Power á la Carte

Individuelle Produkte zu Preisen der Massenproduktion – Was sich im Consumer-Markt schon auf breiter Front durchgesetzt hat, wird auch im industriellen Bereich immer stärker nachgefragt. Für die Kunden bietet dies Vorteile, denn maßgeschneiderte Komponenten führen zu höherer Qualität und geringeren Kosten. Allerdings sind die Endanwender selten bereit, für einen solches Produkt einen höheren Preis zu zahlen.

Am Beispiel der Stromversorgungsreihe Quint Power demonstriert Phoenix Contact zwei Anwendervorteile eines Produkts, das einerseits in Losgröße 1 vorkonfiguriert bestellt werden und zum anderen flexibel über den gesamten Lebenszyklus betrieben werden kann. Dies ist für diese Produktgruppe branchenweit ein Novum.

Bisher sind die Fertigungslinien für Netzteile auf Großserie ausgelegt, bei denen sich die Geräteausstattungen an den am häufigsten geäußerten Kundenanforderungen orientieren. Gängige Lehrmeinung war bisher, dass in Hochlohnländern mit einem großen Automationsanteil eine kosteneffiziente Herstellung nur mit standardisierter Katalogware möglich ist. Im Bereich der Stromversorgungen werden beispielsweise meist 12-, 24– oder 48-V-Netzteile mit Leistungen bis 960 W angeboten.

Vergabe einer eindeutigen Nummer

Doch nicht immer passt die Ausgangsspannung optimal zur Anwendung beim Kunden. Sind beispielsweise die Leitungswege in der betreffenden Anwendung lang, so muss aufgrund des Leitungswiderstands die Ausgangsspannung am Gerät über den Standardwert 24 V höher gestellt werden, damit beim Verbraucher die benötigten 24 V ankommen. Diesen Wert kann der Anwender direkt am Gerät im Bereich 24 bis 29,5 V manuell einstellen. Zeitsparender und deutlich weniger fehleranfällig ist jedoch, das Netzteil gleich mit der passenden Ausgangsspannung anliefern zu lassen.

Die Forderung nach flexiblen Stromversorgungen mit kurzen Lieferzeiten zu wettbewerbsfähigen Preisen entspricht dem Trend zur Digitalisierung des gesamten Lebenszyklus des Produkts. Nach einer nichtrepräsentativen Umfrage unter Anwendern würde im Katalog ein universelles Netzteil gelistet, das sehr viele Einsatzfälle und Funktionen abdeckt. Allerdings müsste dieses Gerät dann vom Nutzer auf die jeweilige Applikation eingestellt und justiert werden. Der damit verbundene Zeitaufwand wäre allerdings beträchtlich und ein Hindernis für die Akzeptanz durch den Anwender. Vor diesem Hintergrund bietet Phoenix Contact immer mehr Produktkonfiguratoren an. Nach einer kurzen Erläuterung nimmt der Anwender mit diesen Tools seine für ihn passenden Geräteeinstellungen online vor. Die ausgewählten Funktionen des Standardnetzteils werden über eine NFC-Schnittstelle (Near Field Communication) individuell im Werk festgelegt. Um die anwenderspezifische Stromversorgung produzieren, ausliefern und für eine eventuelle Nachbestellung vorhalten zu können, vergibt das System eine eindeutig zugeordnete Nummer. Mit dieser Kombination aus Artikelnummer und eingestellten Merkmalen lässt sich das Gerät jederzeit im E-Shop aufrufen. Die Information ist ebenfalls im NFC-Chip und auf dem Seitenlabel des Netzteils hinterlegt. So kann der Anwender das vorkonfigurierte Gerät ohne Unterlagen schnell nachbestellen.

Übertragung neuer Werte per NFC

Ändern sich die Rahmenbedingungen – nahezu jede Produktionsanlage durchläuft wenigstens einmal in ihrer Betriebszeit eine Erweiterung oder Umstellung – sind die individuell eingestellten Werte der Stromversorgung oft nicht mehr passend. Zur Sicherstellung einer hohen Effizienz über den gesamten Produktlebenszyklus muss das Gerät deshalb flexibel an neue Anforderungen angepasst werden können. Daher sind die Quint-Netzteile mit einer NFC-Schnittstelle ausgerüstet. Die neuen Werte werden einfach über eine App oder am Rechner definiert und via NFC an das Gerät übertragen. So kann die Stromversorgung über viele Jahre die bestmögliche Leistung erbringen. Die gleiche Technik wird auch bei den Trennverstärkern von Phoenix Contact verwendet. Hier lassen sich die Ein- und Ausgänge oder Signale der Mini-Analog-Pro-Geräte via NFC direkt im Schaltschrank konfigurieren.

So vereinfacht sich für den Anwender die Produktauswahl und seine Lagerkosten sinken. Beispielsweise kann ein Maschinenbauer das 24-V-Netzteil einlagern und den Schwellwert der Signalisierung je nach Wunsch seines Kunden ändern. Oder ein Signalausgang wird von digital auf analog umgestellt, um die Auslastung des an einem entfernten Standort befindlichen Moduls über den analogen Eingang der Steuerung zu überwachen. In Summe gibt es für die Stromversorgung Quint über 40 Parameter, die sich individualisieren lassen. Das Gerät kann aber nach wie vor auch mit Standardkonfigurationen regulär bestellt und „out of the box“ betrieben werden, falls eine individuelle Konfiguration nicht nötig ist.

Die von den Vorgängerreihen bekannte SFB Technology stellt mit dem sechsfachen Nennstrom für 15 ms ausreichend Strom bereit, um handelsübliche Leitungsschutzschalter auszulösen. So lassen sich 24-V-DC-Stromkreise wirtschaftlich und zuverlässig absichern. Nur der fehlerhafte Strompfad wird abgeschaltet, der Fehler ist eingegrenzt und wichtige Anlagenteile bleiben weiterhin in Betrieb.

Stromversorgung mit Reserven für alle Fälle

Darüber hinaus verfügen die Quint Power Stromversorgungen standardmäßig über eine statische und dynamische Leistungsreserve. Der statische Boost steht mit bis zu 125% des Nennstromes dauerhaft zur Verfügung und ermöglicht eine einfache Anlagenerweiterung. Die Ausgangsspannung beträgt weiterhin stabile 24 V, die sichere Versorgung der angeschlossenen Verbraucher ist folglich gewährleistet.

In größeren Maschinen oder Anlagen lässt sich nicht vorhersagen, welche Verbraucher zeitgleich einschalten. Zudem sollten auch die höheren Einschaltströme kapazitiver Lasten ohne Spannungseinbrüche abgefangen werden. Befindet sich zum Beispiel parallel zur Steuerung eine Last mit hohem Einschaltstrom, kann eine Stromversorgung ohne Leistungsreserve diese Last nicht starten. Darüber hinaus wird die Steuerung sogar ausfallen, da das Netzteil überlastet ist und die Ausgangsspannung einbricht. Eine Leistungsreserve des Netzteils ist folglich unumgänglich. Die Quint Power Stromversorgung liefert mit dem dynamischen Boost für fünf Sekunden bis zu 200 Prozent des Nennstromes, sodass bei gleich bleibender Spannung der höhere Strom im Einschaltmoment zur Verfügung steht. Eine Überdimensionierung der Stromversorgung zum sicheren Starten schwerer Lasten ist nicht mehr notwendig.

Das Netzteil besitzt zudem eine präventive Funktionsüberwachung zur Ferndiagnose. Dabei werden Ausgangsspannung und -strom permanent überwacht und kritische Situationen werden via LEDs an der Frontseite, potenzialfreiem Relaiskontakt und aktiven Signalausgängen visualisiert und der Steuerung gemeldet, bevor eine Störung auftritt.

Die Near Field Communication, kurz NFC, ist eine Übertragungstechnik für den kontaktlosen Datenaustausch. Die Distanz, die dabei überbrückt werden kann, beträgt nur wenige Zentimeter.

Im Fall der neuen Stromversorgung Quint Power von Phoenix Contact können über diese Schnittstelle einfach und schnell Parameter wie Kennwerte und Meldeschwellen angepasst werden. Um ein versehentliches oder gar beabsichtigtes Verstellen der Werte zu unterbinden, können die Taster an der Gerätefront zur Spannungseinstellung per Software deaktiviert werden. Dieser Schutz vor Manipulation war zuvor nur durch Versiegelung oder Verklebung des Potentiometers möglich und kann jetzt über die NFC-Schnittstelle gelöst werden. Ebenso lassen sich Parametrierungen einfach auf andere Geräte übertragen. Da die Kommunikationstechnik berührungslos und somit vollkommen galvanisch getrennt ist, werden potenzielle Defekte durch elektrostatische Entladung (ESD) und Potentialdifferenzen zwischen Anlage und Parametrierungsgerät deutlich reduziert.

Christoph Manegold, Corporate Communications, Phoenix Contact GmbH & Co KG