Stromversorgung Trends 2021: USV-Anlagen in der Automatisierungstechnik

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Automatisierte Produktionsanlagen und digitale Prozesse erfordern eine abgesicherte 24/7-Stromversorgung. Mit USV-Lösungen für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung lässt sich der Datenfluss zwischen allen Endpunkten sicherstellen.

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Für einen nahtlosen Austausch von Maschinen- und Unternehmensdaten in einem Netzwerk müssen alle Endpunkte abgesichert sein.
Für einen nahtlosen Austausch von Maschinen- und Unternehmensdaten in einem Netzwerk müssen alle Endpunkte abgesichert sein.
(Bild: Online USV-Systeme)

Die Stromsicherheit in Deutschland wird immer weniger einschätzbar. Das liegt an den aktuellen Entwicklungen auf dem Strommarkt und strukturellen Veränderungen nach der Energiewende. Experten sehen in den nächsten Jahren die künftige Stromversorgungssicherheit gefährdet. Die Stromversorgung in Deutschland wird zunehmend aus verschiedenen Quellen gespeist, darunter erneuerbare Energien wie Windkraft, Sonnenenergie sowie Erdgas, Mineralöl, Kohle und Kernkraft. Je heterogener die Stromversorgungslandschaft, desto anfälliger wird sie für Störungen. Das muss nicht ein kompletter Stromausfall sein, selbst kurzweilige Störungen im Netz, Spannungsspitzen und wenige Sekundenausfälle können weitreichende Folgen für die gesamte Elektro- und Automatisierungstechnik haben.

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Industrie 4.0 und Robotisierung

Hinzu kommt: Zunehmende Industrie 4.0-Anwendungen und immer mehr eingesetzte Roboter führen zu steigender Stromabhängigkeit.

  • Die Anzahl automatisch betriebener Produktionsanlagen, Maschinen und Teilprozesse nimmt auch 2021 kontinuierlich zu und erhöht den Automatisierungsgrad in Industrie- und Fertigungsunternehmen.
  • Die Roboterdichte, also die Anzahl an Industrierobotern, erreichte einer Umfrage zufolge 2020 einen neuen Rekord. Deutschland ist der mit Abstand größte Markt in Europa, rund 38 Prozent der in Europa eingesetzten Industrieroboter befinden sich in Industrieunternehmen am Standort Deutschland.
  • Die Digitale Transformation befindet sich vielerorts in der Operationalisierung. Dieser Trend setzt sich in diesem Jahr fort, digitalisierte Prozesse und vernetzte IT- und Fertigungssysteme ebnen den Weg für neue Automatisierungs- und KI-Projekte, für Machine-Deep-Learning und detaillierte Data Analytics.
  • Das Datenvolumen (Big Data) steigt weiter und die Notwendigkeit für einen nahtlosen Datenaustausch zwischen Systemen, Menschen und Maschinen erreicht einen neuen Höhepunkt.

Wann und wo kommen USV-Anlagen zum Einsatz?

Deshalb werden USV-Anlagen, die eine zuverlässige Stromversorgung absichern, bedeutender. Sie sind dort wichtig, wo eine ständige Erreichbarkeit von Mensch und Maschine gewährleistet werden muss. Alle diese Endpunkte sind gegen strombedingten Ausfall zu schützen, ein nahtloser Datenaustausch zwischen Anlagen, vernetzten On-Premise-Systemen und Cloud-Anwendungen ist sicherzustellen. Produktions- und Unternehmensdaten müssen fließen – und das erfordert Strom.

Abhängig von Netzwerkstruktur, Server, Storage und vorhandener Stromverteilung ist jeder Stromkreis abzusichern. Ein Ingenieur sendet beispielsweise Daten an eine bestimmte Produktionsmaschine. Diese fließen von der Steuerung über einen Switch und Router bis hin zur Produktionsmaschine als Empfängerstelle. Kommt es infolge einer plötzlichen Netzstörung zu einer unterbrochenen Stromverbindung, hat der Router keinen Strom mehr und die Datenübertagung reißt sofort ab. Selbst nach einer sehr kurzen Spannungsunterbrechung benötigen Router meist mehrere Minuten bis die Verbindung wieder stabil aufgebaut ist.

Herzstück –Switch, Router, Server – absichern

Empfehlenswert ist die zentrale Absicherung der Netzwerk-Herzstücke Switch, Router und Server. Unternehmen sollten sich bereits beim Aufbau eines neuen Netzwerkes oder bei einer übergreifenden Erweiterung Gedanken machen, wie eine sichere Stromversorgung aussehen kann und sich über geeignete USV-Anlagen informieren.

Tipp: Ein Switch hat erfahrungsgemäß eine lange Lebensdauer. Trotzdem kann es nach einigen Jahren sinnvoll sein, das Gerät auszutauschen. Aktuelle PoE-Switche bieten neben dem performanten Datenverkehr eine Spannungsversorgung der Endpunkte. An einem zentralen, leicht zugänglichen Ort platziert (in der Nähe des Routers, im Serverraum oder Steuerschrank) lassen sie sich effizient über eine USV absichern.

Datenfluss standortübergreifend gewährleisten

Industrieunternehmen verwalten einen Teil ihrer Daten zunehmend in regional verteilten, vernetzten Produktionsstätten und Edge-Rechenzentren. Wichtig dabei ist ein stabiler Datenfluss an jedem einzelnen geografischen Standort und maximale Ausfallsicherheit am Netzwerkrand. USV-Anlagen können dabei die dezentrale Stromabsicherung übernehmen.

Fertigungsstraßen und Industrieroboter schützen

Wenn durch Stromversorgungslücken Teile der Produktionskette zum Stillstand kommen, kann es schnell zu einem vollständigen Fertigungsstopp und ungeplanten Folgekosten kommen. Bei Industrierobotern ist es wichtig, dass sie bei einer Stromversorgungslücke kontrolliert und sicher heruntergefahren werden. Nur dann lassen sich der Verlust kritischer Maschinen- und Unternehmensdaten, Verzögerungen in der Lieferkette und kostspieliger Geräteschaden vermeiden.

In der Automobilfertigung überwachen USV-Anlagen beispielweise die automatisierte Fertigung jeder einzelnen Baugruppe. Bereits eine kurzweilige Stromunterbrechung ist kritisch für die Durchlaufzeiten „Just-in-Time Bearbeitung“ der Aufträge und beeinträchtigt die Fertigungsqualität. Eine USV-Anlage stellt sicher, dass die Fertigungssteuerung bei Stromausfall den aktuellen Status der Maschine behält und Notprogramme ausführen kann. Der Fertigungsprozess kann nahtlos weiterlaufen oder schnellstmöglich neu gestartet werden.

USV-Fernwartung und Remote-Monitoring

Einbinden der USV-Geräte in eine Cloud ermöglicht Unternehmen ein effizientes Monitoring von einer zentralen Stelle aus. Mit einer standortübergreifenden Fernüberwachung lassen sich USV-Anlagen an verschiedenen Produktions- und Unternehmensstandorten aus der Ferne verwalten, steuern und überwachen.

Fazit: Bereits Spannungs- und Frequenzschwankungen sowie kurze Stromaussetzer können die Produktions- und Lieferkette in kürzester Zeit erheblich stören und stilllegen. Mit USV-Lösungen lassen sich automatisierte Prozesse, moderne Fertigungsstraßen und Maschinen absichern und hohe, ungeplante Folgekosten vermeiden.

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