Fertigungsstillstände vermeiden Autarke Strommesszange analysiert das Störniveau

Störströme können im schlimmsten Fall die gesamte Produktion lahm legen. Abhilfe verspricht eine mobile Strommesszange, die das Störniveau auf einer Leitung eines Automatisierungsbusses misst.

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Fertigungsstillstände bei komplexen Industrieanlagen sind teuer. Eine der Ursachen ist auf Funktionsstörungen in der Steuerungs- und Regelungstechnik zurückzuführen, die durch unerwünschte Wechselwirkungen zwischen Stromversorgung und Steuerung verursacht werden.

Solche Effekte beeinträchtigen die Kommunikation zwischen den Komponenten. Ist das Niveau der Störung zu hoch, dann kommt es zu ungewollten Reaktionen der Steuerung oder einzelner Komponenten. Das Ergebnis ist ein Ausfall von einzelnen Komponenten bis zur gesamten Produktion. Mit klassischen Methoden zur Fehleranalyse lassen sich solche Störungen nicht immer aufspüren.

Um Signale auf den Kommunikationsleitungen zu beobachten, müsste der laufende Betrieb der Anlage unterbrochen werden. Mehrere relevante Messstellen zeitgleich auszuwerten ist oft unmöglich, da die Anlagen oft sehr komplex sind und teilweise keine detaillierte Dokumentation verfügbar ist.

Die Messzange erfasst selbstständig das Störniveau

Darüber hinaus treten die Funktionsstörungen scheinbar sporadisch in großen Zeitabständen von mehreren Stunden bis einigen Tagen auf. Eine entsprechend langanhaltende Analyse durch fachkundiges Personal mit Hilfe komplexer Messtechnik vor Ort verursacht hohe Kosten.

Eine spezielle Lösung ist die Strommesszange des IMMS aus Ilmenau, die das Unternehmen für Indu-Sol entwickelt hat. Das energieautarke, mobile Messgerät erfasst selbstständig das Störniveau auf einer Leitung eines Automatisierungsbusses über einen Zeitraum von 14 Tagen. Die Zange erkennt das Störniveau anhand von Schwellwerten und kann Werte in einem Messbereich zwischen 10 mA und 30 A mit bis zu 40 kS/s erfassen und mit einer Auflösung von 16 Bit digitalisieren. Sie zeigt den Effektivwert (RMS) des aktuellen Störniveaus numerisch, grafisch oder spektral an.

Kommen bei einem Industrieanlagenbetreiber mehrere Zangen zum Einsatz, können sie den Ort der Störung bestimmen. Für die Datenauswertung wird eine zugehörige Software verwendet. Die Zange lässt sich an stromführenden Leitungen mit hohen Berührungsspannungen entsprechend der Überspannungskategorie III einsetzen. Damit lassen sich auch Messungen in fest verdrahteten Schaltschränken von Industrieanlagen vornehmen.

Analyse der Ausgleichströme schließt auf Störrisiko

Grundlage für die Entwicklung waren detaillierte Informationen zur Analyse von Störproblemen in Industrieanlagen, die Indu-Sol als Praxispartner und Experte auf diesem Gebiet lieferte. Das Unternehmen hat seine zahlreichen Einsätze in solchen Anlagen untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass auf den gestörten Kommunikationsleitungen oft ein hohes Niveau von Ausgleichströmen zu finden ist, die überwiegend entlang der Abschirmung der Kabel fließen. Als Ursache konnten Techniker ungünstige Erdungsverhältnisse im Zusammenhang mit Komponenten identifizieren, die ein- oder abgeschaltet werden, oder die funktionsbedingt ein hohes Niveau an transienten oder hochfrequenten Ableitströmen haben.

Ein Beispiel solch eines Störers ist der Frequenzumrichter. Der Datenstrom wird differentiell gegenphasig übertragen und kann daher außerhalb des Leiters nicht detektiert werden. Allein durch die Analyse der Ausgleichströme lässt sich auf ein mögliches Störrisiko schließen. Der Datenstrom muss hierfür nicht untersucht werden.

Das Bild 1 zeigt den Verlauf des Stromes, der mit Hilfe einer Stromzange gemessen wurde. Die Kommunikationsleitung ist vollständig umfasst. Erfahrungsgemäß ist wegen des niedrigen Stromniveaus und der unauffälligen Hüllkurve auf dieser Kommunikationsleitung nicht mit einem hohen Störniveau zu rechnen. In Bild 2 zeigt die Hüllkurve einen auffälligen Verlauf, was auf ein möglicherweise höheres Störniveau hinweist.

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