Jistič unikátní konstrukce zvyšuje energetickou účinnost v rámci sektoru automotive

Obrázek 1: Zařízení pro testování motorů za studena. Všechny obrázky publikovány se svolením společnosti Siemens. Obrázek 1: Zařízení pro testování motorů za studena. Všechny obrázky publikovány se svolením společnosti Siemens.

K dispozici jsou vestavěné funkce komunikace a měření spotřeby.

Zelené technologie (šetrné k životnímu prostředí) jsou v současném automobilovém průmyslu předmětem mimořádného zájmu. V popředí těchto snah se objevují inovace, které se zaměřují na otázky životního prostředí prostřednictvím udržitelných výrobních postupů. Všechny větší společnosti působící v rámci sektoru automotive usilovně hledají způsoby, jak redukovat spotřebu energie.

Za tímto účelem navrhla společnost DigiTek – poskytovatel inovativních testovacích řešení – způsob řešení a realizace nového procesu monitorování spotřeby energie v jednom automobilovém závodě na Středozápadě USA. Konkrétně bylo třeba, aby navržený způsob řešení poskytoval integrované monitorování spotřeby a současně nahradil samostatně stojící proudové transformátory.

Zároveň bylo nutné, aby systém komunikoval s programovatelným automatem (PLC) a rozhraním člověk–stroj (HMI) prostřednictvím sítě a eliminoval potenciálně nebezpečné elektrické připojení 480 V AC k monitoru namontovanému na předním panelu. Tento typ připojení je typický pro většinu stávajících aplikací sloužících k monitorování napájení.

Na tomto příkladu aplikace prozkoumáme, jakým způsobem jistič od společnosti Siemens s typovým označením 3VA6 vyhovuje stanoveným požadavkům, zda přispívá ke snižování nákladů, podporuje úsporu energie a zvyšuje bezpečnost pracovníků v zařízení o rozloze 3 milionů čtverečních stop, které se nachází ve městě Kokomo ve státě New York.

Specialista na testování automobilů

Firma DigiTek se sídlem v Livonii (MI) je společnost s desetiletou tradicí, která navrhuje, konstruuje a dodává inovativní zařízení pro testování převodovek, motorů a dalších produktů hnacího ústrojí v rámci automobilového a offroadového průmyslu. Řešení společnosti zahrnuje širokou škálu testovacích zařízení – od testování těsnosti přes testování baterií elektromobilů (EV) až po kompletní testování finálně smontovaných motorů. „Specializujeme se na pokročilé systémy testování pohonů,“ uvedl Tom James, který se v roce 2010 podílel na založení společnosti DigiTek. „Naše stroje splňují nejpřísnější normy vyžadované v automobilovém průmyslu, důraz klademe především na opakovatelnost a troufám si říct, že v tomto oboru patříme opravdu ke špici.“

I přes relativně krátkou historii si společnost byla schopna vydobýt pozornost velkých hráčů v oblasti automobilového a offroadového průmyslu, stačí zmínit GM, Caterpillar, John Deere, Hyundai atd. Své služby rozšířila také do dalších pěti zemí – Jižní Koreje, Číny, Indie, Mexika a Itálie.

„Přestože jsme relativně malí a působíme na úzce vymezeném trhu, jsme jedineční v tom, že jsme schopni dodávat testovací vybavení a inženýrské služby ve špičkové kvalitě,“ dodává James a pokračuje, „aktivně rovněž sledujeme trendy na trzích, které směřují k výrobě elektromobilů.“

Například testovací stroj SiEVT společnosti DigiTek, zkonstruovaný pro účely provádění finálních kontrol produktu na konci výrobní linky, je v současné době využíván ke zkoušení hybridních převodovek s pohonem předních kol (FWD). Společnost také běžně provádí testování baterií pro elektromobily a sofistikované zkoušení pohonů elektromotorů, palivových článků a snímačů. Vzhledem k tomu, že popularita ekologických technologií stále roste (celosvětový prodej elektromobilů by měl do roku 2040 překročit 60 milionů vozidel), nabývají tyto testovací procesy na důležitosti, a proto jsou elektrické testovací systémy hnacích ústrojí nepostradatelné pro zajištění požadované úrovně kvality a bezpečnosti elektromobilů.

PLE2102 MAG Siemens DigiTek photo 2Obrázek 2: Jeden z 25 finálních zkušebních stojanů pro testování převodovek.

Nákladově efektivní monitorování spotřebovávané energie

Vzhledem k tomu, že automobilový průmysl se zaměřuje na efektivní využívání energie, byla společnost DigiTek nedávno pověřena úkolem vymyslet bezpečné a nákladově efektivní řešení pro monitorování spotřeby energie v podniku Kokomo. V té době automobilový gigant používal oddělené transformátory proudu, které je často obtížné instalovat a bezpečně namontovat. Kromě toho samostatná obrazovka monitoru, která byla namontována na dveřích panelu, vyžadovala připojení k napětí 480 V.

„Pokaždé když chtěli pracovníci údržby panel zkontrolovat, museli otevřít dvířka,“ vysvětluje Jim Sirois, manažer pro rozvoj vertikálního trhu divize výroby řídicích jednotek ve společnosti Siemens. „Připojení napětí 480 V na dveřích však bylo potenciálně nebezpečné. Časem by se mohly vodiče uvolnit, což by pro obsluhu a pracovníky údržby představovalo riziko zasažení elektrickým proudem.“

Při hledání řešení se DigiTek obrátil na společnost Siemens, jejíž produkty již společnost znala a používala v závodě v Kokomu. „Siemens je našimi klienty celosvětově uznáván,“ konstatoval James. „Mnoho našich zákazníků jsou velké globální korporace, a proto dávají přednost globálním řešením.“

Pro splnění požadavků popisované aplikace vybral tým složený ze zástupců společností Siemens a DigiTek jistič od společnosti Siemens s typovým označením 3VA6, který spolehlivě chrání obvody a spouštěcí sestavy v průmyslových aplikacích, infrastruktuře a budovách. Díky integrovanému způsobu monitorování výkonu účinně nahradil samostatné transformátory proudu v rozváděčích. Jistič 3VA6, který je schopen komunikovat s PLC a HMI prostřednictvím celopodnikové sítě, obsahuje také otevřená rozhraní a standardní protokoly Profibus, Profinet, Modbus TCP a Modbus RTU, což umožňuje bezproblémovou integraci do stávající technické infrastruktury a automatizačního prostředí. Díky tomu odpadá nutnost přivádět napětí 480 V k monitoru namontovanému na dveřích nebo vůbec mít samostatný monitor.,

PLE2102 MAG Siemens DigiTek Photo 3Obrázek 3: Výrobní hala společnosti DigiTek, plně obsazená 12 stroji.

Ochrana obvodů je prioritou

Zařízení 3VA6 je ideální pro všechny stroje, které vyžadují ochranu obvodů. Má v sobě integrovanou funkci komunikace a měření spotřeby – obojí je v oboru výroby jističů novinkou. „Obvykle se jednalo o samostatné systémy,“ zdůraznil Sirois, „nyní však máte k dispozici jednotné unifikované zařízení, jež umožňuje komunikovat přímo s pracovníky závodu, kteří tyto informace potřebují.“

Kromě toho jistič 3VA6 vyhovuje požadavkům norem UL, IEC a CCC, což dovoluje uživatelům využívat jeho funkce v Evropě, Severní Americe i Asii. Je to údajně jediný jistič na trhu, jenž nabízí předřezané otvory pro sondy ve svých krytech svorek. Jiné jističe mají integrovány štíty, které vše zakrývají, což elektrikářům ztěžuje kontrolu napětí.

„V těchto případech, aby elektrikář mohl kryt sundat, musí nejprve vypnout zástrčku horní přípojnice, což z procesu, který by měl trvat 30 sekund, udělá klidně i půlhodinovou záležitost,“ dodal Sirois. „Předem vyříznuté otvory pro sondy napětí představují pro naše zákazníky ohromné zjednodušení, které jim umožňuje rychle provádět postupy bezpečného elektrického odpojení.“

Mezi další významné vlastnosti jističe patří:

  • ochrana vedení od 40 do 1 000 A;
  • vypínací schopnost až 200 kiloampérů při napětí 480 V AC;
  • elektronická vypínací jednotka;
  • tří- nebo čtyřpólové provedení;
  • integrovaná funkce měření hodnot proudu, napětí a energie;
  • komunikace prostřednictvím sítí Profibus, Profinet, Ethernet IP, Ethernet (Modbus TCP), Modbus RTU;
  • široká nabídka interního příslušenství – pomocné a alarmové spínače, vypínání pomocným proudem a mnoho dalších, univerzálních zařízení pro celou produktovou řadu.

Zvyšování úrovně bezpečnosti a dosahování úspor nákladů

Použitím jističe dochází k úspěšnému snižování nákladů na hardwarové vybavení a instalaci, ke zvýšení úrovně bezpečnosti a k úsporám energie v podniku Kokomo – to vše při zajištění jednotného místa pro konfiguraci a monitorování.

Bezpečnost pracovníků. Jistič odstranil potenciálně nebezpečné připojení napětí na dveře rozváděče, čímž se zvýšila bezpečnost obsluhy a dalších pracovníků, kteří s ním přicházejí pravidelně do styku. Zařízení poskytuje jednotný bod pro konfiguraci a monitorování přístupný prostřednictvím portálu TIA Portal, konfiguračního softwaru Powerconfig nebo přímo přes klávesnici, která se nachází na jističi.

Úspora času a energie. Konfigurační software usnadňuje uvedení do provozu a údržbu, zatímco software pro sledování spotřeby spravuje a archivuje získaná energetická data pro jejich následnou analýzu. „Prostřednictvím systému 3VA6 má personál jasnou představu o spotřebě energie v závodě, což mu přináší informace o tom, jak efektivně snižovat náklady,“ dodává Sirois. „Díky tomu, že vidí, jak konkrétní zařízení spotřebovávají energii, mají také pověření pracovníci přehled o případných problémech s údržbou.“

Snadný způsob používání. Chuck Coak, vedoucí elektromechanik společnosti DigiTek pracující na projektu v podniku Kokomo, popisuje jistič jako uživatelsky velmi přívětivé zařízení. „Když jsme poprvé zapojili jistič 3VA6, museli jsme ho nakonfigurovat na správnou úroveň napětí a proudu,“ objasňuje fungování zařízení Coak. „S tímto procesem nebyly žádné problémy; software se dal snadno použít a lze jej volně stáhnout z webových stránek společnosti Siemens.“

Úspora nákladů. Nahrazením samostatných transformátorů proudu byla prostřednictvím systému 3VA6 poskytnuta elegantní, profesionálně vypadající instalace, v rámci které došlo ke snížení počtu jednotlivých komponent; díky tomu se náklady na hardware snížily až o 17 procent.

PLE2102 MAG Siemens Digitek photo 4Obrázek 4: Instalace systému DigiTek v Šanghaji v Číně.

Optimalizace testování elektromobilů

Společnost DigiTek má s jističem typu 3VA6 v rámci svého testovacího zařízení EOL velké plány. Ať už se jedná o hybridní, nebo automatickou standardní převodovku, technici jsou pomocí tohoto zařízení schopni zjistit, zda jeden motor vyžaduje vyšší příkon než druhý. Mohou jej také použít ke kvantifikaci interně rekuperačních převodovek, které mají tendenci maskovat určitou spotřebu energie. „Elektromobily jsou stále populárnější a my bychom mohli data z přístroje 3VA6 využít k optimalizaci našeho procesu testování elektrických vozidel,“ vysvětluje na závěr James. Lepší pochopení role motoru v energetickém řetězci totiž představuje naprosto zásadní záležitost.

Autorem článku je Jim Sirois, manažer vertikálního rozvoje trhu zaměřeného na ovládací prvky řízení ve společnosti Siemens Smart Infrastructure USA.

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz