Antriebselektronik Im Schaltschrank oder an der Maschine?

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Welches Antriebskonzept ist das richtige: Frequenzumrichter im Schaltschrank oder dezentral? Eine pauschale Antwort gibt es nicht. Ein Antriebsspezialist, der beide Strategien beherrscht, weiß warum.

Generell ist bei 80 Prozent aller Anwendungen die Antriebselektronik im Schaltschrank untergebracht. Vor allem im Maschinenbau dominiert die Steuerungsarchitektur im Schaltschrank. Branchen wie die Intralogistik, Fördertechnik, Lebensmittelindustrie und Flughafentechnik setzen hingegen verstärkt auf dezentrale Konzepte mit motoraufgebauten oder motornahen Frequenzumrichtern. Angesichts der zunehmenden Verbreitung dezentraler Strukturen stellen sich unweigerlich Fragen wie: Welche Vorteile bringt eine Dezentralisierung überhaupt? In welchen Applikationen kann auch weiterhin auf einen Schaltschrank nicht verzichtet werden? Und was gilt es in Bezug auf die Auslegung der Antriebstechnik zu beachten?

Dezentrale Antriebe für modulare Anlagen

Beim Antriebsspezialisten Nord Drivesystems kennt man viele Antworten. So hat dezentrale Antriebstechnik besonders bei weitläufigen Anlagen sowie in modularen und mobilen Systemen spezifische Vorteile. Dabei werden die Antriebsaufgaben auf einzelne, intelligente Komponenten im Feld verteilt. Diese werden dort installiert, wo sie gebraucht werden – sprich auf oder nah am Motor. Durch das dezentrale Automatisierungskonzept wird der Schaltschrankbau kostengünstiger und unkomplizierter, da keine Wärmequellen im Schrank berücksichtigt werden müssen und generell ein kleinerer Schaltschrank gewählt werden kann. Außerdem reduziert sich sowohl der Verdrahtungsaufwand als auch die Verkabelung zwischen Schrank und Antrieb im Anlagenfeld. Dort sind keine oder nur sehr kurze Kabel nötig, die dank der optimalen EMV-Eigenschaften auch nicht zwingend geschirmt ausgeführt werden müssen. Weil die Frequenzumrichter direkt auf dem Motor oder in seiner unmittelbaren Nähe montiert werden, ist zudem eine motornahe Inbetriebnahme möglich.

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Eine Dezentralisierung der Antriebstechnik dagegen findet vorrangig im kleineren und mittleren Leistungsbereich statt und ermöglicht ein Anlagendesign, das aus autarken Fertigungsinseln besteht, die ihre Abläufe weitgehend selbst regeln. So wird die übergeordnete Steuerung entlastet und die Anlagenkomplexität reduziert. Dadurch lässt sich das gesamte System leichter warten und arbeitet effizienter. Gleichzeitig bieten modular aufgebaute Strukturen maximale Flexibilität, da sich Veränderungen jederzeit unkompliziert durchführen lassen.

Im Schaltschrank für höhere Anforderungen

Doch nicht alle Anwendungen erlauben es, die Antriebselektronik ins Feld zu verlagern. Insbesondere wenn es um große Leistungen und extreme Umweltbedingungen geht, bietet die räumliche Trennung von Motor und Steuerungstechnik Vorteile. So ist die empfindliche Elektronik im Schaltschrank optimal vor rauen Umgebungsbedingungen geschützt. Für Ex-Bereiche der Zone 22 (explosive Stäube) sind dezentrale Antriebssysteme zwar üblich, explosive Gase, Nebel und Dämpfe hingegen erfordern so hohe Schutzmaßnahmen, dass eine Dezentralisierung technisch zwar möglich, wirtschaftlich aber nicht sinnvoll wäre. Sensible Bereiche wie die Prozessindustrie, die Chemiebranche und Lackieraufgaben nutzen daher in den meisten Fällen einen Installationspunkt im Schaltschrank. Darüber hinaus kann in manchen Applikationen außerdem die Notwendigkeit bestehen, zentral auf die Frequenzumrichter zugreifen zu können.

Frequenzumrichter

Die Geschichte eines Erfolgsprodukts

Die Anwendung bestimmt Konzept

Anwendung, Installationsumgebung, Branche: Bei der Wahl des Antriebskonzepts spielen viele Faktoren eine Rolle. Doch nicht immer entscheiden die harten technischen Faktoren. In manchen Fällen ist es auch das Traditionsbewusstsein – also die konventionelle Trennung von mechanisch, elektrisch und elektronischer Antriebstechnik –, das den Ausschlag gibt. Generell lässt sich allerdings ein zunehmender Systemgedanke beobachten, dezentrale Automatisierungskonzepte sind auf dem Vormarsch. Wo immer es möglich ist, greifen Anwender zu dezentralen Lösungen. Vorreiter ist Europa, aber auch die USA und Asien ziehen nach.

Eine Plattform für beide Konzepte

Nord Drivesystems, Komplettanbieter für mechanische und elektronische Antriebstechnik, geht in puncto Antriebselektronik einen ungewöhnlichen, aber erfolgreichen Weg. Entgegen der gängigen Praxis des Marktumfelds nutzt der Antriebsspezialist aus Norddeutschland für Schaltschrankgeräte und dezentrale Lösungen das gleiche Plattformkonzept. Das Ergebnis: gleicher Performance- und Funktionsumfang unabhängig vom Installationsort.

Typischerweise gibt es bei den Wettbewerbern zwischen dezentralen und Umrichtern im Schaltschrank Unterschiede in Ausstattung, Funktion und Performance. Während Schaltschrankgeräte die volle Bandbreite an Funktionen bieten, handelt es sich bei dezen­tralen Umrichtern oft um einfachere, abgespeckte Varianten mit einem kleineren Funktionsumfang.

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Skalierbare Funktionen für jede Aufgabe

Ob eine Installation im Schaltschrank (Nordac Pro SK 500P) oder dezentraler Einsatz im Feld (Nordac Flex, Nordac Link, Nordac On/On+): Die durchgehende Kompatibilität der gesamten Produktfamilie sorgt für einen vergleichbaren Funktionsumfang, einheitliche Bedienung und gemeinsame Optionen aller Nord-Frequenzumrichter. Die Geräte sind skalierbar in Funktion sowie Ausstattung und können so flexibel an jede beliebige Applikation angepasst werden. Sie lassen sich schnell installieren, unkompliziert bedienen und sind mit allen marktüblichen Feldbussystemen und Steuerungen kompatibel.

Darüber hinaus verfügen die Umrichter über Condition-Monitoring-Lösungen für Predictive-Maintenance-Systeme und sind für den Einsatz in IIoT und Industrie 4.0 gut ausgestattet. Die integrierte PLC kann die Daten angeschlossener Sensoren und Aktoren verarbeiten, Ablaufsteuerungen einleiten und mit anderen Anlagenkomponenten kommunizieren. Durch die periodische beziehungsweise kontinuierliche Erfassung der Antriebs- und Zustandsdaten lassen sich unzulässige Betriebszustände frühzeitig erkennen sowie vermeiden. So können ungeplante Stillstandzeiten signifikant verringert werden und eine zustandsorientierte Instandhaltung (Predictive Maintenance) tritt an die Stelle der zeitbasierten Instandhaltung. Maschinen- oder Anlagenstillstände werden planbar.

Sowohl-als-auch statt Entweder-oder

Mit seinem Portfolio, seinem Produktbaukasten an dezentraler Antriebselektronik bis 22 kW, seiner Erfahrung sowie seinem Branchen- und Anwendungswissen ist Nord Drivesystems ein Partner für jeden Anwendungsfall. Aufgrund des Plattformkonzepts ist der Antriebsspezialist auch in der Lage, eine Kombination aus Schaltschrank und dezentralen Geräten einzusetzen. Abfüllanlagen in der Getränkeindustrie sind für derartige Mischkonzepte – also einem Neben- und Miteinander von Schaltschrank- und dezentraler Technik – ein gutes Beispiel. Dort, wo direkt mit dem Produkt gearbeitet wird und entsprechende Hygienestandards erfüllt werden müssen, empfiehlt sich möglicherweise eine Schaltschranklösung. Für die Förderbänder zwischen den einzelnen Stationen sind jedoch dezentrale Lösungen meist die bessere Wahl. Mit Nord-Produkten gibt es hier keinerlei Unterschiede hinsichtlich Performance, Kommunikation, Bedienung und Parametrierung.

Die Zukunft wird dezentral

Getrieben vom Wandel hin zu modularen Produktionsanlagen, dem steigenden Bedarf an kompakten, servicefreundlichen und wirtschaftlichen Antrieben, einer wachsenden Akzeptanz sowie der boomenden Intralogistikbranche, in der dezentrale Technik längst zum Standard gehört, wird die dezentrale Antriebselektronik in den kommenden Jahren einen starken Zuwachs erleben. Nord ist bereit und realisiert für jede Anforderung die optimale Lösung – egal ob im Schaltschrank, dezentral oder eine Kombination aus beidem. (ud)

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