Zusatznutzen durch smarte Umrichterfunktionen

Drei Säulen für die Wartung

"Die primäre Aufgabe eines Frequenzumrichters ist es ja eigentlich, einen Motor anzutreiben. Dennoch muten moderne Geräte heute schon eher wie ein Smartphone an", betont Christian Senger, Senior Product Manager bei Mitsubishi Electric. Welche Funktionalität moderne Geräte bieten und was damit für den Anwender möglich wird, zeigt z.B. die neue Umrichterreihe FR-E800 - mit ihrem Fokus auf Vernetzung, Predictive Maintenance und Safety.
 Die neue Umrichterbaureihe FR-E800 bietet durch den Fokus auf Connectivity, Maintenance und Safety attraktive Zusatzfunktionen.
Die neue Umrichterbaureihe FR-E800 bietet durch den Fokus auf Connectivity, Maintenance und Safety attraktive Zusatzfunktionen. Bild: TeDo Verlag GmbH

Wie so viele Bereiche in Automatisierung und Maschinenbau wird auch die Antriebstechnik immer mehr von der Digitalisierung geprägt. Neue Gerätegenerationen bieten folglich zusätzliche – vornehmlich digitale – Features. Welcher Nutzen daraus für den Anwender entsteht, lässt sich anhand der FR-E800-Baureihe von Mitsubishi Electric gut verdeutlichen. Die Frequenzumrichter decken Leistungsbereiche bis 30kW ab und adressieren aufgrund ihrer robusten Bauweise ein breites Anwendungsspektrum von der Lebensmittelindustrie bis zum Wasser/Abwasser-Bereich. Was die Zusatzfunktionalität angeht, fokussiert Hersteller Mitsubishi Electric vor allem drei Bereiche: Kommunikation bzw. Connectivity, Predictive Maintenance sowie funktionale Sicherheit. „Mit dem FR-E800, der diese drei Themen vereint, können wir eine große Bandbreite an zukunftsfähigen Funktionen anbieten“, versichert Christian Senger.

 Produktmanager Christian Senger mit einem 3,7KW-IGBT von Mitsubishi Electric 
für die FR-E800-Baureihe.
Produktmanager Christian Senger mit einem 3,7KW-IGBT von Mitsubishi Electric für die FR-E800-Baureihe.Bild: TeDo Verlag GmbH

Flexible Kommunikation

Um eine flexible Einbindung in Anlagennetze sicherzustellen, stehen die Umrichter in verschiedenen Baureihen zur Verfügung. Den Start macht eine Variante ohne Ethernet-Anschluss, dafür mit einer klassischen seriellen Schnittstelle. Senger kommentiert: „Schließlich benötigt nicht jede Anwendung erweiterte Funktionalitäten. Zudem gibt es nach wie vor Nutzer, die ausschließlich seriell kommunizieren wollen.“ Eine zweite Baureihe, mit der Mitsubishi Electric hauptsächlich auf den amerkanischen und den asiatischen Markt abzielt, ist mit einer Ethernet/IP-Schnittstelle ausgerüstet. Die dritte Variante unterstützt Profinet und wurde vor allem für den europäischen Markt konzipiert. „Aufgrund der zunehmenden Verbreitung von Ethercat haben wir eine weitere Produktlinie mit dieser Schnittstelle entwickelt und sind aktuell dabei, sie auf den Markt zu bringen“, fährt der Senior Product Manager fort. „Über die Onboard-Industrial-Ethernet-Schnittstellen hinaus haben wir auch schon TSN, also Time-Sensitive Networking mit CC-Link, in die Frequenzumrichter integriert. Damit sind die Geräte ausgesprochen zukunftsfähig, so wie ein weiterer großer Teil des Mitsubishi-Electric-Portfolios, der mittlerweile TSN unterstützt.“ Optional sind einige weitere Netzwerk-Standards als Steckkarten verfügbar – etwa für CANopen oder Bacnet. Standardmäßig können die Geräte mit bis zu 100MBit/s kommunizieren. Bei Bedarf sind aber auch 1GBit/s möglich.

Vorausschauende Wartung

„Lösungen für Predictive Maintenance werden von unseren Kunden immer stärker nachgefragt“, erklärt Senger. „Deswegen widmen wir uns dem Thema beim FR-E800 mit einem durchgängigen Konzept, das auf drei Säulen basiert.“ Im Umrichter selbst ist ein attraktives Spektrum an entsprechenden Funktionen integriert. Es beginnt beim programmierbaren Wartungs-Timer, mit dem die Service-Crew flexibel und auf Wunsch individuelle Alarme/Benachrichtigungen einstellen kann. „Darüber hinaus haben wir ein KI Feature integriert, das aus der Korrelation von Faktoren wie Laufzeit, Leistung oder Einschaltdauer die voraussichtliche Restlebensdauer des Geräts ermittelt.“ Dieser Wert ist vor Ort oder über die Ethernet-Schnittstelle remote abrufbar. Gleiches gilt für den Zustand von zentralen Komponenten wie Kondensatoren oder Lüfter. In Verbindung mit der KI-Diagnosetechnik hilft dies, Ausfallzeit zu reduzieren und Instandhaltungsstrategien zu verbessern. „Natürlich lässt sich über die Stromaufnahme auch der Zustand des angeschlossenen Motors überwachen“, führt Senger weiter aus. Zugriff auf den Frequenzumrichter ist ebenfalls per WLAN und einer mobilen Smartphone-App möglich. So lassen sich Zustandsdaten oder Parameter abfragen, etwa wenn der Schaltschrank nicht gut zugänglich ist.

„Eine echte Weltneuheit im FR-E800 ist die Korrosionserkennung, auf die Mitsubishi Electric das Patent hat“, merkt Senger an. Diese Überwachungsfunktion werde über die Steuerlogik und verschiedene Widerstandswerte realisiert. „Wenn das Gerät anfängt zu korrodieren, dann lösen sich diese Widerstände auf – einer nach dem anderen. Das registriert der Frequenzumrichter und meldet sich – spätestens beim dritten Widerstand wird Alarm geschlagen.“ Damit ist das Gerät gut geeignet für den Einsatz bei harten Umgebungsbedingungen oder aggressiven gashaltigen Atmosphären.

Über HMIs aus der GOT-Reihe von Mitsubishi Electric lassen sich ebenfalls Wartungsfunktionen umsetzen. Denn mit der Funktion GOT Drive wurden Templates implementiert, die speziell auf die Wartung zugeschnitten sind. So kann der Anwender über das Bedien-Panel mehrere Umrichter überwachen, Parameter sichern, Alarme auslesen oder Informationen im Handbuch nachschlagen. Ein weiterer Weg zu modernen Wartungsfunktionen bietet das Unternehmen mit seinem Smart-Condition-Monitoring-Konzept. Dabei wird ein Sensors direkt auf dem Motor montiert, der dort Kenngrößen wie Temperatur oder Schwingungen erfasst. „Alle drei Bausteine zusammen – Umrichter, Panel und Smart Sensor – führen den Anwender zu einem modernen und leistungsfähigen Wartungskonzept“, unterstreicht Senger. „Unser Auftrag ist es aktuell, die Kunden auf das Potenzial solch ganzheitlicher Lösungen verstärkt aufmerksam zu machen.“

Funktionale Sicherheit

Wie alle Frequenzumrichter von Mitsubishi Electric verfügt auch die FR-E800-Baureihe standardmäßig über die Safety-Funktion STO. In der Ausführung FR-E800 SC EP bietet der Umrichter eine Reihe weiterer integrierter Sicherheits-Features: z.B. SS1, SS2, SBC oder SLS. „Für Anwendungen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen ist diese Variante die richtige Wahl“, sagt Senger. „Für viele andere Anwendungen wäre der Frequenzumrichter damit allerdings funktional überladen.“ Durch die verschiedenen Ausführungen innerhalb der Umrichterfamilie werde sichergestellt, dass der Kunde nicht für Funktionen bezahlt, die er am Ende gar nicht benötigt. „Dieser Ansatz gilt nicht nur mit Blick auf die Safety, sondern zieht sich wie ein roter Faden durch die komplette Funktionalität der Frequenzumrichter-Baureihe FR-E800,“ resümiert Senger.

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Mitsubishi Electric Europe B.V.

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