Multifunktionaler Netzanalysator mit Profinet UMG 96RM-PN

Kommunikation von der Maschine zum Web

• Um Ethernet vom Büro in die Systemumgebung zu übertragen, sind einige Erweiterungen erforderlich; die wichtigste ist die Echtzeitfähigkeit. Je nach Anwendung muss ein marktfähiges industrielles Ethernet Sicherheitsanwendungen oder die gesamte Bandbreite der Antriebstechnik bis hin zur synchronen Bewegungssteuerung mit Zykluszeiten unter einer Millisekunde abdecken.
• Dies lässt sich durch eine intelligente Verteilung der Protokolle über die OSI-Schichtenstruktur erreichen. Daraus ergeben sich zahlreiche Lösungen. Eine der gängigsten ist der offene Standard PROFINET, der zudem einen hohen Investitionsschutz bietet. Bestehende Feldbussysteme wie Profibus DP, Profibus PA, AS-Schnittstelle und Interbus können ohne Änderungen in die vorhandenen Feldgeräte integriert werden.

Erfassung von Messdaten mit PROFINET

• PROFINET spart bereits bei Installation, Planung und Inbetriebnahme Kosten. Der Betreiber profitiert später von der einfachen Erweiterbarkeit und der hohen Verfügbarkeit dank autonom arbeitender Subsysteme. Dementsprechend findet PROFINET in allen Anwendungsbereichen des Maschinen- und Anlagenbaus Verwendung: in der Automobilindustrie, der Papierindustrie, der Kunststoffverarbeitung, der Fördertechnik, der Lebensmittelindustrie und der Verfahrenstechnik.
• Selbstverständlich eignet sich diese Kommunikationsstruktur auch zur Erfassung maschinenorientierter Energiedaten. Janitza hat die bewährte Gerätereihe UMG 96 als Basis für die Entwicklung eines PROFINET-Spezialisten genutzt: das UMG 96RM-PN – ein Messgerät, das weit mehr als eine Standardversion mit flanschmontierter PROFINET-Schnittstelle bietet.

• Der UMG 96RM-PN ist mit zwei Ethernet-Schnittstellen gemäß PROFINET IO-IRT und einem integrierten Switch ausgestattet. Die bekannten Leitungstopologien stellen die Feldbustechnologie standardkonform dar. Parameter und Konfigurationen lassen sich vollständig in der Step 7®-Umgebung oder im TIA Portal vornehmen. Alle Messwerte werden direkt im Prozessdatenkanal der SPS angezeigt. Ihre digitalen Ein- und Ausgänge sind sowohl über Modbus als auch über PROFINET nutzbar. Zwei analoge Eingänge stehen für 0–30 mA oder zur Temperaturerfassung zur Verfügung. Ein separater 5-A-Strommesskanal ermöglicht beispielsweise die Überwachung des Neutralleiters.

• Alle relevanten Messwerte können auf der Startseite des Geräts angezeigt werden. Über eine REST-Schnittstelle lassen sich Messwerte und Konfigurationsparameter per HTTP-Schnittstelle abfragen. Ein besonderes Highlight ist die integrierte Fehlerstromüberwachung (RCM), mit der Isolationsfehler frühzeitig erkannt werden können. Dies erhöht die Systemverfügbarkeit und reduziert das Brandrisiko.

• Seit einigen Jahren verändern sich das klassische Planungsmodell und die Technologie der Stromversorgung aufgrund zahlreicher externer Faktoren. Die Anforderungen an effizientere Netze spielen dabei eine ebenso große Rolle wie die stetig steigende Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energien. Diese Einflüsse betreffen vor allem das Niederspannungsnetz. Dort können kritische Betriebszustände und Überlastungen auftreten, da die klassisch geplanten Netze dafür nicht ausgelegt waren.

• Lokale Netzstationen entwickeln sich zunehmend zu intelligenten Knotenpunkten: Sie übernehmen Aufgaben von reinen Messungen über Fehlerortung, Fehlererkennung und Netzqualitätsanalyse bis hin zur vollständigen Fernsteuerung oder sogar Automatisierung. Insbesondere bei der Nachrüstung bestehender lokaler Netzstationen sind folgende allgemeine Bedingungen zu beachten.

• Die Erfassung von Energiedaten hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dies liegt weniger an den Kosten selbst, sondern vielmehr an der Erkenntnis, dass nur eine präzise und zeitlich hochaufgelöste Energiedatenerfassung die angestrebten Einsparungen ermöglicht. Dazu muss die Messtechnik in bestehende Systeme integriert werden – nach Möglichkeit sogar in den laufenden Betrieb.

• PROFINET eignet sich ideal für diese Aufgabe, da dieser Standard die einfache Integration in bestehende Feldbussysteme wie Profibus DP, Profibus PA usw. ermöglicht. Dadurch lassen sich auch Messgeräte wie das UMG 96RM-PN problemlos in die Feldbusebene einbinden.

• Die einfache Installation senkt die Kosten. Zudem ist die Migration von zentralisierten zu dezentralisierten Strukturen möglich. Zusätzliche Infrastrukturkomponenten sind nicht erforderlich, da der UMG 96RM-PN bereits über einen Switch und zwei PROFINET-Schnittstellen verfügt und somit den Aufbau von Leitungsstrukturen ermöglicht.

zur Abbildung 

• Das UMG 96RM-PN ermöglicht nicht nur die kontinuierliche Erfassung von Verbrauchern, sondern auch die Fehlerstromüberwachung (FI-Überwachung). Mithilfe der FI-Überwachung lassen sich Fehler erkennen, die von einem einzelnen System nur teilweise oder gar nicht erfasst würden. Der Anwender kann somit reagieren, bevor Sicherungen oder Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (FI-Schalter) betroffene Systeme oder Stromkreise abschalten. Dies gilt insbesondere für schleichend ansteigende Fehlerströme (z. B. ausgelöst durch einen Isolationsfehler), zu hohe Betriebsströme und jegliche andere Überlastung von Systemteilen und Verbrauchern.

• RCM kann jedoch noch mehr leisten: nämlich das Brandrisiko reduzieren. Bei einem ausreichend hohen Stromfluss (durch einen Kurzschluss gegen Erde oder einen entsprechenden niederohmigen Kurzschluss) trennt die vorgelagerte Schutzeinrichtung die elektrischen Verbraucher vom Netz. Ist der Fehlerstrom jedoch zu gering, löst die Schutzeinrichtung nicht aus. Überschreitet die gemessene Fehlerleistung einen Wert von ca. 60 Watt (ca. 261 mA bei 230 V), besteht weiterhin Brandgefahr.

• Durch die Festlegung von Parametern (z. B. des typischen Fehlerstroms im „guten“ Zustand) für das System im neuen Zustand und die kontinuierliche Überwachung lassen sich alle Änderungen des Systemzustands nach dem Anlauf erkennen. Dies ermöglicht auch die Visualisierung von schleichenden Fehlerströmen.

• Daher erhöht RCM im UMG 96RM-PN nicht nur die Systemverfügbarkeit, sondern verringert auch das Brandrisiko.

• Das UMG 96RM-PN ist PROFINET-zertifiziert und für den Einsatz mit PROFIenergy geeignet. Ein PROFINET-Zertifikat bestätigt, dass das System den Normen gemäß IEC 61158 innerhalb eines PROFINET-Netzwerks entspricht und somit einen hohen Qualitätsstandard gewährleistet.

• PROFIenergy ist ein Profil für das Energiemanagement in Produktionssystemen, das auf PROFINET basiert. Energieverbraucher innerhalb des Systems lassen sich somit über offene und standardisierte Befehle steuern. Mit PROFIenergy sind externe, festverdrahtete Systeme nicht mehr erforderlich.

zur Abbildung 

Zertifizierungen 

• UL-zertifiziert

Restromeingänge 

• 2

Harmonische V/A 

• 1.-.40.

Aktive Energieklasse

• 0,5S (…/5A)

Digitale Eingänge 

• *

Digital-/Impulsausgang 

• */ 2 Impulsausgänge

Schnittstellen 

• RS485

Protokolle 

• Modbus RTU
• Profinet

ARTIKELNUMMER: 5222090

90…277 V Wechselstrom 

90…250 V Gleichstrom 

ARTIKELNUMMER: 5222091

24….90 V Wechselstrom 

24…. 90 V Gleichstrom 

Stromkanäle

• Strommesskanal Phase L1
• Strommesskanal Phase L2
• Strommesskanal Phase L3
• Strommesskanal Neutralleiter (N messen / Überlastung)
• 2 x RCM (wahlweise Temperatureingang)

Schnittstellen

• 2 PROFINET-konforme Ethernetschnittstellen und integrierter Switch zum Aufbau von Linientopologien
• Zusätzliche RS485-Schnittstelle
• 2 digitale Ausgänge (Impulsausgang, Schaltausgang, Grenzwertausgang, Logikausgang)
• Zusätzlich 3 digitale Ein-/Ausgänge

Rest-Schnittstellen

• Software-Schnittstelle zur Abfrage von Messwerten und Konfigurationsparametern über HTTP-Protokoll, zB zur Einbindung der Messdaten in übergeordnete Softwarelösungen (GLT, SPS, SCADA,…)
• Maschine-Maschine-Kommunikation durch typisches Architektur-Modell

RCM (Differenzstrom)

• Marken- und Geräteschutz
• Anlagensicherheit
• Erfüllung von Vorschriften
• Identifizierung von Isolationsfehlern
• Anlagenverfügbarkeit sichern

Webserver

• Echtzeit-Darstellung der aktuellen Leistungs-/ Strom- und Spannungswerte über die Gerätehomepage
• Gerätehomepage jederzeit über den Browser abrufbar
• Darstellung der Online-Messwerte

Gridvis®

• Visualisierung und Auswertung der Messwerte
• Einfache Erstellung von Reporten
• Aufbau von Energiemanagement-Systemen nach ISO 50001

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