Softstarter mit intelligenter Steckkarte für individuelle Lösungen

Smarte Pumpensteuerung für dezentrale Stationen

Eine Power-through-Option erlaubt z.B. bei Ausfall eines Thyristors, die Pumpe und damit die Beregnung in Gang zu halten. Quelle: AuComGrößere Elektromotoren sanft anlaufen zu lassen ist in vielen Bereichen wichtig. Es vermeidet zum einen große Einschaltstromstöße und schont so das Versorgungsnetz, zum anderen minimiert es die mechanische Belastung aller Komponenten. Bei Pumpen, Verdichtern oder Kompressoren kommen noch spezielle, hydraulische bzw. pneumatische Faktoren der angetriebenen Fluidförderer hinzu. Ein Paradebeispiel für den materialschonenden und energieeffizienten Sanftanlauf sind Bewässerungssysteme. Der Pumpenantrieb muss dabei anwendungsspezifisch exakt auf die Bedingungen vor Ort eingestellt werden. Eine neue Generation von Sanftanlassern erlaubt es nun erstmals, solche Systeme ohne externe SPS zu steuern.

Der Sanftanlasser EMX4 von AuCom mit Steckplatz für eine intelligente SmartCard. Quelle: AuCom

Der Sanftanlasser EMX4 von AuCom mit Steckplatz für eine intelligente SmartCard.

Wie verbessert man ein vom Kunden als gut bewertetes Produkt? Kleiner, schneller, leistungsfähiger als das gute Vorgängermodell ist für eine neue Pumpensteuerung eher weniger bedeutsam. Die Entwickler haben sich deshalb auf echten Mehrwert für den Anwender konzentriert. Die Aufgabe war demnach klar: Bewährte Grundfunktionen müssen beibehalten, jedoch einfacher und leichter einzurichten sein. Ein Blick auf die Gesamtanwendung zeigt dabei schnell, wo noch Potential schlummert: Meist kommt zur Pumpensteuerung eine SPS zum Einsatz, die verdrahtet und programmiert werden muss. Dies alles in einen „Single Point of Control“ zu integrieren schafft beim Anwender einen enormen Mehrwert. Um dies zu erreichen, wurde der neue Sanftanlasser EMX4 von AuCom mit einem Steckplatz für eine intelligente SmartCard (SC) versehen. Mit einer speziell für Pumpen ausgelegten Steckkarte ist der Sanftanlasser jetzt in der Lage, ganze Bewässerungssysteme autark zu steuern. Anstelle fehleranfälliger Programmierarbeit muss der Anwender nur voreingestellte Pumpenkennlinien auswählen, bzw. Parameter von Sensoren und Einschaltzeiten einstellen.

Sanftanlasser steuert Bewässerungsanlagen

Klarnamen statt nichtssagenden „Eingang 1“ oder „Ausgang 3“ im Display. Quelle: AuCom

Klarnamen statt nichtssagenden „Eingang 1“ oder „Ausgang 3“ im Display.

Bewässerungsanlagen sind in regenarmen Gebieten oder für Sonderkulturen unverzichtbar und liegen dabei häufig weit entfernt vor Ort auf den Feldern verteilt. Die Programmierung und Einstellung übernehmen die jeweiligen Farmer. Störungen oder Reparaturen führen wegen der Entfernungen zu oft langen Stillstandszeiten, schlimmstenfalls besteht die Gefahr des Ernteausfalls. Ein Sanftanlauf muss also robust und wartungsarm laufen und zudem sehr einfach und „narrensicher“ einzurichten sein. Hier kommt der Einsatz der SmartCard ins Spiel. Statt aufwendiger Programmierung einer SPS, die den Softstarter und die Peripherie steuert, wird eine Steckkarte eingesetzt, die schon auf die spezifischen Belange der Pumpensteuerung eingerichtet ist. Neben Kosteneinsparungen und geringerem Montageaufwand erleichtert das auch für Nichtfachleute den Umgang im Betrieb. Der Anwender wird durch Anzeigen von Klarnamen im Display (z.B. Pegelschalter statt Eingang 1 oder Entlastungsventil statt Ausgang 2 etc.) sicher durchs Menü geführt. Auch für Wassermeister bietet das System den Vorteil, sich schnell in den verschiedenen Pumpstationen mit ihren oft sehr unterschiedlich gewachsenen Strukturen zurechtzufinden. Das Prinzip der branchenspezifischen Smartsteuerung kann auch in anderen Anwendungen Installationsaufwand und Programmierzeit reduzieren und bietet so eine wirtschaftliche Alternative zu bisherigen diskreten Lösungen.

Flexibel einstellbar

Pumpanlagen, über große Flächen weit verstreut, lassen sich nur dezentral wirtschaftlich steuern. Quelle: AuCom

Pumpanlagen, über große Flächen weit verstreut, lassen sich nur dezentral wirtschaftlich steuern.

Wie sieht das in der Praxis aus? In den USA oder Neuseeland sind Bewässerungssysteme in den trockeneren Gebieten weit verbreitet. Die Pumpanlagen, über große Flächen weit verstreut, lassen sich nur dezentral wirtschaftlich steuern. Im Vergleich zur Trinkwassergewinnung sind die Baugröße und die Anforderungen an die Verfügbarkeit geringer, es fehlen beispielsweise meist redundante Systeme. Die Ansprüche an die Automatisierung sind daher nicht so hoch, können sich aber von Station zu Station unterscheiden. Die SmartCard erlaubt Systemintegratoren aus der Bewässerungstechnik nun, die bisher nötige zusätzliche Steuerungstechnik einzusparen. Auch entfällt bei einem eventuellen Austausch von Steuerungskomponenten das lästige Suchen nach der passenden oder der letzten Programmversion für die Steuerung. Der Austausch der Hardware oder das Aufspielen der Software bzw. von Änderungen kann zudem leicht vom Anwender vor Ort über den USB-Port durchgeführt werden.

Um eine individuelle Anpassung an die Gegebenheiten vor Ort zu ermöglichen, bietet die SmartCard eine Vielzahl von praxiserprobten Funktionen und ersetzt so problemlos eine SPS: Neben der Steuerung für tageszeit- oder ressourcenabhängige Bewässerung können Pumpenkurven gegen Wasserhämmer, Meldungen von Durchflussgebern als Trockenlaufschutz oder von Druckgebern als Anzeige für Rohrbruch o.ä. eingerichtet werden. Eingänge für die Motortemperatur, Fehlermeldeeingang für externe Komponenten wie Ventile oder ein Leveleingang z.B. für Schwimmerschalter runden das Sicherheitspaket vor Ort ab. Da die Stationen weit verstreut im Feld stehen, dürfen Stromausfälle oder Störungen durch Blitzeinschlag nicht zum dauerhaften Ausfall der Pumpen führen. Daher bietet der Verbund aus Softstarter und SmartCard u.a. ein Autoreset, das nach Stromausfall oder Pumpenstopp durch externe Fehlermeldung automatisch nach vordefinierten Werten die Pumpe wieder startet. Eine Power-through-Option erlaubt der Pumpe, auch bei Ausfall eines Thyristors die Beregnung in Gang zu halten und verbessert so die Zuverlässigkeit der Bewässerung. In beiden Fällen bleibt dem Wartungspersonal genug Zeit, um auch entferntere Anlagen ohne Zeitdruck zur Kontrolle anzufahren.

Universelle SmartCard für verschiedene Branchen

Um die Vorteile der SmartCard auch für andere Branchen einfach nutzen zu können, steht demnächst eine universelle Steckkarte zur Verfügung. Mit ihr wird der Hardware bei Bedarf die jeweilig gewünschte Softwareversion aufgespielt. Bei reduziertem Logistikaufwand ist so die Steuerung einer Vielzahl von Anwendungen möglich, ohne dass neue, spezifische Hardware vorgehalten werden muss. Beispielsweise können solche Smartcards den Sanftanlasser schnell zu einer kostengünstigen Steuerung einfacher Anlagen aufrüsten. So lassen sich z.B. Wärmepumpen einfach steuern und unterschiedliche Leistungsklassen oder Ausführungen erfordern nun keine unterschiedlichen Steuerungskomponenten mehr. Auch für die Pumpensteuerung bei hydraulischen Aufzügen, den Einsatz in Kompressoren und Verdichtern oder Förderbändern, bei denen Elektromotoren definiert angefahren bzw. gestoppt werden müssen und bestimmte Betriebs- sowie Sicherheitsparameter einzuhalten sind, kann das neue Kompaktsystem eine schlanke Lösung ohne zusätzliche Steuerung bieten.

Eigenheiten der Wasserförderung
Softstarter, die für Pumpen von Bewässerungssystemen eingesetzt werden, müssen unterschiedliche Aufgaben bewältigen. Zum einen lassen sie Elektromotoren sanft anlaufen, um hohe Einschaltstromstöße zu vermeiden, zum anderen regeln sie die Leistungsabgabe anhand der Pumpenkennlinie (Tauchpumpe, Zentrifugalpumpe) und der Anlagenanforderungen (bspw. Wasserförderung, -transport oder Beregnung). Dabei gilt es, Wasserschlag, auch Wasserhammer genannt, bzw. Druckstöße besonders in Pumpenanlagen mit langen Rohrleitungen zu minimieren. Bei schnellen Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit, z.B. durch eine plötzliche Drehzahländerung von Pumpen oder ein schlagartiges Schließen eines Schiebers, geht sonst die Bewegungsenergie der Flüssigkeit in Verformungsarbeit über und beschädigt die Rohre, Muffen oder Halterungen. Für einen zuverlässigen Betrieb müssen zudem Meldungen von Pegel- oder Druckschaltern, Fehlermeldungen von externen Komponenten, die Temperatur des Pumpenmotors usw. verarbeitet werden. So kann u.a. Kavitation verhindert werden, also die Dampfblasenbildung am Pumpenrad, die Material abtragen kann. Tageszeit- bzw. ressourcenabhängige Bewässerung sowie ein Trockenlaufschutz sind ebenfalls wichtige Parameter für die Pumpensteuerung.

Über AuCom
AuCom wurde 1978 gegründet und entwickelte zunächst hochwertige Stereo-Verstärker sowie deren Stromversorgung. Die Entwicklung von Systemen zur Energieeinsparung im Bereich von ein- und dreiphasen Elektromotoren avancierte schnell zum Arbeitsschwerpunkt. Im Rahmen einer Lizenzvereinbarung mit der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA wurde die elektronische Softstarter-Technologie geboren. Heute ist das Unternehmen auf diesem Gebiet weltweit führend. Im Bereich Mittelspannung bietet AuCom aus Christchurch, Neuseeland, eine umfangreiche Palette an Motorstartern, Trafostartern und Schaltanlagen als Komplettlösung für viele Branchen und steht mit seiner Liebe zum Detail für exzellente Ingenieurskunst. Im Vordergrund steht dabei eine einfache, intuitiv zu verstehende Technik, die auch komplexe Steuerungsaufgaben effizient und sicher übernehmen kann.

Weitere Informationen zum Thema finden Sie unter: http://www.aucom.com/home

Alle Bilder: AuCom

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Dipl. Ing. Jörg Westhoff

Geschäftsführer bei AuCom MCS GmbH & Co. KG

Marco Antoni

Marco Antoni

Der Diplom-Physiker arbeitet seit Juni 2015 beim Redaktionsbüro Stutensee. Kontakt können Sie via Xing, Twitter und Facebook aufnehmen.

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