Schaltschrankbasierte Steuerungstechnik
I/O-Modul hat das Klima stets im Blick
Damit Elektronik zuverlässig funktioniert, muss die entstehende Abwärme aus Schaltschränken bestmöglich abgeführt werden. Ob die Kühlung zuverlässig funktioniert, überprüft ein I/O-Modul aus der X20-Serie von B&R. Ohne zusätzliche Sensorik misst es die Umweltbedingungen im Schaltschrank.
Hohe Temperaturen, Feuchtigkeit oder Vibrationen sind die Feinde elektrischer und elektronischer Komponenten. Steigt zum Beispiel die Temperatur im Schaltschrank wegen unzureichender Kühlung an, werden Fehlfunktionen oder gar Ausfälle immer wahrscheinlicher. Schlimmstenfalls kann dann eine ganze Produktionslinie stillstehen - mit beträchtlichen finanziellen Folgen. Besonders schwer zu beheben sind Fehlerursachen, die nur sporadisch auftreten, zum Beispiel bei kurzzeitigen Temperaturerhöhungen. So ist es möglich, dass nur alle paar Tage um die Mittagszeit die Sonne durch ein Hallenfenster scheint und dabei den Schaltschrank zusätzlich aufheizt. In solchen Fällen kann ein Schaltschrank-Monitoring hilfreich sein, da dem Servicetechniker aussagekräftige Daten zur Verfügung stehen, mit denen er solche Ereignisse aufdecken kann. Eine entsprechende Messbox im Schaltschrank zu installieren, ist jedoch aufwändig. Die Hardware muss angeschafft, verdrahtet und so parametriert werden, dass die Überwachungslösung mit der Steuerungs-Applikation kommunizieren kann. Diesen Aufwand scheuen viele. Es geht jedoch auch einfacher.
Flexibel, skalierbar, modular: das X20-System
B&R beweist das mit dem I/O-Modul X20CMR011. Das Modul wird genauso einfach wie jedes andere X20-Modul auf der Hutschiene angebracht. Das Steuerungs- und I/O-System X20 von B&R ist nicht nur flexibel, skalierbar und modular, sondern deckt auch nahezu alle denkbaren Anforderungen an schaltschrankbasierte Steuerungstechnik ab. Das Portfolio der Steuerungen reicht von kompakten Geräten für einfache Steuerungsaufgaben bis hin zu hochperformanten SPSen, die komplexe Regelungsalgorithmen oder sogar Roboteranwendungen bewältigen können. Durch die Dreiteilung in Feldklemme, Elektronik- und Busmodul sind die I/O-Module einfach in der Handhabung, wirtschaftlich und sehr leicht zu installieren. Das kompakte X20-System ist für OPC UA FX vorbereitet, es verfügt über eine breite Modulpalette und ist durch die Dreiteilung der Scheiben besonders effizient zu verdrahten und zu warten. Die drei Basiselemente Feldklemme, Elektronik- und - Busmodul werden einfach zu einem Modul zusammengesteckt. Diese Modularität vereint die Vorteile rack- sowie scheibenbasierender Systeme:
- • Vorverdrahtung ohne Module
- • Hot Plugable Elektronik
- • Freie Bussteckplätze für Optionen
Über ein Stecksystem lassen sich Interface-Karten für alle gängigen Kommunikationsprotokolle und ein breites Portfolio unterschiedlicher I/O-Module an die X20-Steuerungen anreihen. Sichere Steuerungen und sichere I/Os fügen sich nahtlos in das System ein.
Datenlogger an Bord
Integriert man das I/O-Modul X20CMR011 in ein X20-System stehen alle Daten über den Schaltschrank in der Applikation zur Verfügung. Das ist sowohl bei neuen als auch bei Bestandsmaschinen mit B&R-Automatisierungstechnik möglich. Zusätzliche Verdrahtung oder weitere Hardware sind nicht notwendig. In großen Schaltschränken lassen sich bei Bedarf weitere Module an strategisch sinnvollen Stellen platzieren und über einen Buscontroller an die Steuerung anbinden. Das Überwachungsmodul misst Temperatur, Luftfeuchtigkeit und über einen integrierten Beschleunigungssensor auch Vibrationen. Die Daten können jederzeit von der Applikation ausgelesen werden, zum Beispiel für Serviceeinträge oder Meldungen. Bestimmte Daten, zum Beispiel Minimal- und Maximalwerte, sowie die Verweildauer in einem gewissen Wertebereich, sind auch im internen Speicher des Moduls ablegbar. Der interne Speicher der Module funktioniert ohne Batterie, ist also wartungsfrei. Die Werte bleiben sogar dann erhalten, wenn die Steuerung getauscht werden sollte. Außerdem bietet das I/O-Modul X20CMR011 die Möglichkeit, externe Sensoren an zwei digitalen Eingängen anzuschließen, zum Beispiel Türkontakte. Dann lässt sich nachvollziehen, ob die Schaltschranktür geöffnet ist. Für externe Temperaturfühler stehen zwei PT1000-Eingänge zur Verfügung. Über einen digitalen Ausgang kann zum Beispiel eine Warnleuchte angeschlossen werden. Dann sieht man vor Ort auf einen Blick, wenn zu hohe Temperaturen, Luftfeuchtigkeit oder Vibrationen die Elektronik im Schaltschrank schädigen könnten.
Wenig Aufwand, großer Nutzen
Mit dem Überwachungsmodul hält sich der Aufwand für eine Schaltschrankmonitoring in Grenzen. Der Nutzen ist jedoch beachtlich. Die elektrischen und elektronischen Komponenten sind damit gut geschützt, weil schädliche Temperaturen, erhöhte Luftfeuchtigkeit oder Vibrationen zuverlässig erkannt werden. Eine Schaltschranküberwachung ist jedoch nicht nur für den Maschinen- oder Anlagenbetreiber interessant, auch der Maschinenbauer kann wertvolle Informationen gewinnen. Er kann zum Beispiel nachvollziehen, unter welchen Bedingungen seine Schaltschränke arbeiten, also welche Temperaturen am Standort wirklich herrschen, wie hoch die Lufttemperatur ist oder wie oft die Schaltschranktür geöffnet wird. Vorbeugende Wartungsmaßnahmen sind ebenso möglich wie zukünftige Produktoptimierungen. Nicht zuletzt ist es für den Maschinenbauer wesentlich einfacher, mit Reklamationsforderungen umzugehen. Anhand der gespeicherten Daten lässt sich ganz klar feststellen, wenn eine Fehlbedienung vorlag; zum Beispiel, weil die Schaltschranktür ständig offenstand und dadurch die Klimatisierung nicht ausreichend funktioniert hat. So kann ein Maschinenbauer durch ein paar Euro Investition für das Monitoring-Modul unberechtigte Reklamationsforderungen einfach und schnell zurückweisen.
Vor Umwelteinflüssen geschützt
Auch falls das I/O-System unter besonders schwierigen atmosphärischen Bedingungen betrieben werden soll, bietet B&R eine Lösung. Die Variante X20c ist durch eine Beschichtung der Elektronik-Baugruppe vor Betauung und Schadgasen geschützt. Die X20-Familie mit Leiterplattenbeschichtung ist zu den bestehenden X20-Modellen funktionskompatibel. Durch eine eigene Modul-ID kann die Applikationssoftware diese von der Standardausführung unterscheiden. Mit den Coated-Produkten sowie der generellen Arbeitstemperatur von -25 bis +60°C sowie der Zertifizierung für maritime Anwendungen zeigt B&R einmal mehr die Vielseitigkeit des X20-Systems und die Möglichkeiten für Kunden damit.
Leistungssteigernder Rückwandbus
Wer vom X20-System noch mehr Leistung benötigt, kann optional den Rückwandbus X2X+ verwenden. Dieser ermöglicht eine schnellere Datenübertragung und bis zu viermal kürzere Reaktionszeiten. In Kombination mit der höheren Bandbreite lassen sich große Datenmengen besser handhaben und höhere Abtastraten erreichen. Das ist zum Beispiel bei Vibrationsmessungen von Vorteil. Präziseres Condition Monitoring lässt sich so einfach umsetzen.Sämtliche bestehenden X20-I/O-Module sind mit X2X+ kompatibel. Es müssen lediglich Busmodule mit X2X+ verwendet werden, um noch performantere Maschinen zu bauen. Der neue Bus spielt vor allem dort seine Vorteile aus, wo viele I/O-Module oder ein hohes Datenaufkommen in Kombination mit sehr kurzen Zykluszeiten benötigt werden. Zudem können zwei getrennte Zykluszeiten verwendet werden. Daten die weniger zeitkritisch sind, werden dann langsamer transportiert und erzeugen weniger Netzwerk- und Prozessorlast. So lassen sich zum Beispiel komplexe Hochgeschwindigkeitsprozesse zuverlässig und mit kostengünstiger Standard-Hardware steuern.
Datenlogger an Bord
Integriert man das I/O-Modul X20CMR011 in ein X20-System stehen alle Daten über den Schaltschrank in der Applikation zur Verfügung. Das ist sowohl bei neuen als auch bei Bestandsmaschinen mit B&R-Automatisierungstechnik möglich. Zusätzliche Verdrahtung oder weitere Hardware sind nicht notwendig. In großen Schaltschränken lassen sich bei Bedarf weitere Module an strategisch sinnvollen Stellen platzieren und über einen Buscontroller an die Steuerung anbinden. Das Überwachungsmodul misst Temperatur, Luftfeuchtigkeit und über einen integrierten Beschleunigungssensor auch Vibrationen. Die Daten können jederzeit von der Applikation ausgelesen werden, zum Beispiel für Serviceeinträge oder Meldungen. Bestimmte Daten, zum Beispiel Minimal- und Maximalwerte, sowie die Verweildauer in einem gewissen Wertebereich, sind auch im internen Speicher des Moduls ablegbar. Der interne Speicher der Module funktioniert ohne Batterie, ist also wartungsfrei. Die Werte bleiben sogar dann erhalten, wenn die Steuerung getauscht werden sollte. Außerdem bietet das I/O-Modul X20CMR011 die Möglichkeit, externe Sensoren an zwei digitalen Eingängen anzuschließen, zum Beispiel Türkontakte. Dann lässt sich nachvollziehen, ob die Schaltschranktür geöffnet ist. Für externe Temperaturfühler stehen zwei PT1000-Eingänge zur Verfügung. Über einen digitalen Ausgang kann zum Beispiel eine Warnleuchte angeschlossen werden. Dann sieht man vor Ort auf einen Blick, wenn zu hohe Temperaturen, Luftfeuchtigkeit oder Vibrationen die Elektronik im Schaltschrank schädigen könnten.
B&R Industrie-Elektronik GmbH
Dieser Artikel erschien in SCHALTSCHRANKBAU 6 (Oktober) 2024 - 04.10.24.Für weitere Artikel besuchen Sie www.schaltschrankbau-magazin.de
