20. - 22.02.2018
Düsseldorf
EMV 2018
Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit

 
 
 

Session 6a

EMV für Produktion und Industrieanwendungen

Termin

Donnerstag, 22.02.2018, 11:00 - 12:30 Uhr

Chairperson

Prof. Dr. Marco Leone

Beschreibung

11:00 Verfügbarkeit von Industrie 4.0 Produktionsanlagen durch multiple Erdungen von Bezugspotentialen geerdet betriebener 24 V DC-Versorgungssysteme gefährdet
Dipl.-Ing. Gerhard K. Wolff, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg, Deutschland
24 V Gleichspannungs-Versorgungen industrieller Automatisierungstechnik werden in den meisten Fällen mit direkt an den Stromversorgungs-Geräten geerdetem Minuspol betrieben. Isolationsmessungen werden in der Praxis in 24 V DC-Systemen nur vereinzelt vorgenommen. Somit bleiben multiple Erdungen des Bezugspotentials solange unentdeckt, bis ein Anlagenstillstand weitere Untersuchungen erfordert. Auch in Industrie 4.0 Produktionsanlagen wird diesen Fehlern bislang nicht die nötige Bedeutung beigemessen. Bereits eine zweite Erdung eröffnet systemfremden Strömen aus der Erdungsanlage Wege in die Automatisierungstechnik. Auf diese Weise galvanisch eingekoppelte Beeinflussungen unterschiedlicher Art können in beliebigen System- Komponenten zu beliebigen Zeitpunkten zu nicht vorhersehbaren Störungen oder Zerstörungen führen. So ist es nur eine Frage der Zeit, bis plötzliche Geräteausfälle zum Verfügbarkeitsverlust von Produktionsanlagen führen. Fachgerechte Isolationsmessungen vor Inbetriebnahme, nach Modifikationen oder bei periodisch wiederkehrenden Prüfungen offenbaren jede unzulässige Erdfühligkeit zwischen Bezugspotential und Erde. Dabei stehen im Wesentlichen Aspekte der Anlagenverfügbarkeit im Vordergrund. Ein allstromsensitives Permanent-Strom-Monitoring System in der Verbindungsleitung zwischen Bezugspotential und Erde offenbart in Echtzeit Veränderungen des Isolationszustandes der 24 V DC-Versorgung. Bei Überschreiten anlagenspezifischer. Grenzwerte können bereits im laufenden Betrieb Eskalationsstufen-abhängige Wartungsmaßnahmen veranlasst werden, bevor es zu gravierenden Betriebsstörungen oder gar zum Stillstand kommt.
11:30 Nutzung des Konzepts einer Modenverwirbelungskammer zur EMV- und Leseratenoptimierung eines Radio-Frequency-Identification-Tunnelgates
Sebastian Schwarz, Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg, Deutschland
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung eines RFID-Tunnelgates unter Anwendung des Konzepts einer Modenverwirbelungskammer (MVK). Ziel ist es, alle in einem Paket befindlichen RFID-Transponder in möglichst kurzer Zeit zu erfassen. Die tunnelartige Abschirmung des Lesebereichs dient dabei der Vermeidung von Falsch-Positiv-Lesungen von anderen Transpondern außerhalb des Tunnelgates. Außerdem werden durch Feldreflexionen und die hohe Güte des vom Tunnel gebildeten Hohlraumresonators kleinere Sendeleistungen am RFID-Lesegerät ermöglicht. Durch die Bewegung des Paketes durch den Tunnel werden homogene und isotrope Feldbedingungen wie in einer MVK erreicht, die den Lesevorgang zuverlässiger und nahezu unabhängig von der Transponderausrichtung machen. Die Leserate wird bei verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten der Transpondern, unterschiedlichen Sendeleistungen des Lesegerätes und verschiedenen Absorberanzahlen analysiert. Die beste Leserate ist unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit, wenn ein Halt im Tunnelgate stattfindet. Sie ist außerdem besser für niedrige Sendeleistungen und lässt sich durch zusätzliche Absorber im Tunnel weiter erhöhen, da Reflexionen gedämpft werden, welche die Kommunikation stören.
12:00 Systematische Testlücke bei Einstrahlverfahren auf IC-Ebene und deren Behebung
Dr.-Ing. Viki Müllerwiebus, Laboe, Deutschland
Zu EMV Testzwecken auf IC-Ebene (Einstrahlung alleinig auf den IC ohne Einstrahlung auf äußere IC-Systemkomponenten) werden oft alleinig Testmittel genutzt, bei denen TEM-Felder stets mit der E-Feld-Komponente senkrecht zum IC und Masseplatte orientiert sind.
Einstrahlende Tests bei denen das E-Feld parallel zum IC eingebracht wird, sind mit diesen Messmitteln auf IC-Ebene nicht möglich, lediglich auf Systemebene. Es ist aber auf IC-Ebene die Orientierung mit paralleler E-Feld-Erzeugung zur Realitätsnachbildung und zur Vorhersage von Ergebnissen auf Systemebene als notwendig zu sehen. Die häufige Forderung nach erhöhten Testfeldstärken wegen der fehlenden Feldorientierungen ist aufgrund der Unabhängigkeit dieser nicht zielführend. Es gibt somit eine systematische Testlücke auf IC-Ebene.
Diese existiert nur im niedrigen Frequenzbereich nicht. Dies folgt aus der Tatsache, dass physikalisch allgemein an leitenden Flächen wie der IC-Massefläche keine E-Felder tangential auftreten können, unabhängig von den Feldorientierungen der einstrahlenden Quelle. Es werden Formeln aus der HF-Fachliteratur übernommen und problembezogen ausgewertet, welche die Feldverteilungen beschreiben, wenn eine ebene Freiraumwelle an einer ideal leitenden Metallebene reflektiert wird. Hieraus folgen Richtkurven, die in Abhängigkeit von der Höhe des ICs über der Masseplatte die Frequenzgrenzen beschreiben, bis zu denen keine Testlücke auf IC-Ebene auftritt. Für höhere Frequenzen ergibt sich eine systematische Testlücke. Es werden mögliche Aufbauten diskutiert, welche die Einstrahlung paralleler E-Feldlinien auf IC-Ebene nachbilden, um diese Testlücke zu schließen.

Referenten

Frau Dr. Viki Müllerwiebus
Dr.-Ing. Viki Müllerwiebus
Laboe, Deutschland
Viki Müllerwiebus erlangte 2001 ihr Diplom der Elektrotechnik mit dem Schwerpunkt Hochfrequenztechnik an der TU Hamburg-Harburg. Danach war sie dort wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Hochfrequenztechnik mit anschließender Promotion. Sie befasste sich dabei mit Themen des Submillimeterwellenbereichs. Von 2006 bis 2010 war sie Ingenieurin in einer EMV-Abteilung des Halbleiterherstellers Infineon Technologies AG in München. Von 2010 bis heute ist sie bei einem Systemhersteller im Bereich der Satellitentechnik angestellt, seit 2012 überwiegend in Elternzeit.
Sebastian Schwarz
Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg, Deutschland
Sebastian Schwarz studiert seit 2014 Elektro- und Informationstechnik an der Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg und arbeitet momentan an seinem Bachelor-Abschluss. Während seines Forschungsprojektes in Zusammenarbeit mit dem ebenfalls im Magdeburg ansässigen Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) kam er das erste Mal mit der RFID-Technologie in Verbindung.
Herr Gerhard K. Wolff
Dipl.-Ing. Gerhard K. Wolff
Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg, Deutschland
Dipl.-Ing. Gerhard K. Wolff studierte nach seiner handwerklichen Tätigkeit als Elektriker Automatisierungstechnik an der FH Lippe in Lemgo. Seit 1983: Phoenix Contact, technischer Vertrieb, Produkt-Manager Überspannungsschutz, Fachleiter Überspannungsschutz, unternehmensweit für übergreifende Lösungsansätze von Problemstellungen verantwortlich. 1993 - 2000 Lehrauftrag FH-Lippe, seit 2015 Lehrauftrag HSH Hannover, Thema: Überspannungsschutz in der industriellen Praxis. Seine Praxis-Erfahrungen stellt er in Projekt-Diskussionen, Vorträgen, Seminaren oder Veröffentlichungen zur Verfügung.


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