Prečo riadiaca skriňa PLC potrebuje riadenie teploty? Aplikácie a chladiace riešenia

Riadiaca skriňa PLC slúži ako kritická riadiaca platforma v systémoch priemyselnej automatizácie. V tradičných automatizačných nastaveniach PLC primárne riešia úlohy, ako je logické riadenie, zber dát a blokovanie zariadení. Keďže však automatizačné systémy čoraz viac zahŕňajú pohony s premenlivou frekvenciou (VFD), servopohony, priemyselné spínače, HMI, vzdialené I/O a komunikačné zariadenia, počet elektronických komponentov a súvisiace tepelné zaťaženie v skrini vzrástol.

 

Moderný dizajn riadiacej skrine{0}}založený na PLC preto musí riešiť nielen fyzickú inštaláciu komponentov, ale aj ich dlhodobú-stabilnú prevádzku. Faktory ako tepelný manažment, ochrana životného prostredia a špecifické aplikačné scenáre sa stávajú čoraz dôležitejšími technickými faktormi.

 

 

 

Hoci samotný procesor PLC zvyčajne nie je primárnym zdrojom tepla v skrini, iné zariadenia vo vnútri-ako sú frekvenčné meniče (VFD), servopohony, napájacie moduly, stykače a zariadenia priemyselnej siete- môžu v dôsledku strát energie nepretržite generovať teplo. Keď je v jednom kryte nainštalovaných viacero zariadení, toto teplo sa akumuluje.

 

Ak teplo nie je možné efektívne rozptýliť, vnútorná teplota okolia sa môže zvýšiť. Preto chladiace riešenia pre aplikačné skrine musia byť založené skôr na celkovom tepelnom zaťažení celej skrine, než sa zameriavať len na samotné PLC.

 

 

 

Pre uzavretú PLC skriňu s nízkou tepelnou záťažou často postačuje prirodzený odvod tepla cez povrch skrine. Táto metóda má jednoduchý dizajn a nevyžaduje žiadne ďalšie ventilátory alebo klimatizačné jednotky. Ak sa však v skrini nachádza veľké množstvo frekvenčných meničov (VFD), servopohonov alebo iných- elektronických zariadení s vysokým výkonom, spoliehanie sa výlučne na prirodzené chladenie nemusí stačiť.

 

Potreba aktívneho chladenia by sa preto mala určiť na základe výpočtov zahŕňajúcich menovitý výkon zariadenia, teplotu okolia, rozmery skrine a vnútorné tepelné zaťaženie.

 

 

Filtračné ventilátory a výfukové jednotky uľahčujú prúdenie vzduchu v kryte. Chladný vzduch vstupuje do skrine, absorbuje teplo generované elektronickými súčiastkami a potom je vytlačený cez výfukové otvory. Tento prístup sa vyznačuje jednoduchým dizajnom a je vhodný pre určité štandardné priemyselné prostredia. Avšak v prostrediach s vysokou úrovňou prachu, olejovej hmly alebo iných nečistôt môžu štandardné filtračné ventilátory vyžadovať častú údržbu.

 

Nedávne údaje o chladení priemyselných riadiacich skríň tiež zdôrazňujú, že v prašnom priemyselnom prostredí zanesenie filtračného systému priamo ovplyvňuje chladiaci výkon skrine.

 

 

Ak je ovládacia skriňa inštalovaná v dielni s vysokou-teplotou alebo sa v nej nachádza zariadenie, ktoré generuje značné teplo, skriňová klimatizácia je reálnou možnosťou. Tieto jednotky regulujú vnútornú teplotu v relatívne uzavretom priestore, čím zabraňujú nasávaniu prašného vonkajšieho vzduchu priamo do skrine.

 

Toto riešenie je obzvlášť vhodné- do priemyselných prostredí, ktoré sa vyznačujú vysokými teplotami, prachom alebo vlhkosťou.
Keďže však skrinkové klimatizácie zvyšujú náklady na systém a požiadavky na údržbu, výber by mal byť založený na skutočných prevádzkových podmienkach.

 

 

Výmenníky tepla uľahčujú prenos tepla bez priamej výmeny vzduchu medzi vnútrom a vonkajškom skrine. Toto riešenie ponúka výrazné výhody pre nástenné-skrinky PLC, ktoré vyžadujú vysoký stupeň ochrany, pretože pomáha znižovať vnútorné teploty a zároveň udržuje skriňu relatívne utesnenú. Konkrétna zvolená metóda chladenia závisí od kombinácie faktorov vrátane okolitej teploty, tepelného zaťaženia a požadovaného stupňa ochrany.

 

 

Priemyselné prostredie sa výrazne líši od štandardného kancelárskeho prostredia. Výrobné dielne môžu obsahovať prach, olejovú hmlu, vodnú paru a iné nečistoty.

 

Ak tieto látky preniknú do skrinky PLC z nehrdzavejúcej ocele, môžu ohroziť dlhodobú{0}}prevádzku terminálov, konektorov a elektronických komponentov. V dôsledku toho musia byť dverové panely, tesniace pásy, káblové vstupy a ventilačné konštrukcie navrhnuté tak, aby spĺňali špecifické environmentálne požiadavky.

 

 

Práškovo-poťahované PLC skrine sú široko používané v priemyselnej automatizácii. Napríklad výrobné výrobné linky sa spoliehajú na PLC na riadenie dopravných systémov, montážnych procesov, kontrolných staníc a mechanických ovládačov.

 

V systémoch úpravy vody sa PLC používajú na ovládanie čerpadiel, ventilov a monitorovanie hladín a prietokov tekutín.

 

Systémy HVAC využívajú PLC na koordináciu prevádzky ventilátorov, čerpadiel, ventilov a ďalších zariadení.

 

Energetické systémy využívajú PLC na monitorovanie stavu zariadení, zber dát a riadenie blokovania.

 

Odborná literatúra uvádza typické aplikácie modulárnych PLC skríň, vrátane vodných čerpadiel, vzduchových kompresorov, ventilátorov, centrálnych klimatizačných systémov, obrábacích strojov, kotlov, strojov na výrobu papiera a zariadení na spracovanie potravín.

 

 

 

Zariadenia na úpravu vody zvyčajne vyžadujú ovládanie mnohých čerpadiel, ventilov, senzorov a nástrojov. Zákazkové skrinky PLC pripájajú poľné senzory a akčné zariadenia, čo umožňuje automatizované riadenie a monitorovanie stavu.

 

Vzhľadom na vysokú vlhkosť, ktorá sa často vyskytuje v prostrediach na úpravu vody, musia byť materiály skrine, tesniace konštrukcie a stupne ochrany vybrané na základe skutočných prevádzkových podmienok.

 

 

Na automatizovaných výrobných linkách sú skrine PLC odolné proti výbuchu{0}}prepojené so senzormi, robotmi, dopravníkovými systémami, pohonmi s premenlivou frekvenciou (VFD) a servosystémami. Tieto skrine musia zabezpečiť stabilnú výmenu dát a riadiacich signálov medzi rôznymi zariadeniami.

 

S pokrokom v inteligentnej výrobe sa priemyselný Ethernet, vzdialené I/O a zariadenia na zber údajov čoraz viac integrujú do riadiacich skríň. Moderná PLC skriňa teda slúži nielen ako montážna platforma pre riadiace systémy, ale aj ako kritický uzol v rámci priemyselnej siete.

 

 

Vo veľkých-systémoch HVAC koordinujú PLC ventilátory, čerpadlá, chladiace systémy a ventily. Riadiaca skriňa musí upravovať prevádzkové stavy zariadenia na základe údajov v teréne, ako je teplota, tlak a prietok.

 

V prípade skríň inštalovaných v mechanických miestnostiach alebo priestoroch zariadení musia byť metódy odvodu tepla navrhnuté tak, aby sa zohľadnili okolité teploty a doba prevádzky zariadenia.

 

 

PLC panely sú tiež použiteľné pre solárne, veterné a iné energetické systémy. V týchto aplikáciách PLC riadia zariadenia, monitorovanie stavu, alarmy a komunikačné funkcie.

 

Okrem PLC a I/O modulov môžu tieto skrine vyžadovať priemyselné prepínače, komunikačné moduly a zariadenia na zber dát.

 

 

Inteligentné továrne vyžadujú rozsiahle prepojenie zariadení. Ako riadiace uzly pre automatizačné zariadenia si skrine elektrického systému musia vymieňať údaje s HMI, SCADA systémami, platformami MES a priemyselnými sieťami.

 

V dôsledku toho sa funkcia moderného krytu systému PLC vyvinula z tradičného „reléového riadiaceho centra“ na integrovanú automatizačnú platformu kombinujúcu riadenie, komunikáciu, zber údajov a správu zariadení.

 

 

Hoci priemyselné prepínače, komunikačné moduly a vzdialené I/O zariadenia môžu mať nižšie menovité výkony ako pohony s premenlivou frekvenciou (VFD), sú citlivé na faktory prostredia a elektromagnetické rušenie.

 

Preto musí byť komunikačná časť v rámci štandardnej PLC skrine strategicky naplánovaná na základe funkčnosti zariadenia.
Vedenie komunikačných káblov vo vzťahu k napájacím káblom musí tiež spĺňať špecifikácie návrhu systému a požiadavky výrobcu zariadenia.

 

 

Program logiky ovládania panela PLC z nehrdzavejúcej ocele automatické skrine sú zvyčajne navrhnuté na roky nepretržitej prevádzky. V dôsledku toho je potrebné brať do úvahy jednoduchosť údržby od začiatku, a nie až potom, keď dôjde k poruche. Funkcie, ako je logické usporiadanie komponentov, jasné označovanie vodičov, ľahko odnímateľné montážne konštrukcie, dostatočný pracovný priestor a presné elektrické schémy, to všetko pomáha personálu údržby pri rýchlej diagnostike a riešení problémov.

 

Vynikajúci dizajn aplikačnej skrine predvída budúce potreby údržby a rozšírenia počas počiatočnej fázy návrhu.

 

 

Po niekoľkých rokoch prevádzky si systémy priemyselnej automatizácie často vyžadujú pridanie nových senzorov, akčných členov, komunikačných zariadení alebo I/O modulov. Ak v skrinke nie je vyhradené miesto, budúce úpravy si môžu vyžadovať výmenu celej jednotky.

 

Preto vhodné rezervovanie montážnych miest, priestoru svoriek a kapacity káblovodu počas počiatočnej fázy návrhu zvyšuje rozšíriteľnosť systému.

 

 

Vďaka neustálemu pokroku v oblasti priemyselnej automatizácie, inteligentnej výroby a priemyselného internetu sa skrine programovateľných logických radičov budú čoraz viac vyvíjať smerom k modularite, sieťovej konektivite a inteligencii. Tieto skrine budú pravdepodobne integrovať širšiu škálu komponentov, ako sú priemyselné komunikačné zariadenia, vzdialené I/O, moduly okrajových výpočtov a systémy monitorovania stavu.

 

Používanie vysokovýkonných pohonov s premenlivou frekvenciou (VFD) a servopohonov bude zároveň naďalej podporovať pokroky v technológiách tepelného manažmentu pre riadiace skrine.

 

V dôsledku toho sa budúce priemyselné PC riadiacej skrine musia vyznačovať nielen spoľahlivými mechanickými štruktúrami a elektrickými pripojeniami, ale musia ponúkať aj vynikajúce tepelné riadenie, možnosti sieťovej komunikácie a jednoduchú údržbu.

 

Kryty ovládacích panelov sú životne dôležitou infraštruktúrou v rámci systémov priemyselnej automatizácie; ich výkon nezávisí len od samotného PLC, ale aj od faktorov, ako sú materiály krytu, vnútorné usporiadanie, metódy rozptylu tepla, ochrana životného prostredia, elektroinštalácia a komunikačná architektúra.

 

Pre štandardné automatizačné zariadenia je možné použiť prirodzené chladenie alebo ventilátory na základe tepelného zaťaženia; prostredia s vysokou{0}}teplotou alebo{1}}prašnosťou si však môžu vyžadovať robustnejšie, uzavreté chladiace riešenia.

 

Od výroby po konečnú{0}}použitie aplikácie,PLC riadiace skrinesa vyvíjajú z tradičných elektrických krytov na integrované platformy priemyselnej automatizácie, ktoré kombinujú riadenie, komunikáciu, zber dát a ochranu zariadení.