Inhaltsverzeichnis
1. Anschlussfertige, modulare Energiemanagementlösungen für Drive Controller
2. QVW mit Fb-Automations-Technologie
3. Nutzen durch aktives Energiemanagement
4. Einfache Inbetriebnahme dank Plug & Play
Schwere Querverschiebewagen (QVW) erfordern einen netzunabhängigen Betrieb, um Fertigungsteile von der Anlieferung zur Bearbeitungsstation quer durch die Produktionshalle zu fahren. Das neuste Projekt der Fb Industry Automation GmbH mit Sitz im österreichischen Albersdorf-Prebuch bei Graz ist eine Produktionslogistiksystemlösung beziehungsweise ein Querverschiebewagen, der speziell und kundenindividuell für den Materialtransport von großen und schweren Holzplatten konzipiert wurde. In dieser Anwendung transportiert er gewichtige Holzplatten von deren Anlieferung bis zur Bearbeitungsstelle quer durch die gesamte Produktionshalle. Die Herausforderung war in diesem Fall, dass der elektrisch angetriebene QVW auf dem Hinweg zur eigentlichen Bearbeitungsstation sowie auf dem Rückweg je zwei Kreuzungen ohne Netzversorgung überbrücken muss.
Anschlussfertige, modulare Energiemanagementlösungen für Drive Controller
Der Transport der Holzplatten durch die etwa 70 m lange Halle erfolgt mit dem QVW über ein am Boden befestigtes Schienensystem, wodurch er sich mit Strom versorgt. Auf den Kreuzungen mit einer Länge von je acht Metern ist keine Stromversorgung vorhanden und der QVW benötigt deshalb für diese acht Meter eine netzunabhängige Energieversorgung, um sicher über die Kreuzung zu fahren. Elektrische Antriebe brauchen eines zur Erfüllung ihrer Aufgaben: Stets die passende Energiemenge. Strom und Spannung sind die Größen, die in notwendiger Höhe zur richtigen Zeit zur Verfügung gestellt werden müssen. Üblicherweise holt sich dies ein Drive Controller aus dem Netz. Doch es gibt Situationen und Aufgabenstellungen, die besser oder überhaupt nur mit Hilfe von Energiemanagementlösungen gelöst werden können. Ein netzunabhängiger Betrieb, wie in dieser Anwendung, ist eine solche Anforderung, die so erfüllt werden kann. Mit dem modularen Energiespeicher- beziehungsweise Energiemanagementsystem der Michael Koch GmbH, Ubstadt-Weiher, ist das möglich.
QVW mit Fb-Automations-Technologie
Der QVW, in der beim Endkunden betriebenen Produktionshalle, fährt sieben Tage die Woche in drei Schichten pro Tag. Der Wagen kommt auf ein Gewicht von circa 4,5 t und hat eine Beschleunigung bzw. Verzögerung von 1m/s². Pro Fahrt werden bis zu 12 t schwere Holzplatten transportiert. Im voll beladenen Zustand fährt der QVW während der Stützfahrt über die Kreuzungen mit einer Geschwindigkeit von 0,6 m/s. Auf den Kreuzungen wird er während der Netzunterbrechung aus dem aktiven Energiemanagementsystem von Koch versorgt. Die vier elektrischen Fahrantriebe haben pro Antrieb eine Leistung von 2,3 kW, was in Summe 9,2 kW beträgt. Angetrieben wird der QVW von einem modernen Drive Controller mit direktem Zwischenkreisanschluss. Die Dauerleistung im DC-Zwischenkreis, auch DC Link genannt, beträgt 18,7 kW. Damit kann der QVW die Holzplatten problemlos innerhalb der Halle von der Anlieferung bis zur Bearbeitung transportieren. Er benötigt bei einer Stützzeit von je 20 s eine Stützleistung von 10 kW, die sich das Energiemanagementsystem aus der Bremsenergie und aus den Nachladephasen in den Stationen holt. Diese wird dann während der Stützfahrt an das Fahrzeug abgegeben. Bei dem Wagen von Fb Industry besteht die Energiemanagementsystem-Lösung für den netzunabhängigen Betrieb aus insgesamt fünf dynamischen Speicher-Managern DSM 4.0, fünf Doppelschichtkondensatoren DSKM, einer sicheren Entlade-Einheit SDU 401, einer SDU 400 sowie einer 24VDC-Versorgung. Das Herz dieses Systems ist jedoch der DSM 4.0. Was immer der Gleichstromzwischenkreis an Aufgaben für die Lösung bringt, der Dynamische Speicher-Manager erfüllt sie.
Nutzen durch aktives Energiemanagement
Der dynamische Speicher-Manager setzt mitten im Antriebssystem, am Gleichstromzwischenkreis des Drive Controllers an. Er kümmert sich sozusagen um den Energiehaushalt des Drive Controllers und ist somit der entscheidende Baustein für den netzunabhängigen Betrieb des QVW. Ergänzt um applikationsgerechte DSKM-Speichermedien, auch Supercaps genannt, sowie zwei sicheren Entladeeinheiten SDU und einer 24V-Versorgung für Peripherie-Teile entstand hier ein System, das die Bauteile sicher zur Bearbeitungsstation fährt. In dem hier skizzierten Einsatzfall, dem Betrieb ohne Netzanschluss steht keine kontinuierliche Versorgung aus dem Netz zur Verfügung und somit liefert der Speicher-Manager in Kombination mit seinen angeschlossenen Speichern die für den reibungslosen Betrieb notwendige Energie. Bis zu 1600 kJ pro Speicher-Manager sind mit Supercaps problemlos machbar. Neben den eigentlichen Applikationsanforderungen bestand kundenseitig zusätzlich noch der Wunsch, zur Erhöhung der Sicherheit für Montage- und Wartungspersonal eine sichere, weil schaltbare Entladungsmöglichkeit für die Energiespeicher mit eingebaut zu haben. Die überlastsichere Entladeeinheit SDU wurde speziell für diesen Einsatzfall entwickelt. Denn sie entlädt die Kapazitäten in sehr überschaubarer Zeit auf das gewünschte sichere Spannungsniveau. Die sichere Entladeeinheit nimmt mit einer Entladeleistung von rund 1400 W eine Energiemenge von circa 400 Kilowattsekunden auf. Somit können im Wartungsfall am Schaltschrank Arbeiten vorgenommen werden. Die jeweilige konkrete technische Auslegung erfolgt über Simulationen der realen Belastungsprofile in der konkreten Systemumgebung. Der Energiemanagement-Spezialist bietet hierfür ein Tool an, das im Internet frei verfügbar ist. Nach Eingabe einiger Anwendungsparameter ermittelt das Tool einen ersten Lösungsvorschlag, der dann Grundlage für die weitere Definition des passenden Systems darstellt.
Einfache Inbetriebnahme dank Plug & Play
Die einzelnen Geräte und Komponenten werden in Bezug auf den definierten Einsatzfall konfiguriert und die Parameter ab Werk abschließend eingestellt. Eingängige Tests der einzelnen Produktionsschritte und eine umfassende Abschlussprüfung vor der Auslieferung gewährleisten ein anforderungsgerechtes aktives Energiemanagementsystem. In dieser Art ausgeliefert, bedarf es vor Ort bei der Montage nur noch des elektrischen Anschlusses und das aktive Energiemanagementsystem ist betriebsbereit. Es ist also weder eine aufwendige Inbetriebnahme noch Programmieraufwand notwendig. Kurz: Plug & Play. Und es kann losgehen mit dem netzunabhängigen Betrieb. Das alles wird realisiert mit minimiertem Aufwand. Übrigens auch wartungsfrei, weil die Energiemanagementsysteme des Herstellers keiner Wartung bedürfen. Sollte sich doch unerwarteter Weise ein Problem im System oder bei einer Komponente ankündigen, dann meldet sich der Speicher-Manager und weist Industrie-4.0-tauglich auf mögliche kommende Risiken hin. jg
Details zum dynamischen Speicher-Manager DSM 4.0 von Koch
hier.pro/7QK5W
Kontakt:
Michael Koch GmbH
Zum Grenzgraben 2
76698 Ubstadt-Weiher
Tel.: +49 7251/9626-20
E-Mail: mail@bremsenergie.de
Website: www.bremsenergie.de
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