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Standort: Aachen, Deutschland

Segment: Gebäudeautomation

Problem: Abluftanlage in den Gebäuden des Fachbereichs Chemie einer großen Universität bedurfte dringend einer Neukonzeption.

Lösung: PKE-Motorstarter mitSmartWire-DT, Touch-Display Steuerungen XV100,  Sammelschienensystem  SASY 60i.

Ergebnis: SmartWire-DT erhöht die Anlagenverfügbarkeit, reduziert die Verdrahtung im Steuerstromkreis und spart zeitaufwändiges Fehlersuchen bei der Inbetriebnahme gleich wie  Wartung.

Mit SmartWire-DT und Motorstarterkombinationen PKE beschreiten wir beim Bau und der Installation der Schaltschränke den Königsweg.

Robert Wagner, Wagner & Müller

Hintergrund

Die Abluftanlage in den Gebäuden des Fachbereichs Chemie einer großen Universität in Deutschland bedurfte dringend einer Neukonzeption. Dank der hohen Expertise der Firma Wagner & Müller in Aachen, erhielt das Unternehmen den Zuschlag für sein überzeugendes Lösungskonzept, welches unter anderem die Kommunikations- und Verbindungstechnologie SmartWire-DT und Motorstarterkombinationen PKE von Eaton integriert. Im Vergleich zu klassischen HKL-Gebäudelösungen basiert die neue Lösung auf hoch performanten Standardkomponenten und bietet zudem eine nachweisliche Kostenersparnis.

Herausforderung

Im Fachbereich Chemie einer deutschen Universität stand in drei Gebäuden eine Erneuerung der Abluftanlagen an. Vereinzelt gab es Probleme die Türen zu öffnen, da die Zuluftanlage ausgefallen war. Insgesamt wurden fünf Anlagen projektiert, die sukzessive in Betrieb genommen werden.

Lösung

Das Lösungskonzept sieht für die Abluftanlage den Einsatz von SmartWire-DT vor: SmartWire-DT ist die durchgängige Verbindungs- und Kommunikationstechnologie von Eaton. Das einheitlich gestaltete, offen ausgelegte System ersetzt die Steuerverdrahtung in allen Komponenten vom Leistungsschalter über Motorstarter und Frequenzumrichter bis hin zu Befehls- und Meldegeräten. Insgesamt kamen im FB Chemie etwa 500 Eaton Motorstarter PKE zum Einsatz, jeweils als Kombination von zwei Startern für kleine und große Drehzahl der Abluftventilatoren. Die beiden Drehzahlen sind sowohl hardware- als auch softwareseitig gegeneinander verriegelt. Einem Lüfter sind mehrere kleine oder ein großer Raum zugeordnet, die Lüfter selbst sind auf dem Gebäudedach montiert.

Jede der fünf Anlagen des Fachbereichs Chemie besitzt einen Schaltschrank (2,60 m breit, 2 m hoch) In ihm befinden sich je eine Eaton HMI/PLC – ein 7,4 Zoll Touch-Panel der Reihe XV100 mit Profibus DP Feldbusanbindung – sowie die auf das Sammelschienensystem SASY 60i von Eaton aufgerasteten Direktstarter. In Kombination mit Eaton Motorschutz- und Leistungsschaltern bildet SASY 60i eine durchgängige, UL-zertifizierte Lösung zum Schalten, Schützen und Verteilen von Energie.

Über Motorstarterkombinationen mit PKE an SmartWire-DT erschließt sich die Universität die Einbindung in die Automatisierungswelt: Über die modulare COM-Anschaltung PKE-SWD-32 wird neben verschiedenen Meldefunktionen wie Diagnose-, Status- und Überlastmeldungen auch der aktuelle Stromfluss des PKE erfasst. Alle prozessrelevanten Daten werden direkt in die Steuerung übertragen und stehen anlagenweit bereit. Die derart geschaffene Datentransparenz steigert die Effizienz und Betriebszuverlässigkeit der Antriebe im Betriebsumfeld des Motorschutzschalters. Die PLC (oder ein Leitsystem) verfügt stets über aktuelle, präzise Diagnosedaten. Außerdem lassen sich hierüber Auslöse- und Überlastwerte für den Motorschutz vorgeben.

Eine überzeugende Lösung basierend auf Standardkomponenten. Für den Fachbereich Chemie der Universität resultieren aus der vorgestellten Lösung gleich mehrere Vorteile: Das Gebäudeautomationskonzept setzt nicht auf eine proprietäre Insellösung, sondern ausschließlich auf Standardkomponenten. Jeder qualifizierteTechniker kann hardware- oder softwareseitig problemlos Wartungsarbeiten durchführen und das System bei Bedarf regelkonform erweitern. Das betrifft auch die HMI/PLC – wie alle der xSystem Produktgruppen wird die XV100-Reihe mit dem CoDeSys-basierten Programmiersystem xSoft-Codesys-2 als PLC gemäß IEC61131-3 programmiert. Als Visualisierungssoftware steht Galileo oder wahlweise die – hier realisierte – CoDeSys-Target-Visualisierung bereit. Um jede HMI/PLC der fünf Anlagen zu puffern, ist je eine USV – Eaton 5125 – installiert.

Zudem erlaubt die installierte Lösung der Universität ein effizientes Energiemanagement. Alle Motoren lassen sich hinsichtlich ihrer Energieverbräuche auswerten Diese Werte können einem Monitoring zugeführt und analysiert werden.

Das Lüftersystem ist ferner so ausgelegt, dass bei Ausfall der Stufe 2 (große Drehzahl), über die zugeschaltete Stufe 1 (kleine Drehzahl) die Abluftanlage weiter ihre Funktion verrichten kann.

Autarke Abluftanlagen mit ZLS Option

Die fünf Abluftanlagen laufen autark. Sie benötigen also für ihre volle Funktionalität keine Anbindung an das zentrale Leitsystem. Die Leitebene setzt derzeit auf Modbus, welche via Gateway an BACnet angebunden ist. In Diskussion befindet sich eine Anbindung des SmartWireDT Systems via Profibus DP an die ZLS. Hierüber könnte ein zentrales Monitoring erfolgen –das SmartWire-DT sieht diese Option bereits vor, ist also auch in dieser Hinsicht zukunftssicher ausgelegt. Motorströme der 250 doppelten Antriebe könnten nicht nur parallel über die SmartWire-DT Leitung überwacht werden, sondern die Touch Panel könnten via OPC diese Informationen auch der Gebäudeleitstelle übermitteln.

PKE mit steckbarem Auslöserblock ZMR

Eine weitere Funktion bietet der Motorschutzschalter PKE – und zwar mit steckbaren Auslöserblöcken – hier der ZMR: Kombiniert mit dem Grundgerät PKE veranlasst der steckbare Auslöserblock mit Überlastrelaisfunktion bei Motorüberlastung nicht die Abschaltung des Schutzschalters, sondern das Ausschalten des nachfolgenden Leistungsschützes. Dadurch bleibt der Motorschutzschalter eingeschaltet und muss nicht von Hand vor Ort zurückgesetzt werden.

Ergebniss

Dipl. Ing. Der Geschäftsführer Dipl. Ing.Robert Wagner, von Wagner &Müller, zieht Bilanz: „Unseren Konzeptvorschlag haben wir den Planern der Universität präsentiert. Dort trafen wir auf hohes technisches Know-how. Unsere Lösung überzeugte. Mit SmartWire-DT und den Motorstarterkombinationen PKE beschreiten wir beim Bau und der Installation der Schaltschränke den Königsweg – schließlich spart unsere Schaltanlage nicht nur bares Geld. SmartWire-DT erhöht die Anlagenverfügbarkeit, reduziert die Verdrahtung im Steuerstromkreis und spart zeitaufwändiges Fehlersuchen bei der Inbetriebnahme gleich wie bei der Wartung.“