Warum ein „stummer“ Akku im Automatisierungsumfeld zum Problem wird
Ein Batteriemanagementsystem (BMS), das nur abschaltet, reicht in mobilen Maschinen nicht aus. Ein fahrerloses Transportsystem (AGV/FTS), das im Betrieb ohne Vorwarnung die Batterie trennt, bleibt mit voller Last irgendwo in der Halle stehen — im schlechtesten Fall im Weg, im Engpass oder mitten in einem Prozess. Die Steuerung muss Ladezustand, Temperatur und Strom kennen, bevor eine Grenze erreicht wird, nicht erst über eine Fehlermeldung danach.
Sichtbar wird der Zustand nur, wenn der Akkupack ihn aktiv nach außen meldet. Deshalb gehört zu einem industriellen Akkupack neben dem Batteriemanagementsystem (BMS) eine Kommunikationsschnittstelle, über die die Steuerung die relevanten Werte laufend abfragt. Erst dieser Datenfluss macht aus einer Energiequelle eine planbare Komponente im Gesamtsystem.
Warum Profinet — und nicht (nur) CAN-Bus
In mobilen Maschinen ist der CAN-Bus der klassische Feldbus für die BMS-Anbindung — robust, etabliert, sparsam. Sobald die übergeordnete Anlage aber auf industriellem Ethernet läuft, spricht die Steuerung Profinet. Das ist der Standard in der S7-Welt und in weiten Teilen der Fabrikautomation. Wer eine Batterie an eine Siemens-Steuerung anbinden will, kommt an Profinet als Feldbus kaum vorbei.
Ein Akku, der selbst Profinet spricht, fügt sich direkt in dieses Engineering ein: Über eine Gerätebeschreibung (GSDML) wird der Pack wie jedes andere Feldgerät ins Projekt eingebunden, per RJ45 in das vorhandene Ethernet-Netz gehängt und mit definierten Prozesswerten projektiert. Kein CAN-zu-Profinet-Gateway, kein zusätzlicher Umsetzer, keine Sonderbehandlung — der Akku ist ein Teilnehmer wie Antrieb, Sensor oder Ventilinsel.
Welche Werte der Akku über Profinet meldet
Sinnvoll ist genau das, was die Steuerung für ihre Entscheidungen braucht. In der Praxis sind das: SoC (Ladezustand) — die verbleibende Kapazität, damit die Steuerung den Weg zur Ladestation plant, bevor die Untergrenze in Reichweite kommt. Strom — Lade- und Entladestrom in Echtzeit, als Basis für Lastmanagement und Plausibilitätsprüfung. Spannung — die Packspannung als schneller Betriebsindikator. Temperaturen — getrennt für BMS, Zellen und interne Elektronik, damit eine thermische Auffälligkeit früh erkannt wird.
Meldet eine Zelle eine Temperaturauffälligkeit, drosselt die Steuerung geordnet, statt hart zu trennen. Sinkt der Ladezustand, disponiert sie den Ladevorgang, bevor das Fahrzeug liegen bleibt. Der Akku liefert die Daten — die Betriebsstrategie bleibt in der Steuerung.
Onboard-Logging und Fernwartung
Die Kommunikationselektronik arbeitet unabhängig vom reinen Schutz-BMS. Sie verbraucht nur dann Strom, wenn der Akkupack aktiviert ist — im Lagerbetrieb liegt der Eigenverbrauch praktisch bei null. Aktiviert wird sie über einen potentialfreien Kontakt, sodass der Pack ohne Selbstentladung durch die Elektronik gelagert werden kann.
Zusätzlich protokolliert der Akkupack onboard die jüngsten Betriebsdatensätze und den Zeitpunkt des letzten Ladevorgangs. Sobald die Profinet-Schnittstelle aktiv ist, lässt sich der Pack aus der Ferne auslesen und warten — die Grundlage für zustandsorientierte Wartungsplanung statt starrer Intervalle.
Sicheres Trennen — Safety mit Diagnose über Profinet
Kommunikation ist nicht nur Komfort. Über einen sicherheitsbezogenen Eingang „sicheres Trennen“ — als potentialfreier Kontakt ausgeführt — kann die Anlage das BMS aktivieren und die Hauptleitung gezielt trennen. Die Rückmeldung dieses Zustands läuft über Profinet und ist damit Teil der Diagnose.
Konzeptionell entspricht das einer einkanaligen Architektur mit Diagnose (Kategorie 2 nach EN ISO 13849-1). Welcher Performance Level und welche Reaktionszeit im konkreten Fall erreicht werden, hängt von den Komponentenkennwerten (B10d, MTTF_d) und der Gesamtanlage ab und wird nach dem Designfreeze formal bewertet — gemeinsam mit dem Anlagenbauer, der die Maschine in Verkehr bringt. Die Profinet-Rückmeldung liefert dafür die nötige Diagnoseinformation.
Checkliste für die Profinet-Akku-Anbindung
- ✓Gerätebeschreibung (GSDML) vorhanden und die Profinet-Zykluszeit auf die Anlage abgestimmt?
- ✓Prozesswerte definiert: SoC, Strom, Spannung und Temperaturen — inklusive Skalierung und Einheiten im Telegramm?
- ✓Aktivierung des Kommunikationsmoduls geklärt (potentialfreier Kontakt) und Ruhestrom im Lagerbetrieb akzeptabel?
- ✓Sicherheitsfunktion „sicheres Trennen“ mit Reaktionszeit-Zielvorgabe und Kategorie/PL nach EN ISO 13849-1 mit der Anlage abgestimmt?
- ✓Diagnose- und Fehlercodes festgelegt und in der Steuerung tatsächlich ausgewertet?
- ✓Ladegerät und Ladeprofil (CC/CV) mit dem Akku abgestimmt?
- ✓Logging-Tiefe und Fernwartungszugang definiert — welche Datensätze, in welchem Intervall, wer greift zu?
Die ersten Punkte entscheiden, ob sich der Akku sauber ins Automatisierungsprojekt einfügt. Die Sicherheits- und Diagnosepunkte entscheiden, ob er im geregelten Betrieb bleibt. Welche Werte über den Bus laufen sollen und wie die Sicherheitsfunktion an Ihre Anlage angebunden wird, klären wir gern anhand Ihres Lastenhefts.