Technologia szaf sterowniczych dla systemów centralnych i zdecentralizowanych
Współczesne komponenty automatyki są coraz bardziej inteligentne, korzystają z potężnej mocy obliczeniowej w centralnych lub zdecentralizowanych aplikacjach. Ten trend obowiązuje w obszarze czujników oraz elementów wykonawczych. Zmieniające się warunki otoczenia stawiają nowe wyzwania przy planowaniu, wdrażaniu, uruchamianiu i serwisowaniu. Rittal wspiera swoich klientów w podejmowaniu nowych wyzwań, oferując najlepsze możliwe rozwiązania.
Z punktu widzenia Rittal, na rynku występują trzy istotne trendy w zakresie centralizacji i decentralizacji komponentów automatyki, które wymagają dokładniejszego sprawdzenia pod kątem ich przydatności.
Trend 1. Komponenty stają się coraz bardziej kompaktowe!
Trend ten można zaobserwować w przypadku wielu komponentów automatyki. Często ich wymiary zależą już tylko od miejsca potrzebnego na złącza, wtyki, zaciski itp., które muszą być nadal dostępne dla użytkownika podczas uruchamiania, serwisowania oraz konserwacji.
W efekcie zasadniczo zwiększa się gęstość upakowania w szafach sterowniczych. Jednocześnie pojawiają się nowe funkcje, np. zarządzanie energią, łączenie w sieć itp., których realizacja wymaga stałej obecności dodatkowych komponentów.
Ankieta „Rozwój gęstości upakowania w pełnogabarytowych szafach przemysłowych” przeprowadzana przez firmę Rittal od roku 2000 wśród ekspertów wiodących przedsiębiorstw z branży automatyki, pokazała bardzo niejednorodny obraz branży. 39% ankietowanych oznajmiło, że zapotrzebowanie na miejsce w szafie pełnogabarytowej w sumie wzrosło. 13% podało, że zapotrzebowanie na miejsce w szafach sterowniczych nie uległo zmianie, a 43% – że spadło. 4% respondentów wstrzymało się od głosu. Konkretne wypowiedzi, dotyczące trendów gęstości upakowania, kształtują się od „zapotrzebowanie na miejsce przy tej samej funkcji spadło” aż po „zapotrzebowanie na miejsce w szafie generalnie wzrosło, instaluje się więcej elektroniki”. Jeżeli wziąć pod uwagę opinie według branż, to na przykład w budowie aparatury sterowniczej i rozdzielczej można spotkać się z następującymi opiniami: „budowa, wymiary, liczba komponentów prawie nie uległy zmianom, ponieważ urządzenia sterownicze zmalały tylko nieznacznie i mają bardziej przejrzystą strukturę”. Z drugiej strony konstruktorzy maszyn argumentują następująco: „Potrzeba miejsca dla określonych zastosowań w seryjnej budowie maszyn spadła o około 10%”.
Często redukcja wielkości poszczególnych komponentów nie powoduje sugerowanego przez producentów efektu oszczędności, ponieważ powierzchnia zależy od rozmieszczenia szyn zatrzaskowych, kanałów kablowych i innych komponentów. W przypadku, gdy komponenty szaf sterowniczych stają się mniejsze – zgodnie z innym wynikiem ankiety – nie zawsze wpływa to na gęstość upakowania. Dzieje się tak, gdyż są one często instalowane w grupach, więc poszczególne komponenty mogą zapewniać oszczędność miejsca tylko nieznacznie.
Niezależnie od tego, jak rozwinie się trend coraz większych gęstości upakowania, w praktyce budowy maszyn istnieje ważna zależność – jeżeli powierzchnia lub przestrzeń montażowa w szafie sterowniczej będzie całkowicie wykorzystana przez mniejsze komponenty, ważne jest sprawdzenie klimatyzacji. Większa gęstość upakowania w sumie zwiększa niebezpieczeństwo powstawania hotspotów. Rittal zaleca dla każdego przypadku przeprowadzenie testów termicznych szafy sterowniczej, np. za pomocą oprogramowania do obliczeń klimatyzacji. Program Rittal Therm całkowicie realizuje kłopotliwe obliczenia oraz pozwala prawidłowo dopasować i zwymiarować elementy układu klimatyzacji.
Kolejnym punktem, na który należy zwrócić uwagę są minimalne odległości. Podczas rozmieszczania kompaktowych podzespołów często wymagane jest zachowanie minimalnych odstępów od sąsiednich komponentów. Nieprzestrzeganie tych zasad również powoduje niebezpieczeństwo przegrzania. W zachowaniu minimalnych odległości zgodnie z wymogami producentów mogą tutaj pomóc dodatkowe funkcje oprogramowania Eplan Pro Panel. „Thermal Design Integration” otwiera nowe możliwości projektowania zgodnie z wymaganiami norm dla szaf sterowniczych dbając o efektywność energetyczną klimatyzacji. Dzięki kompleksowemu projektowaniu i konstruowaniu, firmy mogą uniknąć błędów w projektowaniu klimatyzacji, a w konsekwencji – niepotrzebnych przestojów i interwencji serwisu.
Aby produkować zgodnie z wymaganiami higieny przemysłu spożywczego, pierwszym wyborem stają się obudowy Hygenic Design Rittal, które zapobiegają osadzaniu się zanieczyszczeń i ułatwiają czyszczenie
Trend 2. Komponenty są częściej przenoszone do systemów rozproszonych
Trend ten jest typowy szczególnie widoczny w przypadku dużych, rozproszonych systemów, np. w petrochemii lub w rozproszonych systemach przenośników. Oszczędności powstają głównie przez zredukowanie okablowania i muszą być ustalane indywidualnie.
W opozycji do tych zalet stoją częściowo wyższe koszty komponentów, np. charakteryzujących się stopniem ochrony IP65/67 i wciąż ich niewielki wybór. Podczas podejmowania decyzji należy wziąć pod uwagę także komfort przeprowadzania serwisu przy częściowo silnie zabrudzonych komponentach. Zazwyczaj rozdzielacz stosowany lokalnie w obudowie jest efektywniejszy od komponentów o stopniu ochrony IP65/67. Ochronę przed pyłem i olejem można najefektywniej osiągnąć przez stosowanie odpowiedniej technologii obudów. W tym zakresie Rittal oferuje szerokie spektrum małych obudów i szaf sterowniczych z blachy stalowej, stali nierdzewnej lub z tworzywa sztucznego.
Zanieczyszczenia stanowią bardzo ważny problem, szczególnie w zastosowaniach w przemyśle spożywczym. Tutaj muszą być zachowane warunki higieniczne zdefiniowane przez ramowe wymagania. Odnoszą się one do zastosowanych materiałów, a także przygotowania projektu urządzenia, które mają zapobiegać osadzaniu się brudu i ułatwiać czyszczenie.
Wielu konstruktorów maszyn w dalszym ciągu preferuje klarowne oddzielenie wyposażenia elektrotechnicznego od korpusu maszyny, np. w celu uniknięcia wzajemnego oddziaływania urządzeń elektromechanicznych na przedmioty obróbki
Trend 3. Elektronika w kompaktowych maszynach jest integrowana bezpośrednio w maszynie
W budowie maszyn obowiązuje trend przeciwny do decentralizacji. Dąży się do budowania możliwie kompaktowych i centralnych maszyn, co powinno uprościć uruchamianie.
Maszyny budowane są najczęściej jako kompletna, gotowa do transportu jednostka. W wielu zastosowaniach ułatwia to uruchomienie w docelowej lokalizacji. Technika sterownicza maszyn musi być jednak umieszczona we właściwym miejscu. Realizuje się to za pomocą standardowych szaf sterowniczych zintegrowanych z maszynami albo przez odpowiednią integrację z korpusem maszyny. Należy przy tym pamiętać o wymaganiach dotyczących stopnia ochrony, odprowadzania ciepła, EMC (kompatybilności elektromagnetycznej) i o przestrzeganiu odpowiednich instrukcji montażu. Tutaj popełnia się jeszcze wiele błędów. Firma Rittal oferuje odpowiednie produkty, akcesoria i doradztwo także w przypadku realizacji takich koncepcji.
Wielu konstruktorów maszyn wciąż preferuje klarowne oddzielenie wyposażenia elektrotechnicznego od korpusu maszyny, np. w celu uniknięcia wzajemnego oddziaływania urządzeń elektromechanicznych na przedmioty obróbki. Również komfort serwisowania i konserwacji urządzeń dzięki łatwiejszemu dostępowi jest często istotnym argumentem za rezygnacją z integracji.
„Budowa, wymiary, liczba komponentów prawie nie uległy zmianom, ponieważ urządzenia sterownicze zmalały tylko nieznacznie i mają przejrzystą strukturę”, twierdzą konstruktorzy aparatury sterowniczej i rozdzielczej
Wnioski
Niezależnie od decyzji o centralizacji bądź decentralizacji komponentów – Rittal oferuje swoim klientom rozwiązania gwarantujące bezpieczne obudowanie elektroniki, odprowadzenie ciepła i dostarczenie energii. To, jaka infrastruktura szafy sterowniczej znajdzie zastosowanie, zależy od wielu parametrów, a ostateczna decyzja w tym zakresie należy do klienta. Decydującym kryterium jest to, czy wybrane rozwiązania oferują korzyści techniczne i ekonomiczne – zarówno w odniesieniu do producenta maszyny, jak również do użytkownika końcowego.
RITTAL Sp. z o.o.
ul. Krakowiaków 48, 02-255 Warszawa
www.rittal.pl
source: Automatyka 5/2017