Das DC 24V-Stromverteilungssystem Typ ControlPlex Board mit SVS16 ist nach EN50170 bzw. IEC61158 mit einer Profibus-DP-Schnittstelle ausgestattet, die alle Übertragungsraten bis maximal 12MBaud unterstützt. Das System reduziert die Verdrahtung und erhöht die Diagnosefähigkeit des Gesamtsystems. Es bietet selektiven Überstromschutz und die Stromverteilung von Lastkreisen und digitalen Ausgängen bis 10A. Das Schalten bzw. Rücksetzen einzelner Stromkreise der DC 24V-Ebene über Profibus-DP machen ihn zu einem intelligenten Subsystem auf der Steuerungsebene. Das Basismodul beinhaltet acht Steckplätze für elektronische Sicherungsautomaten bis 10A. Diese sorgen für den Überstromschutz von Sensoren/Aktoren, dezentralen Peripherie-Baugruppen, Busmodulen und deren Zuleitungen. Alternativ ermöglichen die Steckplätze den Einsatz der verschiedenen elektronischen Koppelrelais. So lassen sich Hydraulik- oder Pneumatikmagnetventile, Signallampen etc. im Bereich 0,5 bis 5A ansteuern, überwachen und auf Kurzschluss/Überlast oder Leitungsbruch diagnostizieren. Über den neun-poligen Sub-D-Stecker überträgt das integrierte PBM-Modul über Profibus-DB alle Fehlerzustände der acht bzw. 16 Stromkreise zur SPS. Über das gleiche Profibus-Kabel erhalten die elektronischen Überstromschutzgeräte oder Schutzschaltrelais nach einer Überstromabschaltung einen Fern-Reset oder den Steuerbefehl \’Ein/Aus´\‘. Bei der Einzelsignal-Verdrahtung wird also – statt mindestens 18 Leitungen für Signalisierung und Ansteuerung – nur das Profibus-Kabel angedockt, zusätzliche E/A-Baugruppen entfallen. Damit auch bei anderen Automatisierungs-Plattformen ein Durchgriff auf die DC 24V-Steuerungsebene möglich ist, wird diese Platform derzeit um eine EtherNet/IP-Schnittstelle erweitert, die zur Übertragung der zyklischen E/A-Daten für Geräteansteuerung und Diagnose dient. ControlPlex Board mit SVS100 ist ein flexibles System und besteht in dieser Konstellation aus dem Stromverteilungssystem SVS100-PWR, der Kommunikations-Plattform SVS100-COM und den elektronischen Sicherungsautomaten ESX50D-S (Bild 1). Der maximale Nennstrom beträgt 40A. Die Einspeisung von +DC 24V, 0V und PE erfolgt jeweils über Zugfederklemmen max. 10mm². Das System ist einsetzbar in dezentralen IP67-Systemen und gleichzeitig auch als IP20-Lösung.
Parametrierbarer DC 24V-Überstromschutz
Das Herzstück des ControlPlex Board mit SVS100 sind die elektronischen Sicherungsautomaten vom Typ ESX50D-S. Die steckbaren Geräte sind in zwei verschiedenen Parametrier-Varianten verfügbar: ESX50D-S100 mit Nennstromeinstellung 1 bis 10A per Software über die interne Kommunikations-Schnittstelle, ESX50D-S110 mit der Möglichkeit einer \’Offline\‘-Nennstromeinstellung direkt am Gerät über Wahlschalter 1 bis 10A. Eine mehrfarbige LED gibt den jeweiligen Betriebszustand des Lastkreises an, wie eine Ampel im Straßenverkehr, damit auch vor Ort im Schaltschrank eine eindeutige Diagnose vorliegt. Über den eingebauten Steuerschalter kann der Stromkreis rückgesetzt oder gezielt zur Fehlersuche abgeschaltet werden. Für alle üblichen Steuerungs-Komponenten der DC 24V-Ebene bieten die Sicherungsautomaten eine einzige Abschaltkennlinie für alle Lastarten wie kapazitive Last bis 40.000µF und kleine DC-Motoren etc. Diese Charakteristik gewährleistet durch die integrierte Strombegrenzung, dass im Kurzschlussfall die DC 24V-Steuerspannung stabil bleibt und alle anderen Verbraucher unbeeinflusst weiterlaufen.
Steuerung des Energieverbrauchs
Eingangsspannung, Laststrom, Lastspannung, Grenzwerte, Gerätetemperatur jedes einzelnen Lastkreises werden direkt an die integrierte Application-CPU übertragen. Die Weiterverarbeitung dieser Messwerte durch die übergeordnete Steuerungstechnik erfolgt dann zukünftig über diverse Kommunikationsschnittstellen wie Profinet, Profibus, Ethernet/IP, Interbus, Modbus etc. Die Meldung des Zustandes der Systemspannung (\’DC 24V o.k.\‘) und die Statusmeldung je Kanal (Überlast/Kurzschluss) runden die umfassenden Zustandsmeldungen des Systems ab. Die Hardware-Adressierungen der Steckplätze sind ab Werk fest implementiert, dadurch kann ein echtes \’Plug&Play\‘ und \’Hot-Plug\‘ durchgeführt werden. Dies ermöglicht die schnelle Implementierung des Gesamtsystems beim Schaltschrankbau, auf der Baustelle und in der laufenden Produktion. Speziell für das Energiemanagement von Maschinen und Anlagen (z.B. PROFIenergy) ist die Fernsteuerbarkeit \’On/Off\‘ bzw. \’Reset\‘ des einzelnen DC 24V-Lastkreises sowie die Einstellung von Einschaltverzögerung und Abschaltsequenzen per Software. Dies unterstützt eine sinnvolle Steuerung des Energieverbrauches von Montagelinien und Schweißroboterzellen in der Automobilproduktion.
Software mit Benutzeroberfläche
Die mitgelieferte ControlPlex-Software gewährleistet die Übersichtlichkeit bei Inbetriebnahme, Wartung oder Erweiterung. Wenn eine Überstromabschaltung erfolgt, erhält der Nutzer eine schnelle Übersicht (Bild 2). Einen ersten Überblick über die Gesamtauslastung des DC24V-Netzteiles bietet das eingebundene Amperemeter. Das System ist über USB oder direkt über die externe Busschnittstelle der Steuerung parametrierbar. Alle Einstellungen wie Nennstrom (1 bis 10A in 1A-Schritten), Grenzwertschwellen für den Laststrom, Einschaltsequenzen usw. werden intern in der Application-CPU oder auf der externen Kommunikationsplattform abgespeichert. Diese Eigenschaften bieten eine integrierte Dokumentation von der Planung bis zum Abnahme-Protokoll der Maschine/Anlage. Im Menü-Punkt \’Aktionen\‘ erfolgt für jeden Steckplatz die Parametrierung von Nennstrom, Einschaltverhalten und Einschaltverzögerung, Grenzwerteinstellung für Laststrom. Eine einzige elektronische Standardkennlinie, die alle Lastarten abdeckt, erleichtert die Projektierung der DC 24V-Ebene. Diese Charakteristik gewährleistet, dass auch bei Kurzschluss oder Überlast die Ausgangsspannung des Netzteils konstant bleibt und nur der fehlerhafte Stromkreis selektiv abgeschaltet wird. Der Lastausgang des ESX50D kann auch gezielt ein-/ausgeschaltet oder nach erfolgter Überstromabschaltung zurückgesetzt werden. Ein Fehlerspeicher zeigt den Grund und auch die Anzahl der Überstromauslösung (Kurzschluss oder Überlast) an. In einem weiteren Menüpunkt \’Messwerte\‘ werden Strom und Spannung des jeweiligen Lastkreises, die Systemspannung und auch die interne Gerätetemperatur angezeigt und an die Application-CPU übertragen. Die Werte können über die integrierte USB-Schnittstelle und über externe Kommunikations-Schnittstelle (z.B.Profinet, Profibus etc.) weiterverarbeitet werden, um z.B. im Probelauf einer Maschine eine repräsentative Leistungsbilanz der DC 24V-Stromkreise zu erhalten. Als weiteres Features bietet ControlPlex Board zukünftig (genannt \’Histomemo\‘) eine Anleitung für die Fehlersuche im Klartext. Denn letztendlich sollen die Maschinen permanent laufen – und nicht die Instandhalter.
