Den industriella tillverkarmarknaden har upplevt en aldrig tidigare skådad förändring under de senaste två decennierna. Industriella prestandaförbättringar ledda av omvandlingsinitiativ som Industry 4.0 är ansvariga för internet of things (IoT)-implementeringar på fabriksgolvet.
Utplacering av ledande industriella kontroll-, övervaknings- och analyssystem är nu vanlig. Denna ökning av teknik sätter mot bakgrund av ökande press på utrymmesutnyttjande, och tillgänglig golvyta för viktiga kontrollskåp i fokus. Kravet på att placera mer teknik i ett enskilt skåp medför sina egna utmaningar när det gäller kraft, signalkonditionering, anslutningsmöjligheter och säkerhetssystem. Den här artikeln belyser det strukturerade och strömlinjeformade tillvägagångssätt Phoenix Contact har för kontrollskåp, vilket säkerställer att kunderna kan implementera system med säkerhet.
Industriell omvandling
I takt med att tekniken går framåt ökar också möjligheten att möjliggöra applikationer och användningsfall som tidigare inte varit tänkbara. Timing är en viktig faktor, och timingen var perfekt när industriella prestandaförbättringar och omvandlingsinitiativ anpassades till det begynnande industriella internet of things (IIoT). Att implementera teknik för att övervaka, analysera och justera tillverkningsprocesser i realtid leder till produktivitets- och effektivitetsförbättringar. Tillverkningstillgångarnas prestanda, från kompletta kemiska processer, enskilda produktionslinjer och enskilda elmotorer, kan optimeras för att uppnå högre genomströmningsnivå samtidigt som oplanerade och kostsamma driftstopp reduceras till ett minimum. Den industriella miljön kan dock utgöra en utmaning för mycket av elektronik, med statisk elektricitet, luftfuktighet, vibrationer och stora temperaturvariationer, för att bara nämna några överväganden.
Fabriksyta i fokus
Vanligtvis är fabriksgolvytan primär på grund av kostnaden, och normen är att begränsa varje större produktionstillgång till bara ett kontrollskåp. Detta begränsar i sin tur mängden utrustning som placeras i varje skåp. Industriella konstruktörer av automationsmaskiner och system är väl medvetna om dessa utmaningar och strävar efter att uppnå utrymmeseffektiva skåp samtidigt som implementeringskostnaderna kontrolleras. Detta behov är avgörande så att deras kunder kan dra nytta av de kommersiella fördelarna med ökad produktivitet.
Men att placera en stor mängd komponenter i ett begränsat utrymme kommer inte utan flera överväganden. Det kan vara möjligt att packa DIN-skenemonterade ställverk, nätaggregat, processkontroller och IIoT-noder, men det kan skapa problem med värmeavledning och begränsa luftflödet. Elektronikbaserade system är benägna att få sämre tillförlitlighet när den omgivande temperaturen ökar. Dessutom är åtkomst och tydlighet av kablar avgörande för att underlätta underhåll och enhetsbyte. Fel och försök att följa kablar i ett tätt packat och funktionsdugligt kontrollskåp skapar också säkerhetsproblem för underhållspersonal. De flesta kontrollskåp som byggs idag behöver integrera alla aspekter av den kontrollerade processen, från strömförsörjning, ingångar från edge-sensorer, processkontroller, och nätverksanslutning till molntjänster. Ett mer strukturerat tillvägagångssätt för att placera ut komponenter och kabelanslutningar i ett slutet kontrollskåp kan göra det betydligt enklare för service och felsökning.
Val av kontrollskåp
För att tillgodose behoven från industrisystembyggare har Phoenix Contact utvecklat COMPLETE-serien kopplingsskåpslösningar, inklusive all dokumentation och diagram som är nödvändiga för tillförlitlig implementering och drift av en applikation.
Krafttillförlitlighet
Kanske en av de mest avgörande aspekterna i ett kontrollskåp är strömförsörjningen. Alla integrerade system och extern utrustning förlitar sig på en pålitlig strömkälla. Skydd mot överspänning, högspänningstransienter, överspänning och överströmsförhållanden är avgörande, liksom behovet av att tillhandahålla redundans och alternativa strömkällor som batteribackup. Figur 1 visar komplexiteten i att tillhandahålla försörjning för en industriell tillämpning.
Det finns fyra aspekter av strömförsörjning att ta hänsyn till: skydd, konvertering, övervakning och distribution. COMPLETE-serien rymmer var och en med en rad moduler, mätutrustning (som energimätare eller programmerbara logikstyrningar) och elektriska anslutningsmetoder. Skydd inkluderar att förhindra skadliga transienter från att avbryta utrustningens drift och potentiellt orsaka permanent skada på elektriskt känsliga komponenter.
Kraftomvandling täcker AC/DC- och DC/DC-omvandlare för att försörja de slutna systemen och tillhandahålla redundans för försörjning antingen via elnätström eller avbrottsfri batteriström. Att ständigt övervaka strömförsörjningen hjälper till att uppnå organisationens energieffektivitetsmål och indikerar tecken på förestående maskinfel eller oregelbundet beteende.
Strömfördelning förbises ofta men är en lika viktig aspekt av strömtillförlitlighet. Varje ledning i ett skåp har ett syfte, så en målmedveten, säker och pålitlig anslutning är avgörande.
Anslutning
Figur 2 belyser mångfalden av anslutningsöverväganden inuti ett skåp. Trådanslutningar till produktionstillgångar, värddatorservrar, sensorer och ställdon måste anslutas i panelbyggnadsprocessen. Strömanslutningar måste också dirigeras till dessa enheter. Det kommer att finnas en mängd olika spänningar och strömmar som leds av en rad olika kabelstorlekar. Vissa ledningar kan vara skärmade för att bevara signalintegriteten och behöver termineras i enlighet med detta. Sensorkablar kan involvera analoga eller digitala signaler. För att ta emot digitala signaler, se Phoenix Contact I/O-terminalmodul, utformad för att användas inom en inline-station.
COMPLETE-serien rymmer alla populära typer av anslutningar, gränssnitt och touch-paneleroch monteringsalternativ för enheter.
Rekommenderad produkt
Touch-panel 5.7″ 320 x 240 IP65 Ethernet/USB/CAN, Phoenix Contact
Touch-panel med 14.5 cm/5,7″ analog resistiv (polyester) TFT aktiv skärm, 320 x 240 pixlar (QVGA), 65536 färger, Arm9TM, 200 MHz, 2x USB-värd 2.0, 1 x Ethernet (10/100 Mbps) ), RJ45, Windows CE 5.0 och användarprogramvara: TSvisRT (bussystem: CAN). Ta reda på mer om att välja rätt touchpanel.
Signalomkoppling och konditionering.
Den industriella domänen är en miljö med elektriska störningar, med många elektriska transienter som skapas under motorstart och stopp, och drift av andra produktionstillgångar. Analoga sensorsignaler är särskilt känsliga för dessa transienter, så någon form av signalkonditionering sker förutom att skärma kablar och implementera förebyggande åtgärder mot elektromagnetisk störning (EMI). Phoenix Contact erbjuder en rad analoga och digitala signalbehandlingsmoduler för att förbättra integriteten och isoleringen av sensorutgångar – se figur 3.
Rekommenderade produkter
Elektronisk motorstartare, Phoenix Contact
I/O-terminalmodul 16DI 0DO 24VDC, Phoenix Contact
Signalomvandlare, Phoenix Contact
Säkerhet
Alla kontrollsystem och produktionstillgångar faller inom ramen för internationellt erkända funktionssäkerhetsföreskrifter såsom IEC 61508, ISO 13849 och ISO 62061. Dessa standarder stipulerar det erforderliga säkerhetsbeteendet för utrustning för att minska risken för skador på operatörer eller underhållspersonal. En säkerhetsintegritetsnivå (SIL) indikerar sannolikheten för utrustningsfel och den potentiella konsekvensen och svårighetsgraden av en skada som uppstår. COMPLETE-serien inkluderar kompatibla reläer, ställverk, motordrivningar och andra skyddsanordningar.
Skåpbyggarproduktivitet
För att underlätta designen och layouten av COMPLETE-serien kontrollskåp erbjuder Phoenix Contact ett omfattande utbud av verktyg, resurser och tillbehör – se figur 5.
Mjukvarupaketet Phoenix Contact skenmontering och märkningsdesign är gratis och förenklar valet och placeringen av DIN-skenemonterade enheter och validerar den för korrekt layout. Den ger också möjlighet att skriva ut etikettinformation. ID-lösningar fullbordar byggprocessen, med en mängd olika stationära och bärbara skrivare som kan skriva ut på en rad olika material.
Automation och kontroll
För att automatisera och styra system har Phoenix Contact utvecklat en rad programmerbara styrenheter, fjärr-I/O och gateways samt industriella PC- och människa-maskin-gränssnitt (HMI). Exempel på tre illustreras i figur 6.
I figur 6 visar exempel 1 en PLC ansluten till en gateway och människa-maskin-gränssnitt (HMI). HMI:en är införlivad för att visualisera driften av en ventil, och gatewayen erbjuder nätverksanslutning till äldre enheter.
Phoenix Contact erbjuder ett skalbart utbud av programmerbara logikstyrningar (PLC), från enkel enfunktionskontroll till de som stöder realtids-SCADA-applikationer. PLCnext logikstyrningar ger ändlös automation genom att tillhandahålla lösningar för alla IoT-applikationer. Använd PLCnext modulära ingenjörsprogramvara, PLCnext store, molnintegrering och PLCnext community sharing platform. PLCnext möjliggör intelligent automation i kontrollskåpet, på fältet och i smart industri- eller byggnadsinfrastruktur.
Rekommenderade produkter
Programmerbar logikstyrning, Dual-Core 800MHz Cortex-A9, 512MB RAM 0DO, Ethernet/PROFINET, Phoenix Contact
PLC:n kan anslutas till PROFICLOUD IoT-plattformen och är programmerbar enligt IEC 61131-3. Funktioner: PROFINET-stöd, Gigabit Ethernet, molnkommunikation och lagring, kompatibel med PLCnext-programsviten.
Programmerbar SIL3 säkerhetskontroll 5DI 3DO 24V, Ethernet/PROFINET/USB, Phoenix Contact
Denna programmerbara SIL3 säkerhetskontroll är programmerad via PLCnext Engineer eller Eclipse och programmerbar enligt IEC 61131-3 och. Den uppfyller säkerhetskraven enligt SIL 3 och PLe. Funktioner: PROFINET-stöd, Gigabit Ethernet, molnkommunikation och lagring, kompatibel med PLCnext-programsviten.
Nätverk och säkerhet
All IIoT-distribution är beroende av nätverksanslutning, oavsett om den är trådbunden eller trådlös. Att bygga vilken infrastruktur som helst baserad på ett internetuppkopplat nätverk utsätter den för en mängd cybersäkerhetsrisker, sårbarheter och potentialen för exploatering. Genom att implementera och hantera ett motståndskraftigt nätverk minskar risken för kompromisser från motståndare. Phoenix Contacts nätverks- och säkerhetslösningar – se figur 7 – ger skalbar, pålitlig och tålig anslutning och skydd oavsett vilket kommunikationsmedium du använder.
Bygg ditt skåp med tillförsikt
Elfa Distrelec är en pålitlig distributionspartner för Phoenix Contact-produkter. Du hittar mer information om COMPLETE-serien skåp, lösningar och enheter här.
