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Verfahrenstechnik 11/2019

Verfahrenstechnik 11/2019

SPS I TITEL Kritische

SPS I TITEL Kritische Zustände sofort erkennen Motormanager stellt Daten ohne zusätzliche Sensorik zur Verfügung Eine hohe Produktivität bedingt, dass Maschinen und Anlagen störungsfrei laufen. Mit einer prädiktiven Wartung lassen sich hier ungeplante Unterbrechungen verhindern. Ein Motormanager beispielsweise kann dafür relevante Daten zur Verfügung stellen, ohne dass zusätzliche Sensorik installiert werden muss. In den unterschiedlichen industriellen Bereichen werden derzeit verschiedene Wartungsstrategien diskutiert und angepasst. Der Trend zeigt eine Abkehr von der korrektiven Instandhaltung, die mit rund 70 % bis heute am meisten praktiziert wird, hin zu einer präventiven oder besser noch prädiktiven Wartung. Der präventive Ansatz basiert auf dem zyklischen Auswechseln von verschleißbehafteten Teilen vor ihrem Lebenszeitende. Dieses Vorgehen hat den Nachteil, dass ebenfalls ein gewisses Maß an unnötigen Kosten entsteht, wenngleich der finanzielle Aufwand im Verhältnis betrachtet schon deutlich geringer ausfällt. Vor diesem Hintergrund erweist sich die prädiktive Wartung dort am effizientesten, wo sie technisch sinnvoll realisierbar ist. Im Vergleich zur präventiven Wartung werden keine statischen Werte – wie die Laufzeit einer Komponente – zur Beurteilung eines Teiletausches herangezogen, sondern die tatsächlich ermittelten Ist-Werte. Bei der prädiktiven Methode stellt die Bestimmung des Ist-Zustands allerdings eine Herausforderung dar. Oft muss teure Sensorik eingesetzt werden, die letztendlich das Verhältnis von Aufwand und Nutzen nicht rechtfertigt. Einfacher ist es, die vorhandene Installation verwenden zu können. Das ermöglicht der Motormanager der Produktfamilie Contactron von Phoenix Contact. Mit dem Gerät nutzt der Anwender den ohnehin verbauten Motor mit den zugehörigen Anschlussleitungen als Sensor. Wirkleistung als präzise Grundlage Der Motormanager überwacht und diagnostiziert Motoren auf Über- und Unterlast, Funktion, Verschmutzung und Verschleiß. Der Anwender erkennt somit alle kritischen Lastzustände und schützt die montierten Pumpen, Stellantriebe, Lüfter oder Kompressoren dauerhaft. Die Überwachung erfolgt auf der Grundlage von frei parametrierbaren Meldeschwellen. Falls erforderlich, schaltet der Motormanager den Antrieb ab und schützt folglich Motor und Anlage. Die Schwellen für beide Drehrichtungen lassen sich identisch oder separat einstellen. Für die Parametrierung wird die aufgenommene Wirkleistung herangezogen, die sich aus drei Strömen, Spannungen 01 Zusammensetzung der Wartung in der Prozessindustrie: Die Messgrößen, die sich als Trendkurven aufzeichnen und abspeichern lassen, vermitteln über einen längeren Zeitraum ein detailliertes Bild in Bezug auf den Zustand der Anlage und dem Phasenwinkel berechnet. Unabhängig von Spannungsschwankungen und der Belastung der Antriebsmaschine bietet die Wirkleistung damit eine wesentlich präzisere Grundlage als die reine Strombetrachtung oder Cos-phi-Messung. Ein Motor respektive Antrieb, der im unteren Lastbereich eingesetzt wird, lässt sich am besten mit einem Cos-phi-Wächter auf Über- oder Unterlast überwachen. Zur Kontrolle des oberen Lastbereichs reicht ein Amperemeter aus, weil der Motor oder Antrieb mit einem optimalen Cos-phi betrieben wird. In dieser Form sollte er idealerweise ausgelegt sein. 80 % der Motoren oder Antriebe arbeiten jedoch im mittleren Lastbereich, in dem bei Laständerungen kaum eine Strom- bzw. Cos-phi-Änderung auftritt. Eine Über- oder Unterlast ist hier nur über die Modifikation der erfassten Wirkleistung zuverlässig feststellbar. Im Gegen­ Autor: Dipl.-Ing. Wolfgang Boll, Produktmarketing Contactron, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont 38 VERFAHRENSTECHNIK 11/2019

TITEL I SPS satz zu einer Strom- oder Cos-phi-Messung beinhaltet die Wirkleistung sämtliche relevanten elektrischen Größen. Datenübertragung in eine Cloud Zur Parametrierung der Motormanager wird die intuitiv handhabbare Software IFS-Conf von Phoenix Contact genutzt. Über verschiedene Gateways können mehrere 02 Darstellung des unteren Lastbereichs eines Motors, die Überwachung erfolgt am besten mit einem Cos-phi-Wächter 03 Abbildung des oberen Lastbereichs des Motors, hier reicht zur Kontrolle ein Amperemeter aus 04 Visualisierung des mittleren Lastbereichs des Motors, die Wirkleistung beinhaltet sämtliche relevanten elektrischen Größen Module ohne Verdrahtungsaufwand durch einfaches Aufstecken auf den Tragschienen-Connector T-Bus miteinander verbunden werden. Auf diese Weise lassen sich alle Prozessdaten auch via FDT/DTM konfigurieren. Durch die Parametrierung per DTM kann das Schaltverhalten bei Profibus-Fehlern so beeinflusst werden. Das Gateway, das zusätzliche digitale Ein- und Ausgänge zur Verfügung stellt, wird via GSD-/GSDML-Gerätebeschreibungsdatei in Profibus-Systeme integriert. Die Verwendung der FDT-/DTM-Technologie eröffnet vielfältige Möglichkeiten bei der Parametrierung sowie beim Monitoring und der Diagnose der Motormanagement-Geräte respektive der gesamten Anlage. Alternativ sind weitere Gateways z. B. für Modbus TCP oder Ethernet/IP erhältlich. Die Daten lassen sich ebenfalls gemäß dem NOA- Konzept über den Seitenkanal der Automatisierungspyramide in eine Cloud senden und visualisieren. Per EMM-Motormanager mit eingebautem Stromwandler können Ströme bis 16 A direkt und platzsparend aufgenommen werden. Für größere Ströme bietet Phoenix Contact ein Modul an, das in Kombination mit externen Stromwandlern sämtliche Leistungsklassen abdeckt. Die Einbindung der Geräte zur Überwachung von Motor und Anlage gestaltet sich dabei einfach, denn es wird die vorhandene Motorzuleitung genutzt. Somit ist eine nachträgliche Installation in bestehende Anlagen möglich, um dem Anwender auch hier präzise Auskünfte über den aktuellen Anlagenzustand zu geben. Reduzierung des Platzbedarfs Bei der Kontrolle sowie dem Schutz von Motor und Mechanik vereint der Motormanager der Produktfamilie Contactron folglich alle Vorteile einer modernen Wirkleistungs-Erfassung. Das 22,5 mm schmale Der Anwender erkennt über den Motormanager alle kritischen Lastzustände und schützt die montierten Pumpen, Stellantriebe, Lüfter oder Kompressoren dauerhaft. Dipl.-Ing. Wolfgang Boll Gerät ermittelt allein über die Motorleitung und den als Sensor fungierenden Motor sämtliche relevanten elektrischen Größen, die für den optimalen und schnellen Schutz des Antriebssystems erforderlich sind. Durch die frei parametrierbaren Meldeund Schaltschwellen ist eine hohe Anlagenverfügbarkeit sichergestellt. Der Antrieb wird auf Verschleiß, Fehlfunktionen und Zerstörung überwacht und geschützt. Aufwändige Sensorik, wie sie insbesondere im Ex-Bereich notwendig ist, lässt sich einsparen und der Platzbedarf auf ein Minimum reduzieren. Aufgrund der integrierten oder externen Stromwandler eignet sich der Motormanager für Antriebssysteme aller Leistungsklassen. Als Stand-alone-Lösung oder in Verbindung mit einem Gateway liefert er zu jeder Zeit die tatsächlichen Prozessdaten hinsichtlich der Lastzustände des Antriebs, sodass entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können. Die Messgrößen, die sich als Trendkurven aufzeichnen und abspeichern lassen, vermitteln über einen längeren Zeitraum ein detailliertes Bild in Bezug auf den Zustand der Anlage. Halle 9, Stand 310 Fotos: Phoenix Contact, engineer story@shutterstock.com www.phoenixcontact.de 02 03 04