Nah, ganz nah und dezentral... - wirautomatisierer

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Nah, ganz nah und dezentral…

1 Frequenzumrichter FCD 300 mit einem Leistungsbereich von 0,37 bis 3 kW und einer Handbedieneinheit mit Klartextanzeige
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Als besonders wirtschaftliche und einfach zu realisierende Alternative zu herkömmlichen zentralen Antriebslösungen bieten sich Frequenzumrichter für die motornahe Montage oder den Motoranbau an. Sie ergeben dabei – eben „nah oder ganz nah“ – einen insbesondere bei größeren Anlagen vorteilhaften dezentralen Aufbau des Antriebssystems.

Dipl.-Ing. Stefan Desch, Vertriebsbeauftragter im Geschäftsbereich Motion Controls der Danfoss GmbH in Offenbach/Main

Bei dezentralen Antriebslösungen rechnet Danfoss mit einem überproportionalen Wachstum, insbesondere in der Fördertechnik, da deren Vorteile klar auf der Hand liegen: bessere elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), weniger Montage- und Verdrahtungsaufwand, Einsparung von Schaltschrankvolumen, Entlastung der übergeordneten SPS und mehr Servicefreundlichkeit. Grundlage der Entwicklung des dezentralen Antriebskonzepts von Danfoss war die Durchgängigkeit zu zentralen Systemen, die nach wie vor eingesetzt werden. Die Entscheidung für zentrale oder dezentrale Antriebe richtet sich vor allem nach der Wirtschaftlichkeit. Bei Anlagen mit nur geringer räumlicher Ausdehnung empfiehlt sich in der Regel eine zentrale Antriebstechnik, wohingegen bei ausgedehnten Anlagen aus Gründen der Standardisierung, der Montage und mangelnder Platzverhältnisse die dezentrale Variante meist wirtschaftlicher ist.
Montage-Varianten
Motormontage: Der Frequenzumrichter FCD 300 (Bild 1) kann auf alle Bauer-Getriebemotoren fertig montiert geliefert werden. Als weitere Alternative wurde auf Basis des Getriebemotoren-Programms Bauer 2000 ein neuer Drehstrommotor mit IEC-Normflansch konzipiert, der ebenfalls mit fertig montiertem FCD 300 angeboten wird. Frequenz-umrichter und Getriebemotor sind aufeinander abgestimmt und bieten die Sicherheit einer kompletten Antriebslösung mit hohem Wirkungsgrad und optimierter Funktionalität. Der Umrichter entspricht der Schutzart IP66, das Getriebe IP65. Für die Verwendung von Fremdmotoren steht eine Adapterplatte zur Verfügung, die auf den Klemmen-kasten des Motors aufgeschraubt wird. Die elektrische Adaption erfolgt durch die im Umrichter eingebaute automatische Motoranpassung.
Motornahe Montage: Der Frequenzumrichter kann aber auch in der Nähe des Motors getrennt montiert werden, z.B. an Maschinen mit schlechter Motorzugänglichkeit und eingeschränkten Platzverhältnissen. Der Umrichter FCD 300 zeichnet sich zudem dadurch aus, dass er für alle Getriebe- und Motorenfabrikate einsetzbar ist und somit die gleiche Flexibilität bietet wie im Schaltschrank montierte, zentrale Frequenzumrichter. Um Komponentenkosten zu sparen, wurde die Energie- und Feldbusverteilung in den Anschlussraum des FCD 300 integriert. Damit besteht die Möglichkeit, bereits mit dem Standardgerät in der Grundausführung eine vollwertige integrierte Energie- und Feldbusverteilung zu nutzen. Die automatische Motoranpassung stellt im Handumdrehen eine Optimierung an die verschiedensten Motorfabrikate sicher.
Montage im Schaltkasten: Eine konsequente Umsetzung dezentraler Antriebstechnik bedeutet auch, dass alle bisher im Schaltschrank untergebrachten Komponenten, also auch Steuerungen oder SPS-Funktionalität, dezentralisiert werden können. Hierzu steht eine Variante zur Verfügung, die zusätzliche Standardkomponenten wie Bedienfeld mit Klartextanzeige, Kleinsteuerungen, SPS, Netzteile, Schütze oder Relais integrieren kann. Dies erlaubt eine einfache Dezentralisierung bestehender zentraler Antriebslösungen, da zum großen Teil bereits bestehende und bewährte Komponenten weiter verwendet werden können.
Schaltschrankeinbau: Bei Maschinen oder Anlagen mit bereits dezentral aufgebautem Schaltschrank lässt sich der Frequenzumrichter FCD 300 nachträglich in die Schaltschranktür oder in das Maschinengehäuse einbauen. Dies ist vorteilhaft, wenn im Schaltschrank keine Montagefläche mehr zur Verfügung steht. Da sich der Kühlkörper des Umrichters außerhalb des Schaltschranks befindet, sind keine zusätzlichen Kühlmaßnahmen erforderlich, und man kann auf eine Erweiterung der Schaltschrank-Klimatisierung verzichten.
Robust und einfach zu installieren
Ein wesentlicher Teil der Montage besteht aus der Verdrahtung des Frequenzumrichters. Hierzu ist der komplette Anschlussraum in Form einer Energie- und Feldbusverteilung (T-Koppler) im Gehäuseunterteil integriert, das durch Abnehmen des Oberteils zugänglich wird. Alle Klemmen sind in Federzugtechnik ausgeführt. Um den Kabelschirm sicher und großflächig auflegen zu können, wurde die Befestigung mit Federbügeln realisiert. Mit dieser Technik ist es gelungen, die Installations- und Gerätekosten drastisch zu senken und eine hohe Zuverlässigkeit zu erreichen. Zusätzliche Steckverbinder und teuere EMV-Verschraubungen sind überflüssig.
Beim Einsatz von dezentraler Antriebstechnik herrschen bezüglich Vibration und Luftfeuchte rauere Umgebungsbedingungen. Dem wird durch vergossene Bauteile sowie die hohe Schutzart IP66 und eine spezielle Oberflächenbehandlung Rechnung getragen. Die Außenseite besteht aus glatten, reinigungsfreundlichen Flächen, was beim Einsatz in hygienisch anspruchsvoller Umgebung wichtig ist.
Bedienungs- und wartungsfreundlich
Bei den zentralen und dezentralen Frequenzumrichtern hat Danfoss großen Wert auf einheitliche Bedienstrukturen gelegt. Da der neue FCD 300 eine einheitliche PC-Parametriersoftware, die gleiche Handbedieneinheit mit Kopierfunktion und die gleichen Klemmenbezeichnungen verwendet, besteht bei der Projektierung kein Unterschied zwischen zentral und dezentral. Bei Feldbus-Betrieb (Bild 2) mit Profibus-DP oder AS-Interface lässt sich die Bus-Adresse wahlweise über DIP-Schalter oder Software einstellen. Zur schnellen Parametrierung bei einfachen Anwendungen dient ein benutzerdefiniertes Quick-Menü.
Bislang waren für die schnelle Austauschbarkeit im Servicefall zusätzliche Steckverbinder erforderlich. Das Unterteil des Umrichters wird als Anschlussdose und T-Verteiler benutzt und ist komplett vom Oberteil trennbar. Die internen Steckkontakte ermöglichen den Austausch des Umrichters ohne Lösen der Kabelanschlüsse und somit ohne Unterbrechung von Energie und Feldbus. Geschultes Personal ist dafür nicht notwendig. Fünf Leuchtdioden (Bild 3) an der Außenseite zeigen den Zustand des Umrichters an. Auf spezielle Blinkkodes wurde bewusst verzichtet, um sofort eine eindeutige Diagnose zu liefern. Über einen außenliegenden Stecker lässt sich außerdem ein Display zur Diagnose und Bedienung anschließen.
Vier Parametersätze, zahlreiche Festdrehzahlen, eine hochpräzise Schlupf-regelung, der integrierte Prozess- bzw. Drehzahlregler, Eingänge für präzises Start/Stopp-Verhalten, ein Bremschopper für das dynamische Bremsen oder die Ansteuerung (und Versorgung) der mechanischen Bremse sind nur einige Beispiele, die den Frequenzumrichter FCD 300 für vielfältige Aufgaben (Bild 4) in der Fördertechnik, Automobilindustrie sowie der Lebensmittel-, Getränke- und Verpackungstechnik qualifizieren. Integrierte Zwischenkreisdrosseln sorgen dabei für geringe Netzrückwirkungen. Eingebaute Filter und die durch den Aufbau bedingten kurzen oder nicht vorhandenen Motorleitungen sind ein entscheidender Vorteil zum klassischen, zentral ausgerichteten Schaltschrankkonzept.
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