Küçük Ekipman Kontrol Kabinleri vs Büyük Bağlantılı Kontrol Kabinleri Aynı Tasarım Felsefesi Her İkisine de Uygulanabilir mi?

"Bu sadece kontaktorlar, röleler ve PLC'ler ile donatılmış bir dolap.

Bu yeni mezun mühendisler arasında yaygın bir yanılgı. her ikisi de düşük voltajlı kontrol dolapları olmasına rağmen, bir duvara monte edilmiş kutu bir 2.2 kW su pompası, 200 metrelik bir üretim hattını yöneten dört kabinli bağlantılı bir sistemden tamamen farklı bir tasarım mantığıyla çalışırFarklılık bileşenlerin kendisinde değil, mimari düşünüşte yatıyor.

Bu makalede, bu iki tip kontrol dolabı arasındaki tasarım farklılıkları altı boyutta ayrılır: tek dolaplı bağımsız sistemlerden çoklu dolaplı bağlantılı sistemlere geçiş,ve "uygun amaçlı" tasarımdan güvenilirGenişletilebilir mühendislik.

Küçük kontrol dolapları tipik olarak tek bir makine için tek bir dolap konfigürasyonunu benimser.PLC'nin kendi yerli I / O'su tüm gereksinimleri karşılar, güç kaynağı, kontrol ve koruma işlevlerini entegre eder.

Örnek olarak bir fan kontrol kutusunu alalım: Schneider M221 (TM221CE16R), devre kesici, kontaktörler ve termal aşırı yükleme röleleri ile birlikte içerir. Kablolama yapıldıktan sonra ünite teslimat için hazırdır.

Büyük bağlantılı kontrol dolapları, bölgeye ayrılmış bir tasarım felsefesini izler.

• Gelen Güç ve Dağıtım Kabinesi: Schneider ComPact NSX serisi kalıplı vaka devre kesicileri ile donatılmış ana güç erişimini ve sınıflandırılmış güç dağıtımını yönetir.
• Ana Kontrol Kabinesi: Çekirdek PLC'yi (örneğin Siemens S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP) ve HMI'yi barındırır.
• Uzak I/O Kabinesi: Alan ekipmanlarına yakın sinyal terminallerini dağıtmak için ET200SP dağıtılmış I/O modüllerini kullanır.
• VFD / Yumuşak Başlatıcı Kabine: Yüksek güçlü sürücüleri yoğunlaştırır.

Bölgeleştirmenin en önemli yararı: bir dolabın arızası tüm sistemi kapatmaz ve bakım, güç ayrı bölgelere izole ederek gerçekleştirilebilir.

Küçük kontrol dolapları için I/O planlaması basittir. Mühendisler motor, sensör ve baskı düğmeleri sayısını hesaplar ve sonra nokta nokta belirler.Dijital giriş ve çıkışların toplamı genellikle otuz ila kırk puan eder., daha fazla noktaya ihtiyaç duyulduğunda az sayıda ek genişleme modülü yeterlidir.

Büyük bağlantılı dolapların tasarımı, genişleme baş alanına öncelik vermelidir. Normalde, her dolap içinde %20~30% yedek I/O noktası ve DIN rayı alanı ayrılmıştır.Ama pratikten öğrendiğim bir ders.: Ek sensörler sıklıkla kullanıma sunulurken eklenir ve daha sonraki çalışmada yeni işlevler takılabilir.Mühendisler kabine delme de dahil olmak üzere ek işlerle karşı karşıya kalacaklar., modül kurulum ve program değişiklikleri.

Önerilen konfigürasyon: Siemens ET200SP (IM 155-6 PN ST), Schneider Modicon TM3 genişleme modülleri ile eşleştirilen uzaktaki I/O istasyonları için.Sistemin kapatılması olmadan kapasite genişlemesini sağlayan.

Küçük dolaplar genellikle gelen güç için bir ana devre kesici, iç dal devreleri için sigortalar veya minyatür devre kesici (MCB) kullanır.

Örneğin, kompakt bir su pompası kontrol dolabı bir Schneider iC65N 2P C32A'yı gelen anahtar olarak kullanır.ve her bir motor devresinin bir LC1D kontaktörüne eşleştirilmiş bir GV2-ME motor devre kesici ile korunmasıPlan basit ve net.

Büyük bağlantılı dolaplar derecelendirilmiş güç dağıtımı gerektirir:

• Katman 1: Ana gelen anahtar, tipik olarak uzaktan anahtarlama için bir iletişim yollama birimi ile donatılmış bir çekim kalıbı kalıplı devre kesici (ABB Emax 2 veya Schneider MTZ hava devre kesici gibi).
• Katman 2: Ana otobaslar, her fonksiyonel kabineye güç dağıtır ve her alt kabininin gelen terminalinde bağımsız bir devre kesici vardır.
• Katman 3: Bireysel dolaplar içindeki her devre için bağımsız koruma; kritik yükler çift güç kaynağını benimser.

Değişik koruma amacı: Bir motor devresindeki bir arıza, üretim hattının tamamen kapatılmasına neden olmamalıdır.

Çoğu küçük ekipman, sabit kablolu nokta-noktadan kablolama veya HMI'ye bağlanan tek bir Modbus RTU bağlantısına dayanır.

Büyük bağlantılı dolaplar sağlam bir iletişim omurgası gerektirir:

• Makine Kontrol Katmanı: Endüstriyel Ethernet (Profinet / EtherNet / IP) PLC'yi SCADA ve HMI ile bağlar.
• Alan Katmanı: Uzak I/O istasyonları ve değişken frekanslı sürücüler Profinet veya EtherCAT üzerinden iletişim kurarlar.
• Alt Sistem Arayüzü: Üçüncü taraf cihazlar (akıllı sayaçlar, güç izleme üniteleri) Modbus TCP/RTU geçitleri üzerinden bağlanır.

Kabineler arası iletişim için, Siemens SCALANCE XB208 yönetilen anahtarları gereksiz halka ağları oluşturmak için önerilmektedir..

Küçük dolaplar sınırlı ısı üretir ve genellikle doğal dolap havalandırmasına dayanır.sinyal kabloları için bir tane) yeterlidir.

Büyük bağlantılı dolaplarda ısı üretimi göz ardı edilemez.Sistematik ısı yönetimi zorunludur.:

• VFD dolapları için soğutma fanları veya kabin klimaları monte edin.
• Sıcaklık üreten bileşenleri PLC'lerden ayırın; PLC'leri hava giriş tarafına yerleştirin.
• Etkili konveksiyon oluşturmak için alt hava giriş + üst hava egzozu kullanın.

Kablolama standartları "yeteri kadar işlevsel" den hiyerarşik yönetime yükseltilmelidir:

• Yüksek voltajlı güç kablolarını (380 V / 220 V) dolabın sol tarafındaki gövdeye yerleştirin.
• Aşağı voltajlı kabloları (24 V kontrol sinyalleri, iletişim kabloları) sağ tarafta ayrı bir gövdeye yerleştirin.
• VFD çıkış kabloları için koruma kabloları kullanın ve güç kabloları ile sinyal kabloları arasında en az 200 mm açıklık tutun.

Yerde ayakta duran kabinler önerilir: Schneider Spacial SF (IP55) veya Rittal TS 8 serisi (IP55). Modüler çerçeveleri yan yana çoklu kabin montajını kolaylaştırır.

Küçük kontrol dolapları için, devre kesici, termal aşırı yükleme röleleri ve acil durma düğmesi çoğu uygulama gereksinimini karşılar.

Büyük bağlantılı dolaplar için güvenlik tasarımı sistematik bir mühendislik görevidir:

• Güvenlik PLC'lerini (örneğin Siemens CPU 1516F-3 PN/DP) acil durma sinyallerini, güvenlik kapısı kilitlerini ve ışık perde girişlerini işlemek için kullanın.
• Güvenlik devreleri özel kırmızı kablo kullanır ve diğer sinyal kablolarıyla ortak kablo kullanmamalıdır.
• Bir kontakörün arızalanması durumunda bile ana devre bağlantısının kesilmesini sağlamak için çift kontakör redundansi (iki seri bağlantılı Schneider LC1D kontakörü) uygulanmalıdır.
• Hardwire, yalnızca iletişim bağlantılarına güvenmek yerine kritik sinyalleri kilitler.

1. Mimarlık: Küçük dolaplar ′′ tek kapalı bağımsız tasarım; Büyük bağlantılı dolaplar ′′ çoklu dolap bölgesi ve işlevsel koplama.
2. I/O planlaması: Küçük dolaplar ️ tam talebe uyan boyutlarda; Büyük bağlantılı dolaplar ️ %30 yedek kapasiteyi saklar ve sıcak değişimi destekler.
3. Güç dağıtımı: Küçük dolaplar MCB'ler tarafından korunan tek giriş devresine; Büyük bağlantılı dolaplar çekme ana anahtarları ile üç katmanlı koruma.
4. İletişim: Küçük dolaplar “Modbus RTU” veya tek Ethernet bağlantısı; Büyük bağlantılı dolaplar “geçici halka ağları artı çoklu protokol geçitleri.
5. Termal ve Kablolama: Küçük dolaplar ️ doğal soğutma, basit çift gövde; Büyük bağlantılı dolaplar ️ aktif sıcaklık kontrolü, ayrı yüksek / düşük gerilimli kablolama.
6. Güvenlik: Küçük dolaplar E-stop + termal aşırı yük koruması; Büyük bağlantılı dolaplar güvenlik PLC + çift kanal redundansi.

1. Schneider TM221CE16R, bağımsız küçük ekipman dolapları için kompakt PLC
2. Schneider TM241CE40R orta boyutlu makineler, ambalajlama ve taşıyıcı hatları için orta sınıf PLC
3. Siemens CPU 1516-3 PN/DP ¢ Büyük bağlantılı sistemlerin ana kontrol dolapları için yüksek kaliteli PLC
4. Siemens CPU 1516F-3 PN/DP, işlevsel güvenlik uyumluluğu gerektiren büyük sistemler için güvenlik PLC'si
5. Siemens ET200SP IM 155-6 PN ST Uzak I/O istasyonları için dağıtılmış I/O arayüz modülü
6. Schneider ComPact NSX100F ¢ Büyük dolaplardaki gelen güç ve dereceli koruma için kalıplı durumlu devre kesici
7. Schneider iC65N 2P C32A küçük dolaplarda ana gelen veya dal koruma için minyatür devre kesici
8. Schneider GV2-ME14 ′ Motor devre kesici, hem küçük hem de büyük dolap motor devrelerine uygulanabilir
9. Siemens SCALANCE XB208 ¢ Yükseli kabine arası iletişim halkaları için yönetilen endüstriyel anahtar
10. Schneider HMISTU855 Küçük ve orta boy dolaplardaki yerel kontrol panelleri için dokunmatik ekranlı HMI