छोटे उपकरण नियंत्रण कैबिनेट बनाम बड़े लिंक्ड नियंत्रण कैबिनेट क्या एक ही डिजाइन दर्शन दोनों पर लागू किया जा सकता है?

"यह सिर्फ संपर्ककर्ताओं, रिले और पीएलसी से सुसज्जित एक कैबिनेट है - वे वास्तव में कितने अलग हो सकते हैं?"

नव स्नातक इंजीनियरों के बीच यह एक आम ग़लतफ़हमी है। हालाँकि दोनों लो-वोल्टेज नियंत्रण कैबिनेट हैं, 2.2 किलोवाट पानी पंप को नियंत्रित करने वाला एक दीवार पर लगा बॉक्स 200-मीटर उत्पादन लाइन का प्रबंधन करने वाले चार-कैबिनेट से जुड़े सिस्टम से पूरी तरह से अलग डिजाइन तर्क पर काम करता है। असमानता स्वयं घटकों में नहीं, बल्कि वास्तुशिल्प सोच में निहित है।

यह आलेख छह आयामों में इन दो प्रकार के नियंत्रण कैबिनेट के बीच डिज़ाइन अंतर को तोड़ता है: एकल-कैबिनेट स्टैंडअलोन सिस्टम से मल्टी-कैबिनेट लिंक्ड सिस्टम में स्थानांतरण, और "फिट-फॉर-प्रयोजन" डिज़ाइन से विश्वसनीय, विस्तार योग्य इंजीनियरिंग की ओर बढ़ना।

छोटे नियंत्रण कैबिनेट आमतौर पर एक मशीन के लिए एकल कैबिनेट कॉन्फ़िगरेशन को अपनाते हैं। सभी घटकों को एक दीवार पर लगे बाड़े के भीतर रखा गया है। पीएलसी का मूल I/O स्वयं बिजली आपूर्ति, नियंत्रण और सुरक्षा कार्यों को एकीकृत करते हुए सभी आवश्यकताओं को पूरा करता है।

उदाहरण के तौर पर एक पंखा नियंत्रण बॉक्स लें: इसमें एक श्नाइडर M221 (TM221CE16R) होता है, साथ में सर्किट ब्रेकर, कॉन्टैक्टर और थर्मल ओवरलोड रिले भी होते हैं। एक बार वायर हो जाने पर, यूनिट डिलीवरी के लिए तैयार है।

बड़े लिंक्ड कंट्रोल कैबिनेट ज़ोन्ड डिज़ाइन दर्शन का पालन करते हैं। एक उत्पादन लाइन को आमतौर पर कई समर्पित अलमारियाँ में विभाजित किया जाता है:

• इनकमिंग पावर और डिस्ट्रीब्यूशन कैबिनेट: मुख्य पावर एक्सेस और ग्रेडेड पावर डिस्ट्रीब्यूशन को संभालता है, जो श्नाइडर कॉम्पेक्ट एनएसएक्स श्रृंखला मोल्डेड केस सर्किट ब्रेकर से सुसज्जित है।
• मुख्य नियंत्रण कैबिनेट: कोर पीएलसी (जैसे सीमेंस एस7-1500 सीपीयू 1516-3 पीएन/डीपी) और एचएमआई को समायोजित करता है।
• रिमोट I/O कैबिनेट: फ़ील्ड उपकरण के करीब सिग्नल टर्मिनलों को तैनात करने के लिए ET200SP वितरित I/O मॉड्यूल का उपयोग करता है।
• वीएफडी/सॉफ्ट स्टार्टर कैबिनेट: उच्च-शक्ति ड्राइव को केंद्रित करता है।

ज़ोनिंग का मुख्य लाभ: एक कैबिनेट की विफलता से पूरा सिस्टम बंद नहीं होगा, और अलग-अलग क्षेत्रों में बिजली को अलग करके रखरखाव किया जा सकता है।

छोटे नियंत्रण कैबिनेटों के लिए I/O योजना सीधी है। इंजीनियर मोटर, सेंसर और पुशबटन की संख्या का मिलान करते हैं, फिर बिंदु-दर-बिंदु अंक निर्दिष्ट करते हैं। कुल डिजिटल इनपुट और आउटपुट आमतौर पर तीस से चालीस बिंदुओं तक होते हैं, जिन्हें पीएलसी के ऑनबोर्ड I/O द्वारा कवर किया जा सकता है; यदि अधिक बिंदुओं की आवश्यकता हो तो थोड़ी संख्या में अतिरिक्त विस्तार मॉड्यूल पर्याप्त हैं।

बड़े जुड़े हुए अलमारियाँ के डिजाइन में विस्तार हेडरूम को प्राथमिकता दी जानी चाहिए। आम तौर पर, प्रत्येक कैबिनेट के अंदर 20%-30% अतिरिक्त I/O पॉइंट और DIN रेल स्थान आरक्षित होते हैं। यह बेकार नहीं है, लेकिन अभ्यास से सीखा गया एक सबक है: कमीशनिंग के दौरान अक्सर अतिरिक्त सेंसर जोड़े जाते हैं, और बाद के ऑपरेशन में नए कार्यों को फिर से लगाया जा सकता है। अतिरिक्त क्षमता के बिना, इंजीनियरों को कैबिनेट ड्रिलिंग, मॉड्यूल इंस्टॉलेशन और प्रोग्राम संशोधन सहित अतिरिक्त काम का सामना करना पड़ेगा।

अनुशंसित कॉन्फ़िगरेशन: दूरस्थ I/O स्टेशनों के लिए सीमेंस ET200SP (IM 155-6 PN ST) श्नाइडर मोडिकॉन TM3 विस्तार मॉड्यूल के साथ जोड़ा गया है। दोनों डीआईएन रेल पर हॉट स्वैपिंग का समर्थन करते हैं, जिससे सिस्टम शटडाउन के बिना क्षमता विस्तार संभव हो जाता है।

छोटी अलमारियाँ आम तौर पर आने वाली बिजली के लिए एक मुख्य सर्किट ब्रेकर को अपनाती हैं, आंतरिक शाखा सर्किट के लिए फ़्यूज़ या लघु सर्किट ब्रेकर (एमसीबी) के साथ।

उदाहरण के लिए, एक कॉम्पैक्ट वॉटर पंप नियंत्रण कैबिनेट आने वाले स्विच के रूप में श्नाइडर iC65N 2P C32A का उपयोग करता है, और प्रत्येक मोटर सर्किट को LC1D कॉन्टैक्टर के साथ जोड़े गए GV2-ME मोटर सर्किट ब्रेकर द्वारा संरक्षित किया जाता है। लेआउट सरल और स्पष्ट है.

बड़े लिंक्ड कैबिनेटों को श्रेणीबद्ध बिजली वितरण की आवश्यकता होती है:

• टियर 1: मुख्य इनकमिंग स्विच, आमतौर पर एक ड्रॉ-आउट मोल्डेड केस सर्किट ब्रेकर (जैसे एबीबी ईमैक्स 2 या श्नाइडर एमटीजेड एयर सर्किट ब्रेकर) जो रिमोट स्विचिंग के लिए संचार ट्रिप यूनिट से सुसज्जित होता है।
• टियर 2: मुख्य बसबार प्रत्येक उप-कैबिनेट के आने वाले टर्मिनल पर एक स्वतंत्र सर्किट ब्रेकर के साथ, प्रत्येक कार्यात्मक कैबिनेट को बिजली वितरित करते हैं।
• टियर 3: व्यक्तिगत कैबिनेट के भीतर प्रत्येक सर्किट के लिए स्वतंत्र सुरक्षा; गंभीर भार दोहरी बिजली आपूर्ति को अपनाते हैं।

श्रेणीबद्ध सुरक्षा का उद्देश्य: एक मोटर सर्किट पर खराबी के कारण पूरी उत्पादन लाइन बंद नहीं होनी चाहिए।

अधिकांश छोटे उपकरण हार्डवेयर्ड पॉइंट-टू-पॉइंट वायरिंग, या एचएमआई से कनेक्ट होने वाले एकल मोडबस आरटीयू लिंक पर निर्भर करते हैं। कैबिनेट में स्थानीय टचस्क्रीन ऑपरेशन के लिए केवल एक ईथरनेट पोर्ट की सुविधा हो सकती है।

बड़े जुड़े हुए अलमारियाँ के लिए एक मजबूत संचार रीढ़ की आवश्यकता होती है:

• होस्ट नियंत्रण परत: औद्योगिक ईथरनेट (प्रोफिनेट/ईथरनेट/आईपी) पीएलसी को एससीएडीए और एचएमआई से जोड़ता है।
• फ़ील्ड परत: रिमोट I/O स्टेशन और वेरिएबल फ़्रीक्वेंसी ड्राइव प्रोफ़िनेट या EtherCAT के माध्यम से संचार करते हैं।
• सबसिस्टम इंटरफेसिंग: थर्ड-पार्टी डिवाइस (स्मार्ट मीटर, पावर मॉनिटरिंग यूनिट) मॉडबस टीसीपी/आरटीयू गेटवे के माध्यम से कनेक्ट होते हैं।

अंतर-कैबिनेट संचार के लिए, अनावश्यक रिंग नेटवर्क बनाने के लिए सीमेंस स्कैलेंस XB208 प्रबंधित स्विच की अनुशंसा की जाती है। यदि कोई एकल फाइबर खंड विफल हो जाता है तो सिस्टम संचार निर्बाध रहता है।

छोटे कैबिनेट सीमित गर्मी उत्पन्न करते हैं और आमतौर पर प्राकृतिक कैबिनेट वेंटिलेशन पर निर्भर होते हैं। अंदर कुछ घटकों के साथ, दो केबल ट्रंकिंग चैनल (एक पावर केबल के लिए, एक सिग्नल केबल के लिए) पर्याप्त हैं।

बड़े जुड़े हुए अलमारियाँ में गर्मी उत्पादन को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। जब कई वीएफडी एक साथ काम करते हैं, तो आंतरिक कैबिनेट तापमान आसानी से 45 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो सकता है। व्यवस्थित थर्मल प्रबंधन अनिवार्य है:

• वीएफडी कैबिनेट के लिए कूलिंग पंखे या कैबिनेट एयर कंडीशनर स्थापित करें।
• पीएलसी से गर्मी पैदा करने वाले घटकों को अलग करें; एयर इनटेक साइड पर पीएलसी लगाएं।
• प्रभावी संवहन बनाने के लिए निचली वायु सेवन + ऊपरी वायु निकास को अपनाएं।

केबलिंग मानकों को "पर्याप्त रूप से कार्यात्मक" से श्रेणीबद्ध प्रबंधन में उन्नत किया जाना चाहिए:

• कैबिनेट के बाईं ओर ट्रंकिंग में हाई-वोल्टेज पावर केबल (380 वी/220 वी) को रूट करें।
• दाहिनी ओर अलग ट्रंकिंग में लो-वोल्टेज वायरिंग (24 वी नियंत्रण सिग्नल, संचार केबल) को रूट करें।
• वीएफडी आउटपुट वायरिंग के लिए परिरक्षित केबल का उपयोग करें, और पावर केबल और सिग्नल केबल के बीच न्यूनतम 200 मिमी का अंतर बनाए रखें।

फ़्लोर-स्टैंडिंग बाड़ों की अनुशंसा की जाती है: श्नाइडर स्पेसियल एसएफ (आईपी55) या रिटल टीएस 8 श्रृंखला (आईपी55)। उनके मॉड्यूलर फ्रेम अगल-बगल मल्टी-कैबिनेट स्थापना की सुविधा प्रदान करते हैं।

छोटे नियंत्रण कैबिनेट के लिए, सर्किट ब्रेकर, थर्मल ओवरलोड रिले और एक आपातकालीन स्टॉप बटन अधिकांश एप्लिकेशन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

बड़ी जुड़ी हुई अलमारियों के लिए सुरक्षा डिज़ाइन एक व्यवस्थित इंजीनियरिंग कार्य है:

• आपातकालीन स्टॉप सिग्नल, सुरक्षा द्वार इंटरलॉक और लाइट कर्टेन इनपुट को संसाधित करने के लिए सुरक्षा पीएलसी (उदाहरण के लिए सीमेंस सीपीयू 1516एफ-3 पीएन/डीपी) तैनात करें।
• सुरक्षा सर्किट समर्पित लाल तारों का उपयोग करते हैं और अन्य सिग्नल केबलों के साथ ट्रंकिंग साझा नहीं करनी चाहिए।
• एक संपर्ककर्ता के विफल होने पर भी मुख्य सर्किट वियोग की गारंटी के लिए दोहरी संपर्ककर्ता अतिरेक (दो श्रृंखला से जुड़े श्नाइडर एलसी1डी संपर्ककर्ता) लागू करें।
• हार्डवायर क्रिटिकल इंटरलॉक सिग्नल पूरी तरह से संचार लिंक पर निर्भर होने के बजाय। फ़ील्ड अनुभव पुष्टि करता है कि संचार केबल टूटने से अलार्म बजने में विफल हो सकते हैं।

1. वास्तुकला: छोटे अलमारियाँ - एकल-संलग्नक स्टैंडअलोन डिजाइन; बड़े जुड़े हुए अलमारियाँ - मल्टी-कैबिनेट ज़ोनिंग और कार्यात्मक डिकॉउलिंग।
2. आई/ओ योजना: छोटी अलमारियाँ - सटीक मांग से मेल खाने के लिए आकार; बड़ी जुड़ी हुई अलमारियाँ - 30% अतिरिक्त क्षमता आरक्षित करती हैं और हॉट स्वैपिंग का समर्थन करती हैं।
3. बिजली वितरण: छोटे कैबिनेट - एमसीबी द्वारा संरक्षित एकल इनकमिंग सर्किट; बड़ी जुड़ी हुई अलमारियाँ - ड्रॉ-आउट मुख्य स्विच के साथ त्रि-स्तरीय सुरक्षा।
4. संचार: छोटे कैबिनेट - मोडबस आरटीयू या एकल ईथरनेट कनेक्शन; बड़े जुड़े हुए अलमारियाँ - निरर्थक रिंग नेटवर्क और मल्टी-प्रोटोकॉल गेटवे।
5. थर्मल और केबलिंग: छोटी अलमारियाँ - प्राकृतिक शीतलन, सरल दोहरी ट्रंकिंग; बड़े जुड़े हुए अलमारियाँ - सक्रिय तापमान नियंत्रण, अलग उच्च/निम्न वोल्टेज वायरिंग।
6. सुरक्षा: छोटी अलमारियाँ - ई-स्टॉप + थर्मल अधिभार संरक्षण; बड़े जुड़े हुए अलमारियाँ - सुरक्षा पीएलसी + दोहरे चैनल अतिरेक।

1. श्नाइडर TM221CE16R - स्टैंडअलोन छोटे उपकरण कैबिनेट के लिए कॉम्पैक्ट पीएलसी
2. श्नाइडर TM241CE40R - मध्यम आकार की मशीनों, पैकेजिंग और कन्वेयर लाइनों के लिए मध्य-श्रेणी पीएलसी
3. सीमेंस सीपीयू 1516-3 पीएन/डीपी - बड़े लिंक्ड सिस्टम के मुख्य नियंत्रण कैबिनेट के लिए हाई-एंड पीएलसी
4. सीमेंस सीपीयू 1516एफ-3 पीएन/डीपी - कार्यात्मक सुरक्षा अनुपालन की आवश्यकता वाले बड़े सिस्टम के लिए सुरक्षा पीएलसी
5. सीमेंस ET200SP IM 155-6 PN ST - दूरस्थ I/O स्टेशनों के लिए वितरित I/O इंटरफ़ेस मॉड्यूल
6. श्नाइडर कॉम्पैक्ट NSX100F - आने वाली बिजली और बड़े कैबिनेट में वर्गीकृत सुरक्षा के लिए मोल्डेड केस सर्किट ब्रेकर
7. श्नाइडर iC65N 2P C32A - छोटे कैबिनेट में मुख्य इनकमिंग या शाखा सुरक्षा के लिए लघु सर्किट ब्रेकर
8. श्नाइडर GV2-ME14 - मोटर सर्किट ब्रेकर, छोटे और बड़े कैबिनेट मोटर सर्किट दोनों पर लागू होता है
9. सीमेंस स्कैलेंस XB208 - अनावश्यक अंतर-कैबिनेट संचार रिंगों के लिए प्रबंधित औद्योगिक स्विच
10. श्नाइडर HMISTU855 - छोटे और मध्यम कैबिनेट पर स्थानीय ऑपरेशन पैनल के लिए टचस्क्रीन HMI