Wie funktioniert Digitalisierung mit Funk?
Das Ziel ist es, in unterschiedlichen Anwendungsfeldern eine möglichst ergonomisch, energieeffiziente und kostenschonende Variante zu finden, um die Handhabung zu erleichtern. Konkrete Beispiele in den Anwendungsfeldern Türen und Tore sowie Förderbändern zeigen auf, wie eine mögliche Integration einer Digitalisierung mit Funk aussehen könnte. Schneider Electric gibt darüber hinaus auch Informationen zu den Bereichen Klima- und Energieüberwachung.
Anwendungsfelder
I. Anwendungsfeld Türen und Tore
Türen und Tore sind in vielen Zweckbauten, kritischen Infrastrukturen und Industriehallen ein wichtiger Bestandteil des Betriebs. Um das Öffnen und Schließen nicht nur möglichst ergonomisch, sondern auch energieeffizient in die Abläufe zu integrieren, empfiehlt sich für viele einfache Anwendungsbereiche die Digitalisierung mit Funk.
Mehr Energieeffizienz für die Feuerwehrhalle
In einem Feuerwehrgebäude zum Beispiel braucht es große Sektionaltore für die Durchfahrt der Einsatzfahrzeuge. Im Arbeitsalltag stehen diese häufig offen. Denn nicht nur für Einsätze, sondern auch für Wartungs- und Reinigungsarbeiten werden die unterschiedlichen Löschfahrzeuge oft nach draußen bewegt. Gerade im Winter bedeutet das: die energiereich aufgewärmte Luft im Innern der Einstellhalle entweicht ungenutzt ins Freie. Nicht gerade sehr energieeffizient. Eine digitale Funklösung kann hier jedoch unkompliziert Abhilfe schaffen und bereits mit einfachen Mitteln die Energieeffizienz des Gebäudes erheblich verbessern. Alles was es dazu braucht sind kabellose Positionsschalter sowie ein entsprechendes Empfangsgerät.
Die Positionsschalter sind in diesem Anwendungsszenario direkt an den Rolltoren verbaut und werden betätigt sobald die Tore nach oben fahren. Im Fall einer Auslösung wird das Funksignal des Schalters dann an einen einfachen Empfänger übertragen, der über einen Relais-Ausgang mit der Heizung verbunden ist. Über diesen Ausgang erhält die Heizung den Befehl zur Abschaltung solange das Rolltor geöffnet bleibt. Schließt das Rolltor, nimmt die Heizung ihre gewohnte Arbeit wieder auf. Die Vorteile dieser Lösung: Schnelle Installation ohne aufwändige Verkabelung, einfache Relais-Anbindung an das Heizsystem sowie eine betriebsgerechte Reduzierung von Energieverbrauch und Betriebskosten. Es wird nur noch dann geheizt, wenn es auch sinnvoll ist.
Mobile Türöffnung vom Gabelstapler aus
In vielen Werks- oder Lagerhallen ist technisches Personal mit dem Gabelstapler unterwegs. Vor allem auf dem Weg nach draußen müssen dabei häufig automatische Tore und Türen passiert werden. Oftmals ist es dabei notwendig, dass die Tore aus Sicherheits- oder Witterungsgründen nach dem Durchfahren auch sofort wieder geschlossen werden. Muss der Techniker sein Fahrzeug dafür jedes Mal verlassen und zum Schalter laufen, ist das nicht nur unpraktisch, sondern auch äußerst zeitaufwändig. Hier kann eine digitale Funklösung von Schneider Electric unkompliziert helfen. Im konkreten Anwendungsfall wird einfach ein kabelloser und batterieloser Funktaster im Fahrerhaus des Gabelstaplers platziert, der bei Betätigung ein Signal an den im Schaltschrank oder Sicherungskasten verbauten Funkempfänger sendet. Dieser Funkempfänger wiederum ist über seinen Relais-Ausgang mit dem Motor des Rolltors verbunden und so eingestellt, dass er bei Erhalt des Drucktaster-Signals das Tor öffnet oder schließt. Alternativ kann statt des Drucktasters auch ein leicht erreichbarer Funkseilzug zum Einsatz kommen. Dieser wird ohne Verkabelung in Tor-Nähe angebracht und lässt sich mühelos aus dem Fahrerhaus des Gabelstaplers erreichen. In beiden Fällen – Drucktaster oder Seilzug – muss der Fahrer zum Öffnen und Schließen sein Fahrzeug nicht mehr verlassen und kann das Tor mobil und flexibel bedienen. In Sachen Praktikabilität und Zeitersparnis ein großer Vorteil. Außerdem lässt sich die kabellose Lösung unkompliziert implementieren und Induktionsschleifen am Boden lassen sich vermeiden.
II. Anwendungsfeld Förderband
Förderbänder sind ein zentraler Bestandteil vieler industrieller Anwendungen – gerade im CPG Segment. Mithilfe smarter Digitalisierung per Funk lässt sich hier bei einfacheren Applikationen großes Optimierungspotenzial hinsichtlich Flexibilität, Bedienung und Leistungsfähigkeit nutzen. Und das, ohne in die bestehende Automatisierungsstruktur eingreifen zu müssen. Die Nachrüstung der kabellosen Sensorik und Bedienelemente kann im laufenden Betrieb erfolgen.
Start und Stopp mobil bedienen
Ein konkreter Anwendungsfall für eine digitale Funklösung in diesem Bereich sind zum Beispiel Fördersysteme für den Transport von Paketen. Immer dann, wenn jemand das Band oder die Rollenbahn überquert, wenn Pakete eingelegt oder wieder aufgerichtet werden müssen, aber auch wenn unvorhergesehene Engpässe, Staus oder Probleme bei der Mensch-Maschine-Interaktion entstehen, muss das Band gestoppt und wieder neu angefahren werden. Und gerade bei sehr langen Förderstrecken ist der Weg zum Bedienterminal mitunter weit. Gerade deshalb zahlt sich eine digitale Funklösung für die Regelung von nicht-sicherheitsrelevanten Start- und Stopp-Vorgängen aus. Ein kabelloser Drucktaster lässt sich mobil durch die Werkhalle tragen und erlaubt die flexible Steuerung des Fördersystems von jedem Ort aus. Der dazugehörige Funkempfänger wird einfach im Sicherheitskasten oder Schaltschrank untergebracht und mit dem jeweiligen elektrischen Antrieb des Fördersystems verbunden. Insgesamt bietet diese äußerst einfache und unkomplizierte Lösung bei vergleichsweise geringen Anschaffungskosten einen erheblichen Mehrwert in Sachen Flexibilität, Bedienkomfort und minimierte Stillstandszeiten.
Sensorik zur Überwachung reibungsloser Abläufe
Mithilfe einer digitalen Funklösung lässt sich nicht nur die Bedienung von Fördersystemen optimieren. Auch einfache automatisierte Anwendungen können unter Einbezug der Sensorik realisiert werden. Hierbei geht es konkret um Situationen, in denen das System aus den unterschiedlichsten Gründen zu läuft und blockiert. In solchen Fällen ist es in Sachen Produktivität entscheidend, dass die Bänder oder Rollenbahnen selbstständig anhalten und erst dann wieder anfahren, wenn der Stau beseitigt ist. Außerdem ist es für den Betreiber wichtig zu wissen, wann und an welchen Stellen die Anlage reibungslos funktioniert, beziehungsweise wann und wo es regelmäßig zu Blockaden und Engpässen kommt. Um diese Art der Überwachung und Kontrolle zu gewährleisten, ist in vielen Fällen herkömmlicherweise ein teurer und aufwändiger Anlagen-Umbau notwendig. Setzt man dagegen auf eine funkbasierte Digitalisierungslösung von Schneider Electric, lassen sich sowohl Umbaumaßnahmen als auch hohe Kosten vermeiden. Die kabellos kommunizierenden, optischen Rollenbahnsensoren oder Miniatur-Lichtschranken können, ebenso wie der Funkempfänger, im laufenden Betrieb implementiert werden. Dazu ist es lediglich notwendig, dass die Sensoren und Funksender mit einem kleinen und einheitlichen Modul für die Spannungsversorgung verbunden werden. Auch im Fall von Umbauten und Erweiterungen des Fördersystems lässt sich die vorhandene Sensorik unkompliziert versetzen, austauschen oder erweitern.
III. Anwendungsfeld Klimaüberwachung
In vielen Industriebereichen spielt die Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit eine wichtige Rolle.
In vielen Industriebereichen spielt die Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit eine wichtige Rolle. So zum Beispiel auch bei der Herstellung von Synthetikgarnen. Damit die Garne nicht spröde und für eine Weiterverarbeitung unbrauchbar werden, darf die Luft in der Werkhalle nicht zu trocken sein. Der Einsatz von entsprechender Messtechnik zur Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit ist deshalb unverzichtbar. Doch wie lässt sich das realisieren? Festverdrahtete Sensoren sind oft wenig flexibel und lassen sich gerade in bestehende Anlagen schlecht ohne großen Zusatzaufwand integrieren. Deshalb empfiehlt sich hier die Nachrüstung mit einer kostengünstigen und flexiblen Funklösung. Schneider Electric hat dafür ein vollumfängliches Sortiment an Sensorik und Funkempfängern entwickelt, das u.a. auch kabellose und magnetische Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensoren umfasst. Im Fall der Synthetikgarn-Herstellung lassen sich diese Sensoren an allen wichtigen Stellen entlang der Fertigungslinie installieren – und auch nachträglich noch versetzen. Damit die Werte ausgelesen und für übergeordnete Managementsysteme genutzt werden können, bietet sich in diesem Anwendungsfall die Verwendung des „Harmony Hub“ als zentralem Funkempfänger an. Dieser empfängt die Daten von bis zu 60 Funksendern und leitet die Werte über Modbus- oder Ethernet-Anbindung an ein digitales MES- oder SCADA-System weiter. So lassen sich Abweichungen bei Temperatur und Luftfeuchtigkeit schnell erkennen, lokalisieren und Gegenmaßen sind rechtzeitig eingeleitet.
Funkbasierte Temperatur- und Türüberwachung im Kühlhaus
Ein anderer Anwendungsfall für digitale Funklösungen, der sowohl Positionssensoren als auch die Klimaüberwachung umfasst, sind Kühlhäuser. Gerade in Supermärkten, Großküchen oder Logistikzentren werden die Türen der Kühlräume jeden Tag häufig frequentiert – doch nicht immer zuverlässig geschlossen. Das mag verschiedene Ursachen haben – die Folgen sind immer gleich: unnötige Energieverschwendung sowie ungewollte Vereisung an den Türen. Mit der unkomplizierten Nachrüstung von einfachen funkbasierten Sensoren sowie eines auswertenden Funkempfängers lässt sich hier bereits großes Optimierungspotenzial nutzen. Und das sowohl für die Hersteller von entsprechenden Türsystemen als auch für die Betreiber der Kühlhäuser.
Konkret lässt sich die Lösung folgendermaßen umsetzen: Zur Erfassung der Tür wird entweder ein optischer Sensor oder ein Positionsschalter installiert. Die Stromversorgung ist dabei mithilfe eines zum Funk-Sortiment passenden Netzteils sichergestellt. Außerdem muss innerhalb des Kühlraums noch ein Temperatursensor platziert werden. Hier hat Schneider Electric gerade für extreme Anwendungsfälle ein besonders robustes Gerät entwickelt, das selbst bei -30 Grad Celsius noch einwandfrei funktioniert. Damit die Zustands-, bzw. Messwerte der verbauten Sensorik an Betreiber oder Manager kommunizierbar sind, ist es notwendig, die per Funk übertragenen Daten in einer zentralen Empfänger-Einheit zu sammeln. Bei Schneider Electric ist das der sogenannte „Harmony Hub“. Im Unterschied zum einfachen Funkempfänger, schaltet der „Harmony Hub“ nicht nur Lasten, sondern ist auch dazu in der Lage, Werte an übergeordnete Managementsysteme weiterzuleiten. Im Fall des Kühlraums also Statuswerte zur derzeitigen Position der Tür sowie Angaben zu den Temperaturverhältnissen im Innern des Kühlhauses. Auf Basis dieser Werte lassen sich nicht nur Nutzungsmuster ablesen und Wartungseinsätze planen, auch sind plötzliche Temperaturabfälle frühzeitig erkennbar. So können mithilfe einer kostengünstigen und einfach zu installierenden Funklösung schlimmere Schäden vermieden werden und der Energieverbrauch bleibt im Rahmen
IV. Anwendungsfeld Energieüberwachung
Die kontinuierliche und möglichst granulare Überwachung von Energieverbräuchen ist in Zweckbauten und industriellen Anwendungen ein betriebswirtschaftliches Muss. Je genauer die Energiestückkosten berechenbar sind, desto gezielter können Optimierungsmaßnahmen getroffen und Ressourcen effizienter in Wirkleistung umgemünzt werden.
Dies gilt insbesondere für Anwendungen mit elektrischen Antrieben, die laut Umweltbundesamt heutzutage gut 80 Prozent des in Industrie und Gewerbe fließenden Stroms verbrauchen. Hier besteht nicht nur in Sachen Nachhaltigkeit viel Verbesserungspotenzial, vor allem in finanzieller Hinsicht zahlt sich die ISO 50001-konforme und bis in die Endstromkreise hineingehende Überwachung des Verbrauchs gewinnbringend aus.
Ob bei bestehenden Anlagen oder im Fall von Neubauten, Anwender sollten bei der Messung von Strom und Spannung auf eine möglichst flexible, platzsparende und vor allem präzise technische Umsetzung achten. Hier hat Schneider Electric mit dem „PowerTag“-Sortiment eine besonders praxistaugliche Lösung geschaffen. Als kompakteste Energiezähler am Markt warten die PowerTags ohne Einbußen bei der Genauigkeit mit einer Energiezählung Klasse 1 auf und eignen sich ebenfalls zur exakten Messung und Überwachung von Strom, Spannung und Leistung. Die einfach zu installierenden Messgeräte können problemlos nachgerüstet werden und stehen, je nach Anwendungsfall, in unterschiedlichen Bauformen zur Verfügung. Neben der Energiemessung von Endstromkreisen bis 63 A, lassen sie sich zudem zur Messung von Lastabgängen bis 160 A sowie von Einspeisungen bis 2000 A einsetzen. Indem die kabellosen Energiezähler per Funksignal mit dem Empfängergerät „Harmony Hub“ verbunden sind und auf diese Weise ihre Messdaten an übergeordnete Managementsysteme weiterleiten, ist keine Verdrahtung im Schaltschrank notwendig.
Schneider Electric
Wir von Schneider Electric möchten die optimale Nutzung von Energie und Ressourcen für alle ermöglichen und damit den Weg zu Fortschritt und Nachhaltigkeit ebnen. Wir nennen das Life Is On.
Wir sind Ihr digitaler Partner für Nachhaltigkeit und Effizienz.
Wir fördern die digitale Transformation durch die Integration weltweit führender Prozess- und Energietechnologien, durch die Vernetzung von Produkten mit der Cloud, durch Steuerungskomponenten sowie mit Software und Services über den gesamten Lebenszyklus hinweg. So ermöglichen wir ein integriertes Management für private Wohnhäuser, Gewerbegebäude, Rechenzentren, Infrastruktur und Industrien.
Die tiefe Verankerung in den weltweiten lokalen Märkten macht uns zu einem nachhaltigen globalen Unternehmen. Wir setzen uns für offene Standards und für offene partnerschaftliche Eco-Systeme ein, die sich mit unserer richtungsweisenden Aufgabe und unseren Werten Inklusion und Empowerment identifizieren.
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Text- und Bildquelle: Schneider Electric
