Protecție fiabilă a circuitelor de comandă de 24 V.
Opinii ale experților cu privire la alimentarea și protecția fiabilă a circuitelor de comandă de 24 V.
Sarcina este din ce în ce mai concentrată
Întrebările au fost adresate de Andreas Gees, deputat. Redactor-șef elektro AUTOMATIZARE
Elektro AUTOMATION: Digitalizarea în industrie este în avans. Comenzile electronice, senzorii și acționările, adesea cu 24 sau 48 V, sunt din ce în ce mai utilizate. O alimentare fiabilă este esențială pentru funcționare. Cu toate acestea, problema care apare din utilizarea surselor de alimentare cu comutare în dulapul de comandă este pe deplin cunoscută de cei responsabili în practică?
Erich Fischer (E-T-A): Mulți planificatori electrici și utilizatori finali se concentrează acum din ce în ce mai mult pe această sarcină. Siguranța operațională și disponibilitatea sistemelor de producție depind foarte mult de interacțiunea lină a componentelor utilizate. Integrarea timpurie a serviciilor și întreținerii sistemului joacă un rol important în lanțul valoric al mașinilor și sistemelor. Asigură deja stabilitatea tensiunii de control de 24 VDC în faza de planificare. Pentru că fără energie, digitalizarea cade pe marginea drumului. Combinația bine coordonată a unei surse de alimentare cu comportament robust la suprasarcină cu protecție electronică selectivă a circuitelor de 24 VDC crește siguranța și durata de funcționare a mașinilor și sistemelor.
Florian Holzmann (Murrelektronik): Specificațiile normative lasă puțin loc de manevră: asigură verificarea detaliată a sistemelor înainte de punerea în funcțiune. O cerință interesantă din practică este întrebarea dacă influențele electromagnetice (cuvânt cheie EMC) care pot apărea din sursele de alimentare cu comutare au un impact negativ asupra comunicării datelor. Aici, la Murrelektronik, considerăm că este foarte important să privim sistemele de alimentare cu energie în ansamblu și să le coordonăm perfect. Prin urmare, lucrăm cu un portofoliu bine gândit: există module tampon fiabile și filtre eficiente în același design pentru sursele de alimentare în modul comutat. O altă opțiune care este din ce în ce mai solicitată în discuțiile cu clienții este mutarea sursei de alimentare în domeniul industrial. Oferim soluții IP67 în acest scop, care sunt în creștere.
Karsten Kronsbein (Siemens): Spre deosebire de transformatoarele care erau utilizate în trecut, sursele de alimentare cu comutare își limitează curentul de ieșire pentru auto-protecție. Cu întreruptoarele convenționale miniaturale, limitarea electronică a curentului poate duce la probleme, mai ales în cazul scurtcircuitelor. Deoarece aici intră în joc caracteristica pentru eliberarea electromagnetică rapidă, care necesită de până la 14 ori curentul nominal pentru curent continuu, pe care o sursă de alimentare nu o poate furniza neapărat. Modulele de selectivitate Sitop PSE200U sunt potrivite în mod optim cu sursele de alimentare cu comutare și limitează curentul la 1,5 ori valoarea setată. Pentru a vă asigura că 24 V nu scade în niciun moment, tensiunea este monitorizată constant și ramura critică este oprită imediat. Celelalte ramuri sunt alimentate cu energie absolut neîntreruptă, iar PLC rămâne în modul de funcționare.
Klaus Schürman (Weidmüller): Modificarea la Directiva privind mașinile de acum câțiva ani a făcut din nou conștientizarea acestei probleme. Conform acestui fapt, „evitarea erorilor cauzelor comune” este o prioritate ridicată. În cazul unui scurtcircuit, nereușita declanșării unei siguranțe în circuitele de ieșire DC poate duce la defectarea întregii tensiuni de control, rezultând o stare de funcționare periculoasă a mașinii. Pentru a evita acest lucru, sistemele de protecție CC trebuie proiectate astfel încât, în cazul unui scurtcircuit, circuitul defect să fie oprit în cel mai scurt timp posibil. Conform standardului IEC 61131-1, funcționarea unui control este considerată sigură dacă scăderile de tensiune care apar (de exemplu, ca în acest caz din cauza scurtcircuitelor) nu durează mai mult de 10 ms. Siguranțele electronice îndeplinesc îndeosebi acest obiectiv de protecție și, prin urmare, câștigă teren în tot mai multe aplicații de ani de zile.
Mario Stolzenberg (Phoenix Contact): Mulți dintre clienții și partenerii noștri de afaceri au deja o înțelegere profundă a problemei. În special în domeniul ingineriei mecanice și a instalațiilor, interacțiunea dintre sursa de alimentare, secțiunile transversale și lungimile cablurilor, precum și comportamentul de oprire a siguranțelor sau a altor dispozitive de protecție la supracurent este o chestiune firească. În majoritatea cazurilor, siguranțele electronice sunt deja instalate pentru a preveni prăbușirea tensiunii. Cu toate acestea, în gama largă de aplicații, este adesea nevoie de explicații cu privire la proiectarea și funcționalitatea protecției electronice. De exemplu, atunci când întrebați despre curba caracteristică, puteți vedea adesea gândirea de zeci de ani în termeni precum inerția unei siguranțe sau diferitele caracteristici de declanșare ale mașinilor.
Peter Tillmann (Wago): Problema a fost de fapt puțin cunoscută în practică de mult timp. Dar asta se schimbă din ce în ce mai mult în acest moment. În trecut, la vizitarea clienților și la târgurile comerciale, am subliniat în repetate rânduri că sunt adesea necesare măsuri speciale atunci când se asigură partea secundară din spatele unei surse de alimentare cu comutare. Cu metodele convenționale de protecție, o oprire fiabilă conform EN 60204 nu este neapărat garantată. Observația mea este că munca noastră dă roade încet și că conștientizarea acestei probleme crește în întreaga industrie.
Elektro AUTOMATION: Ce pot face întreruptoarele convenționale miniaturale pentru protecția selectivă a circuitelor individuale și când este absolut necesară utilizarea siguranțelor electronice? Cum se poate rezolva problema cablurilor deosebit de lungi, de exemplu în industria proceselor?
Fischer: întrerupătoarele de circuit convenționale îndeplinesc doar funcția de protecție a liniei conform EN 60947-2. Banda largă de toleranță a caracteristicii magnetice B sau C sau rezistența liniei în sistemul de 24 VDC împiedică declanșarea imediată în cazul unui scurtcircuit. Tensiunea de control se prăbușește deoarece sursa de alimentare intră în autoprotecție și nu furnizează curentul necesar. Protecția electronică la supracurent este întotdeauna prima alegere atunci când sursa de alimentare este acționată dinamic până la limita de sarcină sau când liniile de sarcină lungă necesită parametri de întrerupere semnificativ mai restrânși în caz de suprasarcină. Întrerupătorul electronic ESS30 rezolvă problema cablurilor lungi din industria proceselor, combinând o suprasarcină optimizată în timp și oprirea scurtcircuitului cu izolarea electrică și limitarea curentului integrat. De altfel, TÜV o vede și așa.
Holzmann: Legitimitatea întrerupătorului convențional în miniatură nu ar trebui pusă la îndoială, dar va fi utilizată din ce în ce mai mult doar în cazuri individuale. Chiar dacă trebuie doar securizate câteva canale, un concept cu garanții electronice este mai economic și mai ușor de utilizat. Exemplul nostru este sistemul inteligent de monitorizare a puterii Mico, pe care l-am dezvoltat precis pentru aplicații de 24 V; tocmai pentru că am vrut să oferim și mai multă fiabilitate decât este posibil cu întrerupătoarele miniaturale. Desigur, este apoi plăcut faptul că este necesar mai puțin spațiu pentru acest lucru și că mult mai multe canale pot fi monitorizate cu un efort semnificativ mai mic decât cu întreruptoarele miniaturale. Mico Pro este apoi dezvoltarea ulterioară logică. Structura modulară face posibilă adaptarea sistemelor exact la aplicația specifică - aceasta oferă un efect cost-beneficiu favorabil, cu economii maxime de spațiu.
Kronsbein: Dimensiunea unui întrerupător de linie este complexă, deoarece trebuie cunoscuți curenții nominali ai tuturor consumatorilor conectați pe ramură. Curenții de intrare trebuie, de asemenea, luați în considerare, astfel încât LSS să nu se declanșeze prea devreme. Cu modulul de selectivitate Sitop PSE200U, curentul de declanșare poate fi setat pentru fiecare alimentator după instalare. Fie cu ajutorul monitorului de curent, care transmite curentul ca valoare de tensiune pentru măsurare cu un voltmetru (1 V corespunde 1 A), fie prin rotirea potențiometrului până când LED-ul clipește din cauza supraîncărcării. LSS, în general, nu oferă o selectivitate suficientă pentru cablurile lungi. Deoarece curentul maxim este limitat de rezistența ohmică chiar și în cazul unui scurtcircuit, LSS se declanșează numai când tensiunea a scăzut deja și PLC-ul a trecut în modul de oprire. În cel mai rău caz, LSS nu se va declanșa deloc, iar depanarea devine un joc de răbdare. Sitop PSE200U se declanșează după un supracurent critic de cel mult 5 s. Există o bibliotecă specială pentru sistemul de control al procesului Simatic PCS7, prin care este vizualizată ieșirea oprită. Mesajul cu un singur canal trimite informațiile ca cod serial către o intrare digitală.
Stolzenberg: În cazul încărcărilor cu curenți de pornire mari, siguranțele electronice le pot interpreta deja ca erori și le pot opri neintenționat. În aceste cazuri, un întrerupător de circuit convențional în miniatură poate fi soluția potrivită. Cu toate acestea, atunci când faceți selecția, este important să vă asigurați că sursa de alimentare poate furniza curentul de declanșare necesar pentru întrerupătorul în cazul unei defecțiuni - adică un scurtcircuit sau supracurent. Sursele noastre de alimentare din familia Quint Power abordează tocmai această nevoie cu tehnologia SFB (Selective Fuse Breaking). Pentru a asigura declanșarea fiabilă în mod optim chiar și cu cele mai lungi cabluri posibile, curba caracteristică a familiei de întrerupătoare termomagnetice de tip CB TM se potrivește exact cu comportamentul tehnologiei SFB. Dacă, în cazul cablurilor deosebit de lungi, rezistența nu permite un curent de declanșare suficient, chiar și cu cea mai puternică sursă de alimentare, nu există o siguranță electronică.
Tillmann: Întreruptoarele convenționale în miniatură necesită un curent semnificativ mai mare decât curentul nominal pentru declanșare fiabilă. În plus, acest curent crește și mai mult pentru aplicațiile DC, deoarece producătorii specifică un factor DC. Prin urmare, unitatea de alimentare în amonte trebuie să poată alimenta acest curent în cazul unei defecțiuni. Acest lucru este asigurat, de exemplu, de către sursele de alimentare cu funcție boost. Protecția selectivă cu întrerupătoare de circuit miniaturale convenționale poate fi asigurată numai dacă unitatea de alimentare nu provoacă o cădere de tensiune cu curentul cauzat de defecțiune. În plus, impedanța liniei poate fi atât de mare încât un curent de declanșare atât de mare nu poate circula în linie. În acest caz, protecția secundară cu întrerupătoare clasice miniaturale nu funcționează. Întreruptoarele electronice pot ajuta aici, deoarece sunt caracterizate printr-o caracteristică de declanșare precis definită și deci se opresc la supracurenți semnificativ mai mici.
Elektro AUTOMATION: În calitate de producător, acum oferiți un portofoliu diversificat de siguranțe electronice, de asemenea, în combinație cu surse de alimentare în modul comutat. În funcție de ce criterii de selecție și în ce granularitate ar trebui să aleagă utilizatorul soluția optimă pentru el? Oferiți asistență în specificarea comună a surselor de alimentare și a siguranțelor?
Fischer: Coordonarea optimă a caracteristicilor de ieșire a surselor de alimentare cu impuls cu caracteristica de oprire a siguranțelor noastre electronice REX12 și ESX10-T oferă utilizatorului o performanță optimă a tensiunii de control în intervalul DC 12/24/48 V. Ce granularitate a curenților nominali este optim depinde de aplicația specifică. Aceasta poate oferi, de exemplu, protecție individuală pentru componentele de control sau protecție de grup pentru componentele periferice. Un alt criteriu este alegerea conceptului de distribuție a energiei. Un concept central, descentralizat sau mixt poate fi folosit aici. E-T-A oferă sfaturi cuprinzătoare cu privire la soluția optimă în ceea ce privește alimentarea cu energie electrică, protecția la supracurent, distribuția de energie și comunicarea.
Holzmann: Când vine vorba de granularitate, cazul este clar pentru noi: nu construim mai multe conducte decât este necesar, ci ne adaptăm stația Mico-Pro exact la cerințe. Acest lucru oferă clienților noștri efectul optim de nevoie/efort. Și nu ar trebui să rămână nemenționat: datorită configurației modulare, nu este, de asemenea, o problemă să adăugați un modul suplimentar, de exemplu dacă o unitate suplimentară este atașată la mașină. Pentru a ne sprijini clienții, am dezvoltat un configurator practic și, desigur, contactele noastre, care sunt în dialog regulat cu clienții noștri, sunt foarte orientate spre soluții și ferme în această problemă.
Kronsbein: Siemens, în calitate de specialist pentru automatizarea complet integrată, oferă instrumentul de selecție TIA pentru a proiecta în mod optim un sistem în faza de planificare de la control, prin acționări, componentele HMI până la alimentarea cu 24 VDC. Acest instrument include o vizualizare a consumatorului de 24 V, cu care se poate determina cu ușurință sursa de alimentare pentru încărcăturile care trebuie furnizate. După determinarea sursei de alimentare, poate fi determinat și modulul corect de selectivitate. În acest scop, consumul de energie al componentelor planificate Siemens este utilizat automat și al altor consumatori prin introducere manuală. Criteriile de selecție suplimentare sunt de ex. numărul de sucursale, cerințele clasei NEC 2 și sfera mesajelor de diagnostic. Chiar și fără instrumentul de selecție TIA, nu există probleme la dimensionarea modulelor de selectivitate Sitop deoarece valoarea pragului curent poate fi setată individual pe site.
Schürmann: Există tendința ca siguranțele electronice să continue să avanseze. Acestea economisesc spațiu, mai ales atunci când există multe circuite de încărcare. Există, de asemenea, diverse opțiuni de telecomandă, inclusiv conexiuni fieldbus. Întreruptoarele miniaturale pot avea o bună funcționare la mașinile cu lungimi scurte de cablu-
și selectivitatea nu trebuie menținută în toate aplicațiile. Sistemele actuale de alimentare cu energie trebuie privite holistic. Începe cu calitatea alimentării rețelelor de alimentare și condițiile ambientale ale locului de utilizare, precum și cu cerințele dinamice sau de suprasarcină ale sarcinilor conectate și se termină cu o protecție adecvată a sarcinii. Weidmüller oferă aici numeroase soluții. Inginerii noștri de vânzări sunt încântați să consilieze și să dezvolte concepte optime.
Stolzenberg: Experiența noastră arată că majoritatea utilizatorilor doresc să se gândească cât mai puțin posibil la detaliile tehnice ale funcției de bază a unei siguranțe. Trebuie doar să funcționeze. În schimb, alte proprietăți ale produsului vin în prim plan ca criterii de decizie. Dacă multe circuite de consum trebuie protejate selectiv într-o aplicație, vă recomandăm siguranțe multicanal. Acest lucru poate reduce semnificativ spațiul necesar în dulapul de comandă. Pentru aplicații care necesită un nivel ridicat de flexibilitate, oferim o gamă largă de siguranțe modulare monocanale. Când specificăm sursa de alimentare potrivită, ne bazăm pe experiența noastră de ani de zile în alimentarea cu sursă de comutare. În special, cunoștințele detaliate - de exemplu despre o creștere a puterii, și anume asigurarea unor curenți semnificativ mai mari uneori - ne permit să consiliem individual cu privire la proiectarea sistemului holistic de 24 VDC.
Elektro AUTOMATION: În plus față de sursa de alimentare, siguranțele electronice și dispozitivele UPS, conceptele oferă opțiuni extinse pentru evaluarea eficienței proceselor. Ce opțiuni viitoare vedeți aici și ce canale de comunicare ar trebui să fie acceptate?
Fischer: Abilitatea de a diagnostica, întreținerea la distanță și gestionarea energiei la nivelul întregului control și la nivel de teren joacă un rol decisiv. Sistemele inteligente de distribuție a energiei cu conexiune la diferite platforme de comunicații sunt din ce în ce mai utilizate. Sistemele ControlPlex de la E-T-A includ parametrizarea, afișarea stării, memoria istoricului, achiziționarea și analiza valorii măsurate, precum și controlul ca releu de cuplare. REX12D este echipat cu IO-Link și Modbus-RTU-
Sistemul deja intrarea în digitalizarea nivelului de câmp inferior. Sistemele high-end oferă chiar și o conexiune la Profinet sau Ethercat. În viitor, conexiunea cu sistemele de nivel superior se va face și prin OPC UA și MQTT. Serverul web integrat permite, de asemenea, accesul direct.
Holzmann: Utilizatorii întreabă în mod specific despre produse și soluții care le permit să facă diagnostic preventiv. Ați înțeles: Măsurile de întreținere predictivă se plătesc adesea singure cu primul eșec evitat. De aceea acordăm o mare importanță faptului că componentele sursei noastre de alimentare sunt înlocuite la momentul optim, „cât mai târziu posibil, dar cât mai devreme posibil.” Sistemele pentru monitorizare adecvată ne susțin în acest sens, componentele sunt utilizate cât mai eficient posibil, dar niciodată ca factor de incertitudine. pentru o funcționare fiabilă - acesta este cel mai economic mod de utilizare a componentelor.
Schürmann: Weidmüller a fost unul dintre primii care a introdus o sursă de alimentare comunicativă cu seria Protop, confruntându-se astfel cu provocările din industria 4.0 într-un stadiu incipient. Opțiunile de control de la distanță, parametrizare și monitorizare a stării pot fi acum implementate. În acest an, la Hannover Messe, vom prezenta un sistem de securitate electronică comunicativă cu numeroase opțiuni de control de la distanță și transparență a datelor. Ambele dispozitive pot fi conectate la sisteme de control folosind IO-Link. Comenzile comunicative UPS vor fi, de asemenea, disponibile în viitor. Tehnologiile cloud și IOT vor deveni din ce în ce mai concrete.
Stolzenberg: siguranțele electronice măsoară, analizează și evaluează continuu starea mașinilor și a sistemelor. Datele astfel determinate câștigă rapid importanță în era Internetului obiectelor. Pasul de colectare a informațiilor - mesaje de eroare, comportament la încărcare, timpi de funcționare sau frecvențe de eșec - și schimbul acestora cu un controler de nivel superior prin interfețe de comunicații este deja o practică obișnuită. Creșterea pe fondul viabilității economice a acestor aplicații este doar o chestiune de timp.
Tillmann: Întrerupătoarele electronice, sistemele UPS și sursele de alimentare pot comunica deja astăzi. În acest fel, erorile pot fi identificate într-un stadiu incipient și poate fi efectuată o întreținere preventivă. Întreruptoarele electronice pot fi, de asemenea, acționate de la distanță. De exemplu, un canal declanșat poate fi pornit din nou de către controler sau întrerupătorul poate funcționa și ca un comutator electronic. Monitorizarea curenților de sarcină curenți ajută la determinarea consumului de energie al sistemului și poate ajuta, de asemenea, la identificarea semnelor de uzură a pieselor în mișcare. În viitor, văd că fiecare încărcare va fi securizată electronic individual. Aceasta înseamnă că aveți nevoie de mai multe siguranțe, dar salvați terminalele de distribuție. Defecțiunile pot fi localizate sau rectificate mai rapid și contribuie la o disponibilitate crescută a sistemului.
Surse de alimentare în SUA și Canada: UL 508 înlocuit cu UL 61010