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wlb - UMWELTTECHNIK 1/2018

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t UMWELTTECHNIK 4.0 ANLAGENBAU ANTRIEBSLÖSUNGEN FÜR ZUKUNFTSFÄHIGE PUMPENANWENDUNGEN Intelligente Pumpen brauchen intelligente Antriebe. Ein Hersteller bietet einen vernetzbaren, autarken sowie in Funktion und Leistung skalierbaren Antrieb, der Pumpensysteme fit für Industrie 4.0 macht. Auch für die Wasserwirtschaft stehen Antriebslösungen zur Verfügung, die sich selbst organisieren und rund um die Uhr einen zuverlässigen Betrieb sicherstellen. Zur Gewährleistung einer zuverlässigen Wasserver- und Abwasserentsorgung müssen Pumpen in Wasserwerken und Kläranlagen große Flüssigkeitsmengen bewegen. Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit haben daher oberste Priorität. Ein intelligentes, digital vernetztes Anlagendesign im Sinne von Industrie 4.0 ermöglicht eine kontinuierliche Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) und eine vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance). Im Zuge der voranschreitenden Digitalisierung geht die Entwicklung in der Pumpenindustrie weg von der zentralen Steuerung hin zu dezentraler Intelligenz, die Prozesse autark steuert, Fehler identifiziert und Probleme eigenständig behebt. Doch wie kommt die Intelligenz in die Pumpe? Dafür sorgen beispielsweise die intelligenten Antriebe von Nord Drivesystems. Der Antriebsspezialist bietet vollständig aufeinander abgestimmte Antriebssysteme aus Getriebe, Motor und Frequenzumrichter – angepasst an die jeweiligen Anforderungen der Kundenapplikation. Diese Antriebslösungen sind Industrie-4.0-ready. Sie sind vernetzbar, arbeiten autark und sind in Funktion und Leistung skalierbar. Die dezentralen Antriebssysteme bilden Master-Slave-Gruppen, die intelligent miteinander kommunizieren, und übernehmen so die Autor: Jörg Niermann, Bereichsleiter Marketing, Nord Drivesystems Gruppe, Bargteheide Überwachung und Steuerung der gesamten Pumpenanlage. Der Frequenzumrichter wird direkt am Motor installiert. So lassen sich die Antriebe einfach in die Anlagen-Topologie der Kunden integrieren, ohne dass große Veränderungen notwendig sind. Darüber hinaus bietet die dezentrale Integration weitere Vorteile: Investitionen für die Schaltschrank-Installation sowie eine aufwändige Verkabelung entfallen und im Falle eines Schadens ist ein schneller und unkomplizierter Austausch der Pumpenantriebe gewährleistet. INTELLIGENT STEUERN Der Frequenzumrichter ist das Gehirn des Antriebs. Er verfügt standardmäßig über eine PLC (Programmable Logic Controller, entspricht einer SPS), die eigenständig Steuerungsaufgaben übernimmt und die übergeordnete Anlagensteuerung entlastet. So werden unter anderem Druck und auf den momentanen Bedarf angepasst. Dabei wird keine überflüssige Energie an Ventilen und Klappen verschwendet. Der Frequenzumrichter passt die Leistung immer perfekt an den Bedarf an – egal ob auf einen festen Sollwert eingestellt oder manuell justierbar. Je nach Pumpenanwendung bedarf es unterschiedlicher Antriebsleistungen. Wasser- und Abwasser-Pumpen, die für die Versorgung mit Trinkwasser bzw. Entsorgung von Abwasser eingesetzt werden, müssen beispielsweise in erster Linie einen reibungslosen Durchfluss sicherstellen. Das erfordert eine große Stabilität der Antriebsgeschwindigkeit. Bei Pumpen zum Abfüllen von Flüssigkeiten ist 18 wlb UMWELTTECHNIK 1/2018

t UMWELTTECHNIK 4.0 hingegen höchste Positioniergenauigkeit gefragt. Der Antriebsspezialist bietet eine breite Auswahl an Getrieben, Motoren und dezentraler Antriebselektronik. Für Pumpenanwendungen eignet sich aufgrund seines großen Funktionsumfangs und seiner hohen Flexibilität insbesondere der Nordac Flex Frequenzumrichter. Er bietet Leistungen bis 22 kW und lässt sich durch vielfältiges Zubehör auch nachträglich noch problemlos an veränderte Gegebenheiten anpassen. Dank Wechselspeicher können die Einstellungen der PLC bei einem Austausch unkompliziert von einem Umrichter auf einen anderen übertragen werden. Darüber hinaus verfügt dieser Frequenzumrichter über alle notwendigen Schnittstellen, um in die Automatisierungslösungen auf Kundenseite eingebunden werden zu können. Neben digitalen Schnittstellen bringt er dabei auch die Möglichkeit zur Analogwertaufbereitung mit und kann so Durchflusssensoren und Dosiersteuergeräte der Kunden auswerten. Hohe Schutzarten bis IP66 erlauben zudem einen sicheren Betrieb. WELTWEITER ZUGRIFF AUF DATEN MÖGLICH Durch die Integration der PLC in die Frequenzumrichter können die Antriebs- und Pumpendaten erfasst, alle zur Verfügung stehenden Sensor- und Aktordaten ausgewertet, optimierte Diagnosemöglichkeiten angeboten und die Daten über das Bussystem an die übergeordnete Anlagensteuerung übermittelt werden. Von dort kann der 01 Das einstufige Stirnradgetriebe verfügt über einen energieeffizienten IE4-Motor und einen Frequenzumrichter Weg in eine Cloud weitergehen. Der Antriebsspezialist unterstützt seine Kunden auch beim Aufbau einer eigenen sicheren Cloud­ Lösung. In diese werden nur Messwerte geschickt, die sich zu den vorhergehenden verändert haben. Dies reduziert erheblich das Datenvolumen und die Netz-Auslastung. Der Weg in die Wolke kann auch von der zentralen Anlagensteuerung entkoppelt werden. Das erhöht die Datensicherheit für die Betreiber, da nur die Antriebsdaten gelesen werden. In der Cloud können Daten weltweit zur Auswertung und Analyse verfügbar gemacht werden. Die gesamte Pumpenanlage mit Antriebssystemen kann so überwacht werden. Mit einem mobilen Endgerät kann der Anlagennutzer von überall darauf zugreifen und erhält in einer übersichtlichen Visualisierung alle wichtigen Informationen über die Antriebszustände. Durch die kontinuierliche Überwachung der Feldebene, die Verknüpfung von Kommunikation, Sensorik-Prozessdaten und den Vitalparametern des Antriebs kann mittels des Antriebssystems eine lückenlose Zustandsüberwachung im Sinne von Condition Monitoring umgesetzt werden. Zusammen mit dem Kunden könnten dann beispielsweise Predictive-Maintenance-Lösungen für die Pumpenantriebe entwickelt werden. HOHE WIRKUNGSGRADE FÜR MEHR EFFIZIENZ Zu den großen Energieverbrauchern bei der Abwasserreinigung und -aufbereitung gehören auch die Pumpen bzw. deren Antriebe. Die leistungsfähigen Energiesparmotoren des Unternehmens verfügen über hohe Wirkungsgrade und ermöglichen so signifikante Einsparungen bei den Betriebskosten. Insbesondere die IE4-Synchronmotoren erfüllen die höchsten Effizienzvorschriften – dank PMSM-Technik auch in Teillastbereichen und niedrigen Drehzahlbereichen. So erreichen sie deutliche Kostenreduzierungen über die gesamte Lebenslaufzeit und einen schnellen Break-even-Point bei nur geringem zusätzlichen Investitionsbedarf. Darüber hinaus führen die hohe Qualität und Zuverlässigkeit der Produkte zu einer längeren Nutzungszeit mit geringerem Wartungsaufwand und können die Gesamtkosten weiter reduzieren. Vernetzt, autark, skalierbar – die intelligenten Antriebe von Nord Drivesystems erlauben ein modulares und robustes Anlagendesign und bieten Herstellern und Betreibern von Pumpenanlagen zahlreiche Möglichkeiten zur Prozess-, Energie- und Kostenoptimierung. Industrie-4.0-Anwendungen sind dabei der Schlüssel für eine Erhöhung der Flexibilität und Prozesssicherheit. Die Antriebslösungen sind auf der Ifat in Hasse A1, Stand 314 zu sehen. www.nord.com 02 Alle Frequenzumrichter des Herstelles verfügen standardmäßig über eine leistungsfähige PLC; diese erfasst und wertet die Antriebsund Pumpendaten aus und ermöglicht so Industrie-4.0-Anwendungen Bussystem wlb UMWELTTECHNIK 1/2018 19