Навіщо шафі керування ПЛК потрібне терморегулювання? Програми та рішення для охолодження

Шафа керування ПЛК служить критичною платформою керування в системах промислової автоматизації. У традиційних системах автоматизації ПЛК в основному виконують такі завдання, як логічне керування, збір даних і блокування обладнання. Однак, оскільки системи автоматизації все більше включають частотно-регулюючі приводи (VFD), сервоприводи, промислові перемикачі, HMI, віддалені пристрої вводу/виводу та комунікаційні пристрої, кількість електронних компонентів і пов’язане з ними теплове навантаження всередині шафи зросла.

 

Отже, сучасний дизайн шафи керування-на основі ПЛК має передбачати не лише фізичне встановлення компонентів, а й їхню -тривалу стабільну роботу. Такі фактори, як управління температурою, захист навколишнього середовища та конкретні сценарії застосування, стають все більш важливими інженерними міркуваннями.

 

 

 

Хоча сам ЦП ПЛК зазвичай не є основним джерелом тепла в шафі, інше обладнання всередині-таке як приводи змінної частоти (VFD), сервоприводи, модулі живлення, контактори та промислові мережеві пристрої-можуть генерувати постійне тепло через втрати електроенергії. Коли кілька пристроїв встановлено в одному корпусі, це тепло накопичується.

 

Якщо тепло не може ефективно розсіюватися, внутрішня температура навколишнього середовища може підвищитися. Таким чином, рішення для охолодження для прикладних шаф повинні ґрунтуватися на загальному тепловому навантаженні всієї шафи, а не зосереджуватися виключно на самому ПЛК.

 

 

 

Для закритого корпусу ПЛК із низьким тепловим навантаженням зазвичай достатньо природного розсіювання тепла поверхнею корпусу. Цей метод відрізняється простою конструкцією і не вимагає додаткових вентиляторів або кондиціонерів. Однак, якщо в шафі розміщено велику кількість приводів із змінною частотою (VFD), сервоприводів або інших-потужних електронних пристроїв, покладатися лише на природне охолодження може бути недостатньо.

 

Тому потребу в активному охолодженні слід визначати на основі розрахунків, що включають номінальну потужність обладнання, температуру навколишнього середовища, розміри шафи та внутрішнє теплове навантаження.

 

 

Вентилятори з фільтром і витяжні блоки сприяють потоку повітря всередині корпусу. Прохолодне повітря надходить у корпус, поглинає тепло, що виділяється електронними компонентами, а потім виводиться через витяжні отвори. Цей підхід має простий дизайн і підходить для певних стандартних промислових середовищ. Однак у середовищах із високим рівнем пилу, масляного туману чи інших забруднень стандартні вентилятори з фільтром можуть потребувати частого обслуговування.

 

Останні дані щодо охолодження промислової шафи управління також підкреслюють, що в запилених промислових середовищах засмічення системи фільтрації безпосередньо впливає на ефективність охолодження шафи.

 

 

Якщо шафу керування встановлено в цеху з високою-температурою або в ньому розміщено обладнання, яке виділяє значну кількість тепла, шафовий кондиціонер є життєздатним варіантом. Ці пристрої регулюють внутрішню температуру у відносно замкнутому просторі, запобігаючи надходженню запиленого зовнішнього повітря безпосередньо в шафу.

 

Це рішення особливо добре -підходить для промислових середовищ із високими температурами, пилом або вологістю.
Однак, оскільки шафові кондиціонери збільшують витрати на систему та потреби в обслуговуванні, вибір повинен ґрунтуватися на фактичних умовах експлуатації.

 

 

Теплообмінники полегшують передачу тепла без прямого обміну повітрям між внутрішньою та зовнішньою частинами шафи. Це рішення пропонує явні переваги для настінних-шаф ПЛК, які потребують високого ступеня захисту, оскільки воно допомагає знизити внутрішню температуру, зберігаючи шафу відносно герметичною. Вибір конкретного методу охолодження залежить від комбінації факторів, зокрема температури навколишнього середовища, теплового навантаження та необхідного рівня захисту.

 

 

Промислове середовище значно відрізняється від стандартного офісу. Виробничі цехи можуть містити пил, масляний туман, водяну пару та інші забруднення.

 

Якщо ці речовини проникнуть у корпус ПЛК із нержавіючої сталі, вони можуть порушити-тривалу роботу терміналів, роз’ємів і електронних компонентів. Отже, дверні панелі шафи, ущільнювальні стрічки, кабельні вводи та вентиляційні конструкції повинні бути розроблені відповідно до певних екологічних вимог.

 

 

Шафи ПЛК із-порошковим покриттям широко використовуються в промисловій автоматизації. Наприклад, виробничі лінії покладаються на ПЛК для керування конвеєрними системами, процесами складання, контрольними станціями та механічними приводами.

 

У системах очищення води ПЛК використовуються для керування насосами, клапанами та моніторингу рівнів рідини та швидкості потоку.

 

Системи HVAC використовують ПЛК для координації роботи вентиляторів, насосів, клапанів та іншого обладнання.

 

Енергетичні системи використовують ПЛК для моніторингу стану обладнання, збору даних і керування блокуванням.

 

У галузевій літературі згадуються типові застосування модульних шаф PLC, включаючи водяні насоси, повітряні компресори, вентилятори, центральні системи кондиціонування повітря, верстати, котли, машини для виготовлення паперу та обладнання для харчової промисловості.

 

 

 

Водоочисні споруди зазвичай вимагають керування численними насосами, клапанами, датчиками та приладами. Спеціальні шафи ПЛК підключають польові датчики та виконавчі пристрої, забезпечуючи автоматизоване керування та моніторинг стану.

 

Враховуючи високу вологість, яка часто зустрічається в середовищах очищення води, матеріали шафи, ущільнювальні конструкції та рівень захисту повинні вибиратися на основі фактичних умов експлуатації.

 

 

На автоматизованих виробничих лініях вибухозахищені шафи ПЛК взаємодіють із датчиками, роботами, конвеєрними системами, приводами зі змінною частотою (VFD) і сервосистемами. Ці шафи повинні забезпечувати стабільний обмін даними та сигналами керування між різними частинами обладнання.

 

З розвитком інтелектуального виробництва промислові Ethernet, пристрої віддаленого введення/виведення та збору даних все частіше інтегруються в шафи управління. Таким чином, сучасна шафа ПЛК служить не тільки монтажною платформою для систем управління, але й критичним вузлом у промисловій мережі.

 

 

У великих -системах HVAC ПЛК координують роботу вентиляторів, насосів, систем охолодження та клапанів. Шафа управління повинна регулювати робочі стани обладнання на основі польових даних, таких як температура, тиск і швидкість потоку.

 

Для шаф, встановлених у механічних приміщеннях або приміщеннях для обладнання, методи розсіювання тепла повинні бути розроблені з урахуванням температури навколишнього середовища та часу роботи обладнання.

 

 

Панелі PLC також застосовуються до сонячних, вітрових та інших енергетичних систем. У цих програмах ПЛК виконують функції керування обладнанням, моніторингу стану, сигналізації та зв’язку.

 

Крім ПЛК і модулів вводу/виводу, для цих шаф можуть знадобитися промислові комутатори, комунікаційні модулі та пристрої збору даних.

 

 

Розумні фабрики потребують широкого взаємозв’язку обладнання. Як вузли керування обладнанням автоматизації, шафи електричної системи повинні обмінюватися даними з HMI, системами SCADA, платформами MES та промисловими мережами.

 

Таким чином, функція сучасного корпусу системи ПЛК перетворилася з традиційного «релейного центру управління» в інтегровану платформу автоматизації, що поєднує контроль, зв’язок, збір даних і керування обладнанням.

 

 

Хоча промислові комутатори, комунікаційні модулі та пристрої віддаленого введення/виведення можуть мати нижчу потужність, ніж частотно-регулювані приводи (VFD), вони чутливі до факторів навколишнього середовища та електромагнітних перешкод.

 

Таким чином, комунікаційна частина в стандартній шафі ПЛК повинна бути стратегічно спланована на основі функціональності пристрою.
Прокладання кабелів зв’язку відносно силових кабелів також має відповідати специфікаціям конструкції системи та вимогам виробника обладнання.

 

 

Автоматичні шафи з нержавіючої сталі з логічною програмою керування панеллю PLC зазвичай розраховані на роки безперервної роботи. Отже, про легкість технічного обслуговування слід думати з самого початку, а не лише після виникнення несправності. Такі функції, як логічне розташування компонентів, чітке маркування проводів, монтажні конструкції, що легко знімаються, великий робочий простір і точні електричні схеми, допомагають обслуговуючому персоналу швидко діагностувати та вирішувати проблеми.

 

Чудова конструкція шафи для застосування передбачає майбутні потреби в обслуговуванні та розширенні на початковому етапі проектування.

 

 

Після кількох років експлуатації системи промислової автоматизації часто потребують додавання нових датчиків, виконавчих механізмів, комунікаційних пристроїв або модулів введення/виведення. Якщо в шафі немає місця, майбутні модифікації можуть вимагати заміни всього блоку.

 

Таким чином, належне резервування місць монтажу, простору для терміналів і пропускної здатності дротяного каналу на початковому етапі проектування підвищує можливості розширення системи.

 

 

Завдяки безперервному розвитку промислової автоматизації, інтелектуального виробництва та промислового Інтернету шафи програмованого логічного контролера дедалі більше розвиватимуться в напрямку модульності, підключення до мережі та інтелекту. Ці шафи, ймовірно, інтегрують більш широкий спектр компонентів, таких як промислові комунікаційні пристрої, віддалені пристрої вводу/виводу, периферійні обчислювальні модулі та системи моніторингу стану.

 

У той же час використання високопродуктивних частотно-регулювальних приводів (VFD) і сервоприводів продовжуватиме сприяти розвитку технологій керування температурою для шаф керування.

 

Отже, майбутній промисловий ПК для шаф керування повинен мати не лише надійні механічні конструкції та електричні з’єднання, але й забезпечувати чудове управління температурою, можливості мережевого зв’язку та простоту обслуговування.

 

Корпуси панелей керування є важливою інфраструктурою систем промислової автоматизації; їх продуктивність залежить не тільки від самого ПЛК, але й від таких факторів, як матеріали корпусу, внутрішнє розташування, методи розсіювання тепла, захист навколишнього середовища, електропроводка та архітектура зв’язку.

 

Для стандартного обладнання автоматизації можна використовувати природне охолодження або вентилятори залежно від теплового навантаження; однак у середовищі з високою-температурою або високим{1}}пилом можуть знадобитися більш надійні закриті рішення для охолодження.

 

Від виробництва до-застосування для кінцевого використання,Шафи керування PLCеволюціонують від традиційних електричних корпусів до інтегрованих платформ промислової автоматизації, які поєднують керування, зв’язок, збір даних і захист обладнання.