Evolúció a villamos kapcsolószekrényben
Bottka László – okl. villamosmérnök
Úgy tűnik, hogy a mottóban megfogalmazott gondolat annyira általános érvényű, hogy ebben kell keresnünk az eszközt használni kezdő ember technikai kulturális fejlődésének a hajtómotorját is. Az emberiség egyre gyorsuló tempóban jutott el az egyszerű eszközhasználattól a mai kor tudományos technológiájáig. Az elektromosság az elsők között említendő, amely a XX. század robbanásszerű fejlődését eredményezte. Az energiaelosztásban és a vezérlésben viszonylag hamar kialakult elveket tükröző, hagyományos módszerek sokáig egyedüli megoldásként álltak a tervezők és gyártók rendelkezésére. A gépek és berendezések gyártói számára egyre nagyobb kihívást jelent jelenleg is a maximális működőképesség és az optimális költségek közötti egyensúly megteremtése.
"A fajok közül nem a legerősebb a túlélő, ... hanem az, amelyik a leginkább alkalmazkodik a változásokhoz."
Charles Darwin
Az Eaton SmartWire-DT-technológia
Történeti áttekintés
A vezérléstechnika ugrásszerű fejlődését eredményezte a programozható logikai vezérlők (PLC) megjelenése, de egy problémát ez sem tudott igazán kezelni. A hagyományos, sok érből álló, huzalozott vezérlések helyét átvevő PLC-k digitális és analóg ki/bemeneti jelei ugyanúgy sok érből álló huzalozással jutottak el a vezérlést létrehozó PLC-hez.
Lényeges előrelépést jelentett az automatizálási eszközök egymás közötti kommunikációját biztonságosan megvalósító adatbuszok megjelenése – amelyek többnyire csupán egy (vagy néhány) sodrott érpárt használnak –, de ezek után is megmaradt a hagyományos kapcsoló és védelmi készülékek, továbbá a perifériák sokeres huzalozási igénye, amelynek hátrányos következményei között feltétlenül ki kell emelni az alábbiakat:
-
A kapcsolószekrényben a vezérlési huzalozásnak aránytalanul nagy a helyigénye,
-
A huzalozás elkészítése jelentős időráfordítást igényel,
-
A huzalozási hibák létrejöttének nagy a valószínűsége,
-
A berendezés bővítése vagy módosítása körülményes. Ezzel a technológiával megvalósított, átlagos bonyolultságú kapcsoló- vagy vezérlőszekrény költségráfordításában kb. 89% a beépített anyagok részaránya, míg 11% a munkadíj.
Az evolúció új csúcsát jelenti az Eaton SmartWire-DT-technológia, amely feleslegessé tesz mindenféle, sok érből álló vezérlési huzalozást. A kapcsolószekrényben és a periférián található ipari kapcsolókészülékek részére a vezérléstől kezdve a védelmen és kap csoláson át egészen a hajtásig, ellenőrzésig és megfigyelésig ez egy egységes és nyitott kommunikációs rendszer. Olyan technológia, amelyből a jelen és a jövő egyaránt profitálhat. A SmartWire-DT nagy mértékben csökkenti a huzalozási munkát, és a teljes értékteremtő láncban – a tervezéstől kezdve a szere lésen és az üzembe helyezésen át egészen a bővítésekig – a költségek csökkentését segíti. Ennek során a már jól bevált Eaton-fejlesztésű, ipari kapcsolókészülékekre épít és kommunikáció képessé teszi azokat. A fent említett költségráfordítást alapul véve az anyagráfordítás 69%-ra, míg a munkadíj 2%-ra csökken, ez egészében 29% költségmegtakarítást eredményez!
A kommunikációs rendszer felépítése
A kommunikációs rendszer alapja egy speciálisan erre a célra tervezett integrált áramkör, az ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), amely szélsőségesen alacsony fogyasztással és mérettel, valamint nem utolsósorban kedvező bekerülési költséggel minden kommunikáció- és készülékspecifikus funkciót tartalmaz. Ez az apró alkatrész különböző formában, illesztőegységként épül be minden, a kommunikációs rendszerhez csatlakozó készülékbe. Mérete miatt lehet ez egy Titan-típusú nyomógomb vagy jelzőlámpa, akár egy DIL-kontaktor vagy egy ZE-motorvédő relé, de lehet akár egy 1600 A-es NZM-megszakító is. A beépülés formája is különböző lehet. A kisebb készülékeknél integrált, a nagyobbaknál általában külön csatlakoztatott modulként helyezkedik el.
A SmartWire-DT-típusú kommunikációs rendszer dugaszolható illesztőegységeken keresztül csatlakozik az adatbuszhoz – fizikailag egy nyolc erű szalagkábelhez –, amely ellátja a kommunikáción kívül a szükséges vezérlési tápellátást is. Egy kommunikációs ág maximális hossza 600 m, a csatlakoztatott résztvevők száma 99 lehet. A csatlakozást rendkívüli módon elősegítik az egységes, a vezeték elvágása és csupaszolása nélküli – egy mozdulattal, fogóval szerelhető – csatlakozódugaszok (1. ábra). Az irány kiválasztása után nincs illesztési és bekötési probléma, mivel a szalagkábel a dugaszoló csatlakozókialakítása miatt szükségszerűen csak jól szerelhető (2. ábra).
2. ábra A speciálisan kialakított csatlakozódugasz és a nyolceres szalagkábel szerelése
A SmartWire-DT vezérlővonala mindig a fölérendelt vezérlés (PLC) csatolójánál (gateway) kezdődik. Ez hozza létre a csatolást a fölérendelt vezérlés széles választékú adatbuszaihoz (CANopen, ModBus TCP, Profibus DP, Ethernet IP). A szalagkábel innen indul ki és köti össze a kapcsolószekrényen belüli és kívüli résztvevőket egészen a buszlezáró ellenállásig. Ezzel a vezérlő illesztője átveszi egyrészt a vezérlővonal koordinálását, másrészt a fölérendelt vezérlőre történő adatcsatolást. A kommunikációs vonal ki is léphet a szekrényből, csatlakozhat terepi dobozokhoz, ill. további szekrényekhez, erre a célra „terepi” kivitelű, körkeresztmetszetű kábel áll rendelkezésre. A kábelváltást könnyen szerelhető, tipizált szerelvények segítik (3. ábra).
3. ábra A kommunikációs vonal a kapcsolószekrényen kívül „terepi” kivitelű, körkeresztmetszetű kábelből áll, a kábelváltást könnyen szerelhető, tipizált szerelvények segítik
A szokásos kapcsoló-, védelmi- és vezérlőkészülékeken kívüli, egyéb villamos jelek vezérlésbe történő bekötésére általános célú ki/bemeneti modulok állnak rendelkezésre. Ennek eredményeképpen például a rendszer egy DIL-kontaktor–PKZ-motorvédő kapcsolós leágazás összes állapot-, kioldási és hibajelét, terhe lési áramértékét, ki/bekapcsolási működtetését mindössze egy dugaszolt csatlakozási ponton kezeli (4. ábra).
4. ábra Motorműködtetés egy dugaszolt csatlakozási ponton
A rendszer vezérlése a fölérendelt PLC-vel valósul meg. A csatolók PLC-programba történő beiktatása úgyszintén problémamentes, az csupán a vezérlő konfigurációját érinti, a felhasználói programot azonban nem. Ezáltal a rendszerre történő átállás a PLC-programozás területén is egyszerűen és gyorsan elvégezhető. Ennek során a szoftver know-how-jának védelmét és megtartását is megoldották. A PLC programozó szoftverében az egyes csatlakoztatott készülékek mint egy-egy ki/bemeneti- (I/O) -modul szerepelnek. Emiatt ugyanúgy konfigurálhatók, mint bármely más eszköz a vezérlésben. A legújabb fejlesztés eredményeképpen a vezérlési funkcióhoz már PLC-re sincs szükség, ezt egy Easy 800-típusú vezérlőrelé is el tudja látni. Az EasySoft-programból pedig a SmartWire-DT készülékei közvetlenül láthatók, paraméterezhetők és programozhatók (5. ábra).
5. ábra Az EasySoft-programból a SmartWire-DT készülékei közvetlenül láthatók, paraméterezhetők és programozhatók
Egy SmartWire-DT kommunikációs vezérlővonal mindennemű szoftvereszköz nélkül is felépíthető és konfigurálható. A buszkábelre csatlakozó egységek minden különösebb automatizálási ismeret nélkül, a gateway-en keresztül, csatlakozásuk sorrendjében egy gombnyomásra automatikusan címet kapnak. Az egyes alegységek (mint például a megszakítók vagy jelzőlámpák) a cím lekéréséig nem aktiválódnak. Ingyenes SWD Assist-alkalmazás segít a vezérlővonal egyszerű és gyors megtervezésében. A Profibus-DP készülékleíró fájl (GSD) ezzel az adott projekt sajátosságainak megfelelően egyénileg elkészíthető.
Értékelés
A rendszer fő előnyei közé tartozik (6. ábra) a beépített eszközök számának (pl. PLC I/O-modulok) csökkenése, a vezérlő áramkörök huzalozásának elhagyhatósága, valamint az egyszerűbb üzembe helyezés, üzemeltetés, karbantartás és javítás. Mindez jelentősen csökkenti a költségeket. Különösen meggyőző ez az előny olyan vezérléseknél, amelyeket gyakran megváltoztatnak, módosítanak. Az előnyök végigkísérik egy berendezés teljes életciklusát, annak minden állomásán jelen vannak. Még egy további hatása van a kapcsolószekrényben végbement evolúciónak: a korábban kialakult, a villamos szakmában – az erősáram és az automatika között – évtizedekig megszokott és berögződött éles határvonalak több ponton eltolódni, ill. megszűnni látszanak. A korszerű, nagyáramú készülékek kommunikációképessége és az újszerű vezérlési megoldások szükségessé teszik, hogy ezeket az erősáramú szakemberek is az alkalmazások szintjén ismerjék meg és használják.
6. ábra A SmartWire-DT kommunikációs rendszer előnyei
Eaton Industries Kft.
1142 Budapest, Tatai utca 93/A
Tel.: +36 1 450 3800
Fax: +36 1 450 3801
E-mail:
