Cube 67: pružností a otevřeností k větší hospodárnosti

Cube 67: pružností a otevřeností k větší hospodárnosti

Moderní stroje a zařízení využívají také u elektrických instalací moderní, inovační techniku. Koncepce elektrické instalace nejenže má vliv na funkce stroje, ale podstatně ovlivňuje i jeho využitelnost a hospodárný provoz.

V této souvislosti se používají pojmy doba prostoje (down time) nebo náklady po dobu technického života (life cycle costs), které od výrobců strojů vyžadují zcela nový přístup ke konstrukci elektrické instalace. Pomoci jim může systém vzdálených vstupních a výstupních (I/O) modulů Cube67 s krytím IP67 od firmy Murrelektronik. Efektivním využitím těchto modulů lze dosáhnout větší hospodárnosti strojů a zařízení, a tedy i jejich lepší konkurenceschopnosti.

„Zabíjejí“ svorkovnice ve skříňkách inovaci?

Pohled do minulosti ukazuje, že odborníci již velmi záhy přišli na to, jak decentralizovaná instalace umožňuje zvýšit flexibilitu komplexních automatizovaných systémů. Z tohoto poznání vyplynulo klasické řešení se svorkovnicemi ve skříňkách s tlustými kabelovými svazky s dlouhými a draze pokládanými kabely ke snímačům a akčním členům. Flexibilita často bývá vykoupena vyššími náklady na mechanické konstrukce, např. pomocné konstrukce pro skříňky svorkovnic a montáž kabelových kanálů. Nepřehlednost tras kabelů komplikuje zprovoznění a údržbu.

Nyní si technici uvědomují, že požadovaných cílů, tj. větší hospodárnosti a přehlednosti instalační techniky, nelze dosáhnout klasickými prostředky, tj. decentralizovanými svorkovnicemi s I/O moduly s krytím IP20. Zde jsou zapotřebí zásadně nové koncepce.

Požadavky na stroje v posledních letech vzrostly a navíc je neučinily právě jednoduššími. Elektrická, hydraulická a pneumatická řídicí technika se setkávají v doposud nebývalém zahuštění funkcí. K ovládnutí celého procesu je nezbytné množství různých I/O rozhraní.

Pohled na rozličné instalační koncepce ukázal, že mezi potenciálním účinkem racionalizace instalační techniky a rozmanitostí rozhraní, tj. otevřeností zvoleného instalačního systému, existuje přímá úměra.

Z toho lze vyvodit požadavky na moderní koncepci elektrické instalace, která musí být:

• flexibilní,
• všude využitelná,
• přehledná,
• snadno udržovatelná,
• hospodárná,
• otevřená,
• orientovaná na budoucnost.

Přínos modulární konstrukce – flexibilita

Tuto kapitolu uveďme slovy: není decentralizovaný jako decentralizovaný. To je obzvláště patrné při pohledu na koncentraci vstupních a výstupních modulů na jednom místě u různých aplikací: zde se decentrálně centralizuje to, co už se nevejde do skříně rozváděče. Aplikace s množstvím snímačů a akčních členů, které jsou známy např. z oblasti moderní automatizované obsluhy výroby, ukazují na to, že cesta musí vést směrem od neskladných velkých funkčních jednotek. Decentralizace šetří nejen místo, ale znatelně i náklady na instalaci. Navíc se díky kratším kabelům I/O výrazně zlepšuje přehlednost kabelových rozvodů, To je velký klad při poskytování servisu a při údržbě. Každý jistě uzná, že kabel snímače délky 60 cm lze vyměnit podstatně rychleji než kabel o délce 2 až 3 m, který je popř. navíc protažen vlečným řetězem.

Kompaktní I/O moduly s krytím IP67 jsou na první pohled slibnou alternativou instalace se svorkovnicemi ve skříňkách. Nicméně i ty pro omezenou flexibilitu vstupů a výstupů a oddělené kabely komunikační sběrnice, přívodu energie a vstupních a výstupních signálů i pro výsledné rozměry často nejsou vhodné. Pro I/O moduly je v konstrukci stroje k dispozici obvykle jen omezený prostor.

Instalační systém Cube67 firmy Murrelektronik díky modulární struktuře a malým vstupním a výstupním modulům s krytím IP67 nabízí nové, do budoucnosti orientované řešení, které čelí „polykačům peněz„ z oboru instalační techniky.

Systém se instaluje pomocí pouze jediného kabelu (obr. 1). Zásluhou hotových osazených kabelů je instalace jednoduchá, spolehlivá a rychlá. Ze zkušenosti, „že čas jsou peníze„, lze vyvodit další klad ve prospěch hospodárnosti.

S kabely délky až 10 m lze snadno propojit i vzdálená místa či jednoduše integrovat jednotky s vlečnými řetězy.

Principem hospodárnosti je optimální využití existujících zdrojů. Rezervy, které vznikají při nevyužití vstupních a výstupních modulů, jsou kontraproduktivní, a je tudíž třeba se jim vyhnout.

Všechna připojovací místa binárních signálů systému Cube67, s konektory M8 nebo M12, jsou vybavena multifunkčními vývody. Z toho vyplývá univerzálnost jejich využití. Jeho důsledkem je potřebná volnost a pružnost při plánování nebo rozšiřování technické výbavy stroje a redukce skladové zásoby náhradních dílů na minimum.

O funkci konektoru M12 rozhoduje uživatel nebo konstruktér: zadáním parametru z řídicího systému se jednoduše nastaví, zda to bude vstup či výstup. Například dvojité ventily potřebují oproti běžným vstupním a výstupním modulům pouze jeden konektor M12 a využívají tak I/O modul Cube67 optimálně – potřebují pouze jeden I/O kabel.

Zvláštní výzvou pro konstruktéry je racionální instalace automatizačních komponent s více než dvěma aktivními binárními signály, např. u ovládacích panelů, světelné signalizace červená-žlutá-zelená atd. Cesta vlastně nemůže vést jinam než ke sběrnicovým modulům s krytím IP20, pracně montovaným a spojovaným svorkovnicemi ve skříňce. Na tomto místě je třeba zdůraznit další silnou stránku systému Cube67 od firmy Murrelektronik: i pro tuto aplikaci jsou k dispozici vstupní a výstupní moduly různé konstrukce až do šestnácti digitálních zčásti multifunkčních kanálů s pružinovými svorkami (obr. 2).

Skutečná decentralizace prostřednictvím malých modulů

„Moduly musí tam, kde to žije.„ Toto sdělení příhodně ilustruje příklad pneumatických ventilových terminálů s multipólovým připojením. Celá řada kompaktních modulů výrobní řady Cube67, včetně osazených kabelů s konektory, podporuje jednoduchou a bezchybnou instalaci a řízení těchto pneumatických komponent (obr. 3).

Konektory určené speciálně pro pneumatické ventily zajistí kompatibilitu s produkty různých výrobců. Zkušenosti z praxe ukazují, že zmíněné řešení může uspořit až 30 % nákladů oproti srovnatelnému řešení s integrovaným připojením sběrnice.

Po příkladu ventilového terminálu by bylo možné pokračovat dalšími příklady zapojení identifikačních systémů, ovládacích panelů, kamerových systémů, třífázových motorů atd.

Nová řešení odkrývají nové směry vývoje instalace vedoucí k její racionalizaci. Budou-li základem existující koncepce instalace využívající sběrnicové moduly s krytím IP20, lze při počtu přibližně 100 I/O použitím Cube67 dosáhnout 50% úspory doby montáže elektroinstalace a až 65% úspory doby při mechanické montáži.

Diagnostika pro větší hospodárnost

Téměř každý odborník má jistě tuto zkušenost: fáze zprovoznění znamená pro výrobce stroje pracné pátrání po chybách. Veškerý potenciál úspory se ztrácí, nelze-li v tomto případě jednat rychle a cíleně.

Inovační koncepce instalace má řešení i pro zmíněnou situaci:

• předem připravené a osazené kabely účinně pomáhají zabraňovat omylům v zapojení,

• Cube67 podporuje kontinuální diagnostiku a v každé situaci poskytuje podrobné informace – na místě vizuálně pomocí LED, konkrétně pro daný připojovací konektor, a dálkově prostřednictvím přenosu diagnostických dat po sběrnici, včetně informace o druhu chyby.

Monitorování stavu konektorů zajišťuje diagnostické údaje pro každý připojený I/O. Řídicímu systému jsou předávány informace o zkratovaných snímačích, zkratu nebo přetížení na výstupu a podpětí modulů, dále varovná hlášení z akčních členů a ještě několik dalších specifických hlášení. Je to významná pomoc nejen při zprovozňování systému, ale i při poruchách během provozu. Zde jde hlavně o produktivitu a co nejkratší prostoje (down time).

Z pohledu provozovatele stroje je právě tato skutečnost obrovským přínosem. Komplexní strojní zařízení představuje velkou investici. Její hospodárnost přímo závisí na produktivitě – plánovaná produktivita je podstatným faktorem při rozhodování o investici.

Průběžná diagnostika u automatizovaných systémů vede k redukci neplánovaných odstávek a podstatnou měrou tak přispívá k vyšší provozní pohotovosti. Taktéž pozitivně ovlivňuje provozní náklady. To napomáhá snižování celkových nákladů po dobu technického života, jejichž součástí jsou i náklady na logistiku a skladování.

Závěr

Už jsme se zmínili o tom, že při výměně sběrnice je třeba nahradit pouze komunikační část? Že celá I/O úroveň zůstává? Že se soupisky náhradních dílů, montážní plány a kabelové svazky nemění jen proto, že zítra bude někdo místo sběrnice Profibus chtít DeviceNet? Ne? O tom příště …

Jürgen Gutekunst, Ulrich Kohl,
Murrelektronik GmbH
Překlad a úprava: Murrelektronik CZ