Innovationen für die Automatisierung

Kerzmann: Die Richtlinie 2009/125/EG bzw. ErP- oder Ökodesign-Richtlinie hat weitreichende Auswirkungen auf die Industrie. Ziel der Bemühungen ist es, Energie gewissenhaft einzusetzen und die vorhandenen Einsparpotenziale gezielt zu nutzen. Zu den energieverbrauchsrelevanten Produkten, die von der Richtlinie betroffen und für Maschinen- und Anlagenbauer relevant sind, gehören elektrische Motorsysteme, Pumpen und Lüfter. Um den Vorschriften zu entsprechen, müssen zum einen Produkte verändert werden, damit diese den entsprechenden Energieeffizienzklassen gerecht werden. Das heißt, seit dem 1. Januar 2015 müssen erstmalig in den Verkehr gebrachte Motoren mit einer Nennausgangsleistung von 7,5 bis 375 kW entweder mindestens der Wirkungsgradklasse IE3 entsprechen oder der Wirkungsgradklasse IE2, dürfen dann aber nur mit einer elektronischen Drehzahlregelung betrieben werden. Nach zwei Jahren gilt diese Regelung auch für kleinere Antriebe mit Leistungen ab 0,75 kW. Zum anderen sind Maschinen- und Anlagenbauer aufgefordert, ihre Verfahren anzupassen, um die minimal festgeschriebenen Wirkungsgrade zu erzielen. Mit den bisherigen Prinzipien, wie Durchflussverstellungen mit Hilfe von Ventilen und Drosselklappen, lassen sich diese nur schwer einhalten. In diesen Fällen ist eine Drehzahlregelung erforderlich, um die Verluste zu reduzieren.

Wir beschäftigen uns bei Eaton seit einigen Jahren mit dem Thema und sind in Normungsgremien involviert. Von Beginn an suchen wir das Gespräch mit Kunden und informieren über die Auswirkungen. Doch das Thema ist komplex und wir sehen auch heute noch einen großen Informationsbedarf. Da bei der Beachtung der ErP-Richtlinie viele Aspekte zu berücksichtigen sind, geht es darum, das System bzw. den Prozess zu betrachten sowie Alternativen für den Betrieb von energieverbrauchsrelevanten Produkten abzuwägen.

Kerzmann: Als einer der weltweit führenden Experten für das sichere Schalten, Schützen und Antreiben von Motoren sehen wir unsere primäre Aufgabe darin, dem Maschinenbau einfache, kompakte und kostengünstige Lösungen zur Verfügung zu stellen, mit denen sich zuverlässige und sichere Maschinen bauen lassen, die der ErP-Richtlinie gerecht werden. Hierzu zählen unser Lean-Solution-Konzept, Schaltgeräte, Frequenzumrichter und der neue Drehzahlstarter. Doch auch die umfassende Beratung spielt eine wesentliche Rolle. IE3-Motoren haben meist einen geringeren Nennstrom, aber einen viel höheren Einschaltstrom als z.B. IE1- oder IE2-Motoren. Das führt dazu, dass Schaltgeräte für den Betrieb mit IE3-Motoren unter Umständen ungeeignet sind. Wir haben unsere Schaltgeräte wie Leistungsschütze der DIL-Serie, Motorschutzschalter PKZ und PKE in detaillierten Tests auf IE3-Tauglichkeit geprüft und diesen Anforderungen entsprechend umgestaltet. Wir weisen unsere Kunden immer wieder darauf hin, dass es nicht einfach darum geht, einen IE2- durch einen IE3-Motor oder ein Drosselventil durch einen Frequenzumrichter zu ersetzen, sondern sie sollten die Anwendung und den Energieverbrauch insgesamt betrachten. Zum Thema „Sicherer Motorschutz in Zeiten von IE3“ haben wir im Rahmen der sps ipc drives ein White Paper verfasst, das zum kostenlosen Download unter www.eaton.de/IE3 zur Verfügung steht.

Kerzmann: Der PowerXL DE1 ist ein Drehzahlstarter, der als neue Geräteklasse eine Brücke zwischen Motorstarter und Frequenzumrichter schlägt und die Eigenschaften dieser Geräte quasi vereint. Das heißt, er lässt sich so einfach handhaben wie ein Motorstarter und ist ebenso zuverlässig, bietet aber gleichzeitig die Möglichkeit der variablen Drehzahlregelung. Die Inbetriebnahme ist „out of the Box“ möglich. Parallel kann der Bediener über ein aufsteckbares, universell verwendbares Konfigurationsmodul mit dem Schraubendreher die wichtigsten Parameter gegenüber der Werkseinstellung individuell verändern – ohne dass Tastatur, Software oder Handbuch notwendig wären. Im Praxisvergleich führte diese Art der Konfiguration zu einer Aufwandsreduzierung von bis zu 70 %.

Der Drehzahlstarter eignet sich für Anwendungen, in denen ein direkter Start aus mechanischen Gründen oder aufgrund zu hoher Einschaltströme nicht akzeptiert werden kann und eine Drehmomentreduzierung wie die Stern-Dreieck-Umschaltung nicht möglich ist. Das Gerät ist auch ideal für Anwendungen, die bisher mit einem Motorstarter ausgerüstet sind und die zukünftig eine Drehzahlverstellung erfordern, z.B. bei der Umstellung einer Drosselklappenregelung auf elektronische Drehzahlregelung. Darüber hinaus bietet er sich für die wachsende Anzahl von Anwendungen mit Festdrehzahlen an, bei denen eine andere Frequenz als die Netzfrequenz benötigt wird, z.B. in der Holzindustrie, wo Motoren bis 18.000 U/min zum Einsatz kommen.

Kerzmann: Nur indirekt. Generell erwarten wir mit den neuen gesetzlichen Anforderungen einen signifikanten Anstieg im Bedarf an Frequenzumrichtern. So haben wir unser bestehendes Angebot erweitert und mit der Gerätefamilie PowerXL DG1 aktuell eine universelle Lösung für anspruchsvolle industrielle Anwendungen von 0,55 bis 160 kW entwickelt. Wert haben wir dabei auf Eigenschaften wie Bedienerfreundlichkeit, einen optimierten Energieeffizienz-Algorithmus, robuste Ausführung, extreme Kurzschlussfestigkeit sowie umfangreiche integrierte Funktionalitäten gelegt.

Kerzmann: Langfristig wird die Energierückspeisung sicher an Bedeutung gewinnen. Wir haben schon heute Geräte, die diese Technik unterstützen, ein effektiver Einsatz ist jedoch von der Applikation abhängig und lohnt sich meist nur bei höheren Leistungen. Maßgeblich beeinflussen auch die Anzahl der Antriebe in der Applikation sowie die Schalthäufigkeit und ein dynamischer Betrieb die Effizienz der Rückspeisung.

Balz: Ein Beispiel ist unsere Lean-Solution-Philosophie basierend auf SmartWire-DT. Die SmartWire-DT-Technologie ersetzt die herkömmliche Steuerverdrahtung und bietet nicht nur eine einfache und intelligente Verdrahtung im Schaltschrank, sondern nun auch im Feld. Sensoren und Aktoren aus der Peripherie lassen sich mit unseren digitalen und analogen IP67-Ein-/Ausgangsmodulen direkt in das Kommunikationssystem einbinden. Mit Modulen für ein, zwei oder vier Ein-/Ausgänge ist es möglich, selbst einzelne Sensoren und Aktoren mit kurzer Anschlussleitung direkt in das SmartWire-DT-Kommunikationssystem einzubinden und die Daten an die übergeordnete Steuerung zu übertragen. Sowohl der Bau neuer Anlagen als auch das Umrüsten existierender Maschinen lässt sich mit einem reduzierten Verkabelungsaufwand realisieren. Von der Projektierung über die Konstruktion bis zu Montage und Demontage profitiert der Anwender in vielen Fällen von deutlichen Systemvereinfachungen. Mithilfe der IP67-Ein-/Ausgangsmodule können nicht nur alle üblichen Sensoren mit M12-Schnittstelle in eine SmartWire-DT-Architektur eingebunden werden, es ist auch möglich, hydraulische Ventile direkt in Maschinenbau-Applikationen zu integrieren und so effiziente Elektrohydraulik-Lösungen zu realisieren. Eine solche Architektur, die sowohl mit elektrischen und hydraulischen Komponenten aus unserem Hause realisiert wird, bietet dem Kunden zusätzliche Vorteile. Mit SmartWire-DT stellen wir der Steuerungstechnik eine Lösung zur Verfügung, mit der sich die Kosten bei der Installation um bis zu 85 % reduzieren lassen. Das sind für mich spürbare Effizienzsteigerungen.

Balz: Mit 65 Akquisitionen seit dem Jahr 2000 ist Eaton in der letzten Zeit erheblich gewachsen. Im Zuge dessen haben wir weitreichende Neustrukturierungen vorgenommen und globale fokussierte Wachstumsmärkte definiert. Dies sind im Wesentlichen Öl und Gas, Bergbau, Rechenzentren sowie der Maschinenbau, den ich verantworte. Diesen Segmenten werden wir uns sehr fokussiert widmen. Dazu gehört es auch, dass wir gezielt neue Produkte und Lösungen entwickeln, um hier unseren Kunden dabei zu helfen, branchenspezifische Herausforderungen erfolgreich zu meistern. In Europa steht der Maschinenbau im Vordergrund. Maschinenbauer operieren heute in einer wettbewerbsintensiven und technologisch anspruchsvollen Industrie. Kürzere Produktlebenszyklen und steigende Energiekosten bewirken, dass die Anforderungen der Endkunden steigen: Es gilt, immer individuellere Maschinen zu entwickeln und zu bauen bzw. vorhandene Maschinen schneller und kostengünstiger denn je nachzurüsten. Sie fordern zudem Maschinen, die während ihrer gesamten Lebensdauer länger und mit höchstmöglicher Energieeffizienz fehlerfrei arbeiten. Unsere Produkte, Konzepte und Lösungen – dazu zählen das Lean-Solu-tion-Konzept, SmartWire-DT sowie der neue Drehzahlstarter – sind darauf ausgerichtet, dem Maschinenbau bei diesen Herausforderungen zu helfen.

Aber nicht nur in Europa, sondern auch in China und in Indien setzen wir Schwerpunkte im Maschinenbau sowie in der Infrastruktur mit Energieverteilung und Gebäudeausrüstung. In Nordamerika liegt auf dem Energiemarkt, Energieerzeugung und -verteilung, ein besonderer Fokus, aber auch hier spielt der Maschinenbau eine wesentliche Rolle. Die Strategie der fokussierten Wachstumsmärkte werden wir in Zukunft weiter ausbauen und z.B. um den Bereich Commercial Building erweitern. Hier liefern wir beispielsweise Sicherheits- und Beleuchtungstechnik für Flughäfen. Erst vor einiger Zeit sind die Marken Crouse-Hinds und CEAG zum Eaton-Portfolio hinzugekommen, sodass wir nun auch Ex-Schutz-Lösungen sowie Brandmeldesysteme liefern können.

Balz: Wir kennen unsere Kunden und ihre Anforderungen sehr genau. Neben der erfolgreichen Zusammenarbeit mit dem Elektrogroßhandel haben wir unter anderem in Deutschland, Italien, Österreich und der Schweiz einen Direktvertrieb aufgebaut. Darüber hinaus spielen der Kontakt zum Kunden und „The Voice of the Customer“ bei uns eine wichtige Rolle. Hier setzen auch die Mobile Tech Days an, die Ende letzten Jahres in Europa stattfanden. Im Rahmen dieser sind wir mit einem umfassend ausgestatteten LKW durch Europa getourt, um unser Portfolio für den Maschinenbau aus den Bereichen Elektrotechnik, Hydraulik und Filtration vorzustellen und mit Kunden über ihre Herausforderungen und Bedürfnisse zu diskutieren. Mit den Mobile Tech Days hat Eaton bisher bereits mehr als 24 führende Maschinenbauer in Deutschland, Österreich, Italien und der Schweiz erreicht. Die Mobile Tech Days für den Maschinenbau werden wir auch 2015 fortsetzen.

In vielen anderen Ländern wie der Region Benelux arbeiten wir intensiv mit Partnern und dem Großhandel zusammen, kennen aber auch die Endkunden. Neben den lokalen Vertriebsorganisationen gibt es Key- Account-Manager zur intensiven Betreuung von Kunden bzw. Branchen. So fällt auch die globale Automobil-Initiative in meinen Verantwortungsbereich. In diesem Rahmen gibt es ein zweistelliges Team an Mitarbeitern in Detroit, die ausschließlich die drei großen Hersteller in den USA betreuen. Weitere Kollegen kümmern sich intensiv um die europäischen Hersteller. Diese Teams sorgen dafür, dass Eaton bei allen Großen der Automobil-Branche als Partner präsent ist.

Balz: Das wird an einem Beispiel deutlich. Wir stehen in Verhandlungen mit einem Pressenhersteller, der unsere elektrohydraulischen Aggregate einsetzen möchte. Dieser Zulieferer der Automobilindustrie hat erkannt, dass er mittels Frequenzumrichter gesteuerter Pumpen eine sehr viel höhere Effizienz im Prozess erreichen kann. Das System ist einfach und kompakt aufgebaut und besteht aus Komponenten, die weltweit zur Verfügung stehen. Dieser Markt bietet ein großes Potential.

Balz: Durch die Übernahme von Cooper konnten wir unseren Wirkungskreis gerade bei Öl und Gas extrem vergrößern. Wir bieten heute Komponenten, Gehäuse und Schaltschränke sowie komplette Systeme für sicherheitstechnische Anwendungen in allen Ex-Bereichen der Prozesstechnik sowie der Industrie. Neben der Infrastruktur für diese Märkte stellen wir auch die Sicherheitstechnik zur Verfügung und darüber hinaus ein breites Spektrum an Steuerungstechnik.

Balz: Um Kunden bei Projekten vom Schaltschrank bis zur Leitwarte besser unterstützen zu können, sind wir dabei, unsere Applikations- und Engineering-Abteilung zu erweitern. Das Team unterstützt Anwendungen, die mit Automatisierungs-, Antriebs- und Steuerungstechnik, aber auch mit Fernwirken und Fernwarten oder Cloud- und Scada-Lösungen zu tun haben. In diesem Zusammenhang werden wir in Zukunft verstärkt auch mit qualifizierten Partnern als „Authorized Lean Solu- tion Partner“ kooperieren.

Darüber hinaus erarbeitet unser VAS(Value Added Services)-Team mit Kunden komplexe Lösungen beispielsweise in puncto Fertigung sowie Supply Chain. Ziel ist es, für den Kunden einen bedeutenden und nachhaltigen Wettbewerbsvorteil zu realisieren. Dieser Service umfasst neben der Logistikkette auch die Montage sowie die Beschaffung weiterer Zulieferkomponenten. Ob die Lieferung einzelner Komponenten in die jeweiligen Produktionsabläufe gewünscht wird, ob Vorinstallationen benötigt oder ein individuelles Verpackungskonzept gefordert sind, unser Dienstleistungsbereich übernimmt solche Aufgaben.

In diesem Zusammenhang ist auch die Kooperation mit der SAE Schaltanlagenbau in Erfurt zu nennen. Im Rahmen dieser Kooperation arbeiten wir auf dem Gebiet der Maschinensteuerungen für den Export nach Nordamerika sowie für Großserien eng zusammen. Die Anfragen von Maschinenbauern nach Export-Support in den nordamerikanischen Markt haben in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Um Maschinen in die USA oder nach Kanada liefern zu dürfen, müssen die dort geltenden Normen berücksichtigt werden, die sich deutlich von den europäischen Normen unterscheiden. SAE verfügt über umfassende Erfahrungen beim Export von Maschinensteuerungen nach Nordamerika. Eaton hat sich mit Beratung, Schulungen und Seminaren für solche Kunden einen Namen gemacht, die Maschinen oder Schaltschränke in den nordamerikanischen Markt exportieren möchten. Seit kurzem können diese Kunden nun Komplettlösungen von der Projektierung bis zur Realisierung bei uns aus einer kompetenten Hand beziehen. ge

Eaton, vor über 100 Jahren gegründet, hat seine Wurzeln in der nordamerikanischen Automobilindustrie. Mit der vor 20 Jahren begonnenen Diversifizierung ist es gelungen, unabhängiger von einzelnen Märkten zu werden. Der Anbieter hat sich heute zum globalen Energiemanagement Unternehmen mit einem Gesamtumsatz von rund 22 Mrd. US-Dollar und 103.000 Mitarbeitern entwickelt und beliefert Kunden in mehr als 175 Ländern. Den Grundstein für den Geschäftsbereich Elektrotechnik (Electrical Sector), der mittlerweile etwa 60% des Gesamtumsatzes erwirtschaftet, legte die Übernahme von Cutler Hammer und Westinghouse. Hinzu kamen weitere Akquisitionen wie Moeller, Micro Innovation und Cooper Industries. Heute ist Eaton weltweit führend bei Produkten und Engineering-Dienstleistungen zur Energieverteilung, sicheren und unterbrechungsfreien Stromversorgung, Maschinen- und Gebäudeautomatisierung, Anlagen- und Motorschutz, Beleuchtungs-, Sicherheits- und Kabelmanagement sowie Komponenten für raue Umgebungsbedingungen und explosionsgefährdete Bereiche. Zu den im Geschäftsbereich Industrial Sector zusammengefassten Kompetenzen zählen die Segmente Hydraulics, Aerospace und Vehicle. Insgesamt bietet Eaton energieeffiziente Lösungen, die Kunden dabei helfen, elektrische, hydraulische und mechanische Energie effizienter, sicherer und nachhaltiger zu nutzen. Den Schlüssel des Erfolges sieht man unter anderem in der Innovationskraft; über 10.000 Patente belegen, dass sich das Unternehmen auf die Entwicklung innovativer Technologien konzentriert, um selbst die anspruchsvollsten Herausforderungen im Energiemanagement zu meistern.

Eaton Electric GmbH Hein-Moeller-Straße 7-11 D – 53115 Bonn Telefon: + 49 (0) 228 602-0

Zum Thema „Sicherer Motorschutz in Zeiten von IE3“ haben wir im Rahmen der sps ipc drives ein White Paper verfasst, das zum kostenlosen Download zur Verfügung steht: