Energieeffiziente Beleuchtung in der Produktion
In einem Produktionswerk der Automobilindustrie soll eine moderne webbasierte Eigenentwicklung die alte Beleuchtungssteuerung ersetzen. Das optimiert die Wartung und Steuerung der gesamten Hallenbeleuchtung, spart Geld und liefert einen Beitrag zum Umweltschutz.
Die alte Beleuchtungssteuerung wurde nach über 26 Betriebsjahren immer störanfälliger, und der Aufwand für Wartung und Materialbeschaffung stieg aus diesem Grund deutlich, erinnert sich Dieter Basse von der AutoVision GmbH, die in technischen Fragen eng mit dem Volkswagen Werk Emden zusammenarbeitet. Hinzu kam außerdem, dass das alte Beleuchtungssystem nur sehr begrenzte Möglichkeiten zur Verfügung stellte, um wirklich nutzbare Informationen über den Stromverbrauch in den insgesamt mehr als 15 Werkshallen zu erhalten. Eine Auswertung darüber, wie effizient die Beleuchtung der Hallen genutzt wird, war folglich nicht möglich – und somit auch keine gezielte Einsparung von Energie.
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| Bild 1: Insgesamt 220 Modbus-Controller steuern mit jeweils 16 digitalen Ein- und Ausgängen mehr als 7000 Relais, und damit alle Leuchtmittel in den Werkshallen (Controller mit Messklemmen mittig im Schaltschrank, grüne LEDs zeigen den Betrieb an) |
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Webbasierte Beleuchtungssteuerung
Die Modernisierung der Beleuchtungsanlage sollte sich nicht auf ein reines Austauschen beschränken, sondern einen zukunftsweisenden Ansatz verfolgen. Das Ziel: Eine webbasierte Beleuchtungssteuerung,
- auf die jeder autorisierte Mitarbeiter über das Intranet zugreifen kann,
- die benutzerfreundlich über grafische Elemente bedient wird,
- die weitreichende Auswertungsmöglichkeiten bereitstellt und
- die auf die vorhandene Verkabelung des alten Beleuchtungssystems aufbaut.
»Um alles so hinzubekommen, waren wir neben den neuesten Programmier- und Auszeichnungssprachen aus der Informationstechnik zusätzlich auf systemoffene Hardwarekomponenten angewiesen; an dieser Stelle hat uns das Konzept von Wago mit großem Abstand zum Wettbewerb überzeugt«, sagt Dr. Steffen Wolf von Volkswagen Coaching, der federführend an der Entwicklung und Umsetzung der Software gearbeitet hat. Die relevanten Wago-Komponenten sind einerseits die programmierbaren Feldbus-Controller als flexible Automatisierungskomponenten, andererseits die Drei-Phasen-Leistungsmessklemmen zur detaillierten Messung des Energieverbrauchs.
Vom Büro aus steuern und überwachen
Eine der großen Herausforderungen bei der Konzeption der neuen Beleuchtungssteuerung stellte das vorhandene Leitungsnetz dar, das weiterhin genutzt werden sollte. Das Zwei-Draht-Netz transportierte früher die Informationen von den Schaltschränken im Heizwerk zu den einzelnen Relais in den Hallen. Um aber die Administration aus dem Heizwerk in die Büros zu verlegen, musste das bestehende Leitungsnetz erweitert werden. »An dieser Stelle blieb uns nichts anderes übrig, als vom Serverraum zu den Hallen neue Ethernet-Leitungen zu spendieren. Daran wurden dann die Ethernet-Controller von Wago angeschlossen, die weitere Unterstationen steuern. Auf diese Weise entsteht eine vertikale Integration der Daten, die von den Relais über die vorhandene Zwei-Draht-Verkabelung bis zum Intranet reicht«, erklärt Dieter Basse.
Dazu kommunizieren gut 14 Masterstationen mit Ethernet-Controllern über Switche mit dem Leitsystem und via RS-485-Busklemme mit insgesamt 220 Unterstationen mit Modbus-Controllern (Bild 1). Die Masterstationen lassen sich nach IEC 61131-3 programmieren und bieten eine Vielzahl an Anwendungsprotokollen zur Steuerung, Verwaltung und Diagnose. »Insbesondere der interne Server, die XML- und ASP-Unterstützung sowie diverse Library-Funktionen waren für unsere webbasierte Lösung enorm wichtig«, beschreibt Dr. Steffen Wolf die Ethernet-Controller. Die insgesamt 220 Modbus-Controller sind ebenfalls autarke Kleinsteuerungen, die mit jeweils 16 digitalen Ein- und Ausgängen mehr als 7000 Relais und damit alle Leuchtmittel in den Werkshallen steuern. Wenn der Feldbus einmal ausfallen sollte, sind die Unterstationen so programmiert, dass sie die Beleuchtung sofort einschalten.
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| Bild 2: |
Bild 3: |
Bild 2: Die neue Beleuchtungssteuerung sorgt mit Hilfe von Wetterstationen sowie gespeicherten Beleuchtungsszenarien zu verschiedenen Schichtmodellen für energieeffiziente Beleuchtung in den Hallen
Bild 3: Via Ethernet kann von den PCs in den Büros nachvollzogen werden, welche Halle wann wie viel Strom verbraucht hat – Basis für weitere Optimierungen |
Messungen als Basis für weitere Optimierung
Die neue Beleuchtungssteuerung ist mit den zwei Wetterstationen des Werks verbunden und erhält somit kontinuierlich Informationen darüber, wie hell oder dunkel es draußen ist. Zusammen mit den gespeicherten Beleuchtungsszenarien für die unterschiedlichen Schichtmodelle wird das Licht in den Hallen effizient eingesetzt (Bild 2).
Verglichen mit der alten Lösung stellt das eine deutliche Verbesserung beim Stromverbrauch dar. Stromwandler mit Wago-Leistungsmessklemmen messen den Strom aller drei Phasen. Die Daten werden über die Masterstationen zum Server übertragen. Von den PCs in den Büros aus kann man so detailliert nachvollziehen, welche Halle wann wie viel Strom verbraucht hat – die Basis für weitere Optimierungsmaßnahmen (Bild 3).
Für die Planung und Umsetzung brauchten D. Basse und S. Wolf gut ein Jahr. Gestartet wurde zuerst in Halle 13: Der Hardwareaustausch musste innerhalb einer Nacht vollständig abgeschlossen sein. Nach und nach wurden auch die übrigen Werkshallen umgestellt, und bald folgt die gesamte Außenbeleuchtung. Werner Lindenbeck, zuständig für das Betriebsmittelmanagement, blickt bereits nach den ersten Monaten zuversichtlich auf die Bilanz: »Wir rechnen aufgrund der neuen Energieeffizienz mit Einsparungen im sechsstelligen Bereich.«
Stefan Keggenhoff, contecco GmbH, Hannover
Bilder: Volkswagen Emden
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»de«-Fachthema Beleuchtung
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Buch zum Thema
Zieseniß, Carl-Heinz, und Lindemuth, Frank:
Beleuchtungstechnik für den Elektrofachmann – Lampen, Leuchten und ihre Anwendung,
8., völlig neu bearb. Aufl. 2009, 192 Seiten, kartoniert, 28 Euro
ISBN 978-3-8101-0273-7
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Beiträge zum Thema
• Licht im Industriegebäude flexibel steuern, »de« 12/2007, S. 40
• Lichtsteuerung bzw. -regelung reduziert die Energiekosten, »de« 13-14/2009, S. 81 |
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