Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fehlersichere Frequenzumrichter machen Fördertechnik flexibler

27.02.2009
Beim Auslegen der Fördertechnik zur Produktion von Solarmodulen wählten die Konstrukteure fehlersichere Frequenzumrichter aus. Dadurch konnten die Standardautomatisierung und das Sicherheitskonzept auf der gleichen Plattform umgesetzt werden, was zu deutlichen Zeiteinsparungen geführt hat.

Die Solarmodulproduktion bei Conergy in Frankfurt (Oder) ist auf 200 MW Jahresleistung ausgelegt. Dort sind fünf automatische Produktionslinien mit etwa 50 Robotern und anderen Handling-Systemen aufgebaut, von der jede einzelne rund 30 Solarpanels pro Stunde fertigen kann.

Fördertechnik kann an Fertigungszellen angepasst werden

Der Transport der knapp 2 m² großen Scheiben läuft über eine ausgefeilte Fördertechnik, die auf standardisierten Einzelmodulen aufgebaut ist. Dies ermöglicht ein Maximum an Flexibilität, was dazu führt, dass sich die Fördertechnik ohne großen Aufwand an die einzelnen Fertigungszellen anpassen lässt und Veränderungen während des Projektverlaufs ohne weiteres möglich sind.

Die Zuführstrecken zu den einzelnen Fertigungszellen addieren sich auf 66 Einzelsegmente, die Abführstrecken auf 52 Segmente – jedes davon etwa 2 m lang. Einen großen Anteil an der beschriebenen Flexibilität hat auch das Antriebs- und Steuerungskonzept, das Standard- und fehlersichere Automatisierung auf der gleichen Plattform belässt. Dazu wurde die dezentrale Peripherie Simatic ET200S von Siemens eingesetzt. Der große Vorteil dieses Systems ist der modulare Aufbau und die einfache Einbindung in das gesamte Steuerungskonzept über Profibus und Profisafe.

Busbasierte Sicherheitstechnik reduziert Komplexität

Dazu wurden vor Ort Steuerkästen an die Förderanlage montiert. In den standardisiert aufgebauten Unterverteilern befindet sich eine dezentrale Peripherie ET200S mit zwei fehlersicheren Frequenzumrichtern (Bild 2). Jeder von ihnen ist einem Fördersegment zugeordnet und schaltet es im Not-Aus-Fall sicher ab. Darüber hinaus wurden durch diese Kombina-tion aus Standard- und fehlersicherer Technik große Einspareffekte erzielt.

Denn während in kleineren Projekten die Sicherheitsfunktionen bislang über Sicherheitsschaltgeräte hardwaremäßig verdrahtet worden sind, nutzten die Verantwortlichen erstmals eine busbasierte Lösung. Für die einfache Integration der Sicherheitstechnik in die Steuerung bedarf es nur geringen Lernaufwandes. Die dazu notwendige Software Safety Integrated wird einfach zusätzlich innerhalb der Programmiersoftware Step 7 der eingesetzten Steuerung S7 CPU 319F-3 PN/DP installiert.

Die Frequenzumrichter ET200S FC bieten die Funktionen sicherer Halt, sichere Bremsrampe und sicher reduzierte Geschwindigkeit. Die Einstellung der jeweils gewünschten Parameter und Abschaltgruppen für jeden Frequenzumrichter erfolgt in der Software Safety Integrated, was von jedem Busknoten aus innerhalb des Profibus geschehen kann. Mit dieser Lösung wurde es geschafft, die extrem hohe Komplexität der Produktionsanlage hinreichend abzubilden. Die anfangs rund 150 gewünschten Abschaltkreise konnten letztlich auf knapp 50 reduziert werden. Dies geschah in Zusammenarbeit mit den Zulassungsbehörden wie TÜV und Berufsgenossenschaft, nachdem eine umfangreiche Gefährdungsanalyse vorausgegangen war.

Dezentrale Peripherie vereinfacht Modifikationen

Ein busbasiertes Not-Aus-Konzept mit fehlersicheren Frequenzumrichtern erweist sich auch bei Anlagenerweiterungen oder -modifikationen als vorteilhaft. In einem solchen Fall sind auch keine aufwändigen Kabel-installationen mehr notwendig. Denn die dezentrale Peripherie besteht aus einer Kopfbaugruppe IM 151 mit Profibusanschluss, daran angereiht sind E/A-Baugruppen. Diese können nach Bedarf als Standard- oder fehlersichere Einheiten ausgeführt sein.

Am Ende des Aufbaus sitzen die fehlersicheren Frequenzumrichter ET200S FC – kombiniert aus Regelungs- und Leistungsteil. Kommt nun ein neuer Not-Aus-Taster dazu, muss dieser lediglich mit der fehlersicheren E/A-Baugruppe verbunden und in der Safety-Integrated-Software entsprechend konfiguriert werden.

Ein weiterer Vorteil der dezentralen Peripherie ist, dass sowohl die Kommunikation als auch die Energieversorgung selbstaufbauend sind. Die einzelnen Einheiten stellen die elektrischen Verbindungen selbständig her, sobald sie zusammengesteckt werden.

Austausch der Frequenzumrichter erfordert keinen Umbau

Falls tatsächlich ein Frequenzumrichter getauscht oder gegen einen größeren ersetzt werden muss, ist dazu keinerlei Umbau notwendig. Das entsprechende Gerät wird lediglich nach vorne abgezogen und das neue wieder aufgesetzt. Die stehende Verdrahtung ermöglicht das sogenannte „hot Swapping“ – auch während des laufenden Betriebs. Es sollte lediglich darauf geachtet werden, dass dabei der entsprechende Frequenzumrichter unbelastet ist.

In der Anlage sind alle Leitungen steckbar ausgeführt. Das bedeutet, dass einzelne Transportsegmente für die Glasscheiben und die Module in kürzester Zeit komplett getauscht werden können, ohne dass in die Elektrik eingegriffen werden muss. Das ist deshalb wichtig, weil die Pufferspeicher der Solarpanel-Produktion im Störfall bald voll wären und ein einzelnes Transportmodul die gesamte Ausbringung stoppen könnte. Mit den modular aufgebauten und schnell austauschbaren Förderstrecken kann die geforderte Verfügbarkeit von 85% erfüllt werden.

Kommt es zu einer Störung der Elektrik, so ist auch die Parametrierung der Frequenzumrichter entsprechend einfach – entweder über eine Speicherkarte oder über Profi-bus. Die Geräte haben eine Schnittstelle für eine Speicherkarte, auf der sämtliche Einstelldaten gespeichert werden können. Diese muss dann lediglich entnommen und in das neue Gerät eingeschoben werden. Die Anlage in Frankfurt arbeitet nach der zweiten Variante.

In der Solarpanel-Produktion von Conergy erwies sich gerade das als einer der größten Vorteile der Frequenzumrichter ET200S FC. Die etwa 120 Umrichter in rund 50 Schaltkästen sind leistungsgleich (0,75 kW) und identisch parametriert. Über die Steuerungssoftware Step 7 und den Profibus konnten deshalb die Einstellwerte gleichzeitig auf alle Geräte aufgespielt werden, wodurch erheblich Zeit eingespart wurde.

Busbasierte dezentrale Lösung spart 30% der Kosten ein

Durch den reduzierten Verdrahtungsaufwand dieser Lösung mit busbasierter dezentraler Peripherie konnten etwa 30% an Kosten eingespart werden. Dazu kommt die gleiche Einsparung in der Planung und der gesamten Elektrik. Darüber hinaus lassen sich über die Software alle Einstellwerte der Standard- und der fehlersicheren Automatisierung über einen Drucker ausgeben und damit dokumentieren. Auf diese Weise sind die Anlagenunterlagen komplett und bei Bedarf im Handumdrehen aktualisiert.

Verkürzte Zeiten für Planung und Inbetriebnahme

In der Solarpanel-Produktion bei Conergy hat der Ausrüster Schmid Technology Systems GmbH erstmals eine Fördertechnik auf der Basis von Profibus und Profisafe realisiert. Damit konnte die Komplexität der Standard- und der fehlersicheren Automatisierung erheblich reduziert werden, was letztendlich auch zu relativ kurzen Planungs-, Installations- und Inbetriebnahmezeiten geführt hat.

Das i-Tüpfelchen ist der drahtlose Service, mit dem die Instandhal-tungsabteilung noch schneller agieren kann. Denn die beiden Steuerungen Simatic S7 319 PNDP F von Siemens arbeiten nicht nur fehlersicher und nutzen den Profibus, sondern sie sind auch netzwerkfähig. In Verbindung mit WLAN-Adaptern können die Instandhalter den Anlagenservice entsprechend komfortabel per Mobile Panel WLAN von Siemens durchführen.

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Pflugfelder ist Vertriebsingenieur bei der Siemens AG, Drive Technologies, in Stuttgart.

Thomas Pflugfelder | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/automatisierung/fertigungsautomatisierung/articles/172579/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht rollFEED® Turning auf EMAG Maschinen: Tempomacher für die Drehbearbeitung
17.10.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

nachricht Schuler-MSC2000-Dual-Servopresse am Fraunhofer IPT für Werkzeugtests und Entwicklungsprojekte
17.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher untersuchen Pflanzenkohle als Basis für umweltfreundlichen Langzeitdünger

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

„Antilopen-Parfüm“ hält Fliegen von Kühen fern

20.10.2017 | Agrar- Forstwissenschaften

Aus der Moosfabrik

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie