Miks vajab PLC juhtkapp soojusjuhtimist? Rakendused ja jahutuslahendused

PLC juhtkapp toimib tööstusautomaatikasüsteemides kriitilise juhtimisplatvormina. Traditsioonilistes automatiseerimise seadistustes tegelevad PLC-d peamiselt selliste ülesannetega nagu loogiline juhtimine, andmete hankimine ja seadmete blokeerimine. Kuna aga automatiseerimissüsteemid sisaldavad üha enam muutuva sagedusega ajameid (VFD), servoajameid, tööstuslikke lüliteid, HMI-sid, kaugsisend-/väljundseadmeid ja sideseadmeid, on elektroonikakomponentide arv ja nendega seotud soojuskoormus kapis suurenenud.

 

Järelikult peab kaasaegne PLC{0}}põhine juhtkilbi disain käsitlema mitte ainult komponentide füüsilist paigaldamist, vaid ka nende pikaajalist-stabiilset tööd. Sellised tegurid nagu soojusjuhtimine, keskkonnakaitse ja konkreetsed rakendusestsenaariumid on muutunud üha olulisemaks tehnilisteks kaalutlusteks.

 

 

 

Kuigi PLC-protsessor ise ei ole tavaliselt kapis peamine soojusallikas, võivad muud sees olevad seadmed-nagu muutuva sagedusega ajamid (VFD-d), servoajamid, toitemoodulid, kontaktorid ja tööstuslikud võrguseadmed-toitekadude tõttu pidevalt soojust tekitada. Kui samasse korpusesse on paigaldatud mitu seadet, koguneb see soojus.

 

Kui soojust ei saa tõhusalt hajutada, võib sisemine ümbritseva õhu temperatuur tõusta. Seetõttu peavad rakenduskappide jahutuslahendused põhinema kogu kapi kogu soojuskoormusel, mitte keskenduma ainult PLC-le endale.

 

 

 

Väikese soojuskoormusega suletud PLC-kapi puhul piisab sageli loomulikust soojuse hajumisest läbi kapi pinna. Sellel meetodil on lihtne disain ja see ei nõua täiendavaid ventilaatoreid ega kliimaseadmeid. Kui korpuses on aga suur hulk muutuva sagedusega ajameid (VFD), servoajameid või muid suure-võimsusega elektroonikaseadmeid, ei pruugi ainult loomulikule jahutusele lootmisest piisata.

 

Seetõttu tuleks aktiivjahutuse vajadus kindlaks määrata arvutuste põhjal, mis hõlmavad seadmete võimsust, ümbritseva õhu temperatuuri, kapi mõõtmeid ja sisemist soojuskoormust.

 

 

Filtriventilaatorid ja väljatõmbeseadmed hõlbustavad õhuvoolu korpuses. Jahe õhk siseneb korpusesse, neelab elektroonikakomponentide tekitatud soojuse ja väljub seejärel väljalaskeavade kaudu. Sellel lähenemisviisil on lihtne disain ja see sobib teatud standardsete tööstuskeskkondade jaoks. Kuid keskkonnas, kus on palju tolmu, õliudu või muid saasteaineid, võivad standardsed filtriventilaatorid vajada sagedast hooldust.

 

Hiljutised andmed tööstusliku juhtkapi jahutuse kohta näitavad ka seda, et tolmuses tööstuskeskkonnas mõjutab filtreerimissüsteemi ummistumine otseselt kapi jahutust.

 

 

Kui juhtkapp paigaldatakse kõrge{0}}temperatuuriga töökotta või seal on seadmed, mis toodavad märkimisväärset soojust, on kapikliimaseade mõistlik valik. Need seadmed reguleerivad sisetemperatuuri suhteliselt kinnises ruumis, vältides tolmuse välisõhu sisenemist otse kappi.

 

See lahendus sobib eriti hästi{0}}tööstuskeskkonda, mida iseloomustavad kõrged temperatuurid, tolm või niiskus.
Kuna aga õhukonditsioneerid suurendavad süsteemikulusid ja hooldusnõudeid, tuleks valikul lähtuda tegelikest töötingimustest.

 

 

Soojusvahetid hõlbustavad soojusülekannet ilma vahetu õhuvahetuseta kapi sise- ja väliskülje vahel. See lahendus pakub selgeid eeliseid seinale-kinnitatavatele PLC-kappidele, mis nõuavad kõrget kaitsetaset, kuna see aitab alandada sisetemperatuure, hoides kapi suhteliselt suletuna. Konkreetne valitud jahutusmeetod sõltub mitmest teguritest, sealhulgas ümbritsevast temperatuurist, soojuskoormusest ja nõutavast kaitseastmest.

 

 

Tööstuskeskkonnad erinevad oluliselt tavapärastest kontoriseadetest. Tootmistöökojad võivad sisaldada tolmu, õliudu, veeauru ja muid saasteaineid.

 

Kui need ained tungivad läbi roostevabast terasest PLC korpuse, võivad need kahjustada{0}}klemmide, pistikute ja elektrooniliste komponentide pikaajalist tööd. Sellest tulenevalt peavad kapi uksepaneelid, tihendusliistud, kaablisisendid ja ventilatsioonikonstruktsioonid olema projekteeritud nii, et need vastaksid konkreetsetele keskkonnanõuetele.

 

 

Pulbervärviga{0}}kaetud PLC-kappe kasutatakse tööstusautomaatikas laialdaselt. Näiteks tootmisliinid toetuvad PLC-dele, et juhtida transpordisüsteeme, montaažiprotsesse, kontrolljaamu ja mehaanilisi ajamid.

 

Veepuhastussüsteemides kasutatakse PLC-sid pumpade, ventiilide juhtimiseks ning vedeliku tasemete ja voolukiiruste jälgimiseks.

 

HVAC-süsteemid kasutavad PLC-sid ventilaatorite, pumpade, ventiilide ja muude seadmete töö koordineerimiseks.

 

Energiasüsteemides kasutatakse PLC-sid seadmete oleku jälgimiseks, andmete kogumiseks ja blokeeringu juhtimiseks.

 

Tööstusalases kirjanduses viidatakse tüüpilistele rakendustele modulaarsetele PLC-kappidele, sealhulgas veepumbad, õhukompressorid, ventilaatorid, keskkliimasüsteemid, tööpingid, katlad, paberitootmismasinad ja toiduainete töötlemise seadmed.

 

 

 

Veetöötlusrajatised nõuavad tavaliselt paljude pumpade, ventiilide, andurite ja instrumentide juhtimist. Kohandatud PLC-kapid ühendavad välja andurid ja täiturseadmed, võimaldades automaatset juhtimist ja oleku jälgimist.

 

Arvestades veetöötluskeskkondades sageli esinevat kõrget õhuniiskust, tuleb korpuse materjalid, tihenduskonstruktsioonid ja kaitsetasemed valida tegelike töötingimuste alusel.

 

 

Automatiseeritud tootmisliinidel on plahvatuskindlad PLC-kilbid liideses andurite, robotite, konveiersüsteemide, muutuva sagedusega ajamite (VFD) ja servosüsteemidega. Need kapid peavad tagama stabiilse andme- ja juhtsignaalivahetuse erinevate seadmete vahel.

 

Nutika tootmise edenedes integreeritakse juhtkappidesse üha enam tööstuslikku Etherneti, kaug-I/O-d ja andmehõiveseadmeid. Järelikult ei toimi kaasaegne PLC-kapp mitte ainult juhtimissüsteemide paigaldusplatvormina, vaid ka kriitilise sõlmpunktina tööstusvõrgus.

 

 

Suuremahulistes -HVAC-süsteemides koordineerivad PLC-d ventilaatoreid, pumpasid, jahutussüsteeme ja ventiile. Juhtkapp peab reguleerima seadmete tööolekuid selliste väliandmete alusel nagu temperatuur, rõhk ja voolukiirus.

 

Mehaanilistesse ruumidesse või seadmeruumidesse paigaldatud kappide puhul tuleb soojuse hajumise meetodid kavandada, võttes arvesse ümbritseva õhu temperatuure ja seadmete tööaega.

 

 

PLC-paneelid on kasutatavad ka päikese-, tuule- ja muude energiasüsteemide jaoks. Nendes rakendustes tegelevad PLC-d seadmete juhtimise, oleku jälgimise, häire- ja sidefunktsioonidega.

 

Lisaks PLC-dele ja I/O-moodulitele võivad need kapid vajada tööstuslikke lüliteid, sidemooduleid ja andmehõiveseadmeid.

 

 

Nutikad tehased nõuavad ulatuslikku seadmete omavahelist ühendamist. Automaatikaseadmete juhtsõlmedena peavad elektrisüsteemide kapid vahetama andmeid HMI-de, SCADA-süsteemide, MES-platvormide ja tööstusvõrkudega.

 

Sellest tulenevalt on kaasaegse PLC-süsteemi korpuse funktsioon arenenud traditsioonilisest "releejuhtimiskeskusest" integreeritud automatiseerimisplatvormiks, mis ühendab juhtimise, side, andmete hankimise ja seadmete haldamise.

 

 

Kuigi tööstuslikel kommutaatoritel, sidemoodulitel ja kaugsisend-/väljundseadmetel võib olla madalam võimsus kui muutuva sagedusega ajamid (VFD), on need tundlikud keskkonnategurite ja elektromagnetiliste häirete suhtes.

 

Seetõttu peab standardse PLC-kapi kommunikatsioonisektsioon olema strateegiliselt planeeritud, lähtudes seadme funktsionaalsusest.
Sidekaablite ja toitekaablite marsruut peab samuti vastama süsteemi konstruktsiooni spetsifikatsioonidele ja seadmete tootja nõuetele.

 

 

PLC-paneeli juhtimisloogikaprogrammiga roostevabast terasest automaatkapid on tavaliselt mõeldud aastatepikkuseks pidevaks tööks. Järelikult tuleb hoolduse lihtsusele mõelda algusest peale, mitte alles pärast rikke ilmnemist. Sellised funktsioonid nagu komponentide loogiline paigutus, selge juhtmemärgistus, kergesti eemaldatavad kinnitusstruktuurid, rohke tööruum ja täpsed elektriskeemid aitavad hoolduspersonalil probleeme kiiresti diagnoosida ja lahendada.

 

Suurepärane rakenduskapi disain eeldab tulevasi hooldus- ja laiendamisvajadusi projekteerimise algfaasis.

 

 

Pärast mitut aastat töötamist nõuavad tööstusautomaatikasüsteemid sageli uute andurite, täiturmehhanismide, sideseadmete või I/O moodulite lisamist. Kui kapis ei ole ruumi reserveeritud, võib tulevaste muudatuste jaoks olla vajalik kogu seade välja vahetada.

 

Seetõttu suurendab paigalduskohtade, klemmide ruumi ja juhtmete läbilaskevõime nõuetekohane reserveerimine esialgses projekteerimisetapis süsteemi laiendatavust.

 

 

Tööstusautomaatika, intelligentse tootmise ja tööstusliku Interneti pideva arengu ajendiks arenevad programmeeritavad loogikakontrolleri kapid üha enam modulaarsuse, võrguühenduse ja intelligentsuse suunas. Tõenäoliselt integreerivad need kapid suurema hulga komponente, nagu tööstuslikud sideseadmed, kaug-I/O, servaarvutusmoodulid ja seisukorra jälgimise süsteemid.

 

Samal ajal jätkab suure{0}}jõudlusega muutuva sagedusega ajamite (VFD) ja servoajamite kasutamine juhtkappide soojusjuhtimise tehnoloogiate edusamme.

 

Järelikult ei pea tulevane tööstuslik juhtkilp sisaldama mitte ainult usaldusväärseid mehaanilisi konstruktsioone ja elektriühendusi, vaid pakkuma ka suurepärast soojusjuhtimist, võrgusuhtlusvõimet ja hõlpsat hooldust.

 

Juhtpaneelide korpused on tööstusautomaatikasüsteemides ülitähtis infrastruktuur; nende jõudlus ei sõltu mitte ainult PLC-st endast, vaid ka sellistest teguritest nagu korpuse materjalid, sisemine paigutus, soojuse hajumise meetodid, keskkonnakaitse, juhtmestik ja sidearhitektuur.

 

Standardsete automaatikaseadmete puhul võib soojuskoormuse alusel kasutada loomulikku jahutust või ventilaatoreid; kõrge{0}}temperatuuri või kõrge-tolmuga keskkond võib aga vajada tugevamaid, suletud jahutuslahendusi.

 

Tootmisest kuni lõppkasutuseni{0}}PLC juhtkapidarenevad traditsioonilistest elektrikarpidest integreeritud tööstusautomaatika platvormideks, mis ühendavad juhtimise, side, andmete hankimise ja seadmete kaitse.