Az ipari gyártás piaca példátlan változáson ment keresztül az elmúlt két évtizedben. Az Ipar 4.0 és a hasonló átalakítási kezdeményezések által vezetett ipari teljesítményfejlesztések felelősek a dolgok internete (IoT) megvalósításáért is a gyártósorokon.
A legkorszerűbb ipari vezérlő-, felügyeleti és elemzőrendszerek alkalmazása ma már mindennapos. A technológiai ezen térnyerésének a térkihasználás miatti egyre növekvő nyomás áll a hátterében a nélkülözhetetlen kapcsolószekrények számára rendelkezésre álló hellyel együtt. Mivel egyre több technológiát kell elhelyezni egyetlen szekrényben, a mérnökök folyamatosan új kihívásokkal szembesülnek az energiaellátás, a jelkezelés, a csatlakoztathatóság és a biztonsági rendszerek terén. Ebben a cikkben a Phoenix Contact vezérlőszekrényekkel kapcsolatos strukturált és egyszerűsített megközelítését részletezzük, amely biztosítja, hogy az ügyfelek magabiztosan telepíthessék a rendszereket.
Ipari átalakulás
A technológiák fejlődésével egyre több, korábban lehetetlennek tűnő alkalmazás és felhasználási eset válik megoldhatóvá. Az időzítés kulcsszerepet játszik, és az időzítés tökéletes volt, amikor az ipari teljesítményfokozás és az átalakítási kezdeményezések összhangba kerültek a születőben lévő ipari dolgok internetével (IIoT). A gyártási folyamatok valós idejű nyomon követésére, elemzésére és beállítására szolgáló technológia alkalmazása a termelékenység és a hatékonyság javulását eredményezi. A gyártási eszközök teljesítménye a komplett kémiai eljárásoktól, az egyes gyártósoroktól és villanymotoroktól kezdve optimalizálható a magasabb teljesítményszint elérése érdekében, miközben minimálisra csökkenti a nem tervezett és költséges állásidőt. Az ipari környezet azonban számos elektronikai megoldás számára kihívást jelenthet, ilyen például a statikus elektromosság, a páratartalom, a rezgés és a hőmérséklet nagymértékű ingadozása, hogy csak néhány szempontot említsünk.
A gyártóterület luxusnak számít
A gyártóterület méretét jellemzően nagyon meg kell fontolni a magas költségek miatt, és általánosan elfogadott, hogy minden nagyobb termelési eszközt csak egy kapcsolószekrényre korlátoznak. Ez viszont korlátozza az egyes szekrényekben elhelyezett berendezések mennyiségét. Az ipari automatizálási gép- és rendszerkészítők teljes mértékben tisztában vannak ezekkel a kihívásokkal, ezért helytakarékos szekrények kialakítására törekednek, miközben megpróbálják a megvalósítási költségeket is kordában tartani. Ez a követelmény kiemelkedően fontos ahhoz, hogy ügyfeleik a megnövekedett termelékenység mellett is profitot tudjanak termelni.
Azonban számos megfontolást figyelembe kell venni, ha nagy mennyiségű alkatrészt szeretnénk zárt térben elhelyezni. Bár megoldható a kapcsolóberendezések, tápegységek, folyamatvezérlők és IIoT-csomópontok DIN-sínre szerelése, de ez hőelvezetési problémákat okozhat, és korlátozhatja a légáramlást. A környezeti hőmérséklet emelkedése miatt az elektronikaalapú rendszerek nem túl megbízhatók. Ezenkívül a hozzáférés és a vezetékek tisztasága kulcsfontosságú a könnyű karbantartás és az egységek cseréje szempontjából. A hibás kábelek meghatározása és követése egy túlzsúfolt és működő kapcsolószekrényben szintén biztonsági problémákat hordoz a karbantartó személyzet számára. A legtöbb ma épített vezérlőszekrénynek magában kell integrálnia a vezérelt folyamat minden aspektusát a tápegységektől, az érzékelők bemeneti jeleitől és a folyamatvezérlőktől a hálózati csatlakozásig és felhőszolgáltatásokig. Az alkatrészek és kábelvégelzárók zárt kapcsolószekrényen belüli elrendezésének strukturáltabb megközelítése jelentősen megkönnyítheti a szervizelést és a hibakeresést.
A vezérlőszekrény kiválasztása
Az iparirendszer-készítők igényeinek kielégítésére a Phoenix Contact kifejlesztette a kapcsolószekrény-megoldások COMPLETE termékcsaládját, amelyben megtalálható az összes dokumentáció és diagram az alkalmazások megbízható megvalósításához és futtatásához.
Megbízható tápellátás
A kapcsolószekrények talán egyik legfontosabb aspektusa a tápellátás. Minden integrált rendszer és külső berendezés egy megbízható tápforrásra támaszkodik. A hálózati túlfeszültségek, a nagyfeszültségű tranziensek és a túláram elleni védelem kiemelten fontos, csakúgy, mint a redundancia és az alternatív áramforrások (például tartalék akkumulátor) biztosítása. Az 1. ábra az ipari alkalmazások tápellátásának összetettségét mutatja.
A tápellátással kapcsolatban négy szempontot kell figyelembe venni: védelem, átalakítás, felügyelet és elosztás. A COMPLETE termékcsaládban minden tagjában számos modul, mérőberendezés (például energiamérő vagy programozható logikai vezérlő) és elektromos csatlakozási mód megtalálható. A védelemhez tartozik annak megakadályozása, hogy a káros tranziensek megszakítsák a berendezés működését és az elektromosan érzékeny alkatrészek maradandó károsodást szenvedjenek.
Az áramátalakító AC/DC és DC/DC átalakítókat foglal magában a zárt rendszerek ellátásához, és redundanciát biztosít hálózati vagy szünetmentes akkumulátoros tápellátáson keresztül. A tápegységek folyamatos felügyelete segít a szervezet energiahatékonysági céljainak elérésében, és jelzi a közelgő géphibákat és a rendellenes viselkedést.
Az energiaelosztást gyakran figyelmen kívül hagyják, de ez is legalább annyira fontos a tápellátás megbízhatósága szempontjából. A szekrényben minden vezetéknek megvan a maga feladat, ezért a célzott, biztonságos és megbízható kapcsolat elengedhetetlen.
Csatlakoztathatóság
A 2. ábra a szekrényen belüli csatlakoztatási lehetőségek sokféleségét mutatja be. A termelési eszközök, gazdaszámítógép-szerverek, érzékelők és működtetőelemek vezetékeit a panelépítési eljárás során kell csatlakoztatni. A tápérintkezőket és a tápcsatlakozásokat is ezekhez az elemekhez kell átvezetni. A különböző méretű kábelekben eltérő feszültség és áram folyik. Egyes vezetékeket árnyékolhatnak a jel integritásának megőrzése érdekében, ezeket ennek megfelelően kell lezárni. Az érzékelőkábelek analóg vagy digitális jeleket is továbbíthatnak. Digitális jelek fogadásához tekintse át a Phoenix Contact I/O-terminálmodulját, amelyet a sorba kötött állomáson való használatra terveztek.
A COMPLETE termékcsalád minden népszerű csatlakozási típust, interfészt és érintőpanelt, illetve egységrögzítési lehetőségeket magában foglal.
Ajánlott termék
5,7″-os érintőpanel, 320×240, IP65, Ethernet/USB/CAN, Phoenix Contact
Érintőpanel 14,5 cm-es/5,7″-os analóg rezisztív (poliészter) aktív TFT-kijelzővel, 320×240 pixel (QVGA), 65 536 szín, Arm9TM, 200 MHz, 2 db USB 2.0-port, 1 db Ethernet (10/100 MB/s), RJ45, Windows CE 5.0 és felhasználói szoftverek: TSvisRT (buszrendszer: CAN). Tudjon meg többet a megfelelő érintőpanel kiválasztásáról.
Jelkapcsolás és -kondicionálás
Az ipari tartomány egy elektromosan zajos környezetnek számít, ahol sok elektromos tranziens keletkezik a motorok indítása és leállítása, valamint az egyéb termelési eszközök működése során. Az analóg érzékelők kimenő jelei különösen érzékenyek ezekre a tranziensekre, ezért a kábelek árnyékolása és az elektromágneses interferenciát (EMI) megelőző intézkedések megvalósítása mellett a jelkondicionálás valamilyen formája is szükséges. A Phoenix Contact analóg és digitális jelkondicionáló modulok széles választékát kínálja a kimeneti jelek integritásának és leválasztásának javítására – lásd a 3. ábrát.
Ajánlott termékek
Elektronikus motorindító, Phoenix Contact
I/O csatlakozó modul, 16DI, 0 DO, 24 V DC, Phoenix Contact
Jelkondicionáló, Phoenix Contact
Biztonság
Minden vezérlőrendszer és gyártóberendezés megfelel a nemzetközileg elismert működésbiztonsági előírásoknak (például IEC 61508, ISO 13849 és ISO 62061). Ezen szabványok a kezelő vagy karbantartó személyzet lehetséges sérülésének minimalizálása érdekében előírják, hogy a berendezések hogyan viselkedjenek biztonsági szempontból. A biztonságintegritási szint (SIL) a berendezés meghibásodásának valószínűségét, valamint az ebből eredő sérülés lehetséges következményeit és súlyosságát jelzi. A COMPLETE sorozat megfelelő reléket, kapcsolóberendezéseket, motorhajtásokat és egyéb védelmi eszközöket tartalmaz.
Szekrényépítés – termelékenység
A COMPLETE kapcsolószekrény-termékcsalád megtervezésének és elrendezésének segítése érdekében a Phoenix Contact az eszközök, erőforrások és tartozékok átfogó választékát kínálja – lásd az 5. ábrát.
A Phoenix Contact ingyenes sínösszeszerelő és jelöléstervező szoftvercsomagja megkönnyíti a DIN-sínre szerelt egységek kiválasztását és elhelyezését, valamint ellenőrzi az elrendezés megfelelőségét. Lehetőséget biztosít a címkézési információk kinyomtatására is. Az azonosítási megoldások teszik teljessé az építési folyamatot számos asztali és hordozható nyomtatóval, amelyek különféle hordozókra képesek nyomtatni.
Automatizálás és vezérlés
A rendszerek automatizálásához és vezérléséhez a Phoenix Contact a programozható vezérlők, távoli I/O-k és átjárók, valamint ipari PC-k és ember-gép interfészek (HMI-k) széles választékát fejlesztette ki. A 6. ábrán három példa látható.
A 6. ábrán az 1. példa egy átjáróhoz és ember-gép interfészhez (HMI) csatlakoztatott PLC-t mutat be. A beépített HMI egy szelep működését jeleníti meg, az átjáró pedig hálózati csatlakozást kínál a régebbi eszközökhöz.
A Phoenix Contact a programozható logikai vezérlők (PLC) méretezhető választékát kínálja az egyszerű, egyfunkciós vezérléstől a valós idejű SCADA-alkalmazásokat támogatók vezérlőkig. A PLCnext logikai vezérlők végtelen automatizálási lehetőséget biztosítanak, mivel bármilyen IoT-alkalmazáshoz képesek megoldást kínálni. Használja ki a PLCnext moduláris mérnöki szoftver, a PLCnext áruház, a felhőintegráció és a PLCnext közösségi megosztási platform előnyeit. A PLCnext intelligens automatizálást tesz lehetővé a vezérlőszekrényekben, a terepen, valamint az intelligens ipari vagy épületinfrastruktúrákban.
Ajánlott termékek
Programozható logikai vezérlő, kétmagos 800 MHz Cortex-A9, 512 MB RAM, 0 DO, Ethernet/PROFINET, Phoenix Contact
A PLC a PROFICLOUD IoT platformhoz is csatlakoztatható, és az IEC 61131-3 szerint programozható. Funkciók: PROFINET-támogatás, gigabites Ethernet, felhőalapú kommunikáció és tárolás, kompatibilitás a PLCnext szoftvercsomaggal.
Programozható SIL3 biztonsági vezérlő, 5DI, 3DO, 24 V, Ethernet/PROFINET/USB, Phoenix Contact
Ez a programozható SIL3 biztonsági vezérlő a PLCnext Engineer vagy az Eclipse segítségével, és az IEC 61131-3 szerint programozható. Megfelel a SIL 3 és PLe biztonsági követelményeknek. Funkciók: PROFINET-támogatás, gigabites Ethernet, felhőalapú kommunikáció és tárolás, kompatibilitás a PLCnext szoftvercsomaggal.
Hálózat és biztonság
Minden IIoT-egység a hálózati kapcsolattól függ, legyen szó vezetékes vagy vezeték nélküli kapcsolatról. Bármilyen, internethez csatlakoztatott hálózaton alapuló infrastruktúra kiépítése kiberbiztonsági kockázatok, sebezhetőség és kihasználási lehetőségek tárházát jelenti. Egy rugalmas hálózat kiépítésével és üzemeltetésével csökkenthető a kockázat, hogy az ellenfelek hozzáférést nyerjenek adataihoz. A Phoenix Contact hálózati és biztonsági megoldásai (lásd a 7. ábrát) méretezhető, megbízható és robusztus csatlakozást, illetve védelmet biztosítanak, bármilyen kommunikációs csatornát is használjon.
Építse meg szekrényét magabiztosan
A Distrelec a Phoenix Contact termékek megbízható forgalmazója. A szekrények, megoldások és eszközök COMPLETE termékcsaládjáról itt találhat további információkat.
