Damit die ESP-Systeme zuverlässig funktionieren, erfordern sie einen umfassenden Schutz vor Über- und Unterlast, Übertemperatur, Vibrationen, Hoch- und Niederdruck sowie Stoß- oder Unterspannung. Außerdem werden moderne Überwachungslösungen für sämtliche Betriebsvariablen benötigt, welche die Daten an ein übergeordnetes SCADA-System weiterleiten. Daten sind zu speichern, um potenzielle Systemprobleme zu diagnostizieren sowie Optimierungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Diese Funktionen werden ebenfalls von der in den Frequenzumrichter eingebauten Steuerung übernommen.

Für lange Einsatzdauer ausgelegt
In Kolumbien ist es seit 2010 verboten, nicht-häusliches Abwasser, das Kohlenwasserstoffe beinhaltet, in die Kanalisation und/oder natürliche Wasserläufe einzuleiten. Kohlenwasserstoffe, die in Erdölprodukten wie Schmieröl und -fett, Diesel- und Heizöl, Benzin oder Lösungsmitteln enthalten sind, lassen sich nämlich nicht oder nur schwer abbauen. Die hiesigen Ölgesellschaften spritzen das Abwasser daher mit horizontalen Pumpsystemen (HPS) in die Lagerstätten ein. So wird es entsorgt und stimuliert ferner die Lagerstätten, was die Produktionsmenge erhöht. Auch in den HPS-Systemen werden Frequenzumrichter mit integrierter SPS genutzt. 

Linux-basierter Industrie-PC 
Um diesen Rahmenbedingungen gerecht zu werden, setzte das Entwicklungsteam von Variadores die Projekte Quantum ESP und Quantum HPS auf. Die jeweiligen Produkte sollten zwei Jahre nach dem Projektstart am Markt verfügbar sein. Als Technologiepartner hat Phoenix Contact mit den Industrie-PCs (IPC) der Produktfamilie Basicline sowie weiteren Geräten zum Erfolg des Projekts beigetragen. Die IPC, die auf dem offenen Linux-Betriebssystem basieren, unterstützen unter anderem Python. Dabei handelt es sich um eine höhere Programmiersprache, die quelloffen und leicht zu erlernen ist. Deshalb weist Python einen großen Vorteil gegenüber den traditionellen Programmiersprachen der IEC 61131 – wie Kontaktplan, Strukturierter Text oder Funktionsbausteinsprache – auf.
Über 125.000 von den Usern generierte, frei zugängliche Bibliotheken haben dazu geführt, dass Python aus Anwendungsfeldern wie Künstliche Intelligenz, Machine Learning, Data Science, Cloud-Konfiguration oder Visualisierung nicht mehr wegzudenken ist. 

Der Basicline-IPC in Schutzart IP65 zeichnet sich durch einen leistungsfähigen, energieeffizienten und über einen längeren Zeitraum erhältlichen Intel Celeron Dual-Core-Prozessor aus. Der Industrie-PC mit resistivem Touch-Bildschirm wird in die Schaltschrankfront eingebaut, ist also einfach zugänglich. Sein lüfterloses Design auf Basis eines passiven Kühlkonzepts sorgt für hohe Systemverfügbarkeit. Offene IT-Standards und verschiedene in den IPC integrierte Schnittstellen erlauben eine große Kompatibilität zur anderen in der Lösung verbauten Hard- und Software. Die notwendigen analogen und digitalen Ein- und Ausgangsmodule des I/O-Systems Axioline F in Schutzart IP20 kommunizieren ihre Daten über einen Ethernet-Buskoppler zur weiteren Verarbeitung und Visualisierung an den IPC. Das Axioline-System überzeugt ebenfalls durch Kompatibilität sowie Skalierbarkeit zwecks optimaler Anpassung an die entsprechenden Applikationsanforderungen. 

Zur hohen Systemverfügbarkeit beitragen
Multifunktionale Energiemessgeräte der Produktfamilie EEM erfassen die Energiedaten der Quantum-Lösungen und leiten sie über eine Modbus-TCP-Schnittstelle an das übergeordnete Leit- und Managementsystem weiter. Aufgrund des direkten Rogowski-Anschlusses fällt keinerlei Verdrahtungs- und Konfigurationsaufwand an. Mit den EEM-Geräten lassen sich Einsparpotenziale aufdecken, um einen wirtschaftlichen und umweltschonenden Betrieb der Pumpen sicherzustellen. Zudem wird die Grundlage für ein Energiemanagementsystem geschaffen. 

Zur Versorgung der Quantum-Lösungen nutzt Variadores die Stromversorgungen der Baureihen Uno und Trio. Beide Produktfamilien bieten zahlreiche Funktionen in einem kompakten Gehäuse und arbeiten selbst bei Temperaturen von -25 bis 70 Grad Celsius zuverlässig. Die Uno-Geräte sparen durch niedrige Leerlaufverluste und einen hohen Wirkungsgrad viel Energie ein. Trio-Stromversorgungen sind durch hohe elektrische und mechanische Robustheit gekennzeichnet. Dies resultiert aus der hohen Spannungsfestigkeit sowie Schock- und Vibrationsbeständigkeit. Schalthandlungen sind mit Abstand die häufigste Ursache für Überspannungen. Daher setzt Variadores in den Quantum-Lösungen Überspannungsableiter vom Typ 1 und Typ 2 der Baureihen Flashtrab und Valvetrab ein, die effektiv vor derartigen Störgrößen schützen und so zu einer hohen Systemverfügbarkeit beitragen. 

Weltweite Unterstützung
Aus der Kreativität und dem umfassenden Branchen-Know-how von Variadores sowie der Offenheit, Flexibilität und Zuverlässigkeit der Komponenten und Systeme von Phoenix Contact ist somit eine neue Steuerungslösung entstanden, welche die bereits erwähnten Anforderungen der anspruchsvollen Anwender an ESP- und HPS-Pumpen erfüllt. Die internationale Ausrichtung beider Unternehmen steht dafür, dass Kunden in aller Welt zeitgerecht beliefert sowie lokal unterstützt werden.