I løpet av de siste to tiårene har industriell produksjon gått gjennom mange endringer. Ytelsesforbedringer ledet av initiativer som Industry 4.0 er ansvarlige for implementasjoner av tingenes internett (IoT) i produksjonen.
Å bruke industrielle styringer, overvåking og analaysesystemer er nå vanlig. Teknologifremgangene har skjedd samtidig som presset for å bruke den tilgjengelige plassen så effektivt som mulig også har økt. Kravet om å plassere mer teknologi i et styringsskap har sine egne utfordringer, spesielt når det kommer til strømforsyning, signalkondisjonering, tilkobling og sikkerhetssystemer. I denne artikkelen går vi gjennom den strukturerte og forenklede tilnærmingen Phoenix Contact har når det gjelder styringsskap, som lar kunder implementere systemer på en trygg måte.
Industrielle endringer
Som teknologien forbedrer seg, vokser også mulighetene for å bruke applikasjonere og brukstilfeller som tidligere var umulig. Timing spiller en viktig rolle og timingen var perfekt da forbedringer innen industriell ytelse og forandring samkjørte med industrielle tings internett (IIoT). Ved å bruke teknologi for å overvåke, analysere og justere produksjonsprosessen i sanntid så man også produktivitets- og effektiviseringsforbedringer. Ytelsen av produksjonseiendeler, fra fullstendige kjemiprosesser, individuelle produksjonslinjer og enkle eletkriske motorer kan optimaliseres for å nå høyere gjennomstrømmingsnivåer samtidig som man reduserer uforutsett og dyr nedetid. Men, industrielle miljø kan være utfordrende for mange enheter, hvor statisk elektrisitet, fuktighet, vibrasjon og store variasjoner i temperatur kun er noen av utfordringene det er verdt å nevne.
Knapp plass på fabrikkgulvet
Høye kostnader gjør at man trenger å utnytte produksjonsområdet så mye det lar seg gjøre og det er vanlig å begrense store produksjonseiendeler til kun et styringsskap. Det er et begrenset antall utstyr man kan plassere i hvert skap. Industriell automasjonsmaskineri og systembyggere er klar over disse utfordringene og streber etter å ha plassbesparende skap samtidig som implementasjonskostnadene reduseres. Dette kravet er viktig slik at kunder også kan dra nytte av de kommersielle fordelene ved at produktiviteten forbedrer seg.
Men det å plassere et stort antall komponenter i et trangt rom er ingen enkel oppgave. Å pakke DIN-skinnemontert koblingsutstyr, strømforsyninger, prosesstyringer og IIoT edge-noder er mulig, men dette kan igjen forårsake varmespredning og begrenset luftstrøm. Elektronikk-baserte systemer blir mindre pålitelige jo høyere temperaturen stiger. Tilgang og synlige ledninger er viktig for vedlikehold og enhetserstatninger. Svikt og å prøve å følge ledninger i et tettpakket styringskapbinett medfører også en risiko for vedlikeholdsansatte. De fleste styringskabinett som bygges i dag må integrere alle aspekter i en kontrollert prosess, fra strømforsyninger, innganger fra edge-sensorer, behandlingskontroller og nettverkstilkobling til nettskytjenester. En mer strukurert tilnærming for å legge ut komponenter og kabelklemmer i et trangt styringsskap gjør det også betraktelig enklere å utføre vedikehold og feilsøking.
Valg av styringsskap
For å tilfredstille kravene til industrielle systembyggere har Phoenix Contact utviklet COMPLETE-serien som inneholder løsninger for styringsskap, og inneholder all dokumentasjon og skjemaene man trenger for pålitelig implementasjon og applikasjonsdrift.
Pålitelig strøm
Kanskje en av de viktigste faktorene når det gjelder styringsskap er strøm. Alle de innebygde systemene og det eksterne utstyret trenger en pålitelig strømkilde. Beskyttelse mot overspenning, overgangsspenning og overstrøm er viktig, og de må også gi redundans og alternative strømkilder som batteri-backup. Figur 1 viser hvor kompleks klargjøringen av industrielle applikasjoner kan være.
Det er fire faktorer man må tenke over når det gjelder strøm: beskyttelse, konvertering, overvåking og distribuering. COMPLETE-serien rommer hver av disse i områder for moduler, måleutstyr (som energimålere og programmerbare logikkstyringer), og elektriske tilkoblingsmetoder. Beskyttelsen forhindrer skadelig støt fra å forstyrre utstyr og fra å forårsake permantent skade av sensitive komponenter.
Strømkonvertering dekker AC/DC og DC/DC-omformere som leverer strøm til lukkede systemer og tilbyr ekstra forsyning enten gjennom linjestrøm eller uforstyrrede batterisystemer. Ved konstant overvåking av strømsystemer kan man nå bedriftens mål for energieffektivisering, og disse kan også indikere tegn til maskinfeil og avvik.
Strømdistribusjon er en viktig faktor man ofte glemmer når det gjelder pålitelig strøm. Hver ledning i et skap har en funksjon, noe som gjør en målrettet, trygg og pålitelig tilkobling så viktig.
Tilkobling
Figur 2 viser hvor mange tilkoblingshensyn det fins i inne i et styringsskap. Kablede tilkoblinger til produksjonseiendeler, vertsdatamaskinservere, sensorer og aktuatorer må alle være tilkoblet i panelbyggingen. Strømklemmer og -tilkoblinger må også være rutet gjennom disse. Det fins mange ulike spenninger og strømmer i ulike kabelstørrelser. Noen ledninger er skjermet for vedlikehold av signalintegritet og kan trenge terminering alt ettersom. Sensorkabler kan inneholde digitale og analoge signaler. For å kjøpe digitale signaler, ta en titt på Phoenix Contact I/U-terminalmoduler, som er designet for å bruke en inline-stasjon.
COMPLETE-serien rommer alle populære type tilkoblinger, grensesnitt og berøringspanel og enhetsmonterte alternativ.
Anbefalte produkter
Berøringspanel 5.7″ 320 x 240 IP65 Ethernet/USB/CAN, Phoenix Contact
Berøringspanel med 14.5 cm/5.7″ analog resistiv (polyester) TFT-aktiv skjerm, 320 x 240 piksler (QVGA), 65536 farger, Arm9TM, 200 MHz, 2x USB-vert 2.0, 1 x Ethernet (10/100 Mbps), RJ45, Windows CE 5.0 og brukerprogramvare: TSvisRT (bussystem: CAN). Lær mer om valg av riktig berøringspanel.
Signalbrytere og kondisjonering
Produksjon er kjent for å ha et høyt støynivå og mye elektrisk støt skapes når motoren starter og slås av, og under operasjonen av annet utstyr. Analoge sensorer har utgangssignaler som er svært følsomme for disse støtene, så en form for signalkondisjonering finner sted i tillegg til å skjerme kabler og implementere vernebeskyttelse mot elektromagnetisk interferens (EMI). Phoenix Contact har et utvalg av både analoge og digitale signalkondisjoneringsmoduler for å forbedre integritet og isolasjon av sensorutganger (se figur 3).
Anbefalte produkter
Elektronisk motorstarter, Phoenix Contact
I/O terminalmodul 16DI 0DO 24VDC, Phoenix Contact
Signalbehandlere, Phoenix Contact
Sikkerhet
Alle styringssystemer og produksjonseiendeler faller innenfor kategorier for internasjonale anerkjente regulasjoner som IEC 61508, ISO 13849 og ISO 62061. Disse standardene setter sikkerhetsnivåer som er nødvendig for å redusere skadelig risiko av operatører og vedlikeholdsansatte. Et sikkerhetsintegritetsnivå (SIL – Safety Integrity Level) indikerer hvor sannsynlig det er at utstyr svikter og hvor alvorlig potensielle skader og konsekvenser kan være. COMPLETE-serien inneholder samsvarende reléer, koblingsutstyr, motorstasjoner og annet verneutstyr.
Produktivt bygging av skap
For å hjelpe designet og layout av COMPLETE-serien av styringsskap kan Phoenix Contact tilby et omfattende utvalg av verktøy, resursser og tilbehør (se figur 5).
Phoenix Contact skinnemontering og markeringsprogramvare er gratis og forenkler valget og plasseringen av DIN-skinnemonterte enheter og validerer disse for korrekt layout. De kan også skrive ut etikettinformasjon. ID-løsninger fullfører byggeprosessen, med ulike stasjonære og bærbare printere som kan skrive ut på ulike materialer.
Automasjon og styring
For å automatisere og styre systemer har Phoenix Contact utviklet en serie av programmerbare styringer, fjernstyrte I/U-er og gateway, industrielle PCer og HMier. Eksempler av alle tre vises i figur 6.
I figur 6 viser eksempel 1 en PLC som er tilkoblet til en gateway og en HMI. HMIen er innarbeidet for å visualisere operasjonen av en ventil og gatewayen tilbyr nettverkstilkobling av eldre enheter.
Phoenix Contact tilbyr skaleringsklare serier av programmerbare logiske styringer (PLC), fra enkle funksjonsstyringer til de som støtter SCADA-applikasjoner i sanntid. PLCnext logikkstyring tilbyr uendelig automasjon ved å gi løsninger for alle typer IoT-applikasjoner. Bruk PLCnext modulære ingeniørprogramvare, PLCnext-butikken, nettskyintegrasjon og PLCnext community delingsplattform. PLCnext muliggjør intelligent automasjon i styringsskapet, ute i feltet, og i smart industri- og byggeinfrastruktur.
Anbefalte produkter
Programmerbar logikkstyring, tokjerners 800 MHz Cortex-A9, 512 MB RAM, Ethernet/PROFINET, Phoenix Contact
PLCen kan kobles til PROFICLOUD IoT-plattform og er programmerbar etter IEC 61131-3. Egenskaper: PROFINET-støtte, gigabit ethernet, nettskykommunikasjon og -lagring, kompatibel med PLCnext programvare.
Programmerbar SIL3 sikkerhetskontroller 5DI 3DO 24V, Ethernet/PROFINET/USB, Phoenix Contact
Denne SIL3 sikkerhetskontrolleren er programmerbar og programmeres via PLCnext Engineer eller Eclipse, og programmeres etter IEC 61131-3. Den oppfyller sikkerhetskravene i henhold til SIL 3 og PLe. Egenskaper: PROFINET-støtte, gigabit ethernet, nettskykommunikasjon og -lagring, kompatibel med PLCnext programvare.
Nettverksbehandling og sikkerhet
Ved bruk av IIoT-applikasjon trenger man nettverkstilkobling, enten denne er kablet eller trådløs. Å bygge infrastruktur basert på en internetttilkoblet nettverk gjør at det også kan utsettes for dataangrep. Ved å implementere og administere et nettverk som tåler denne type angrep minimeres denne risikoen. Phoenix Contact nettverksbehandling- og sikkerhetsløsninger (se figur 7) tilbyr skaleringsmuligheter, pålitelig og robust tilkobling og beskyttelse uansett hvilket kommunikasjonsmedium du bruker.
Bygg skapet ditt på en trygg måte
Elfa Distrelec er en annerkjent samarbeidspartner med Phoenix Contact. Du kan finne mer informasjon om COMPLETE-serien av skap, løsninger og enheter her.
