Aktuální vydání

celé číslo

04

2022

veletrh Amper 2022
celé číslo

Decentralizace spínaných zdrojů v automatizaci

V minulosti se v průmyslových provozech používaly velké rozvaděče. Svůj domov v nich našlo mnoho komponent a funkcí. Dnes už tomu tak není. V posledním desetiletí hledají výrobci strojů a výrobní podniky větší  flexibilitu a efektivitu. Brzy se ukázalo, že v modularizaci a decentralizaci klíčových komponent je obrovský potenciál. Rozdělením strojů a systémů do menších modulárních celků se mnoho komponent přesouvá z rozvaděče blíže procesu, často přímo do jeho středu. Decentralizované jednotky také znamenají, že jako modulární subsystémy mohou být sestavovány, testovány a provozovány samostatně. To zjednodušuje mnoho procesů včetně uvádění do provozu a údržby.

Tato koncepce také umožňuje pozdější rozšiřování, modernizaci, případné stěhování nebo aktualizace, aniž by bylo nutné vynakládat čas a náklady na změnu celkové koncepce aplikace. To platí v zásadě pro všechny komponenty včetně spínaných napájecích zdrojů. Dříve se nacházely téměř výhradně v rozvaděči, nyní lze napájecí zdroj přesunout z řídicího systému do prostředí stroje. To je zřejmý posun z hlediska ztrát na vedení, protože čím blíže je napájecí zdroj k místu zatížení, ke spotřebiči, tím menší jsou ztráty.

Mezitím se pro I/O moduly stalo standardem krytí IP67 (prachotěsnost a vodotěsnost). Je tedy logickým krokem přenést s tím spojené výhody do oblasti průmyslových zdrojů a v ideálním případě přidat pár specifických funkcí. Přeměna síťového napětí na stejnosměrné by měla probíhat přímo u spotřebiče, aby se minimalizovaly energetické ztráty. Vyměnitelné konektory mohou zkrátit dobu instalace až o 70 % ve srovnání s běžnými napájecími zdroji. Integrovaný komunikační standard IO-Link umožňuje rozsáhlé diagnostické možnosti. A v neposlední řadě kompaktní provedení spínaného zdroje s krytím IP67 šetří až 93 % místa (objemu). Pokud spínaný zdroj s krytím IP67 obsahuje i ochranu proti zkratu a přetížení, není ve srovnání s řešením IP20 potřeba další kryt, montážní materiál nebo náklady. V porovnání se svorkovnicí se spínaným zdrojem a elektrickým řízením zátěžového obvodu ušetříte u spínaného zdroje IP67 s integrovaným jištěním zátěžového obvodu přibližně 30 % nákladů.

 V rozvaděči je poměrně teplo

Každý to ví, napájecí zdroje se mohou opravdu zahřát, což znamená, že při návrhu rozvaděče musíte myslet na koncepci odvodu tepla.

Obr. 1. Hybridní napájecí zdroje poskytují více funkcí v jednom zařízení: napájení, monitorování zátěžového obvodu a komunikaci

Při použití decentralizovaného napájení to již není problém, protože skříň neexistuje a snížení výkonu obvykle není nutné. Vzhledem k tomu, že spínaný zdroj je mimo kryt, teplo se snadněji odvádí. Zároveň lze použít menší a levnější rozvaděč pro PLC, pohony a další komponenty rozvaděče. Dalšími pozitivy jsou nižší nároky na chlazení, delší životnost a nižší provozní náklady (např. náklady na elektřinu u klimatizačních jednotek). Zejména v létě, kdy vysoké teploty v neklimatizovaných aplikacích mohou vést k nuceným odstávkám napájecích zdrojů, nabízejí decentralizované zdroje s širokým teplotním rozsahem maximální dostupnost.

 Spínaný zdroj uživateli: Jsem v pořádku

Vestavěná rozhraní IO-Link umožňují rozsáhlou a transparentní komunikaci mezi napájecími zdroji a řídicí jednotkou. Napájecí jednotka tak může komunikovat jako zařízení IO-Link s nadřazeným modulem IO-Link master pro účely diagnostiky a údržby, parametrizace, deaktivace a reaktivace kanálů.

Disponuje funkcemi pro preventivní údržbu a prostřednictvím diagnostiky poskytuje přesné informace o svém stavu. Pokud se například blíží dosažení očekávané maximální životnosti, zařízení odešle zprávu, aby mohlo být vyměněno během příštího cyklu údržby. Vyhnete se tak neplánovaným a nákladným prostojům. Další informace, včetně spouštěcích procesů, vybavení vnitřní pojistky nebo proudových hodnot, lze v reálném čase odesílat prostřednictvím rozhraní IO-Link a vyhodnocovat pomocí vhodného softwaru. Díky tomu jsou napájecí zdroje s IO-Link důležitým stavebním kamenem průmyslu 4.0.

Napájecí jednotky řady Emparro67 od společnosti Murrelektronik jsou navrženy pro decentralizované napájení, pro které nabízejí mnoho důležitých výhod. Nevyžadují svorkovnici, lze je snadno instalovat v poli vedle zátěží, šetří místo, energii a náklady na instalaci. Použití kabelů s menším průřezem výrazně snižuje náklady na materiál, zatímco instalace plug & play zjednodušuje zapojení a prakticky eliminuje chyby v zapojení. Spínané napájecí zdroje s krytím IP67 nabízejí další výhody z hlediska diagnostiky a údržby a zároveň decentralizovaná koncepce napájení usnadňuje případné rozšíření, které může být nezbytné. V neposlední řadě poskytuje komunikace IO-Link uživateli komplexní přehled o aktuálním stavu stroje nebo systému, zatímco integrované monitorování zátěžových obvodů zajišťuje maximální dostupnost a selektivitu stroje.

Obr. 2. V logistických centrech se decentralizované zdroje napájení používají všude:  od kamerových systémů až po pohony válců

 Logistika: Zajištění hladkého průběhu dodávek

Logistik musí vždy znát stav svého vybavení a polohu zboží. K tomu slouží řada zařízení, od snímače a řídicí jednotky až po kameru a pohon. Logistické centrum je velmi složitý aparát. Pro všechny je nutné spolehlivé napájení. V takto náročných aplikacích zajišťuje Emparro67 Hybrid nejen napájení, ale také hlásí důležité provozní stavy pro údržbu. Obousměrná komunikace umožňuje plánovat servisní intervaly, a ještě před uvedením do provozu a během něj usnadňuje správný provoz.

 (Murrelektronik)