Standardkommunikation über Profibus.

Systemintegratoren schätzen Parametrierung vor Ort

Während die Parametrierung der Geräte grundsätzlich auch über Bustechnik sehr komfortabel durchzuführen ist, schätzen die Systemintegratoren die Parametrierung vor Ort, per Laptop und Aufspielen der Daten am Gerät. Ein geübter Bediener ist in der Lage, einen Frequenzumrichter in nur zwei Minuten zu parametrieren.

Dazu wird die Parametriersoftware „Starter“ von Siemens verwendet, mit der die Frequenzumrichter durch ein Passwort gegen Manipulation geschützt werden können. Bei der Basisinstallation gibt man lediglich die Motordaten ein. Anschließend kann die gesamte Einheit aus Motor und Motorzuleitungen vom Frequenzumrichter selbst ausgemessen und somit auf den speziellen Anwendungsfall optimiert werden. Das erwies sich als äußerst praktisch, weil aus Zeitgründen die gesamte Parametrierung während des Aufbaus vor Ort und nicht schon im Anlagenbau durchgeführt werden musste. Anschließend waren nur noch die Sicherheitsfunktionen zu parametrieren und der Antrieb war fertig.

Energierückspeisung statt Bremswiderstand

Im Vergleich zu herkömmlichen Frequenzumrichtern beinhalten die neuen Frequenzumrichter Sinamics G120 viele innovative Funktionen, die im Gerät integriert sind. So wurde beispielsweise für die neun Hubstationen in den Abfüll- und Verpackungslinien die Möglichkeit der Energierückspeisung genutzt. Dank des modularen Aufbaus kann eine Einheit individuell aus einem Leistungsteil (Power Module, PM) und einer Regelungseinheit (Control Unit, CU) zusammengestellt werden.

Während für die normalen Transporteinheiten das Powermodul PM 240 genügte, wurde in den Hubeinheiten das PM 250 mit integrierter Energierückspeisung eingesetzt (Bild 2), weil dies nur unwesentlich mehr kostete, für den Anlagenbetreiber jedoch während der gesamten Laufzeit eine beträchtliche Energieeinsparung bedeutet. Außerdem entfällt damit auch der sonst notwendige Bremswiderstand, der die Bremsenergie als Verlustwärme in den Raum abführen würde.

Zuverlässige Frequenzumrichtertechnik sorgt für reibungslose Produktion

Die neu installierte Abfüll- und Verpackungsanlage muss täglich 20 Stunden effizient produzieren, um das Gemüse zu verarbeiten. Deshalb forderte man vom Anlagenlieferanten auch, dass er eine innovative, robuste und zukunftssichere Abfüllautomatisierung einbaut. Mit dem Frequenzumrichter Sinamics G120 von Siemens ist das gelungen.

Die zahlreichen integrierten Steuerungsmöglichkeiten und die vielseitigen Sicherheitsfunktionen haben dazu geführt, dass die Anlagensteuerung einfach und übersichtlich geblieben ist. Denn alle 372 frequenzgeregelten Antriebe ließen sich mit nur einem Gerätetyp ausstatten, nämlich dem Frequenzumrichter Sinamics G120.

Johanna Gebhardt ist Mitarbeiterin bei der Siemens AG im Bereich Umrichter, Drive Technologies in Erlangen.

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