Μικρά ντουλάπια ελέγχου εξοπλισμού έναντι μεγάλων συνδεδεμένων ντουλαπιών ελέγχου: Μπορεί να εφαρμοστεί η ίδια φιλοσοφία σχεδιασμού και στα δύο;

"Είναι απλά ένα ντουλάπι εξοπλισμένο με επαγγελλόμενους, ρελέ και PLCs. Πόσο διαφορετικά μπορούν να είναι πραγματικά;"

Παρόλο που και τα δύο είναι ντουλάπια ελέγχου χαμηλής τάσης, ένα κουτί που τοποθετείται στον τοίχο που ελέγχει ένα 2.Η αντλία νερού 2 kW λειτουργεί με μια εντελώς διαφορετική λογική σχεδιασμού από ένα σύστημα συνδεδεμένο με τέσσερα ντουλάπια που διαχειρίζεται μια γραμμή παραγωγής 200 μέτρωνΗ διαφορά δεν έγκειται στα ίδια τα στοιχεία, αλλά στην αρχιτεκτονική σκέψη.

Αυτό το άρθρο αναλύει τις διαφορές σχεδιασμού μεταξύ αυτών των δύο τύπων ντουλαπιών ελέγχου σε έξι διαστάσεις: μετάβαση από μονόκαμπίνα σε μονόκαμπίνα σε συνδεδεμένα συστήματα,και να μετακινηθεί από το "fit-for-purpose" σχεδιασμό σε αξιόπιστο, επεκτάσιμη μηχανική.

Τα μικρά ντουλάπια ελέγχου συνήθως υιοθετούν μια διαμόρφωση ενός μόνο ντουλαπιού για ένα μηχάνημα.Η εγγενής I/O του ίδιου του PLC πληροί όλες τις απαιτήσεις, ενσωματώνοντας λειτουργίες τροφοδοσίας, ελέγχου και προστασίας.

Πάρτε ένα κουτί ελέγχου ανεμιστήρα ως παράδειγμα: περιέχει ένα Schneider M221 (TM221CE16R), μαζί με διακόπτες κυκλωμάτων, επαφές και ρελέ θερμικού υπερφόρτωσης.

Τα μεγάλα συνδεδεμένα ντουλάπια ελέγχου ακολουθούν μια φιλοσοφία σχεδιασμού σε ζώνες.

• Εισερχόμενο υλικό ηλεκτρικής ενέργειας και διανομής: Διαχειρίζεται την κύρια πρόσβαση ηλεκτρικής ενέργειας και τη βαθμιαία διανομή ισχύος, εξοπλισμένο με διακόπτες κυκλωμάτων Schneider ComPact NSX.
• Κύριο ντουλάπι ελέγχου: Χρησιμοποιείται για τον κεντρικό PLC (π.χ. Siemens S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP) και το HMI.
• Απομακρυσμένο ντουλάπι Ε/Υ: Χρησιμοποιεί διανεμημένες ενότητες Ε/Υ ET200SP για την ανάπτυξη τερματικών σήματος κοντά σε εξοπλισμό πεδίου.
• VFD / Soft Starter Cabinet: Συγκεντρώνει κινητήρες υψηλής ισχύος.

Το βασικό πλεονέκτημα της περιοδικοποίησης: η βλάβη ενός καναπέ δεν θα κλείσει ολόκληρο το σύστημα και η συντήρηση μπορεί να πραγματοποιηθεί με απομόνωση της ισχύος σε μεμονωμένες ζώνες.

Ο σχεδιασμός I/O για μικρά ντουλάπια ελέγχου είναι απλός.Οι συνολικές ψηφιακές εισροές και εξόδους ανέρχονται συνήθως σε τριάντα έως σαράντα σημεία, τα οποία μπορούν να καλυφθούν από τους PLCs στο I/O· ένας μικρός αριθμός επιπλέον μονάδων επέκτασης αρκεί αν απαιτούνται περισσότερα σημεία.

Ο σχεδιασμός μεγάλων συνδεδεμένων ντουλαπιών πρέπει να δίνει προτεραιότητα στον χώρο επέκτασης.Αλλά ένα μάθημα που έμαθα από την πρακτική.Οι νέοι αισθητήρες είναι συχνά προστιθέμενοι κατά την έναρξη λειτουργίας και οι νέες λειτουργίες μπορούν να προσαρμοστούν σε μεταγενέστερη λειτουργία.Οι μηχανικοί θα αντιμετωπίσουν επιπλέον εργασίες, συμπεριλαμβανομένης της γεώτρησης των καναπετών., εγκατάσταση ενότητες και τροποποίηση προγράμματος.

Συνιστώμενη διαμόρφωση: Siemens ET200SP (IM 155-6 PN ST) για απομακρυσμένους σταθμούς I/O σε συνδυασμό με μονάδες επέκτασης Schneider Modicon TM3.που επιτρέπει την επέκταση της παραγωγικής ικανότητας χωρίς διακοπή λειτουργίας του συστήματος.

Τα μικρά ντουλάπια γενικά υιοθετούν έναν κύριο διακόπτη για την εισερχόμενη ισχύ, με ασφάλειες ή μικροσκοπικούς διακόπτες (MCB) για εσωτερικά κυκλώματα κλάδων.

Για παράδειγμα, ένα συμπαγές ντουλάπι ελέγχου αντλίας νερού χρησιμοποιεί ένα Schneider iC65N 2P C32A ως εισερχόμενο διακόπτη,και κάθε κύκλος κινητήρα προστατεύεται από διακόπτη τροχιάς κινητήρα GV2-ME συνδυασμένο με επακριβή LC1DΗ διάταξη είναι απλή και σαφής.

Τα μεγάλα συνδεδεμένα ντουλάπια απαιτούν βαθμιαία κατανομή ισχύος:

• Επίπεδο 1: Κεντρικός εισερχόμενος διακόπτης, συνήθως διακόπτης κυκλώματος τύπου "draw-out" (όπως ο διακόπτης αερίου ABB Emax 2 ή Schneider MTZ) εξοπλισμένος με μονάδα επικοινωνίας για την απομακρυσμένη διακόπτηση.
• Επίπεδο 2: Οι κύριες μπάρες διανέμουν ενέργεια σε κάθε λειτουργικό ντουλάπι, με έναν ανεξάρτητο διακόπτη στο εισερχόμενο τερματικό κάθε υποκαμπίνα.
• Επίπεδο 3: Ανεξάρτητη προστασία για κάθε κύκλωμα εντός των μεμονωμένων ντουλάπιων· τα κρίσιμα φορτία υιοθετούν διπλή τροφοδοσία.

Σκοπός της βαθμιαίας προστασίας: ένα σφάλμα σε ένα κύκλωμα κινητήρα δεν πρέπει να προκαλεί πλήρη διακοπή της παραγωγής.

Οι περισσότεροι μικροί εξοπλισμός βασίζεται σε σκληρή καλωδίωση σημείο-σε-σημείο, ή σε μια ενιαία σύνδεση Modbus RTU που συνδέεται με το HMI.

Τα μεγάλα συνδεδεμένα ντουλάπια απαιτούν ισχυρή ραχοκοκαλιά επικοινωνίας:

• Το στρώμα ελέγχου υποδοχής: το βιομηχανικό Ethernet (Profinet / EtherNet / IP) συνδέει το PLC με το SCADA και το HMI.
• Τοπίο πεδίου: Οι απομακρυσμένοι σταθμοί I/O και οι μονάδες μεταβλητής συχνότητας επικοινωνούν μέσω Profinet ή EtherCAT.
• Διασύνδεση υποσυστήματος: Οι συσκευές τρίτων (έξυπνοι μετρητές, μονάδες παρακολούθησης ισχύος) συνδέονται μέσω πύλης Modbus TCP/RTU.

Για την επικοινωνία μεταξύ των καναλιών, συνιστάται η χρήση διαχειριζόμενων διακόπτες Siemens SCALANCE XB208 για την κατασκευή περιττών δακτυλικών δικτύων..

Τα μικρά ντουλάπια παράγουν περιορισμένη θερμότητα και συνήθως βασίζονται σε φυσικό εξαερισμό του ντουλαπιού.ένα για καλώδια σήματος) είναι επαρκή..

Όταν λειτουργούν ταυτόχρονα πολλαπλά VFD, η εσωτερική θερμοκρασία του καναπέ μπορεί εύκολα να υπερβεί τους 45°C.Η συστηματική θερμική διαχείριση είναι υποχρεωτική:

• Εγκατάσταση ανεμιστήρων ψύξης ή κλιματιστικών για τα ντουλάπια VFD.
• Διαχωρίστε τα μέρη που παράγουν θερμότητα από τους PLC· τοποθετήστε τους PLC στην πλευρά εισαγωγής αέρα.
• Υιοθετήστε την πρόσληψη αέρα από κάτω + την εξάτμιση αέρα από πάνω για να σχηματιστεί αποτελεσματική σύμβαση.

Τα πρότυπα καλωδίωσης πρέπει να αναβαθμιστούν από "αρκετά λειτουργικά" σε ιεραρχική διαχείριση:

• Οδός υψηλής τάσης καλώδια ηλεκτρικής ενέργειας (380 V / 220 V) στο κορμό στην αριστερή πλευρά του ντουλάπι.
• Οδική καλωδίωση χαμηλής τάσης (24 V σήματα ελέγχου, καλώδια επικοινωνίας) σε ξεχωριστό κεντρικό σύστημα στη δεξιά πλευρά.
• Χρησιμοποιήστε προστατευμένα καλώδια για την καλωδίωση εξόδου VFD και διατηρήστε ελάχιστο διαχωρισμό 200 mm μεταξύ των καλωδίων ισχύος και των καλωδίων σήματος.

Συνιστάται η κατασκευή στερεών θήκων: Schneider Spacial SF (IP55) ή Rittal TS 8 σειράς (IP55).

Για τα μικρά ντουλάπια ελέγχου, οι διακόπτες κυκλώματος, οι ρελέ θερμικού υπερφόρτωσης και το κουμπί διακοπής έκτακτης ανάγκης ικανοποιούν τις περισσότερες απαιτήσεις εφαρμογής.

Ο σχεδιασμός ασφάλειας για μεγάλα συνδεδεμένα ντουλάπια είναι ένα συστηματικό έργο μηχανικής:

• Εγκατάσταση PLC ασφαλείας (π.χ. Siemens CPU 1516F-3 PN/DP) για την επεξεργασία των σημάτων διακοπής έκτακτης ανάγκης, των κλειδαριών θυρών ασφαλείας και των εισόδων φωτεινής κουρτίνας.
• Τα κυκλώματα ασφαλείας χρησιμοποιούν ειδική κόκκινη καλωδίωση και δεν πρέπει να μοιράζονται την καλωδίωση με άλλα καλώδια σήματος.
• Εφαρμόζεται η υπερβολική χρήση διπλών επαγγελιστών (δύο επαγγελιστές Schneider LC1D που συνδέονται σε σειρά) για να εξασφαλίζεται η αποσύνδεση του κύριου κυκλώματος ακόμη και σε περίπτωση βλάβης ενός επαγγελιστή.
• Η εμπειρία πεδίου επιβεβαιώνει ότι τα σπασμένα καλώδια επικοινωνίας μπορεί να αποτύχουν να ενεργοποιήσουν συναγερμούς.

1. Αρχιτεκτονική: Μικρά ντουλάπια ∙ μονόκλιτη μονότοπη σχεδίαση ∙ μεγάλα συνδεδεμένα ντουλάπια ∙ πολλαπλή ζώνη ντουλάπων και λειτουργική αποσύνδεση.
2. Σχεδιασμός I/O: Μικρά ντουλάπια ∙ μεγέθους που ταιριάζουν με την ακριβή ζήτηση. Μεγάλα συνδεδεμένα ντουλάπια ∙ διατηρούν 30% ελεύθερη χωρητικότητα και υποστηρίζουν την εναλλαγή θερμών.
3. Διανομή ενέργειας: Μικρά ντουλάπια ∙ ενιαίο εισερχόμενο κύκλωμα προστατευμένο από MCBs ∙ μεγάλα συνδεδεμένα ντουλάπια ∙ τριετή προστασία με κύρια διακόπτες.
4. Επικοινωνία: Μικρά ντουλάπια ∆ Modbus RTU ή ενιαία σύνδεση Ethernet. Μεγάλα συνδεδεμένα ντουλάπια ∆ περιττά δίκτυα δακτυλίων συν πύλες πολλαπλών πρωτοκόλλων.
5. Θερμική και καλωδίωση: Μικρά ντουλάπια ∙ φυσική ψύξη, απλή διπλή κορμοδέσμη ∙ μεγάλα συνδεδεμένα ντουλάπια ∙ ενεργός έλεγχος θερμοκρασίας, διαχωρισμένη καλωδίωση υψηλής/χαμηλής τάσης.
6. Ασφάλεια: Μικρά ντουλάπια ∙ E-stop + προστασία από θερμικό υπερφόρτωση ∙ Μεγάλα συνδεδεμένα ντουλάπια ∙ PLC ασφαλείας + διπλό κανάλι.

1. Σνάιντερ TM221CE16R ∆ιακριτικός PLC για ανεξάρτητα ντουλάπια μικρών εξοπλισμών
2. Σνάιντερ TM241CE40R ∆ PLC μεσαίας εμβέλειας για μηχανές μεσαίου μεγέθους, συσκευαστές και μεταφορικές γραμμές
3. Siemens CPU 1516-3 PN/DP ¢ High-end PLC για τα κύρια ντουλάπια ελέγχου μεγάλων συνδεδεμένων συστημάτων
4. Η Siemens CPU 1516F-3 PN/DP ∆ PLC ασφάλειας για μεγάλα συστήματα που απαιτούν τη συμμόρφωση λειτουργικής ασφάλειας
5. Siemens ET200SP IM 155-6 PN ST ∆ιανεμημένη μονάδα διεπαφής Ε/Υ για απομακρυσμένους σταθμούς Ε/Υ
6. Schneider ComPact NSX100F ∆ιακόπτης κυκλωμένης θήκης για εισερχόμενη ισχύ και βαθμιαία προστασία σε μεγάλα ντουλάπια
7. Schneider iC65N 2P C32A Μικροσκοπικός διακόπτης για την προστασία της κύριας εισόδου ή του κλάδου σε μικρά ντουλάπια
8. Schneider GV2-ME14 ∆ιακόπτης κινητήρα, εφαρμοστέος τόσο σε μικρά όσο και σε μεγάλα κυκλώματα κινητήρα ντουλάπι
9. Siemens SCALANCE XB208 ∆ιαχειριζόμενος βιομηχανικός διακόπτης για περιττά δαχτυλίδια επικοινωνίας μεταξύ των υπουργείων
10. Schneider HMISTU855 HMI με οθόνη αφής για τοπικούς πίνακες χειρισμού σε μικρά και μεσαία ντουλάπια