Integration ist ein großes Thema. Nach der Steuerungstechnik setzt Siemens seine Integrationsarbeit bei Antrieben fort: Mit Integrated Drive Systems (IDS) will die Division Process Industries und Drives aufeinander abgestimmte Gesamtsysteme als Grundlage für funktional und energetisch besonders leistungsfähige Lösungen schaffen. Ein Beispiel dafür ist die neue Motorenreihe Simotics FD, FD steht für Flexible Duty. Sie wurden für den flexiblen Einsatz von Drehstrom-Asynchronmotoren mit einer Leistung zwischen 200 und 1600 kW entwickelt und sind speziell auf den Frequenzumrichterbetrieb ausgelegt. Die damit verbundenen Vorteile spüren Anwender bereits bei der Projektierung und Parametrierung und bei der Energieeffizienz. Denn im Vergleich zur mechanischen Regelung bietet die Kombination aus Motor und Frequenzumrichter das größere Energiesparpotenzial.
Durch das Anpassen der Motoren auf Frequenzumrichter der Sinamics-Baureihen G und S ergeben sich im Detail spürbare Verbesserungen. So wurden beispielsweise die Motor-Nennspannungen an die Umrichter-Ausgangsspannungen angepasst. Gleichzeitig sind die Motoren auf die Nenn-Pulsfrequenz der Umrichter ausgelegt. Folglich laufen diese Motoren sehr leise bei gleichzeitig hoher Überlastfähigkeit. Das bedeutet in der Projektierung, dass Überdimensionierungen des Umrichters künftig obsolet sind und der Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems entsprechend hoch ist. All das resultiert in wirtschaftlichen Gesamtlösungen, wie es die Hersteller von Maschinen und Anlagen fordern.
Flexibel in der Anlagenplanung
Integration zählt zu den wichtigsten Trends innerhalb der Automatisierung und beim industriellen Einsatz von Antriebs- und Steuerungstechnik. Die Motorenreihe kommt diesem Trend mit einigen ihrer Funktionen entgegen. OEMs wünschen sich beispielsweise hohe Flexibilität in der Anlagenplanung. Mit sechs unterschiedlichen Anschlusskastenlagen, vier Fremdlüfter-Anbaupositionen und zwei Fremdlüftervarianten kommt das Unternehmen der geforderten Individualität nach. Unterschiedliche Kühlwasserqualitäten sowie bestimmte Varianten für explosionsgefährdete Bereiche der Zonen 2 und 22 sorgen für ein großes Anwendungsspektrum.
Die breite Einsetzbarkeit gehört zu den besonderen Merkmalen der Motorenreihe. Sie fügt sich damit in die horizontale Integration von Antriebsprodukten ein, wie es Integrated Drive Systems definiert. Die vertikale Integration von IDS-Produkten in die TIA-Welt gelingt dadurch, dass innerhalb des Engineering Frameworks TIA-Portal die Antriebstechnik bereits abgebildet ist. Das bedeutet, dass Projekteure mit der Software auf ein und derselben Plattform Steuerungstechnik, Visualisierung, Antriebstechnik, Schalttechnik und sogar die Sicherheitstechnik umsetzen können.
Interessant ist auch hier die problemlose Integration jedes einzelnen Antriebs innerhalb der Systemarchitektur des TIA-Portals. Durch eine einfache Auswahl der jeweiligen Antriebslösung in der Software lässt sich die erwähnte hohe Flexibilität einfach beherrschen. Wie sinnvoll diese Integration in die Steuerungsarchitektur nach dem Vorbild von TIA ist, zeigen beispielsweise die Möglichkeiten der Motorkühlung, die diese Motorenreihe bietet.
Es gibt sie luftgekühlt in geschlossener Ausführung mit Eigen- und mit Fremdbelüftung sowie beides in offener Ausführung. Des Weiteren stehen wassergekühlte Varianten zur Verfügung, entweder mit aufgesetztem Wärmetauscher oder als Wassermantelkühlung. Wassergekühlte Motoren bieten mit ihrer hohen Leistungsdichte und der kompakten Baugröße sowie der kontrollierten Ableitung der Abwärme eine Reihe von Vorteilen. Die hohe Effizienz der Kühlung wird dadurch erreicht, dass es keine äußeren Kühlrippen gibt, sondern die Wärmeabfuhr im Inneren nahe der Wärmequelle, also der Blechpaketoberfläche, erfolgt.
Lifecycle-Integration für hohe Verfügbarkeit
Der dritte Aspekt des Integrated Drive Systems ist neben der horizontalen und der vertikalen Integration die so genannte Lifecycle-Integration. Darunter versteht man all die Funktionen eines Antriebs, die den Betrieb effizient und störungsfrei gestalten. Mit der richtigen Wahl von Motor und Frequenzumrichter lassen sich systematisch Verbesserungen im Wirkungsgrad erzielen. Auch die Bestimmungen der Ökodesign-Verordnung der Europäischen Kommission für Elektromotoren können erfüllt werden – sowohl jene für 2015 als auch die verschärfte Version, die ab 2017 gelten wird. Ebenfalls zur Lifecycle-Integration gehört das einfache Einbinden von Condition-Monitoring-Systemen. Darüber hinaus bieten die Motoren optional die Möglichkeit der Altfettentnahme.
Klassische Einsatzgebiete für die luftgekühlten Motoren Simotics FD in Verbindung mit Frequenzumrichtern sind Pumpen, Lüfter und Kompressoren in den Bereichen Wasser/Abwasser, Energieerzeugung, Chemie und Öl/Gas. Aber auch für Walzstraßen, Förderbänder, Krane und Papiermaschinen sind sie geeignet. Die hohe Bandbreite der Systemlösung wird durch die wassergekühlten Ausführungen ergänzt. Dabei bietet sich der Einsatz in Extrudern, Walzen, Winden, Bugstrahlrudern oder Propellerantrieben an. Davon profitieren Branchen wie Textil, Papier, Stahl und Marine oder auch die Kunststoffindustrie.
