Gastbeitrag von Klaus Wünschirs : Selektive Absicherung - intelligent schützen und kommunizieren

Der Aufbau einer solchen zuverlässigen Stromversorgung sollte sicher bzw. ausfallfrei sein. Hierbei ist die eigentliche Stromversorgung, bestehend aus einem Netzgerät, gut zu überlegen. Nicht immer ist günstig auch die sichere Wahl! Je nach Anforderung sind auch DC-USV (unterbrechungsfreie Stromversorgungen), Batteriemodule, Buffer Module oder Redundanzmodule in Erwägung zu ziehen, um den Anforderungen gerecht zu werden. Weiterhin ist die selektive Absicherung, auch Stromverteilung genannt, sehr wichtig, um die Anlagensicherheit auf einem höchstmöglichen Niveau halten zu können. Nur in dieser Kombination kann eine zuverlässige Stromversorgung sichergestellt werden.

Was ist eine selektive Absicherung und wozu wird diese benötig? Selektive Absicherung bedeutet, dass bei Überlast oder Kurzschluss, ohne Rückwirkung auf die Versorgung, ausschließlich nur der fehlerhafte Strompfad (Verbrauchergruppe) abgeschaltet wird. Je nach Größe und Komplexität einer Anlage ist es erforderlich Verbrauchergruppen zu bilden. Beispielsweise sollte die Steuerung (SPS), das Bedienterminal, Sensoren und Aktoren in sinnvolle Gruppen zusammengefasst werden. Somit können diese intelligent überwacht und geschützt werden. Dies erhöht die Anlagensicherheit, verhindert ungewollte Stillstände oder sogar zusätzliche Kosten. Der Einsatz von Primärschaltreglern (Netzgeräte) in Kombination mit Leitungsschutzschaltern kann die heutigen Anforderungen nicht erfüllen. Bedingt durch das Betriebsverhalten dieser Geräte ist die geforderte selektive Absicherung einzelner Lastkreise speziell bei Überstrom so gut wie nicht durchführbar. Das heißt, dass die Netzgeräte je nach Typ den Strom auf 1,1 bis 1,5 fachen Nennstrom begrenzen oder sogar bei einem Hiccup Mode abschalten und nach kurzer Zeit automatisch wieder einschalten – dies gilt es auf jeden Fall zu vermeiden.

Verbrauchergruppen müssen die Möglichkeit besitzen ihren Betriebsstatus zu jeder Zeit an die SPS oder einer übergeordneten Steuerung zu melden. Dies kann beispielsweise mit einem parametrierbaren Statusausgang oder mit einer Ankopplung über den verwendeten Feldbus erfolgen. Allein das Stichwort „vorbeugende Wartung“ sollte jeden Anwender dazu ermutigen auf intelligente Geräte zu setzen, um Stillstände in der Fertigung oder Produktion zu umgehen.

Zu Erinnerung, Leitungsschutzschalter besitzen einen analogen thermischen Auslösebereich für den Überstrom und ein magnetisches Auslösen bei einem Kurzschluss. Diese Charakteristik ist sehr stark abhängig von der Umgebungstemperatur, hat eine sehr große Toleranz und ist für DC-Anwendungen nicht geeignet. Weitere Nachteile wie Platz, Einstellbarkeit, Bedienbarkeit oder keine Kommunikationsmöglichkeit sprechen gegen einen Einsatz in hochwertigen Anwendungen.

Elektronische Lastüberwachungen sind die optimale Lösung, wobei es auch hier sehr große Unterschiede gibt. Bei jeder Lastüberwachung wird das Auslöseverhalten durch eine Charakteristik beschrieben. Diese gibt vor, wie schnell und wann eine Auslösung in Abhängigkeit vom Strom stattfinden soll. Jede Last hat ein anderes Betriebsverhalten bzgl. des Einschaltstromes. Dieser kann für Millisekunden sehr hoch, kapazitiv oder induktive sein. Intelligente Lastüberwachungen wie die LOCC-Box von Lütze verfügen über 5 patentierte analoge Charakteristiken von super flink bis super träge und sind somit als einzig aktuell verfügbare Lösung in der Lage bei jedem Überstrom zeitgenau auszulösen. Selbst schwankende Ströme im Überstrombereich führen immer zu einer zuverlässigen Auslösung. Digitale Charakteristiken dagegen bestehen aus „Grenzwertschaltern“ und liefern nur feste Auslösezeiten, schwankende Ströme können so ein sicheres Auslösen verfälschen oder sogar verhindern.

Weiterhin sollte bei der Auswahl einer elektronische Lastüberwachung Punkte wie Einstellbarkeit, Platzbedarf, Anschlusstechnik, Kommunikation, Verkabelungsaufwand, Anzahl der Kanäle pro Modul und der generelle Aufbau berücksichtigt werden. Beispielsweise bietet die LOCC-Box die höchste Packungsdichte – 1 Kanal auf 4,04 mm Baubreite trotz intelligenter Kommunikation für Profinet, EtherCAT oder Ethernet-IP. Bereits seit über 15 Jahren bietet die LOCC-Box die Möglichkeit der Datenbereitstellung wie z.B. der momentan fließende Strom oder verschiedene Zählerstände und ist bestens für Industrie 4.0 oder IIoT geeignet.

Lütze bietet im Bereich intelligente Stromüberwachungen ein breites Portfolio und mit der neuen LOCC-Box-M (Mini), die kleinste und kompakteste Lastüberwachung am Markt.

Mit der der neu entwickelten Miniaturversion ist eine selektive Anpassung der Last anhand 5 patentierter, analoger Auslösekennlinien von „flink“ - zum Beispiel für Sensoren - bis „superträge“ für Motoren und Lüfter möglich. Die LOCC-Box-M ist damit der ideale Ersatz für Leitungsschutzschalter in einem vorhandenen Aufbau.

Der benötigte Strombereich kann in 1 A-Schritten innerhalb einer Bandbreite von 1 bis 8 A individuell eingestellt werden. Die bis zu 40 möglichen Einstellungsvarianten können über eine Plombierung fixiert werden. Die LOCC-Box-M kann im Plug-And-Play-Modus ohne Zusatzmodule also Stand-Alone eingesetzt werden. Mit einer Einbautiefe von nur 86 mm, einer Einbauhöhe von 92 mm und der Baubreite von 8,1 mm eignet sich die LOCC-Box-M neben dem klassischen Einbau in Schaltränken auch besonders für den Einbau in kleineren Schaltkästen.

Über die LED-Statusanzeige werden mittels grüner und roter Signalisierung Betriebszustände und Fehler im Lastkreis angezeigt. Mit mehreren LOCC-Box-M Modulen ist ein variabler und einfacher Gruppenaufbau für Sammelstörmeldungen möglich.

Über Brückungskämme erfolgt das Durchschleifen von Statusausgang, Ferneingang und Versorgung, wobei der Statusausgang und Ferneingang direkt an einen digitalen Eingang bzw. Ausgang angeschlossen werden können. Der Direktanschluss an die Last mit + und - reduziert die Verkabelung und zusätzliche Klemmen und ermöglicht so Kosten und Verdrahtungszeit einzusparen. Ein Branchenunabhängiger Einsatz in einer IP20 Umgebung ist somit garantiert.

Um allen Anwendungen gerecht zu werden, bietet Lütze die Elektronische Lastüberwachung in 3 Geräteserien an: Die LOCC-Box in der Standardgröße bietet bzgl. Baubreite und Flexibilität den größten Vorteil. LOCC-Box-M ist für eine begrenzte Baubreite und Einbautiefe sowie als Stand-Alone Lösung die bestmögliche Variante. LCOS-CC bietet bzgl. Einbautiefe, Konfiguration und Verkabelungsaufwand die beste Wahl.

Alle Serien können mit dem entsprechenden Buskopplern in die Feldbusse Profinet, EtherCAT oder auch Ethernet-IP integriert werden. Somit hat man nicht nur den Betriebsstatus der einzelnen Kanäle im Blick, sondern auch Werte wie den momentan fließenden Strom, anliegende Spannung, Einstellungen, Zählerstände oder Warnungen. Diese Informationen sind für die vorbeugende Wartung aber auch für eine Fehlersuche sehr hilfreich. Hierbei können die Werte über vorgefertigte „Module“ zyklisch oder azyklisch abgefragt werden. Die kostenlose Software LOCC-Pads ermöglicht weitere Parametrierungen, die Analyse der Anlage und zeigt Fehler der Applikation auf. Eine Logging-Funktion erlaubt eine erweiterte Analyse über eine längere Zeit, um auch sporadische Fehler zu erkennen. Alle Buskoppler verfügen über 2 RJ45-Ports und ermöglichen so das Durchschleifen des Feldbusses was letztlich den Einsatz von Switches minimiert.