Flexible Stromschiene Verteilung von Energie in dezentralen Anlagen

Mit Fieldpower gibt es nun ein umfassendes, rationelles, ökonomisches und flexibles Konzept zur Verteilung von Energie in dezentralen Anlagen. Der Energiebus ist quasi als flexible Stromschiene konzipiert und spielt seine Vorteile nach Angabe des Herstellers in weiträumig konzipierten Maschinen und Anlagen aus.

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Conductix-Wampfler GmbH

Weil Technology GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Weidmüller Deutschland

Dezentrale und modulare Automatisierungskonzepte sind fester Bestandteil im Maschinen- und Anlagenbau, der Intra- und Airportlogistik sowie in Fertigungsprozessen der Automobilindustrie. Bei der Anlagenplanung stehen Wirtschaftlichkeit und Flexibilität im Fokus – das gilt auch für die dezentrale Energieverteilung. Dazu wird objektorientiert geplant und projektiert. Einzelne Anlagenmodule lassen sich einfach duplizieren und mehrfach verwenden. Diese Vorgehensweise steigert die Effizienz und reduziert die Kosten.

Weidmüller unterstützt mit dem Energiebussystem Fieldpower dezentral und modular aufgebaute Konzepte zum Einspeisen, Verteilen und Abzweigen von Energie (Bild 1). Der Einsatzbereich der Systemkomponenten wird durch das dezentrale Funktionsbox-Konzept Fieldpower Control und passgenaue Partnerprodukte erweitert. Motorsteuergeräte von Systempartnern können einfach auf die Fieldpower Box aufgesteckt (Bild 2) oder in der Nähe montiert werden.

Dabei ermöglichen fertig konfektionierte Leitungen eine schnelle Installation und Inbetriebnahme. Der modulare Systembaukasten Fieldpower Control eröffnet ein komplett neues Feld von Anwendungen in der Dezentralisierung. In den robusten Kunststoffgehäusen, Schutzart IP54/65 (Bild 3) lassen sich präzise auf die jeweilige Anwendung zugeschnittene Lösungen in das Energiebussystem integrieren. Für die Projektierung, Berechnung und Dokumentation von modularen Energiebusnetzen in Linien-, Baum- oder vermaschten Strukturen bietet das Projektierungstool Netcalc für Fieldpower eine entscheidende Hilfestellung.

Dezentrale und modulare Konzepte zum Automatisieren senken Kosten

Gerade im modularen Anlagenbau und bei lang gestreckten Maschinen (Bild 4) spielt ein Energiebus seine Vorteile überzeugend aus – dies gilt für verlegte Leitungslängen ebenso wie für möglichst minimalen Installationsaufwand. Zudem schafft Dezentralisierung Platz im Schaltschrank und zeigt neue Einsparpotenziale auf. Dabei sind die Ziele ambitioniert: Die Errichtungskosten sollen durch Modularisierung, Standardisierung, vereinfachte Installation und optimierten Materialeinsatz gesenkt werden. In diesem Umfeld stellt das Energiebussystem Fieldpower eine ideale Lösung für die dezentrale Energieverteilung dar.

Bei Fieldpower erfolgt die Verteilung der Energie dezentral über eine ungeschnittene Leitung. Der Abgriff geschieht in der Fieldpower Box, die verbrauchernah an jeder beliebigen Stelle in der Maschine oder Anlage montiert werden kann. Fieldpower ist rüttelsicher gemäß IEC 61373, Kategorie 1b. Die Box integriert in einem Modul die Funktionen Energie einspeisen, verteilen und abzweigen. Verwendet werden fünfpolige Rundleitungen mit Leiterquerschnitten von 2,5 bis 6 mm². Die ungeschnittene Energieleitung wird partiell mit dem Abmantelwerkzeug AM16 für Rundkabel abisoliert, danach werden die einzelnen Adern in das Unterteil des Anschlussblocks eingelegt. Das geschieht schnell und fehlerfrei durch die Farbcodierung am Anschlussblock – die Kontakteinheit wird einfach aufgerastet. Das Kontaktelement wird mit einem Schraubendreher in einer 90°-Bewegung umgelegt (Bild 5). Fertig! Der sichere und zuverlässige Kontakt zur ungeschnittenen Energieleitung mit den Bemessungsdaten von 800 V/41 A ist hergestellt. Er erfolgt über die IDC-Technologie (Insulation Displacement Connection).

Bei der IDC-Technologie wird die Isolierung der Leitung vollständig durchtrennt und ein großflächiger Kontakt zum Leiter hergestellt. Durch seinen fremdgefederten Kontakt mit ausgleichender Wirkung bürgt das Weidmüller-Kontaktsystem für eine sehr gute Kontaktsicherheit.

Verzweigungen und Abgänge sind fest oder steckbar zu realisieren

Verzweigungen und Abgänge zu Lasten wie Startern und Frequenzumrichtern lassen sich bis zu einer Stromtragfähigkeit von 41 A fest oder steckbar realisieren. Die abisolierten Adern der entsprechenden Leitung werden dazu direkt in den Push-in-Anschluss des Kontaktblocks oder in einen Steckverbinder eingesteckt. Die Steckverbinder (32 A/4 mm²) sind für den Leiteranschluss mit der schnellen und zuverlässigen Push-in-Direktsteck-Anschlusstechnik ausgestattet. Der Steckverbinder wird auf den Kontaktblock aufgesteckt. Offeriert werden auch Twin-Steckverbinder zum Realisieren von zwei Stichleitungen.

Zur Absicherung von Lasten, Abgängen und Verzweigungen – insbesondere bei Reduzierung des Leiterquerschnitts – eignet sich die Fieldpower Fuse für Sicherungen ¼“ × 1¼“ (G-Sicherungseinsätze). Die optische Kontrolle der Sicherungen geschieht mit einer roten LED als lokaler Ausfallanzeige. Die Fieldpower Fuse R verfügt zusätzlich zur lokalen Ausfallanzeige über eine potenzialfreie Ausfallmeldung über M12-Steckverbinder. Am Sicherungssteckverbinder der Boxen lassen sich Leiterquerschnitte von 0,5 bis 4 mm² anschließen.

Fieldpower Drive – Basis für die dezentrale Antriebstechnik

Unter der Bezeichnung Fieldpower Drive verwenden namhafte Antriebstechnikhersteller das Energiebussystem als Basis für die dezentrale Antriebstechnik. Zu den Systempartnern gehören: MSF Vathauer Antriebstechnik, SEW Eurodrive, Siemens, Eaton-Moeller und Lenze. Die Systempartner schätzen an Fieldpower folgende Systemeigenschaften:

• Steckbarkeit und schnelle Installation der Module,

• schnelle und zuverlässige Kontaktierung der ungeschnittenen 400/480-V_AC-Energieleitung,

• vereinfachte Vorinstallation durch steckbare Abzweige zu den Antrieben,

• umfassende Einsatzmöglichkeiten durch Schutzart IP65 und den weiten Temperaturbereich von -40 bis 55 °C,

• schnelle Inbetriebnahme durch einfache Impedanzmessung auf der Baustelle,

• ideal für global agierende Unternehmen wegen internationaler Zulassung und vielfältiger Einsatzbereiche,

• Nichtelektriker können Montagearbeiten durchführen,

• Modularisierung erleichtert Funktions- und Leistungsprüfung.

Hersteller- und konzeptspezifisch wird Fieldpower auf verschiedene Arten eingesetzt. MSF-Vathauer Antriebstechnik integriert seine Motorstarter- und Frequenzumrichter komplett in das Fieldpower-Konzept, indem die Vathauer-Geräte einfach auf die Fieldpower Box aufgesteckt werden. Mit vorkonfektionierter Leitung erfolgt der Anschluss zum Motor. Der Anwender muss nur eine Einheit im Feld montieren. Außerdem ist er in der Motorauswahl frei und kann herstellerunabhängig auswählen. Info: www.weidmueller.com/de/msf

SEW-Eurodrive hat eine Lösung geschaffen für die Intralogistik: Movifitbasis. Dort ist als Energieanschluss das Fieldpower-Terminal integriert. Info: www.weidmueller.com/de/sew

Siemens nutzt Fieldpower im Rahmen der Solution-Partnerschaft für die Motorsteuergeräte G120D, G110D und M200D. Weitere Infos: www.weidmueller.com/de/siemens

Im System Rapid Link von Eaton-Moeller ist Fieldpower der Energieverteiler für Standardrundleitungen. Weitere Informationen: www.weidmueller.com/de/eaton

Lenze bietet die dezentralen Frequenzumrichter der Protec-8400er-Serie mit zu Fieldpower passenden HQ-Steckverbindern an. Weitere Informationen: www.weidmueller.com/de/lenze

Einfache Impedanzmessung nach EN 60204-1 für schnelle Inbetriebnahme

Die Anlagensicherheit erfordert, dass im Kurzschlussfall das Schutzgerät sicher auslöst. Dies ist gegeben, wenn die Impedanz des Energiebusstranges konstant und klein ist. Nachgewiesen wird dies durch eine Messung. Die vordergründig preiswerte „Rein-raus-Verdrahtung“ erweist sich dabei als Kostenfalle, weil die Motorsteuergeräte für diese Messung abgeklemmt und anschließend wieder angeschlossen werden müssen. Fieldpower hingegen bietet mit seiner ungeschnittenen Energieleitung ein konstantes Impedanzverhalten, das darüber hinaus durch die Steckbarkeit sehr einfach nachgewiesen werden kann.

Fieldpower Drive und Projektierungstool Netcalc

Für eine effiziente Planung von Energieverteilungen in Linien- und Baumstrukturen steht das Projektierungstool Netcalc. Anwender nutzen Netcalc für eine schnelle und übersichtliche Darstellung von Spannungsfall und Leitungsauslastung sowie für die zuverlässige IK-Berechnung und Dimensionierung der Schutzeinrichtungen. Der Grafikeditor unterstützt die Erstellung von Linien-, Baum- und vermaschten Netzwerkstrukturen. Auswahlbibliotheken für Antriebssteuerungen aller namhaften Antriebshersteller berücksichtigen den realen Lastbedarf, die Einspeisungen und Schutzorgane können anlagenspezifisch ausgewählt und dimensioniert werden. Bereits während der Eingabe werden die Kenngrößen Spannungsfall und Strombelastung berechnet, und mit einem grün-gelb-roten Farbumschlag auf den projektierten Leitungen signalisiert. Projektiert werden DC-Netzwerke sowie AC-Netzwerke mit symmetrischen und unsymmetrischen Lasten. Die Verbindungsleitungen können von 0,14 bis 25 mm² bemessen werden.

Für die verschiedenen Antriebskonzepte offeriert Weidmüller vorkonfektionierte Leitungen. Die passende Leitung kann der Anwender sekundenschnell dem Projektierungstool Netcalc und den integrierten Bibliotheken entnehmen. Neben einem Schaltbild (Motorstarter – Motorleitung – Last) bekommt der Anwender folgende Daten angezeigt: Schnittstelle zum Steuergerät, Polbild, Gehäusetyp und Pin-Belegung des Steckverbinders sowie die jeweilige Geräteserie des Herstellers. Bei den Leitungsdaten werden Länge, Querschnitt, Aderzahl, Aderbelegung und die Bestelldaten angezeigt.

Aus den Bibliotheken können per E-Bus integrierte, motornahe und motorintegrierte Antriebssteuerungen wie auch frei dimensionierbare Lasten implementiert werden. Neben den entsprechenden Basistypen können die entsprechenden Produkte der bereits integrierten Hersteller MSF Vathauer, Siemens, SEW Eurodrive, Lenze und Eaton-Moeller zugeordnet werden. Deren elektrische Kenndaten werden automatisch in die Berechnung übernommen. Besonderheiten, wie beispielsweise der Oberwellenanteil von Frequenzumrichtern, werden automatisch berücksichtigt.

Das Projektierungstool Netcalc entstand durch eine Kooperation des Unternehmens Weidmüller mit dem Automations-Institut Aia der Hochschule Amberg-Weiden. Die Software Netcalc kann zum Testen unter www.netcalc.de heruntergeladen werden.

Fieldpower Control stellt die dezentrale Funktionsbox am Energiebus dar

Das Funktionsgehäuse Fieldpower Control steht für dezentrale und modulare Funktionseinheiten in hoher Schutzart mit der passgenauen Anschlusstechnik für die AC- und DC-Versorgung. Durch die Montage von Reihenklemmen, elektrischen und elektronischen Betriebsmitteln und Gehäusen sowie Schalt- und Schutzorganen wird aus dem Fieldpower-Energieverteiler ein dezentraler Schaltkasten in Schutzart IP54/65. Die Montage und Verdrahtung der verschiedenen Fieldpower-Control-Boxen erfolgt in der Werkstatt mit entsprechendem Fachpersonal und daraus resultierender hoher Qualität und abschließender Funktions- und Qualitätsprüfung. Die anschließende Montage der anschlussfertigen und geprüften Boxen auf der Baustelle kann durch einen Mechaniker erfolgen, ein Elektriker ist zu diesem Zeitpunkt dafür nicht notwendig.

Fieldpower Control besteht aus einem modularen, abgestimmten Baukasten: mit Gehäuseunterschalen – Ein- und Zweikammerausführung, Einkammerunterschale mit Wanddurchführung und Zweikammergehäuse mit vier Verschraubungen, Leitungs- und Blinddichtungen, Deckel in flacher und hoher Ausführung, Deckel mit Wartungsschalter, transparentem Deckel für LED-Beleuchtung sowie Deckel für Reiheneinbaugehäuse. Des Weiteren umfasst der Baukasten Steckverbinder – Einfach-, Doppel- und Sicherungssteckverbinder sowie Verriegelungselemente für die Steckverbinder.

Kontaktmodule für die AC- und DC-Versorgung sowie einrastbare Tragschienen komplettieren den Baukasten. Gehäuseunterschalen und Deckel bestehen aus dem sehr robusten schwarzen Polycarbonat, das die höchste UL-Brennbarkeitsklasse 5 VA erfüllt. MM

* Ulrich Trapp ist Produktmanager bei der Weidmüller GmbH in 32758 Detmold, Tel. (0 52 31) 14 28-0, weidmueller@weidmueller.de

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