IO-Link- und EtherCAT-fähige Netzteile: So optimieren Sie Ihre Systemleistung
Wir beobachten einen globalen Wandel hin zu einer datengesteuerten Wirtschaft, der sich mit beispielloser Geschwindigkeit entwickelt und auch die Bedeutung von Daten in der Fertigungsindustrie stark beeinflusst. Die smarte Fertigung ist bereits Realität und datenbasierte Erkenntnisse sind entscheidend für die Optimierung der Systemleistung und die Sicherstellung der Betriebseffizienz. Die Stromversorgung befindet sich dabei an einem zentralen Knotenpunkt in jedem System und erfasst eine erhebliche Menge an Echtzeitinformationen, die sowohl für das betreibende Unternehmen als auch für den Systemhersteller von besonderem Interesse sind.
Ein stetig wachsendes Portfolio von PULS-Stromversorgungen gibt Ihnen über IO-Link oder EtherCAT Zugang zu diesen Informationen. In diesem Blogartikel erfahren Sie, wie Sie jetzt und in Zukunft von diesen Lösungen profitieren können.
Wie ist der Zustand der Stromversorgung? Haben Sie noch genug Leistung übrig, um weitere Komponenten im Schaltschrank zu versorgen? Wie hoch ist die Qualität der Netzspannung? Und wie entwickelt sich die Temperatur innerhalb und außerhalb des Netzteils?
Viele PULS-Stromversorgungen können diese Fragen mit realen Anwendungsdaten beantworten. Diese Informationen können auch helfen, die großen Fragen innerhalb der Anwendung zu klären: Läuft Ihr System optimal und wie erwartet? Wenn nicht, welche Anpassungen müssen vorgenommen werden?
Die Antworten auf diese Fragen zu kennen, kann dazu beitragen, die Systemverfügbarkeit zu erhöhen und die Wartungs- und Betriebskosten zu senken. Und nicht zuletzt sind zuverlässige Daten der Schlüssel zum Erfolg in der smarten Fertigung. Das bedeutet, dass die Stromversorgung – parallel zu ihrer Funktion als Wandler – auch als Sensor fungieren kann und somit einen wesentlichen Beitrag zu Ihren Ansätzen für die vorausschauende Wartung und Automatisierung industrieller Prozesse leistet, was zu einer höheren Leistung, besserer Performance und geringeren Kosten führt.
Netzteile mit Kommunikationsschnittstelle stärken die Verfügbarkeit des Gesamtsystems
Stromversorgungen nehmen, was die Kommunikationsleistung angeht, eher eine passive Rolle ein. Nach der Installation müssen sie zuverlässig im Hintergrund arbeiten und dabei möglichst wartungsfrei bleiben – idealerweise über viele Jahre hinweg.
Die Teams aus Produktmanagern und Entwicklern bei PULS analysieren deshalb sehr genau, welche Kommunikationsprotokolle das Unternehmen, als Stromversorgungshersteller, langfristig unterstützen sollte. Basierend auf vielen Gesprächen mit verschiedenen Kunden und Marktanalysen haben wir uns entschieden, IO-Link- und EtherCAT-Schnittstellen zu implementieren. Die Gründe für diese Entscheidung werden in diesem Artikel erläutert.
Daher erweitern wir unser Portfolio kontinuierlich um IO-Link- und EtherCAT-Versionen unserer beliebtesten Produkte.
Zum Beispiel ist das zuverlässige und effiziente 1-phasige 480 W Hutschienen-Netzteil CP20 als EtherCAT-Version (CP20.241-ETC, CP20.481-ETC), IO-Link-Version (CP20.242-IOL) sowie als Hybridversion mit IO-Link und einem integrierten Display (CP20.248-IOL) erhältlich. Für den höheren Leistungsbedarf ist die bewährte 3-Phasen-960-W-DIN-Schienen-Stromversorgung QT40 mit IO-Link ausgestattet. Diese Geräte sind bereit für eine einfache Integration in bestehende Kommunikationsnetzwerke. Unsere robusten IP54, IP65 und IP67 Field Power Supplies (FIEPOS) für dezentrale Anwendungen verfügen ebenfalls über IO-Link, und eine weitere Variante mit EtherCAT-Unterstützung ist in Entwicklung.
Mit all diesen neuen Werkzeugen profitieren die Kunden von einer zukunftssicheren Lösung, die neben einer hocheffizienten und zuverlässigen Stromversorgung in einem kompakten Gehäuse auch völlig neue Einblicke in die Leistungsanforderungen und physikalischen Prozesse ihrer Systeme oder Maschinen bietet. Diese wertvollen Informationen können genutzt werden, um besser zu verstehen, was in der Anwendung wirklich vor sich geht, um die Verfügbarkeit und Auslastung des Systems zu optimieren. Darüber hinaus helfen die Daten, Energiekosten zu senken, bedarfsgerechte, präventive Wartung zu ermöglichen und wertvolle Informationen für Nachhaltigkeitsberichte zu liefern.
Fernwartung und automatisierte Parametrierung
Die Anbindung über IO-Link oder EtherCAT erleichtert auch die Fernwartung und Parametrierung des Netzteils über die im Automatisierungssystem verwendete Benutzersoftware. Der Systemingenieur kann die Ausgangsspannung über die Konfigurationssoftware einstellen und die Geräte ferngesteuert ein- und ausschalten, sofern der Fernzugriff in der Benutzersoftware aktiviert ist.
Die vom Benutzer vorgenommenen Einstellungen sowie kritische Prozesswerte werden im Automatisierungssystem gespeichert und sind damit unabhängig von Spannungsausfällen. Zudem werden sie im eingebauten nichtflüchtigen Speicher der Stromversorgung gesichert. Wenn ein Gerätewechsel erforderlich wird, erfolgt die schnelle, automatisierte Parametrierung des neuen Geräts während des laufenden Betriebs – gemäß den im Automatisierungssystem gespeicherten Parametern. Ausfallzeiten aufgrund von Wartungsarbeiten werden somit langfristig vermieden.
Die von der Stromversorgung gesendeten Daten liefern auch Informationen über die Ursache des Fehlers und vereinfachen die Problemlösung. Diese Daten werden in zyklische Daten, azyklische Daten und Events kategorisiert.
Der Ausgangsstrom ist beispielsweise in den Prozessdaten enthalten und wird zyklisch an den Master kommuniziert. Die azyklischen Signale umfassen Geräteinformationen wie Eingangs- und Ausgangsparameter, die jederzeit abgefragt werden können.
Besondere Events werden ebenfalls von der Stromversorgung gemeldet. Diese Events können Warnungen oder Fehlermeldungen sein, wie z. B. zu niedrige oder zu hohe Eingangsspannungen, eine Überlast oder zu hohe Temperaturen. Wenn ein anormaler Zustand auftritt, sendet die Stromversorgung eine Nachricht an den IO-Link- oder EtherCAT-Master und zeigt dem Benutzer den Handlungsbedarf an, noch bevor ein Ausfall tatsächlich eintritt. Die Wartung ist daher präventiv und bedarfsgerecht. Das bedeutet, dass starre Zyklen regelmäßiger Wartungsarbeiten nicht mehr erforderlich sind. Dies spart wiederum Kosten für Neuanschaffungen und Wartung.
Darüber hinaus können Events oder Warnungen automatisierte Reaktionen in der Anwendung auslösen. Im einfachsten Fall kann dadurch ein sicherer Zustand im Systems hergestellt werden. Darüber hinaus ist es sogar möglich, Systemausfälle vollständig zu vermeiden und somit eine unzureichende Produktqualität zu verhindern.
Nun steigen wir tiefer in die Vorteile von Netzteilen mit IO-Link oder EtherCAT ein.
Vorteile des IO-Link-Kommunikationsprotokolls
IO-Link basiert auf serieller, bidirektionaler Punkt-zu-Punkt-Kommunikation. Das System ist insgesamt sehr robust und bietet auch ein hohes Maß an Sicherheit – zwei Faktoren, auf die PULS bei der Entwicklung seiner industriellen Stromversorgungen besonderen Wert legt. Netzteile sind häufig den rauen Umgebungen der unteren Automatisierungsebene ausgesetzt und müssen gleichzeitig vor Sabotage von außen geschützt werden. Die Datenübertragung über IO-Link hat sich für diesen Einsatz bewährt.
Die Bauteilkosten für einen IO-Link-Port im Netzteil sind im Vergleich zu komplexeren Kommunikationsprotokollen relativ gering. Aufgrund der geringen Anzahl zusätzlicher Komponenten ist zudem der MTBF-Wert (Mean Time Between Failures) fast genauso hoch wie bei Produkten ohne IO-Link. Zum Beispiel beträgt die MTBF für das Hutschienen-Netzteile QT40.241 (ohne IO-Link) 375.000 h und für die QT40.241-IOL (mit IO-Link) 350.000 h. Das bedeutet, dass es keine Kompromisse in Bezug auf die Zuverlässigkeit der Geräte gibt.
Das Gleiche gilt auch für die lange Lebensdauer von 62.000 h – bei 3AC 480 V, kontinuierlicher Volllast und +40 °C Umgebungstemperatur. Damit sind die IO-Link-kompatiblen Stromversorgungen besonders gut geeignet für ausfallkritische Anwendungen, wie in der Automobilindustrie, Fabrikautomation und Prozessindustrie.
Darüber hinaus wurde IO-Link von Grund auf als benutzerfreundliche Plug-and-Play-Lösung konzipiert. Installation und Betrieb sind einfach und kostengünstig realisierbar. Für die Verkabelung sind nur standardmäßige geschirmte IO-Kabel erforderlich. Die Integrationsfähigkeit in alle gängigen Feldbus- und Automatisierungssysteme ist gewährleistet, was flexible Einsatzmöglichkeiten bietet.
Zusätzliche Vorteile des EtherCAT-Kommunikationsprotokolls
Die Integration der verfügbaren PULS-Stromversorgungen mit EtherCAT-Schnittstelle in bestehende EtherCAT-Netzwerke ist sehr einfach und funktioniert ohne zusätzliche Gateways. Das ist ein großer Vorteil für Benutzer, die bereits auf diese industrielle Feldbuslösung setzen.
Der größte Vorteil von EtherCAT sind die High-Speed-Datenübertragung in Echtzeit sowie die einfache Integration, die jedes andere industrielle Kommunikationsprotokoll übertreffen. Dies ermöglicht die Nutzung der Stromversorgungsdaten innerhalb von Echtzeit-Regelkreisen. Basierend auf den Daten können Antriebe und andere Verbraucher, die viel Energie benötigen, optimal gesteuert werden, um den gesamten dynamischen Energiebedarf der Anlage auf einem optimalen Niveau zu halten.
Die Daten ermöglichen eine verbesserte Systemeffizienz, da die Stromversorgungen jederzeit ideal ausgelastet werden können. Dies führt zu einer erhöhten Durchsatzrate, verbesserter Produktqualität und einem reduziertem Produktionsausschuss. Diese Vorteile kommen letztendlich den Kunden zugute, da bessere Fertigungsergebnisse durch konsistente Performance und minimale Unterbrechungen erzielt werden.
Stromversorgungen mit EtherCAT-Schnittstelle sind ideal für die Wartung, Protokollierung und Fernsteuerung in groß angelegten Systemen geeignet.
Haben Sie schon einmal von ADELBus gehört?
Das neueste Mitglied der PULS-Gruppe, Adelsystem – a PULS company, hat ein eigenes Kommunikationsnetzwerk für seine DC-USV-Lösungen entwickelt, das ADELBus genannt wird. Dieses Netzwerk ermöglicht die Verbindung aller Komponenten in einem System über ein einziges Kommunikationsprotokoll, das je nach Anwendungsbereich auf MODbus-RTU oder CANbus-Technologie basiert.
ADELBus ermöglicht die Fernüberwachung und -steuerung aller Systemparameter. Es ist so konzipiert, dass es einfach, aber leistungsstark ist sowie robuste und vielseitige Kommunikationsmöglichkeiten für verschiedene industrielle Anwendungen bietet.
KI-Entscheidungen in der Fabrik basierend auf digitalen Lastprofilen
Die von Netzteilen mit IO-Link oder EtherCAT aufgezeichneten Daten bilden die Grundlage für die technischen Innovationen der kommenden Jahre. Vor allem denkt PULS hier an die Bedeutung des maschinellen Lernens in Kombination mit den fortschreitenden Entwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI). Die Stromversorgung liefert bereits präzise Messungen des Ausgangsstroms, also des Laststroms. Auf Basis dieser sehr genau gemessenen Werte ist es möglich, digitale Lastprofile zu erkennen und zu beschreiben.
Anhand von Informationen über den Ausgangsstrom kann beispielsweise festgestellt werden, ob sich eine Last über einen längeren Zeitraum verändert. Diese Veränderung kann ein Hinweis auf Verschleißerscheinungen in der Maschine oder Anlage sein. Bei ausgeschlagenen Profilen wäre beispielsweise eine Sinuskurve im Lastprofil erkennbar. Im Rahmen der computergestützten Datenanalyse auf Basis künstlicher neuronaler Netze würde diese Anomalie erkannt und gemeldet werden.
Daten werden auch von vielen anderen Systemkomponenten parallel bereitgestellt. In diesen Datensätzen können bestimmte Muster erkannt und mit Betriebszuständen verknüpft werden. Der nächste Schritt wäre dann ein automatisierter Entscheidungsprozess über das weitere Vorgehen mithilfe von KI. Dieser Ansatz bedeutet, dass die Stromversorgung und andere Komponenten als Datenquellen völlig neue Möglichkeiten für den Einsatz von KI in der Fabrikumgebung eröffnen.
Die Verwendung von Strom als standardisierte Datenquelle im Produktionsprozess spielt hier eine wichtige Rolle. Als physikalischer Wert liefert Strom präzise, interpretierbare und zuverlässige Daten. Dies bedeutet, dass häufige Big-Data-Probleme in etablierten Unternehmensstrukturen, wie Inkompatibilität und Inkonsistenz von Daten oder Schwierigkeiten bei der Vernetzung und Skalierung, vermieden werden können.
Zusammenfassung: Lassen Sie die Daten Ihrer Stromversorgung für Sie arbeiten
Die Nutzung von Netzteilen als Datenquelle bietet sowohl für Anlagenbetreiber als auch für Systemhersteller erhebliche Vorteile. Durch die Integration von PULS Netzteilen mit IO-Link oder EtherCAT erhalten Sie Zugang zu wertvollen Echtzeitinformationen wie Ausgangsstrom, Spannung, Temperaturentwicklung und Auslastung der Stromversorgung. Diese Daten erhöhen die Systemverfügbarkeit, senken die Wartungskosten und unterstützen gleichzeitig die vorausschauende Wartung und Automatisierung industrieller Prozesse.
Netzteile mit integrierten Kommunikationsschnittstellen spielen eine aktivere Rolle bei der Systemdiagnose und Parametrierung. Die Integration von IO-Link und EtherCAT in PULS-Stromversorgungen gewährleistet die Kompatibilität mit bestehenden Feldbus-Lösungen und bietet eine robuste, Echtzeit-Datenübertragung. Dies ermöglicht Ferndiagnosen, automatisierte Parametrierung und effiziente Wartung, was letztendlich zu einer verbesserten Systemeffizienz, reduzierten Energiekosten und einer optimierten Gesamtleistung führt.
Darüber hinaus sind diese Systeme bereit für eine von KI geprägte Zukunft. Die aufgezeichneten Netzteil-Daten bilden die Grundlage für technische Innovationen, einschließlich maschinellen Lernens und sinnvoller Nutzung der künstlichen Intelligenz in der Fabrikumgebung. Dies eröffnet neue Möglichkeiten zur Optimierung der Systemleistung und vorausschauenden Wartung.
Entdecken Sie die Vorteile dieser fortschrittlichen Stromversorgungslösungen und erfahren Sie, wie PULS zum Erfolg Ihrer Smart-Manufacturing-Initiativen beitragen kann.
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