Sichere Stromversorgung für die Automatisierungstechnik

Stromversorgungen sind entscheidende Komponenten in der Automatisierungstechnik. Von der Qualität der meist verwendeten 24V Steuerspannung hängt die Funktionalität aller Bestandteile einer Steuerung ab. 

 
PU Ableiter als 3+1-polige Version mit Fernmeldekontakt


Ein- und dreiphasige Schaltnetzteile und Diodenmodule in den Leistungsklassen 
3, 5, 10, 20 und 40 A


WAVEGuard – die elektronische Sicherung für die selektive Absicherung von 24VDC – Stromkreisen

Störungen oder Spannungsschwankungen können den teilweisen oder kompletten Ausfall der Automatisierungssysteme bewirken und damit den Ausfall einer kompletten Anlage oder eines komplexen Systems zur Folge haben. Damit dies nicht passiert gewährleistet Weidmüller mit seinen Produkten Ecoline Schaltnetzteile und Diodenmodule, den selektiven Last-Absicherungen WaveGuard und den Überspannungsprodukten PUII eine sichere Stromversorgung. 

Der ständig wachsende Automatisierungsgrad in industriellen Anlagen erfordert eine sichere, zuverlässige und effiziente Versorgung. Dies insbesondere unter dem Aspekt des weltweiten Einsatzes von Maschinen und Anlagen und der Anforderung nach ständig wachsender Anlagenverfügbarkeit. Unabhängig vom Standort ist eine einwandfreie Funktionalität aller Automatisierungskomponenten entscheidend für die wirtschaftliche Nutzung der Anlagen und Systeme.

Fehler wie Netzschwankungen, Netzausfall, Störungen einzelner Komponenten oder Fehler im Lastkreis müssen dabei so weit als möglich eliminiert werden oder dürfen nicht zum Ausfall eines Komplettsystems führen.
 
Betrachtet man die möglichen Fehler im Einzelnen, kann man ein System aus aufeinander abgestimmten Weidmüller Komponenten zusammenstellen, welche die Anlagenverfügbarkeit sicherstellen.
Grundbaustein eines solchen Systems ist ein qualitativ hochwertiges Schaltnetzteil. Mit den bewährten ECOLINE Netzteilen, einer Serie von ein- und dreiphasigen primär getakteten Schaltnetzteilen, bietet Weidmüller ein zuverlässiges und effizientes Produkt. Kurzzeitige Spannungsschwankungen oder ein kurzzeitiger Ausfall der Versorgungsspannung bis zu 25 ms werden vom Netzteil kompensiert. Auch netzseitige Transienten werden durch die integrierten Überspannungsschutzbausteine ausgefiltert. Sekundärseitige Fehler wie kurzzeitige Lastspitzen oder Überlastungen werden durch die Überlastfunktion kompensiert. Die Geräte sind kurzschlussfest und damit auch gegen weitere Fehler im Lastkreis geschützt. Durch den Einsatz von hochwertigen Komponenten in der Produktion der Geräte und umfangreichen Prüfungen während und am Ende des Produktionsprozesses können MTBF Zeiten von >500.000 Stunden garantiert werden. 

Bei schwereren Störungen auf der Netzseite können Komponenten von Weidmüller die Zuverlässigkeit erhöhen. Für den Schutz gegen hochenergetische Transienten sorgen Produkte aus dem Überspannungsschutzprogramm wie die die PU Familie. Ableiter der Klassen I, II und III bieten, in Verbindung mit den Schutzelementen für den MSR Bereich, einen zuverlässigen Schutz der nachgeschalteten Elektronik. Kommt es zu Überspannungen, leiten diese Bauteile die zerstörende Energie sicher ab und schützen somit die gesamten Elektronikkomponenten eines Automatisierungssystems.
Netzseitige Fehler wie Spannungsschwankungen, Spannungseinbrüche oder ein Totalausfall können schwerwiegende Anlagenausfälle auslösen. Im Falle von Spannungsschwankungen und – einbrüchen kann das BBU von Weidmüller die Anlagenverfügbarkeit sicherstellen. Das BBU wurde für die Netzspannungs- und Ladezustandsüberwachung einer Batterie entwickelt und kann im Störungsfall die die benötigte Steuerspannung aus der Batterie zur Verfügung stellen und so die Versorgung sichern. Über Alarmkontakte wird gleichzeitig das Signal zur Abspeicherung von wichtigen Prozessparametern gegeben. Bei längerfristigen Netzausfällen kann so ein anschließendes Wiederanfahren einer Maschine oder Anlage vereinfacht und Stillstandszeiten minimiert werden.

Neben primärseitigen Störungen muss ein Automatisierungssystem sinnvollerweise auch gegen Probleme auf der Sekundärseite geschützt werden. Je nach Fehler wird die Anlagenverfügbarkeit durch unterschiedliche Maßnahmen sichergestellt.
Zur Verhinderung des Totalausfalls eines Systems, kann die Stromversorgung von wichtigen Komponenten, wie etwa eine SPS, durch redundante Verschaltung der Schaltnetzteile gesichert werden. Im Fehlerfall, z.B. Ausfall eines Netzteils oder Störungen im Lastkreis, wird die SPS durch das zweite Netzteil versorgt. Um eine 100% Entkopplung der Lastkreise zu erreichen, bietet Weidmüller entsprechende Diodenmodule an. Somit kann leistungsabhängig ein abgestimmtes System aufgebaut werden.

Eine sichere Stromversorgung muss auch dann die notwendige Energie liefern, wenn einzelne Komponenten im Lastkreis Fehler verursachen. Entscheidend hierfür ist neben der Projektierung auch der Einsatz von entsprechenden Schutzorganen. Die Lasten werden in mehrere Stromkreise aufgeteilt. Dies soll verhindern, dass sich Fehler von einzelnen Verbrauchern nicht direkt auf das Gesamtsystem auswirken. So ist es sinnvoll, die SPS in einem getrennten Kreis zu anderen Verbrauchern z.B. Magnetventilen anzuschließen. Dafür notwendig sind geeignete Schutzorgane wie die elektronische Sicherung WAVEGuard. Kommt es in einem Lastkreis zu einer Störung, muss verhindert werden, dass diese einzelne Störung zu einer Überlastung des Netzteiles führt. Dies würde das Abschalten des Netzteiles verursachen und damit zu einem Totalausfall der Steuerspannung führen. Auch die für den Leitungsschutz eingesetzte Schutzschalter lösen das Problem nicht und es kann daher das System zum erliegen kommen. Das physikalische Prinzip der Sicherungsautomaten erfordert einen hohen Auslösestrom (ca. 6-10 x In). Dieser hohe Laststrom wird von Schaltnetzteilen als Überlast erkannt, die Geräte regeln zum Eigenschutz ab und der erforderliche Laststrom steht nicht mehr zur Verfügung. Sinnvoll sind hier die WAVEGuard Produkte. Es handelt sich hierbei um elektronische Sicherungen, die sehr schnell eine Überlastung in einem Lastkreis erkennen und den entsprechenden Kreis selektiv abschalten. Weitere vorhandene Lastkreise bleiben funktionsfähig. Damit wird z.B. die SPS weiter versorgt und die Grundfunktionalität der Anlage bleibt erhalten. Das integrierte Fernmeldesignal in Verbindung mit der optischen Signalisierung und der manuellen Betätigung vor Ort ermöglicht eine schnelle und gezielte Fehlersuche. Ein weiterer Vorteil der WAVEGuard Produkte ist die extreme Rückstellbarkeit. So kann, nach Wegfall der Störung, von einer zentralen Stelle der Lastkreis wieder zugeschaltet werden.

Ein System bestehend aus Überspannungsschutz PU II, zwei ECOLine Netzteilen und einem ECOLine Diodenmodul, einem BBU, einer Batterie und der Lastkreisanzahl entsprechenden WAVEGuard Produkten bietet Schutz vor Fehlern und Störungen und gewährleistet eine sichere, verfügbare Stromversorgung für die Automatisierungstechnik.

Weidmüller GmbH
Hr. Prok. Josef Kranawetter
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