Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Efektivní využití elektřiny s automatizací firmy Eaton

Odvětví výroby strojů, zejména v oblasti elektrického řízení, nabízí obrovský potenciál pro optimalizace a úspory. Na základě výsledků analýzy tohoto potenciálu, realizované společně se zákazníky, vyvinula společnost Eaton koncepci SmartWire-DT a zdokonalila techniku HMI/PLC.  

S koncepcí SmartWire-DT zahájila společnost Eaton novou éru v propojování jednotlivých komponent rozváděčů. SmartWire-DT nahrazuje zapojení řídicích signálů ve všech komponentách samostatnými vodiči a umožňuje přímou a nepřetržitou komunikaci mezi centrální řídicí jednotkou a řízenou částí zařízení. Jednotky HMI/PLC od společnosti Eaton kombinují nejvyspělejší počítačovou techniku s konvenčními PLC a HMI. Úlohy řízení, vizualizace a správy dat včetně komunikace jsou spojeny do jediného přístroje – HMI/PLC.

Inovativní výrobky pro automatizaci, systémová řešení a služby od společnosti Eaton pomáhají výrobcům strojů snáze konstruovat a levněji vyrábět výkonné a flexibilní stroje a zařízení připravené na budoucí zdokonalování a modernizace. 

SmartWire-DT

Pro výrobce strojů a zařízení je zásadní dosáhnout optimálního poměru funkčních vlastností a výrobních nákladů. SmartWire-DT je komunikační systém pro průmyslové rozváděče a periferie, který byl navržen tak, aby umožnil pružně upravovat a modernizovat zařízení. Od řízení, ochrany a spínání až po spouštění pohonů, ovládání a vizualizaci SmartWire-DT usnadňuje propojení, které podstatně zjednoduší návrh konstrukce a zkrátí o až 85 % dobu nezbytnou na zapojení vodičů, testování a uvedení do provozu. SmartWire-DT lze použít pro osvědčené průmyslové spínací přístroje Eaton a mění je na přístroje vybavené komunikačním systémem. Také nejmodernější HMI/PLC řady XV102 od společnosti Eaton mají kromě rozhraní pro běžné průmyslové sběrnice integrované i rozhraní SmartWire-DT.

SmartWire-DT je výhodný systém pro ovládací a signalizační přístroje. Klasické zapojování vodičů ovládacích přístrojů je velmi složité a nákladné, protože každý kontakt nebo kontrolku je nutné vodiči připojit samostatně a přiřadit k I/O modulům řídicí jednotky. Uvedený postup je časově náročný a může být zdrojem chyb. Zelený plochý kabel SmartWire-DT propojí ovládací přístroje pouhým zacvaknutím. Od jednoduchého tlačítka až po dvojité tlačítko s indikací diodami LED – vždy stačí pouze jeden funkční prvek SmartWire-DT.

Dalším přínosem je možnost přenášet podrobné informace o zátěži motoru. Motorové spouštěče PKE až do 15 kW jsou prostřednictvím SmartWire-DT jednoduše integrovány do řídicího systému. Modulární funkční prvek PKE-SWD-32 umožňuje odeslat všechny důležité informace jističe motoru do řídicí jednotky. Přenáší všechny spínací stavy a signalizuje příčinu vypnutí jističe, kterou bylo dříve možné zjistit jen prostřednictvím pomocných kontaktů. Dodatečný přenos skutečného proudu motorem a teploty vinutí poskytuje rozšířené informace o možných příčinách poruch a vypnutí při přetížení. Tím se zlepšuje provozuschopnost systému. U modulu je také možné nastavovat parametry jako u nadproudového relé. Znamená to, že při poruše odpojuje zátěž místo spouštěče stykač. Výkonové jističe mohou získat se systémem SmartWire-DT dodatečnou funkci záznamu dat.

Rozhraní SmartWire-DT pro jističe NZM umožňuje získávat všechny důležité informace pro zjištění jakýchkoliv případných poruch a mimořádných stavů. NZM mají systém odstupňovaných varovných signálů, které dovolují zasáhnout ještě před vznikem poruchy. Varovné signály jsou generovány při překročení kritických hodnot proudu. Jednotlivé kritické hodnoty si může uživatel volně nastavit. Měří se jednotlivé fázové proudy, jakož i všechny specifické hodnoty z jističe NZM. Přímo k modulu může být připojen také volitelný elektrický pohon. Modul měření energie poskytuje možnost zaznamenávat okamžitý výkon a měřit spotřebu elektřiny.

Při plánování a projektování sítě Smart­Wire-DT a jejím uvádění do provozu podporuje uživatele software SWD-Assist. Z katalogu přístrojů lze vybrat požadované přístroje slave SmartWire-DT a umístit je na požadovaná místa. Konfiguraci lze uložit a popř. znovu použít pro jiné projekty. Je možné vytvořit konfigurační soubory specifické pro danou sběrnici a přenést je do programovacího systému PLC. Konfigurační rozhraní ale také umožňuje přistupovat přímo k síti SmartWire-DT, a tak jednoduše, bez připojení PLC, uvést do provozu nebo vyzkoušet celou síť SmartWire-DT. Stejně jako zobrazování konfiguračních a aktuálních stavových dat zobrazuje SWD-Assist také parametry a diagnostická hlášení. 

XV HMI/PLC – vizualizace a řízení

Firma Eaton nabízí zákazníkům integrované jednotky HMI/PLC řady XV. Implementace PLC do počítačové platformy s výkonnými procesory vytváří nejmodernější a cenově zajímavou automatizační koncepci. Otevřenost systému je dána použitím vývojového prostředí CoDeSys pro PLC a mnoha komunikačních protokolů. K dispozici jsou verze s displeji od 3,5" do 15", s krytem z plastu, hliníku nebo korozivzdorné oceli a s odporovým nebo infračerveným dotykovým displejem. Jednotky XV mohou mít na základní desce integrované rozhraní SmartWire-DT (obr. 1). Díky němu je možné dosahovat úspor při vývoji hardwaru i softwaru, při zapojování vodičů a uvádění do provozu.

Vizualizace se navrhuje v prostředí Galileo. Jde o snadno osvojitelné, a přesto výkonné a rozsáhlé projektové vývojové prostředí vhodné pro různé úlohy. Se svou specifickou koncepcí, univerzální pro všechna průmyslová odvětví umožňuje Galileo návrh vizualizace pro ovládací jednotky řad XP i XV od společnosti Eaton, jakož i pro vizualizaci na PC.

Nepostradatelný software pro všechny řídicí systémy společnosti Eaton, včetně HMI/PLC, je Xsoft-CoDeSys-2. Ten je založen na vývojovém prostředí CoDeSys od společnosti 3S a vychází ze standardu IEC 61131-3. Zárukou jeho úspěchu jsou vyspělé technické možnosti, jednoduché ovládání a možnost použít ho pro programování PLC od různých výrobců. 

Řídicí systémy Eaton

Pro pokrytí maximálního počtu úloh nabízí společnost Eaton dvě základní verze PLC: PLC řad XC100 a XC200, které vynikají svou vysoce modulární konstrukcí. K dispozici jsou různé výkonnostní třídy CPU a široký rozsah rozšiřujících modulů. Důležitou vlastností je schopnost jejich integrace do moderních komunikačních systémů. Umožňují mj. výměnu dat s klienty OPC prostřednictvím ethernetového rozhraní a vestavěného webového serveru.

Kompaktní PLC řady EC4P jsou vestavěny v pouzdru řídicího relé easy a umožňují pohodlně vytvářet řešení pro malé a střední řídicí úlohy.

Při požadavku na vzdálené řízení pohybů, měření teploty, rychlosti nebo zaznamenávání proudů a napětí je ideální využít systém vzdálených I/O XI/ON. Díky jejich modularitě a širokému rozsahu funkcí je Eaton schopen sestavit vhodný systém I/O pro každou úlohu.

Pro řízení méně náročných úloh nabízí Eaton řídicí relé úspěšných řad easy500, easy700, easy800 a MFD-Titan, která jsou určena pro průmyslovou automatizaci, automatizaci technických zařízení budov a výrobu strojů a zařízení. Pro realizaci nejvhodnějšího systému je k dispozici několik verzí přístrojů s různými funkcemi, napájecím napětím, možnostmi rozšíření a zapojení do sítě. Multi­funkční relé easy500 a easy700 mají funkce čítače, komparátoru analogových hodnot, spínacích hodin atd., přístroje easy800 a MFD-Titan (obr. 2) umožňují využít funkční bloky např. PID regulátorů, matematických funkcí, bloků pro přepočet hodnot atd. MFD-Titan lze použít také pro ovládání a vizualizaci. Zobrazuje schémata v bmp, sloupcové grafy nebo texty a umožňuje zadávat hodnoty. 

Efektivní využití elektřiny – působení proti rostoucím nákladům

Protože cena energií roste, stává se stále důležitější spotřeba energie strojů. Eaton pomáhá výrobcům strojů vytvářet koncepce úspěšně vedoucí k větší energetické účinnosti. Základním problémem je skutečnost, že aktuální spotřeba stroje je zřídkakdy známa, takže není možné dělat konečné úsudky o potenciálních úsporách. To může být změněno instalací vhodných měřicích modulů přímo na stroji. V dalším kroku se doporučuje použít pro optimalizaci spotřeby energie i malých strojů inteligentní řídicí jednotky. Hlavním cílem je integrace energeticky optimalizovaných komponent. Ve společnosti Eaton je po mnoho let spotřeba energie ústředním hlediskem při vývoji nových produktů. 

Analýza spotřeby elektřiny

Eaton nabízí pro jističe a vypínače do 630 A novou řadu měřicích modulů XMC (obr. 3), které dokážou lépe měřit spotřebu elektrické energie. Moduly XMC měří proudy ve fázových vodičích, efektivní napětí, činný, jalový a zdánlivý výkon a účiník. Tak je možné vypracovat podrobnou analýzu spotřeby elektřiny. Jestliže se zjistí „úniky energie“, mohou uživatelé přijmout vhodná opatření. 

Inteligentní řízení dodávky elektřiny

Kontrola spotřeby elektřiny je v mnoha případech nedostatečná. Značných úspor je možné dosáhnout pomocí inteligentních řídicích jednotek, které umožňují logicky selektivní nebo úplné vypnutí komponent stroje. Pro tento úkol je ideální malé a levné řídicí relé easy. Dále to může být použití energeticky účinných pohonů s elektronickým ovládáním. 

Použití energeticky úsporných komponent

Při vývoji svých výrobků Eaton důsledně bere v úvahu spotřebu elektřiny. Příkladem toho jsou stejnosměrné stykače DILM s přidržovacím příkonem pouze 0,5 W, které jsou nejen samy velmi hospodárné, ale díky sníženým tepelným ztrátám také omezují použití energeticky náročných ventilátorů. Dále to jsou ovládací přístroje RMQ-Titan, které dosahují až 88% úspory elektrické energie ve srovnání se starými ovládacími panely se žárovkami: použité LED s dlouhou životností využívají pouze zlomek spotřeby žárovek a produkují podstatně méně tepla. LED jsou také odolné proti vibracím. Mohou fungovat nepřetržitě až 100 000 h. Spotřeba energie je významným faktorem také při výběru dotykových displejů nebo přístrojů HMI/PLC. HMI/PLC z řady XV100 mají spotřebu elektřiny (v závislosti na velikosti) pouze 5 až 10 W. 

Vizualizace a kontrola systémů distribuce elektřiny – BreakerVisu

BreakerVisu je efektivní systém pro moderní systémy distribuce elektřiny. Místo použití nákladných zobrazovacích jednotek ke každému jisticímu přístroji jsou veškeré informace zobrazeny na centrálním 7" dotykovém displeji. Stačí pouze stáhnout již vytvořený aplikační program BreakerVisu s uživatelským přístupem připravený k instalaci do dotykového panelu XV-102-D6-70TWR-10-PLC. Navigace v menu aplikačního programu je jednoduchá a jasně strukturovaná. V horní části obrazovky je hlavní lišta, která umožňuje volit individuální položky dělené podle způsobu komunikace s jisticím přístrojem (Modbus nebo SmartWire-DT). Po zvolení dané komunikace se zobrazí seznam připojených přístrojů. Stručný náhled u každého zařízení nabízí informace o typu jističe, jeho stavu a proudech protékajících jednotlivými fázemi. V případě volby jednoho ze zobrazených jističů se zobrazí obrazovka s informacemi k danému přístroji (obr. 4). Data lze exportovat do souboru CSV a ten poté odeslat např. pomocí Ethernetu. Topologie systému má variabilní a multifunkční strukturu. Prostřednictvím komunikačních rozhraní Modbus RTU a SmartWire-DT lze připojit až 48 jističů. Pomocí SmartWire-DT je možné adresovat výkonové jističe NZM velikostí 2, 3 a 4. V síti Modbus jsou podporovány vzduchové jističe IZMX16, IZMX40 a IZM26. Dále lze prostřednictvím sítě Modbus číst data z měřicích modulů NZM-XMC pro jističe NZM2 a NZM3. Aplikační program BreakerVisu dokáže na základě typu jističe, jmenovitého napětí a kategorie užití analyzovat a vypočítat servisní intervaly, což vede ke zjednodušení plánování servisních úkonů a k předcházení poruchám.

(Eaton Elektrotechnika, s. r. o.)

Obr. 1. Dotykový panel řady XV s integrovaným rozhraním pro systém SmartWire-DT

Obr. 2. Řídicí relé easy800 a MFD-Titan propojené v síti easyNet

Obr. 3. Měřicí modul XMC

Obr. 4. Náhled obrazovky BreakerVisu se základními informacemi k vybranému typu jističe