Kompressoren Wie Weidmüller seine Anlagenperformance steigerte

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Mehrere Druckluftstationen zentral regeln – Weidmüller benötigt für seine fünf Druckluftnetze nur noch eine einzige Steuerung. Mit einer Lösung von Boge lassen sich alle Komponenten individuell regeln und Druckbänder nach Bedarf verändern. So konnte Weidmüller sein Monitoring optimieren und die Effizienz messbar steigern.

Die Weidmüller GmbH & Co. KG ist ein Familienunternehmen mit weltweit 6.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, das zahlreiche Produkte und Lösungen der elektrischen Verbindungstechnik herstellt und vertreibt. Dazu gehören unter anderem webbasierte KI-Anwendungen im Sinne der Digitalisierung genauso wie Komponenten für die Geräteherstellung sowie den Schaltschrankbau.

Ausgangslage: dezentrale Steuerung von fünf Druckluftnetzen

Druckluft wird im Unternehmen für Montageprozesse, als Prozess- und Steuerluft sowie in der Galvanotechnik benötigt. Dazu hat Weidmüller fünf separate Druckluftnetze installiert, in die jeweils bis zu sieben Kompressoren und weitere Komponenten integriert sind. Überwiegend setzt das Unternehmen auf Kompressoren von Boge, hat aber zusätzlich auch Drucklufterzeuger anderer Hersteller im Einsatz. Die Maschinen decken einen großen Leistungsbereich innerhalb eines Druckbandes von sieben bis acht Bar ab. In den letzten Jahren wurden die größeren Netze über eine Einzelsteuerung geregelt, die kleineren über eine Kaskadenregelung mithilfe von Drucksensoren.

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Mit dem Wunsch nach einer neuen Steuerung, die alle fünf Druckluftnetze integriert und mehr Übersicht bietet, wandte sich Weidmüller an Boge. Weitere Anforderungen waren zudem das Reduzieren von Leerläufen und eine damit verbundene Steigerung der Effizienz. Betriebsdruck und Stromverbrauch sollten zudem gesenkt werden.

Abwärtskompatible Steuerung spricht mit übergeordneten Systemen

Zusätzlich zu den bereits vorhandenen Boge-Kompressoren S 150, S 20, S 15 und S 29-2 sind zwei S 90-4, ein S 60-3 und ein S 40-3 im Einsatz, die mit der Steuerung Focus Control 2.0 ausgestattet sind. „Wir können Temperatur, Systemdruck, Netzdruck und die Betriebs­zustände direkt an diesen Maschinen auslesen“, sagt Jens Mühlbauer, Projektverantwortlicher bei Weidmüller. „Das ist bereits ein großer Vorteil gegenüber älteren Systemen, die meist nur Auskunft über Störung, Last und Leerlauf geben sowie den Ein/Aus-Zustand an­zeigen.“

Mit der Airtelligence Provis 3 geht Weidmüller nun aber noch einen Schritt weiter. Funktionsweise und Betrieb der Verbundsteuerung wurden zunächst in einem Feldtest geprüft. Dieser fiel so positiv aus, dass sich Weidmüller schnell für die Installation entschied. Die neue Steuerung ist abwärtskompatibel und bindet über das Modbus-Interface-Modul 2.0 sämtliche Modelle problemlos ein. Darüber hinaus ermöglicht die Airtelligence Provis 3 mit dem OPC-UA-Standard (Open Platform Communications Unified Architecture) eine sichere und zuverlässige Kommunikation mit übergeordneten Systemen, wie z. B. einer Leitwarte oder Energiemanagementsystemen, basierend auf der Companion-Spezifikation OPC 40250-1 Compressed Air Systems – Main Control System. Damit nutzt Weidmüller nun eine zentrale Steuerung für sämtliche Komponenten aus den fünf Druckluftnetzen.

Optimale Anpassung an den direkten Bedarf

Die Steuerung ist auf einem leistungsstarken Industrie-PC installiert und in einen Schaltschrank integriert. Von den einzelnen Netzen aus erfolgt die Anbindung an die neue Steuerung jeweils über ein einziges Patch-Kabel. Innerhalb des Netzes werden die Signale der Steuerung über Ethernet-Switche an die einzelnen Kompressoren verteilt.

„Die Umrüstung erfolgte innerhalb kürzester Zeit“, so Jens Mühlbauer. „Dazu stellten wir Netzteile und Ethernet-Switche aus unserem Haus zur Verfügung, mit denen die Signale der Steuerung noch einmal verstärkt werden konnten. Die Übertragungsrate ist sehr hoch und die Anlage läuft sehr stabil.“ Am Wochenende und an Feiertagen ist der Druckluftbedarf bei Weidmüller geringer. Das regelt die Steuerung intelligent. Sie wählt automatisch die optimale Kompressorkombination und optimiert Last- sowie Leerlaufzeiten. Auch eine variierende Drucklufterzeugung in unterschiedlichen Schichten lässt sich so abfangen. Überverdichtung kann vermieden werden.

Das Energiemanagement der Airtelligence Provis 3 beinhaltet unter anderem das Festlegen von Maschinenprioritäten. So ist zum Beispiel ein 90-Kilowatt-Kompressor in Vorrang geschaltet. Er versorgt die gesamte Galvanik von Weidmüller sowohl mit Druckluft als auch mit Wärme und muss daher dauerhaft in Betrieb sein. Die gesamte Steuerung wurde auf Effizienzoptimierung programmiert. Dazu wird regelmäßig der erzeugte Volumenstrom analysiert.

Über die Steuerung stets alles im Blick

Der Anwender erhält automatisch einen Hinweis, wenn die eingebundenen Maschinen gewartet werden müssen, kann Wartungsintervalle zusammenlegen und den Betrieb optimieren. Das wirkt sich positiv auf die Laufzeit der Maschinen aus. Die Airtelligence Provis 3 bietet eine perfekte Übersicht über alle Netze. So sind beispielsweise die Betriebsstunden direkt ersichtlich. „Man hat die Auslastung, den momentanen Stromverbrauch und die Liefermengen der einzelnen Anlagen immer im Blick“, so Jens Mühlbauer. „Früher musste ich dazu alle Maschinen aufsuchen, um dort vor Ort die Informationen auszulesen. Das war sehr unpraktisch.“

Ein weiteres Plus: die Steigerung der Energieeffizienz. Diese konnte der Elektronikexperte um vier bis fünf Prozent erhöhen. „Das ist bei einer Anlage mit 450 Kilowatt schon eine ganze Menge“, betont der Projektverantwortliche. „Im Vergleich zu Systemen, die rein über eine Kaskadensteuerung oder Druckschalter laufen, lässt sich damit eine erhebliche Verbesserung erzielen – allein schon dadurch, dass der Druck an Feiertagen und nachts über neu definierte Druckbänder abgesenkt werden kann.“ Dies könne minütlich und für jedes Druckluftnetz separat durchgeführt werden – über wenige Touch-Befehle, ohne umständlich im Programm suchen zu müssen. Denn die Bedienung sei kinderleicht. Die Informationen der einzelnen Netze und Kompressoren lassen sich auf mehreren Endgeräten visualisieren.

Weidmüller ist auch für die Zukunft gut gerüstet, denn die Airtelligence Provis 3 ist beliebig und unbegrenzt erweiterbar. Sollten die einzelnen Druckluftstationen noch um weitere Komponenten erweitert werden oder zusätzliche Netze entstehen, lassen sich diese einfach integrieren

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