Power Management mit Han® PowerSwitch
Die Herstellung von High-Tech- Produkten für den Markt der Zukunft bedingt den Einsatz komplexer und dennoch rationeller Fertigungsprozesse. Mit Hilfe neuartiger Steuerungs- und Verkabelungskonzepte lassen sich solche Prozesse effizient realisieren.
Die Leistung nicht vernachlässigen
Im Bereich der Kommunikation zwischen Sensoren, Aktoren und Steuerung haben Feldbussysteme breite Akzeptanz gefunden. Eine Maschine oder Anlage kann jedoch erst durch die gezielte Bereitstellung von (elektrischer) Energie für Antriebe und andere Verbraucher vollständig zum Leben erweckt werden. In diesem Bereich ist allerdings vielfach noch die herkömmliche Parallelverkabelung anzutreffen. Was liegt näher, als das bewährte Feldbuskonzept intelligenter Kommunikation auch in den Leistungsteil einer Anlage einzubringen? Jedem Verbraucher wird ein Leistungsabzweig zugeordnet, der über eine Busschnittstelle mit den übrigen Teilnehmern im Dialog steht. Dezentrale Feldgeräte übernehmen so z.B. die Steuerung und Überwachung von Antrieben für Förderstrecken, Lüfter oder Pumpen. Die Leistung wird über einen Energiebus an die einzelnen Abzweige herangeführt.
PowerSwitch kommt ins Spiel
Applikationsbeispiel PowerSwitch
Mit der Produktgruppe PowerSwitch aus dem Hause HARTING stehen zahlreiche Varianten intelligenter Feldgeräte zur Verfügung. Abbildung 1 zeigt eine typische Applikation des PowerSwitch für das Bussystem AS-Interface (gelbe Busleitung und schwarze 24 V DC Aktorik-Versorgung). Neben der eigentlichen Steuerung spielen im Leistungsbereich insbesondere Überwachungs- und Schutzfunktionen eine zentrale Rolle. So ist PowerSwitch in der Lage, einen wirksamen Schutz des Verbrauchers vor Überlast und Kurzschluß zu gewährleisten. Das Monitoring von Verbraucher und Leistungsabzweig kann einerseits über den Feldbus, andererseits auch direkt am Gerät über optische Anzeigeelemente erfolgen.
Auf die Verpackung kommt es an
Die teilweise sehr rauhen Einsatzbedingungen vor Ort stellen hohe Anforderungen an einen zuverlässigen Schutz des Innenlebens der Geräte. Weiterhin sollten die erheblichen Zeitgewinne bei Montage- und Wartungsarbeiten nicht durch ineffiziente Anschlußtechniken zunichte gemacht werden. PowerSwitch trägt diesen Anforderungen Rechnung durch ein robustes Gehäuse in Kombination mit konsequent steckbar oder zumindest schnell anschließbar ausgeführten Verbindungselementen. Bewährte Komponenten des Han®-Steckverbinderprogramms oder die neue, patentierte Schnellanschlußtechnik HARAX® ermöglichen einen Schutzgrad von IP 65.
Leistung - im "T" zugeführt
Durch die Einführung eines Energiebusses läßt sich analog zum Einsatz serieller Feldbussysteme in der Signalverarbeitung eine Minimierung des Verkabelungsaufwands im Bereich der Leistungsversorgung erreichen. Allerdings muß die Zuführung und Weiterleitung des Leistungsstrangs von einem Abzweig zum nächsten gewährleistet sein. Beim PowerSwitch wird diese T-Funktionalitätextern im Gegenstecker der Leistungsversorgung realisiert (Abb. 1). Dieses Prinzip bietet im Vergleich zu einer geräteinternen Verzweigung den Vorteil, daß ein PowerSwitch-Gerät im Servicefall von der Versorgung abgetrennt werden kann, ohne die Funktion der nachfolgenden Geräte zu beeinflussen.
Der Schritt zum "leistungsfähigen" Feldbussystem
PowerSwitch ist in der Lage, die aus dem zentralen Schaltschrank in den dezentralen Leistungsabzweig ausgelagerten Steuerungs- und Überwachungsaufgaben komplett zu übernehmen. Der Schritt hin zu zukunftsweisenden Konzepten der Verkabelungstechnik in allen Bereichen des modernen Maschinen- und Anlagenbaus wird dadurch konsequent unterstützt. Das Anforderungsprofil des PowerSwitch variiert hierbei sehr stark in Abhängigkeit von den Eigenschaften des angeschalteten Verbrauchers, den Einsatzbedingungen und des verwendeten Feldbussystems. So sind Bussysteme mit eingeschränkter Funktionalität wie AS-Interface prädestiniert für Betrieb und Überwachung einzelner Verbraucher. Profibus- oder Interbus-Anwendungen hingegen gestatten eine Mehrfachanschaltung mit erweiterter Funktionalität wie z.B. der Auswertung zusätzlicher I/O Signale.
Vom PowerSwitch zum Power-Manager
PowerSwitch der zweiten Generation
Eine konsequente Weiterentwicklung des PowerSwitch-Konzeptes wird die Produktpalette entscheidend ergänzen. Neben Geräten, deren Schalt- und Überwachungsfunktionen durch herkömmliche elektromechanische Schaltelemente realisiert sind, wird sich in zunehmendem Maße eine Gerätefamilie etablieren, die auf der Basis von Halbleiter-Schaltelementen arbeitet. Dieser Schritt zum vollelektronischen Feldgerät hat nicht zuletzt einen erheblichen Einfluß auf das PowerSwitch-Erscheinungsbild (Abb. 2). So wird das Gehäusevolumen und damit der Platzbedarf in der Anlage entscheidend verringert. Das Gerät läßt sich mittels angeformter Steckverbinder durch einfaches Aufstecken am Verbraucher anschließen. Der Montageaufwand wird auf ein Minimum reduziert. Darüber hinaus eröffnet sich im Vergleich zur elektromechanischen Gerätefamilie ein erweitertes Funktionsspektrum, das zum Beispiel Sanftanlauf, Drehzahlsteuerung oder eine frei parametrierbare Überwachung des Verbrauchers umfaßt.
Immer eine gute Lösung
Die Vielzahl der möglichen Einsatzbereiche für dezentrales Power-Management erfordert jeweils optimal angepaßte Lösungen. Neben den elektromechanischen Standardgeräten für das AS-Interface und der vollelektronischen Generation umfaßt die PowerSwitch-Familie daher in jedem Falle auch kundenspezifische Lösungen, welche die maßgeschneiderte Integration dezentraler Konzepte im Leistungsbereich gestatten.