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Energieeffizienter Betrieb von Maschinen und Anlagen bei Automatisierungslösungen
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News: Angepasster Bedarf
Die Verbesserung der Energieeffizienz von Geräten und Systemen sowie Maschinen und Anlagen eröffnet noch ein großes Potenzial. Lösungen sind aber bereits im Markt.

Bei der Reduzierung der Energieeinsätze gilt die Automatisierungstechnik als kritischer Faktor. Sie wird benötigt, um Informationen hinsichtlich des Energieverbrauchs in Echtzeit als Basis für den energieeffizienten Betrieb von Maschinen und Anlagen zur Verfügung zu stellen. Heute sind Maschinen und Anlagen auf maximale Produktivität ausgelegt. Energieverbrauch spielt eine untergeordnete Rolle.

Zur Erfüllung der Produktivitätsziele werden Automatisierungssysteme verwendet, die sich an die unterschiedlichen Produktionssituationen anpassen lassen. Dabei steht die Steuerung über industrielle Kommunikationssysteme mit den verbauten Sensoren und Aktoren in Verbindung. Darüber hinaus kommuniziert sie mit überlagerten Leitsystemen. Die SPS erhält also sowohl Informationen über den Maschinenstatus als auch auftragsbezogene Daten. Somit liegen ihr Angaben und Übertragungswege vor, um die Anlage energieeffizient zu steuern.

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Dennoch ist derzeit relativ wenig über den Energieverbrauch der einzelnen Geräte sowie des Systems bekannt. Informationen über den optimalen Arbeitspunkt in Bezug auf den Energieverbrauch und die in diesem Fall gefertigten Stückzahlen existieren in der Regel nicht. Ferner fehlt es an Standardisierungen auf der System- und Geräteebene, womit Teile der Maschine bei wechselnder Auslastung in einen Energiesparzustand geschaltet werden können. Energie-Managementsysteme ermöglichen ein Energie-Monitoring nach Ort, Zeit und Auftragssituation. Darauf können Analyse-Tools zugreifen. Dabei ist es wichtig, ausreichend Messdaten pro Einzelverbraucher zu erheben. Die müssen außerdem produktionsmengenbezogen gemessen werden. Daraus wird nun der optimale Arbeitspunkt errechnet.

Sofern die Angaben zum Energieverbrauch bereits heute gesammelt werden, analysiert sie der Anwender meist im Nachhinein. Damit stehen sie nicht zur Steuerung des laufenden Produktionsverfahrens zur Verfügung. Deswegen müssen die Überwachungssysteme direkt mit dem Leit- und Steuerungssystem gekoppelt werden, um den Energieverbrauch bezogen auf die Fertigungsmenge zu reduzieren. Die Steuerungen aus der Produktfamilie der Inline Controller (ILC) von Phoenix Contact bieten diese Möglichkeit. Sie sind via Standard-Interfaces mit den Messstellen verbunden und schreiben die dort gesammelten Daten über IEC61931-Bausteine direkt in die Datenbanken. Die Maschinensteuerung verwendet die Informationen dann zur Online-Optimierung des Energieverbrauchs.

Definiertes Herunterfahren

Der Energieverbrauch lässt sich auch während der Stillstandszeiten senken. Untersuchungen belegen, dass die Fertigungsanlagen der Automobilindustrie bis zu 60 Prozent ihrer Energie im Leerlauf verbrauchen. Zur Verbesserung dieser Situation wurde auf Anregung der Automatisierungsinitiative der deutschen Automobilindustrie (AIDA) innerhalb der Profibus Nutzerorganisation (PNO) ein Arbeitskreis initiiert. Dessen Profienergy-Profil legt fest, welche Zustände eine Komponente einnehmen soll und welche Dienste zur Aktivierung oder Deaktivierung erforderlich sind. Aufgrund der Standardisierung verhalten sich alle Geräte im System einheitlich, was die Umsetzung energieeffizienter Lösungen vereinfacht. Moderne Automatisierungslösungen können bereits heute alle notwendigen Kommunikationsverbindungen und Informationen bieten, um den Energieverbrauch der gesamten Maschine oder Anlage zu reduzieren. Dazu ist es notwendig, dass die erfassten Daten in Echtzeit, zur energieeffizienten Steuerung genutzt werden.

Dipl.-Ing. Martin Müller/bw

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