Témakör:
Smart Factory Grid 24 V DC
Megjelent: 2020. március 03.
IP65 védettségű tápegységellátás intelligens gyárak decentralizált automatizálási folyamatai számára
A korszerű rendszer infrastruktúrája az adatok, a tápellátás és a vezérléstechnika intelligens hálózataiból áll. Ezek gyorsan és rugalmasan alkalmazkodnak a gyártástechnológiai átalakításokhoz és bővítésekhez, önállóan és függetlenül felügyeleti feladatot látnak el, és a hiba megjelenése előtt képesek érzékelni és jelenteni az üzem összetevőinek kialakulóban lévő meghibásodásait vagy rendellenességeit. Ez a koncepció már a 24 V DC és 48 V DC automatizálástechnikai tápellátásra is létezik.
A decentralizált vezérlőrendszerek széles körben elterjedtek például a gyártórendszerekben, az automatizált raktározásban és a rendelésfelvevő rendszerekben. Ennek az intelligencia berendezésszintű „kihelyezésében” gyökerező trendnek a fényében a helyi 24 V DC tápellátásokkal kapcsolatos igény természetesen szintén nő. A tápellátásoknak a lehető legkompaktabbnak kell lenniük, és a megfelelő szintű védelemmel kell kialakítani azokat. Különösképpen az üzem összetevőinek rendelkezésre állását megkövetelő alkalmazásokban (ilyen például az autóipar) nagy az igény arra, hogy a tápellátás redundáns legyen. A korszerű és jelentős mértékben automatizált alkalmazások biztonságos és optimalizált tápellátását olyan rendszerekkel lehet megvalósítani, amelyek hálózatban működnek, és további helyigény nélkül egy közös DC-hálózatot táplálnak. Egy technológiailag és gazdaságilag is meggyőző megoldás erre a Smart Factory Grid.
Példa a Smart Factory Grid ábrázolására
A Smart Factory Grid 24 V DC koncepciója
Modellként az ipar meglévő hálózatai szolgálnak. Minden igény kielégítésére megvannak a megfelelő hálózatok, mint például a háromfázisú áramellátó hálózatok, adathálózatok vagy éppen az üzemi sűrítettlevegő-hálózatok. Bár a DC tápellátó hálózat közvetlenül nem hasonlítható össze ezekkel, mégis számos előnyt nyújt a decentralizált üzemi rendszerekben. Mindazonáltal, egy jól megtervezett hálózat esetén a tápellátásnak biztonságosnak, hibamentesnek és elsősorban intelligensnek kell lennie – ilyen a Smart Factory Grid.
A Weidmüller Smart Factory Grid koncepció topológiája
Alapvető követelmények:
-
Kis feszültségesés nagy távolság és különböző áramerősségek esetén is;
-
rendelkezésre állás túlterhelés vagy egyes tápellátások kiesése esetén is;
-
az egyes rendszerösszetevők egyszerű cserélhetősége;
-
egyszerű bővíthetőség egyedi rendszerelemekkel;
-
az egyes kimenetek szelektív védelme;
-
a tápellátások és teljesítménykimenetek diagnosztikája a megelőző karbantartás céljából.
Egy 24 V-os hálózat soha nem lehet ugyanolyan, mint egy 400 V-os hálózat. A jóval kisebb feszültség miatt nő a kábel feszültségesése, ez pedig korlátozza a kábelhosszúságot, illetve növeli a szükséges keresztmetszetet. A Smart Factory Grid az egyetlen központi betáplálás helyett több, a berendezéstérben elhelyezett tápellátást használ. Ennek előnye az, hogy a tápellátásokat a kimeneti oldalon bármilyen rendszerben (soros, fa, gyűrű, félgyűrű) rugalmasan lehet egymáshoz csatlakoztatni. Ezért a telepítési helyet szabadon lehet megválasztani.
A hagyományos redundanciától eltérően (ahol minden tápellátásnak van egy párja [n × 2]), a Smart Factory Grid rendszerben csak egy további tápellátást kell hozzáadni a hálózathoz (n + 1), ami ezután biztosítja a teljes DC hálózat szükséges támogatását. Ez a hálózat például a csarnok, a rendszer, vagy a gépi infrastruktúra része lehet.
A standard működési egységek – például a betápláló és kimeneti dobozok – a vezérlőszekrényen kívül felszerelhetők, és egyszerűen integrálhatók.
A szabványos interfészek – mint az M12 dugaszolható csatlakozók – használata kizárja a telepítési hibákat, ezért garantált az egyszerű és biztonságos telepítés. A moduláris struktúra miatt egyszerűbb a tervezés, a későbbi bővítés vagy módosítás.
Egy gyártósor felszerelése vagy átalakítása során a 24 V DC tápellátásnak a kezdetektől ott a helye. Az ideiglenes, hibaforrásnak tekinthető megoldásokra nincs többé szükség. Ez támogatja az üzembe helyezéssel megbízott személyzet munkáját is.
A Smart Factory Grid költségelőnyöket is kínál, mivel kevesebb tápellátásra és rövidebb kábelhosszokra van szükség. A kisebb vonali veszteségek miatt az üzemeltetése is fenntarthatóbb. A nagyobb kihasználtság azt is jelenti, hogy a tápellátások hatékonyabban működnek.
A csúcskategóriás PROtop tápegységgel ellátott betáplálódoboz felépítése
A biztonságos Smart Factory Grid
Közismert, hogy a tápellátások párhuzamos kapcsolása a gyakorlatban nem problémamentes – és ez mostanáig igaz is volt.
A Weidmüller az integrált O-ring MOSFET technológiáját alkalmazza a tápellátások közvetlen párhuzamos kapcsolására, külső diódamodulok nélkül. A Weidmüller fejlesztői kidolgozták a 24 V DC hálózat biztonsággal kapcsolatos követelményeit:
-
Ha egy tápellátás meghibásodik, akkor le kell kapcsolódnia a hálózatról, és a terhelést a másik tápellátásnak kell átvennie.
-
Minden tápellátásnak túlterhelhetőnek kell lennie, és nagy bekapcsolási áramlökés esetén egyik tápellátásnak sem szabad leállnia.
-
A terheléskiegyenlítéses párhuzamos üzemmódot kiegészítő egységek nélkül kell biztosítani.
-
Minden tápellátásnak elég gyorsan kell lekapcsolnia ahhoz, hogy rövidzárlat esetén termikusan ne terhelje túl a 24 V DC hálózatot.
-
A 24 V DC tápkábelnek megszakításmentesnek kell maradnia a csatlakozási pontokig, és további csatlakozás vagy leágazás nem lehet rajtuk. Ez biztosítja, hogy ki lehessen zárni a huzalszakadást vagy a megnövekedett érintkezési ellenállást, egyben a legkisebbre csökkenti a vezetékezési hibát.
-
A terhelésvédelemnek szelektívnek és beállíthatónak kell lennie, valamint hibadiagnosztikával kell ellátni.
-
Hiba esetén a terepen gyors és egyszerű cserélhetőség és paraméterezhetőség szükséges.
A maxGUARD / topGUARD elektronikus terhelésfelügyelettel ellátott kimeneti dobozok kialakítása
A Weidmüller Smart Factory Grid
A Weidmüller kifejlesztette saját Smart Factory Grid megoldását, ami a decentralizált telepítéssel rövidebb vezetékhosszakat tesz lehetővé a terhelés és az energiaforrás között, egyidejűleg pedig modulárisan bővíthető. A redundáns, hibamentes tápellátás a hagyományos megoldásoknál jelentősen kevesebb tápegységet igényel, ráadásul az alkalmazott eszközök – úgy az alapkonfigurációkat felépítő komponensek, mint az esetleges későbbi bővítések – IP65-ös védettségi besorolással rendelkeznek.
Az eredményt bizonyos kulcsfontosságú szempontok alapján lehet összegezni:
-
Bármilyen (lineáris, fa, gyűrű, félgyűrű) struktúrájú egyesített 24 V DC hálózat.
-
Ötvezetékes 24 V DC hálózati kábel 2,5 mm² és 6 mm² között (2 × 24 V, 2 × GND és 1 × FE).
-
Tápforrások betáplálása a közös 24 V DC hálózatba, szabadon megválasztható pontokon.
-
A 24 V DC fogyasztók bekötése szabadon megválasztható kimeneti dobozokba, szelektív terhelésfelügyelettel.
-
Szabványos és konfekcionált tápvonalak a fogyasztók felé (például M12-es dugaszolható csatlakozók).
FieldPower® – a moduláris rendszerkészlet
A Weidmüller moduláris FieldPower® rendszere az összes szükséges komponenst biztosítja a Smart Factory Grid kialakításához. Így a felhasználó egy olyan moduláris rendszert kap, amely a legnagyobb kihívásokat támasztó ipari követelményeknek is megfelel. A termékválaszték magában foglalja az összes elektromechanikus és elektronikus összetevőt, beleértve a kötődobozt is. Ez a szabványosítás egyszerűbb telepítést, bővítést és karbantartást eredményez, egyúttal biztosítja a maximális üzembiztonságot és gazdasági hatékonyságot.
A Weidmüller Smart Factory Grid 24 V DC jellemzői
|