Dulapul de control este un element de bază al oricărei instalații de mașini industriale. Folosite inițial pentru a adăposti câteva relee, siguranțe, comutatoare și controlere simple, dulapurile se confruntă cu schimbări radicale. Odată cu apariția internetului industrial al lucrurilor (IIoT), a Industriei 4.0 și a altor îmbunătățiri ale eficacității operaționale, dulapurile de control au devenit locații de referință pentru a plasa toate noile componente și sisteme de automatizare în interiorul acestora. Cu toate acestea, cantitatea de spațiu necesar pentru utilaje depășește spațiul disponibil. Având în vedere că spațiul pe podeaua fabricii este foarte limitat, acest lucru deschide ușa pentru mai multe progrese tehnologice pentru a face față presiunii imense privind înghesuirea mai multor dispozitive de control industrial într-un spațiu fix al dulapului.
Spațiul din fabrică - o resursă limitată
În timp ce îmbunătățirile eficienței operaționale aduse de IIoT pot aduce beneficii semnificative, acestea creează câteva provocări de implementare pentru managementul fabricii. Spațiul pe podeaua fabricii este întotdeauna la limită, prioritatea fiind găzduirea activelor de producție. Cu toate acestea, cum rămâne însă cu locul în care să fie amplasate echipamentele de control? În trecut, fiecărui utilaj îi era alocat, de obicei, spațiu pentru un singur dulap de control. Instalațiile IIoT depind în mare măsură de sistemele electronice, senzori și actuatori pentru a funcționa eficient. Proiectanții de dulapuri și panouri de control se află acum în situația de a găzdui sisteme de procesare a informațiilor, sisteme de întreținere predictivă, comutatoare de rețea și surse de alimentare. Automatizarea evidențiază nevoia de conformitate cu standardele de siguranță funcțională precum IEC61508 și IEC62061. Respectarea reglementărilor privind siguranța electrică, compatibilitatea electromagnetică (EMC) și imunitatea electromagnetică (EMI) necesită, de asemenea, o atenție deosebită. Nu uitați de modulele de conversie a energiei, de acționările motorului, de controlerele logice de proces și de aparatura electrică de comutație; toate acestea trebuie să fie adaptate. Tot mai multă tehnologie pune și mai multă presiune asupra spațiului din dulapuri și panouri, ceea ce sporește nevoia unei abordări structurate pentru a optimiza spațiul disponibil.
Provocări pentru dulapul de control
Pentru proiectanții de sisteme industriale, încercarea de a găsi spațiu pentru încă un echipament de control este doar prima provocare. Proiectarea unui nou panou necesită ca proiectantul să analizeze cu atenție tipurile și numărul de dispozitive care vor fi incluse. Există o grupare logică a acestora în ceea ce privește funcția lor sau dimensiunea fizică? Cum rămâne cu conectivitatea cu alte module și controlere? Poate că amplasarea unor părți specifice adiacente una lângă cealaltă este benefică pentru reducerea complexității cablării. De asemenea, gruparea dispozitivelor cu același profil de înălțime ajută la optimizarea spațiului disponibil.
Evitarea problemelor de management termic
În timp ce întocmiți o listă a controlerelor, modulelor și dispozitivelor, notați distanțele minime de spațiere recomandate de producător, dacă sunt menționate. Un motiv cheie pentru acest factor este managementul termic, deoarece disiparea căldurii devine esențială într-un dulap foarte strâns. Unele unități pot genera mai multă căldură decât altele; sursele de alimentare, de exemplu, pot produce câțiva wați de căldură chiar dacă sunt foarte eficiente. Mai multe elemente care produc cantități mici de căldură pot crea un punct fierbinte în interiorul dulapului, ceea ce ar putea avea un impact potențial asupra altor elemente de echipament.
Unele dulapuri de control pot necesita răcire cu aer forțat, ceea ce impune constrângeri suplimentare asupra spațiului disponibil. Selectarea unităților de control proiectate special pentru a minimiza cantitatea de căldură reziduală radiată și potrivite pentru o montare densă, una lângă alta, îmbunătățește utilizarea spațiului.
Gestionarea cablurilor; evitați confuzia cablurilor
În timpul instalării, se poate trece cu vederea acordarea unei atenții adecvate pentru rezolvarea problemelor de gestionare a cablurilor. Accesibilitatea, identificarea și dirijarea cablurilor sunt factori critici pe parcursul ciclului de viață al activelor de producție. Identificarea clară a cablurilor și metodele de fixare convenabile vor asigura desfășurarea rapidă și fără probleme a sarcinilor de întreținere. De asemenea, în funcție de diametrul și tipul de cablu, trebuie să se țină cont cu atenție de razele minime de curbură a cablului, ceea ce este deosebit de important pentru cablurile optice. Traseul cablurilor de semnal de joasă tensiune neecranate de la un senzor analogic alături de cabluri de mare putere, de acționări de motoare, de exemplu, poate duce la inducerea unor tranzitorii de înaltă tensiune pe intrările senzorului, ceea ce poate duce la un comportament neregulat al sistemului.
Recenta creștere a popularității terminațiilor de cablu de tip “push-in” ajută la accelerarea cablării în timpul instalării. Conectorii cu arc oferă o conexiune convenabilă, fără scule și fiabilă pentru conductori solizi. Forțele de inserție sunt minimizate, reducând stresul asupra cablului, dar maximizând retenția și evitând extragerea.
Conformitate cu standardele; siguranță electrică și funcțională
Conformitate și imunitate electromagnetică (EMC/EMI)
Domeniul industrial este zgomotos din punct de vedere electric. Invertoarele de înaltă frecvență, acționările motoarelor cu comutare rapidă și motoarele de mare putere contribuie la crearea unui mediu care impune utilizarea de echipamente care respectă standardele EMC și EMI relevante. Standarde precum IEC61000 și Directiva 2014/30/UE privind compatibilitatea electromagnetică recomandă, de asemenea, o distanță minimă de separare între cablurile de rețea și conductorii de alimentare. Arhitecții de sisteme și proiectanții de dulapuri sunt sfătuiți să verifice informațiile despre produse și fișele tehnice ale producătorului pentru a verifica conformitatea.
Viitorul proiectării dulapurilor și panourilor de control industrial
Având în vedere numeroase considerente legate de aspect și proiectare, sarcina constructorului de panouri este descurajantă. Cu toate acestea, furnizorii de dulapuri de control oferă în prezent un set complet de instrumente de planificare 3D și configuratoare și sisteme digitale care ușurează complexitatea proiectării panourilor. Resursele de proiectare 3D, inclusiv modelele 3D ale numeroaselor dispozitive și sisteme plasate în dulap, permit arhitectului de sisteme să vizualizeze diferite alternative de dispunere înainte de a selecta rapid aranjamentul optim. Odată selectată o configurație, aplicația de proiectare poate modela profilul termic și dimensionarea electrică. Arhitecții pot compila cu ușurință și documentația necesară și certificatele de conformitate cu standardele.
Aceaste aplicații cuprind o interfață de utilizator simplă și personalizabilă, intuitivă pentru proiectant. O listă detaliată de piese poate fi asamblată în timp real, iar o comandă web poate fi plasată atunci când este gata. Datele de proiectare pot fi schimbate cu software-ul CAE/CAD , făcând procesul cât mai transparent posibil. Cu ajutorul interfeței vizuale, dispozitivele și modulele pentru șine DIN sunt realizate rapid pentru ca arhitecții să vadă cum progresează amenajarea dulapului. Pe măsură ce inovațiile IIoT și Industria 4.0 continuă, noile dispozitive cu consum redus de energie și mai eficiente din punct de vedere energetic deschid oportunități de economisire a unui spațiu considerabil în dulapurile și panourile de control. De asemenea, producătorii de dispozitive raționalizează dimensiunile dispozitivelor lor cu același profil de înălțime, economisind spațiu mort suplimentar, a se vedea poza atașată.

Un alt beneficiu semnificativ al dispozitivelor care au aceeași înălțime este că fluxul de aer în jurul dulapului este mai puțin perturbat și mai uniform, așa cum este ilustrat în figura alăturată.

Recomandăm o abordare care să se concentreze pe cinci domenii funcționale de proiectare a dulapurilor și panourilor pentru a avea succes: fiabilitatea alimentării, conectivitate și comutare, automatizare, rețele și I/O, siguranță și productivitate în atelier. Fiecare subiect este apoi subdivizat în categorii relevante.
Atingeți performanța optimă a dulapului de control și eficiența spațială folosind o abordare structurată a proiectării
Având în vedere că spațiul din fabrică este foarte limitat, optimizarea dispunerii și designului intern al dulapurilor și panourilor de control este de o importanță capitală. Realizarea de îmbunătățiri ale eficienței operaționale necesită implementarea mai multor tehnologii, ceea ce pune arhitectul de sisteme industriale în fața unor provocări multiple de proiectare. Adoptarea unei abordări structurate a selecției, a amplasării componentelor și a documentației ajută la simplificarea numeroaselor sarcini. Principalii furnizori de sisteme de automatizare industrială oferă resurse cuprinzătoare de proiectare vizuală 3D, de dispunere a componentelor și de configurare care ușurează semnificativ aceste sarcini complexe.