Insbesondere im Maschinen- und Anlagenbau finden sich viele industrielle Anwendungen, die durch einen Drehstromasynchronmotor angetrieben werden. Die Leistungsklasse solcher Motoren erstreckt sich meist von einigen Watt bis hin zu 3,5 Kilowatt. Je nach Applikation werden verschiedene Ansprüche an die zugehörige Motorsteuerung gestellt. Beispielsweise sind für die Integration der Anwendung in den Sicherheitskreis bis zu zwei, für den Direkt- und Reversierstart jeweils ein und für den Motorschutz ein weiteres mechanisches Schaltelement erforderlich, also in Summe fünf Komponenten.
Bei der konventionellen Motorsteuerung werden diese Aufgaben von sogenannten Schützen und einem Motorschutzrelais übernommen, die entsprechend geplant, verdrahtet und verschaltet werden müssen. Die Hybrid-Motorstarter der Produktfamilie Contactron hingegen vereinen bis zu vier Funktionen in einem Gerät: Not-Halt, Motorstart, Wendefunktion und Motorschutz gegen Überlast.
Weniger Platzbedarf
Die Kombination der vier Funktionen in einem elektronischen Schaltgerät eröffnet zahlreiche Vorteile. Durch die kompakte Bauform der Hybrid-Motorstarter spart der Anwender bis zu 89 Prozent Platz im Schaltschrank ein, die eine konventionelle Schaltungskombination benötigen würde. Darüber hinaus reduzieren sich der Verdrahtungsaufwand und damit die Fehleranfälligkeit bei der Inbetriebnahme der Anlage. Da die Contactron-Geräte außerdem in verschiedenen Ausführungen zur Verfügung stehen, lässt sich für jede Applikation ein Modul mit passendem Funktionsumfang auswählen.
Die Hybrid-Technologie der Motorstarter birgt noch einen weiteren Nutzen: Durch die mikroprozessorgesteuerte Verknüpfung von robuster Relaistechnik und verschleißfreier Halbleitertechnik, die beim Starten respektive Stoppen des Motors den verschleißbehafteten Ein- und Ausschaltvorgang ausführt, kann das Relais lastfrei geschaltet werden und den Strom verlustarm führen. Dieser Vorgang sorgt dafür, dass sich der Verschleiß der Kontaktflächen des Relais minimiert. Der Motorstarter erreicht so eine bis zu zehnmal höhere Lebensdauer gegenüber einem mechanischen Schütz.
Zugriff auf Motordaten
In der Industrie wächst das Bedürfnis zusehends, die vielen in den Applikationen anfallenden Daten auszulesen, um Prozesse überwachen und optimieren zu können. Auf diese Weise lassen sich zum Beispiel Rückschlüsse auf einen bevorstehenden Serviceeinsatz in der Anlage ziehen, der durch eine frühzeitige Planung kürzere Stillstandszeiten verursacht. Zur Umsetzung dieser Anforderung müssen im ersten Schritt die Anlagendaten bereitgestellt werden.
Aus diesem Grund ist die Produktfamilie Contactron um eine vernetzbare Variante erweitert worden. Sie bietet die gleichen Funktionen wie die klassischen Schaltgeräte, realisiert jedoch zusätzlich einen dezentralen Ansatz, da eine Vernetzung jederzeit möglich ist. Denn der Anwender kann über das vorhandene Feldbussystem direkt auf die Motoren zugreifen. Dadurch lassen sich wichtige Diagnosedaten der Motoren aus dem zentralen Schaltschrank oder der Anlagenperipherie direkt an die Anlagensteuerung weiterleiten. Folglich ist der Anwender immer über den aktuellen Zustand seiner Antriebe informiert.
Verdrahtungsaufwand reduziert
Der grundsätzliche Aufbau einer Lösung mit vernetzbaren Hybrid-Motorstartern gestaltet sich stets gleich: Die Schaltgeräte sind über einen Tragschienenbusadapter mit dem zur Feldbusebene passenden Buskoppler verbunden. Der Adapter versorgt die angeschlossenen Motorstarter mit Spannung und stellt die Kommunikation mit dem Buskoppler her. Neben dem Profinet-Buskoppler stehen Varianten für die Übertragungsstandards Ethernet/IP, Modbus TCP/IP, Profibus, CAN, Devicenet sowie RS232 und RS485 zur Verfügung.
Die Ansteuerung, Diagnoserückmeldung sowie ein Reset der Hybrid-Motorstarter erfolgt nicht mehr über I/O-Karten des Leitsystems, sondern wird durch Signale über das Feldbussystem umgesetzt. Daher spart der Anwender I/O-Punkte am Leitsystem ein. Außerdem umfasst jeder IFS-Buskoppler acht digitale Eingänge und vier digitale Ausgänge, an die Sensoren oder Aktoren angekoppelt werden können. Somit kann vor allem in dezentralen Applikationen auf eine aufwändige Verdrahtung zur Steuerung verzichtet werden. Da die zeitraubende Parallelverdrahtung der Ansteuerungs-, Versorgungs- und Signalebene der Contactron-Module entfällt, reduziert sich der Verdrahtungsaufwand nochmals erheblich. Die sicherheitsgerichteten Funktionen der Motorstarter werden über Enable-Eingänge direkt am Modul ausgeführt. Durch die Verwendung einer Sicherheitssteuerung oder eines Sicherheitsrelais lässt sich die geforderte Not-Halt-Funktion zweikanalig realisieren und entspricht dadurch höchsten Sicherheitsanforderungen.
Konfigurationsvielfalt
Eine Station, die aus einem Profinet-Buskoppler und bis zu 32 Hybrid-Motorstartern bestehen kann, muss vor der Nutzung konfiguriert werden. Dies kann der Anwender auf drei verschiedene Arten bewerkstelligen.
Um bis zu 32 Contactron-Geräte an einem Profinet-Buskoppler einsetzen zu können, muss die Konfiguration per FDT/DTM durchgeführt werden. Über diese Schnittstelle lässt sich die volle Funktionalität der Motorstarter verwenden. Prinzipiell erlaubt der Rückwandbus, der auf einem Single-Wire CAN-Bus basiert, die Definition von maximal 64 Prozessdaten, die zwischen dem Buskoppler und den Contactron-Geräten ausgetauscht werden. Pro angeschlossenem Modul sind maximal 16 Prozessdaten möglich. Ein Prozessdatum, das sich aus zwei Byte zusammensetzt, stellt Ein- und Ausgangsparameter der Motorstarter dar, die zum Beispiel Diagnosedaten oder die Ansteuerung enthalten.
Die definierten Prozessdaten lassen sich dann über eine GSDML- (Generic Station Description Markup Language) oder FDCML-Datei (Field Device Configuration Markup Language) im Leitsystem abrufen und mit entsprechenden Programmvariablen verknüpfen. Die GSDML- respektive FDCML-Datei eröffnet einen alternativen Konfigurationsweg. In der Automatisierungssoftware kann der Anwender die gewünschten Prozessdaten dann als Submodul direkt an das Kopfmodul – den Buskoppler – anhängen. Auf diese Weise kann er bis zu 15 Geräte an einem Buskoppler betreiben, ohne dass er sich in eine zusätzliche Software einarbeiten muss. Das spart Zeit und vereinfacht auch im Wartungsfall den Umgang mit der Station.
Als dritte Konfigurationsalternative lässt sich die Station durch einen Installationsassistenten auf einem Webserver, der per Internet-Browser unter der IP-Adresse des Buskopplers erreichbar ist, in Betrieb nehmen. Dabei kann der Anwender zwischen vorgefertigten Profilen wählen, die dann automatisch auf die Station geladen werden. Die Prozessdatenvergabe wird folglich ohne ein Eingreifen des Anwenders ausgeführt.
