Die Funktionsvielfalt von Umrichtern ist einer der Schlüssel für effiziente Antriebe in der Produktionsumgebung der Zukunft. Zunehmen wird dabei die Bedeutung von Soft- und Firmware – sowie die Komplexität, die sich jedoch mit durchgängigen Engineering-Lösungen in den Griff bekommen lässt. Das ermöglicht nicht nur die effiziente Projektierung, sondern reicht bis zur Inbetriebnahme.
Nach Unterlagen der Drive Technologies Division aus dem Industry Sector von Siemens.
‚Durchgängigkeit‘ und ‚Integration‘ sind Schlagworte, die im Hinblick auf die Produktionsumgebung der Zukunft eine entscheidende Rolle spielen. Warum? Weil sich auf diese Weise das Know-how aus der Produktentwicklung bis hinein in die laufende Fertigung nutzen lässt. Darüber hinaus erlauben Simulationsmodelle von Umrichtern und Antriebssträngen eine Optimierung noch in der virtuellen Welt und sie liefern Basisdaten für die Automatisierungs- und Kommunikationskonzepte. In hohem Maße flexible und skalierbare Lösungen, wie sie der Maschinen- und Anlagenbau fordert, werden so vielfach erst möglich. Zudem lässt sich die zunehmende Komplexität darüber in den Griff bekommen.
Eine in diesem Sinne stetig steigende Funktionsvielfalt, die sich intelligent beherrschen lässt und dabei eine effiziente Projektierung und Inbetriebnahme ermöglicht, bietet Siemens mit der Sinamics-Antriebsfamilie an. Insbesondere mit optimierter Soft- und Firmware ist es dabei möglich, Funktionen in Antrieben zu realisieren, die auf die lokal geregelte Achse wirken. Das ermöglicht schnellere Reaktionszeiten und entlastet SPS und Buskommunikation. Damit der Anwender die Vorteile nutzen und das System handhaben kann, setzt Siemens einen grafischen Editor zur Projektierung von Steuerungs- und Regelungsfunktionen ein, der ohne Programmierkenntnisse bedienbar ist. Das sogenannte Drive Control Chart (DCC) bietet eine übersichtliche Darstellung der regelungstechnischen Strukturen und ermöglicht ein grafisches Projektieren und Erweitern der Gerätefunktionalität mittels frei verfügbarer Regelungs-, Rechen- und Logikbausteine.
Die funktionale Vielfalt von Umrichtern schließt zudem immer stärker das Thema Sicherheit mit ein. Hier sind einfache und gleichzeitig flexible Systeme gefragt. Es gilt, sichere Antriebe mit möglichst wenig zusätzlichen Komponenten zu realisieren – ‚Safety Integrated‘ bietet hier eine breite Sicherheitsfunktionalität über das gesamte Sinamics-Spektrum. Durch die Integration reduzieren sich sowohl die Zahl der Komponenten als auch der Verdrahtungsaufwand, was wiederum zu einer höheren Maschinenverfügbarkeit führt. Auch Safety ist übrigens mehr als nur eine Komponente – sie lebt vom Systemansatz, von der Entwicklung bis hinein in Inbetriebnahmekonzepte.
Applikationseffiziente Projektierung und Inbetriebnahme
Mit Blick auf die Projektierung und Inbetriebnahme von Antrieben bieten durchgängige Lösungen weitere Vorteile. So erleichtern Faktoren wie eine gleiche Bedienphilosophie für alle Komponenten, der automatische Datenabgleich an den Schnittstellen sowie integrierte Diagnosefunktionen die Umsetzung. Zusätzlich muss der Anwender frühzeitig alle relevanten Parameter abfragen können.
Entscheidend für eine optimale Umsetzung ist darüber hinaus das integrierte Applikations-und Systemwissen. So ist der Betreiber zwar Spezialist für seine Anwendung, aber nicht notwendigerweise Antriebsexperte. Insbesondere bei komplexen Anlagen mit mehreren Antrieben ist es daher wesentlich, die Projektierung so einfach wie möglich zu gestalten. Siemens geht diesen Weg über die Software Sizer, welche die Projektierung von Einzel- bis hin zu komplexen Mehrachsantrieben ermöglicht.
Ebenso einfach müssen Inbetriebnahme und Diagnose gestaltet werden. Können beispielsweise alle relevanten Daten aus den elektronischen Typenschildern der Antriebskomponenten importiert werden, wie dies über die Drive-Cliq-Schnittstelle der Fall ist, lassen sich die Parametrierung beschleunigen, Fehleingaben vormeiden und der Gesamtaufwand verringern. Einen Schritt weiter geht Siemens schließlich mit der Einbindung der Umrichter in die Automatisierung und zeigt mit Sinamics Startdrive, wie sich das Potenzial der Integration im Zuge von Totally Integrated Automation optimal ausnutzen lässt.
Das Potenzial der Integration ausschöpfen
Werden Antriebe in die übergeordnete Automatisierung eingebunden, ist vor allem ein einheitliches Bedienkonzept für alle beteiligten Komponenten – von der Steuerung über das Human-Machine-Interface (HMI) bis hin zu den Antrieben – maßgeblich. Bei Siemens sind über Sinamics Startdrive die Antriebe der Reihe Sinamics G120 vollständig in das Totally-Integrated-Automation-Portal eingebunden. Sie integrieren sich somit nahtlos in Simatic-Automatisierungslösungen und können einfach parametriert, in Betrieb genommen und diagnostiziert werden. Darüber hinaus lassen sich auch die passenden Simotics-Motoren projektieren, so dass ein optimales Zusammenspiel von Antriebskomponenten als integriertes System realisiert werden kann.
Bei der Umsetzung solcher effizienter Integrated Drive Systems sind vor allem die intelligente Auswahl der richtigen Komponenten, die geeignete Auslegung, die geschickte Ansteuerung sowie die passenden Software-Funktionen entscheidend. Gerade bei der Ansteuerung liegen die Hebel oft wieder im gesamten Antriebssystem. Wie dies in der Praxis aussieht, zeigt Siemens mit dem Umrichter Sinamics G120P. Durch die für Simotics-Motoren optimierte Ansteuerung und Pulsmuster des Umrichters wird nicht nur eine Reduktion der Geräuschemissionen um mehr als 4 dB erreicht. Die innovative Umrichtertechnik sowie die Anpassung der Motorbemessungsströme an die Umrichterausgangsströme tragen auch dazu bei, Verluste am Motor um mehr als zehn Prozent zu reduzieren – was beispielsweise einen energieeffizienten Betrieb von Pumpen, Lüftern und Kompressoren ermöglicht. co
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