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Enabler der Konstruktion Eine Stromversorgung nach Kundenwunsch

Wie eine moderne Stromversorgung aussieht, beantwortet Wago mit der Stromversorgung Pro 2. Das Gerät ist vor allem eines: anpassungsfähig.

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Wagos intelligente Stromversorgung Pro 2 ist für die stetig zunehmenden digitalisierten und vernetzten Produk-tionsprozesse ausgelegt. Dank Kommunikationsmodul lässt sie sich in Automatisierungs- und Leitebenen einbinden.
Wagos intelligente Stromversorgung Pro 2 ist für die stetig zunehmenden digitalisierten und vernetzten Produk-tionsprozesse ausgelegt. Dank Kommunikationsmodul lässt sie sich in Automatisierungs- und Leitebenen einbinden.
(Bild: ©j-mel - stock.adobe.com/Wago/VCG)

Mit Schaltschrankkomponenten kennen sich die Experten bei Wago aus. Was vor über 60 Jahren mit elektrischer Verbindungstechnik begonnen hat, hat sich weiterentwickelt und beinhaltet mittlerweile auch Automatisierungstechnik und Interface-Elektronik. Wagos Vision heute: Mit seinen Produkten das Rückgrat der intelligenten vernetzten Welt zu bilden.

Einen Schritt in diese Richtung machte das Unternehmen mit der intelligenten Stromversorgung Pro 2, die im letzten Jahr auf den Markt gebracht wurde. Mit diesem Gerät ist es möglich, ein Netzteil aktiv in die Kommunikation einer Automatisierungslösung einzubinden.

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Netzteile bieten enormes Optimierungspotenzial

Die Kommunikationsfähigkeit ist allerdings nur eines von vielen Themen, die vor der Entwicklung der neuen Stromversorgung ins Lastenheft aufgenommen wurde. Denn dank eines weltweit sehr aktiven Vertriebs und entsprechender Kundennähe, haben die Experten von Wago schnell erkannt: Netz­teile bieten enormes Optimierungspotenzial.

Das Kommunikationsmodul der Pro 2 
lässt sich bei Bedarf optional aufrasten.
Das Kommunikationsmodul der Pro 2 
lässt sich bei Bedarf optional aufrasten.
(Bild: Wago)

„Mit Stromversorgungen sind wir seit vielen Jahren am Markt und haben tiefgehendes Know-how und viel Erfahrung auf diesem Gebiet sammeln können. In Gesprächen mit unseren Kunden haben wir erkannt, wie wir konkret in einer Automatisierungslösung mit Hilfe des Netzteils Mehrwerte schaffen können. Dieses Potenzial hat uns motiviert, eine ganz neue Stromversorgungsfamilie zu entwickeln“, erklärt Klaus Böhmer, Sales Director International und Head of Business Unit Interface Electronics bei Wago.

Zwei ganz entscheidende Kriterien bei der Konstruktion der neuen Stromversorgung waren der Bauraum und die Temperaturentwicklung. Denn zum einen sollen die Geräte im Schaltschrank wenig Platz einnehmen, damit der Schrank möglichst kosteneffizient ausgeführt werden kann. Zum anderen soll die Eigenerwärmung der Stromversorgung so gering wie möglich bleiben. Je höher die Verlustleistung ist, desto stärker erwärmt sich eine Stromversorgung und das hat wiederum Auswirkungen auf die gesamte Schaltschrankklimatisierung.

Wagos Stromversorgung ist Wirkungsgrad-Weltmeister

Ziel war es also, eine hoch effiziente Stromversorgung zu entwickeln, die sich dank geringer Verlustleistung weniger stark erwärmt und somit mit einer kleineren Gehäusegröße auskommt, was einem kompakten und damit kosteneffizientem Schaltschrankausbau zu Gute kommt. „Uns ist es gelungen, Effizienzwerte von über 96 % zu erreichen. Die größte Herausforderung in der Entwicklungsphase war es, die letzten Zehntel an Effizienz zu realisieren, denn das ist nicht ganz einfach“, erläutert Böhmer. „Deswegen sind wir besonders stolz, sagen zu können, dass wir quasi Wirkungsgrad-Weltmeister sind. Es gibt weltweit sonst keinen Hersteller von Stromversorgungen, der mit seinem Netzgerät einen solchen Wirkungsgrad erreicht.“

Zum Vergleich: Der typische Wirkungsgrad eines herkömmlichen Netzgerätes mit 960 W Nennleistung beträgt 91 %. Der um 5 % bessere Wirkungsgrad der Wago-Stromversorgung spart 55 W an Verlustleistung. Auf eine Betriebszeit von fünf Jahren gerechnet bedeutet dies Einsparungen von 198 Euro an Energiekosten und gleichzeitig von einer Tonne CO2.

Aufgrund der verlustarmen Schaltschranktechnik sind die Schaltschrankkomponenten zudem einem geringeren thermischen Stress ausgesetzt. Das steigert deren Lebenserwartung, insbesondere bei wärmeempfindlichen Kondensatoren oder Halbleitern. „Wir gehen davon aus, dass wir die Lebensdauer um mindestens 20 % bis vielleicht 30 % gegenüber Standardnetzgeräten steigern können“, sagt Böhmer.

Ergänzendes zum Thema
Enabler der Konstruktion: Intelligente Stromversorgung
  • Herausforderung: Digitale, vernetzte Produktionsanlagen stellen hohe Anforderungen an eingesetzte Komponenten. Sie müssen die Ausstattung für eine intelligente, sich selbst überwachende Anlage mitbringen und sich schnell und einfach integrieren lassen. Dies gilt auch für elektrotechnische Geräte, die die Infrastruktur der Maschinen und Anlagen sicherstellen.
  • Lösung: Wago hat sich mit der Thematik beschäftigt, wie Stromversorgungen im digitalen Zeitalter aussehen müssen. Diese Überlegungen sind in die neue Stromversorgung Pro 2 eingeflossen. Das Gerät ist mit einem aufrastbaren Kommunikationsmodul ausgestattet, das das gewünschte Protokoll für die Kopplung an die Automatisierungs- und Leitebene bereitstellt.
  • Was bringt’s: Der Konstrukteur erhält ein Produkt, das den kompletten Planungs-, Konstruktions- und Freigabeprozess der elektrischen Infrastruktur von Maschinen und Anlagen vereinfacht. Das optional steckbare Kommunikationsinterface, die IO-Link-Schnittstelle und die Konfigurationsmöglichkeiten ermöglichen dem Konstrukteur flexible Lösungen für das digitale Zeitalter.

Stromversorgung flexibel programmieren

Ein weiterer wichtiger Punkt auf der Agenda war die Kommunikationsfähigkeit der neuen Stromversorgung. Bereits vor über zehn Jahren brachte Wago eine Stromversorgungs­familie auf den Markt, die erste erweiterte Funktionen aufwiesen: u.a. Power Boost – also eine Leistungsreserve, die beispielsweise hohe Einschaltströme bei kapazitiven Verbrauchern abfängt. Eine Kommunikationsfähigkeit und damit auch die Möglichkeit, die Stromversorgung flexibel zu programmieren, fehlte. „Die meisten Stromversorgungen im Markt sind heute noch relativ starr. Sie weisen eine bestimmte Funktionalität auf – eventuell kann man die Spannung einstellen und direkt am Gerät einige Veränderungen vornehmen. Das war es dann aber auch“, erklärt Böhmer. „Das ‚Mehr‘ an Funktionalität, welches wir mit der neuen Pro-2-Familie bieten, hat wirklich einen Stein ins Rollen gebracht. Bei den Kunden kommt die Möglichkeit, über die Versorgungsgeräte eine Vielzahl an Daten zum Zustand einer Anlage zu erhalten, zunehmend gut an.“

Für die vorausschauende Wartung und Instandhaltung einer Anlage, liefert die Stromversorgung unterschiedliche Belastungskennwerte, zum Beispiel Grundlast, Spitzenlast, Überlast oder gegebenenfalls eine Unterspannung. Werden diese Daten über einen längeren Zeitraum beobachtet und aufgezeichnet, können Veränderungen Rückschlüsse auf beispielsweise die Alterung von Verbrauchern zulassen. Mit der neuen Pro-2-Stromversorgung ermöglicht Wago dafür eine permanente Kommunikation über IO-Link oder gängige Feldbussysteme. Da die unterschiedlichen Kommunikationsmodule optional aufsteckbar ausgeführt wurden, kann die Kommunikationsfunktion jederzeit nachgerüstet werden.

Netzteil mit modularer Kommunikationsschnittstelle

Smarte, vernetzte und kommunikationsfähige Komponenten werden in der Industrie zunehmend nachgefragt.
Smarte, vernetzte und kommunikationsfähige Komponenten werden in der Industrie zunehmend nachgefragt.
(Bild: Bitkom)

„Um die Leistungsdaten zu erreichen, sind die Stromversorgungen sowieso standardmäßig mit einem Mikrocontroller ausgestattet. Mit dem Kommunikationsmodul schaffen wir nun zusätzlich die Möglichkeit, eine Kommunikationsschnittstelle nach außen zu legen, um das Gerät über IO-Link oder ein Feldbussystem an die Automatisierungslösung anzuschließen“, verdeutlicht Böhmer. So lassen sich Daten in Echtzeit über einen kontinuierlichen Zeitraum erfassen, auslesen und analysieren.

Für diese Option sollen aber nur die Kunden zahlen, die die Funktionen tatsächlich nutzen. Kunden, die auf der Suche nach einer Standardstromversorgung sind, lassen das Kommunikationsmodul weg und erhalten so dennoch eine intelligente, sehr effiziente und wirtschaftliche Stromversorgung. Betriebsstatus kann auch mit dem Basisgerät direkt an der Front oder per Controller abgelesen werden. Allerdings eben ohne die Kopplung an die Automatisierungs- und Leitebene. Dafür ist wiederum das Kommunikationsmodul zuständig.

Beispiel aus der Praxis:

Stromversorgung Pro 2 im Einsatz in der chemischen Industrie

Um die Verfügbarkeit einer Anlage zu erhöhen, wurden bei einem Kunden aus der chemischen Industrie zwei redundante Schalt- und Versorgungskreise aufgebaut. Deren Funktion wird über die IO-Link-Kommunikationsmodule der Stromversorgung Pro 2 überwacht. Entsprechende Parameter wurden so gestaltet und programmiert, dass im Redundanzfall ganz bewusst eine Stromversorgung abgeschaltet werden kann. Mit der verbleibenden kann weitergearbeitet werden. So lässt sich der Lastzustand der Anlage genau überwachen und der Anwender kann sehr schnell reagieren, wenn es um den Austausch von Komponenten geht.

Kompakte Stromversorgung Jederzeit nachrüstbar

Da die Pro-2-Stromversorgungen in ihrer Baugröße im Vergleich zu herkömmlichen Netzgeräten gleicher Leistung deutlich kleiner sind, finden sie nahezu in jedem Schaltschrank Platz und können bestehende Geräte jederzeit ersetzen. Ein Beispiel: Soll ein 20-Ampere-Gerät eines beliebigen Herstellers gegen eine 20-Ampere-Pro-2-Stromversorgung getauscht werden, fällt die Pro2 in der Regel kleiner aus. Meist spart der Anwender dann zusätzlichen Platz im Schaltschrank, der für andere Komponenten genutzt werden kann.

Der Markt ist jedenfalls bereit für die neue Stromversorgung Pro 2. „Es ist eine ganz klare Forderung unserer Kunden, zum Beispiel über den Energieverbrauch Zustandsdaten zu ermitteln, um festzustellen, wie es der Maschine oder Anlage geht, ob eine Überlast vorliegt oder eine Wartung fällig ist“, weiß Böhmer. „Unsere Vision ist, dass wir diese Möglichkeit über Geräte bieten, die sowieso in einer Automatisierungslösung benötigt werden. So stellen wir ohne jegliche Zusatzkosten genau diese gewünschten Informationen zur Verfügung. Das kommt bei den Anwendern – unseren Kunden – sehr gut an.“

Klaus Böhmer ist sich sicher, dass Wago künftig über viele Applikationen berichten kann, bei denen die Stromversorgung Pro 2 zum Einsatz kommt und eben diese Mehrwerte verdeutlicht.

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Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Redakteurin, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht