Do průmyslového pole

Decentralizace spínaných zdrojů jako trend a příležitost v automatizaci

„Stále více provozovatelů systémů se obrací k decentralizovaným zdrojům napájení. Koneckonců nabízejí významné výhody včetně kratších instalačních časů, komplexní diagnostiky skrze IO-Link a umožňují mnohem menší rozvaděč s nižšími nároky na chlazení. Vyšší výkon, miniaturizace a požadavky na chlazení - dosud klasický konflikt cílů v elektrotechnice, který byl vyřešen díky chytrým konceptům."

^{Florian Holzmann, System Manager Switch-Mode Power Supplies & Buffer Modules, PU Automation + Power,
Murrelektronik GmbH}

V minulosti se v průmyslových aplikacích 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, vlastně přímo doprostřed, procesu. 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.bMezitím se pro systémy IO stalo standardem krytí IP 67 (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 IP 67 šetří až 93 % místa (objemu). Pokud spínaný zdroj s IP 67 obsahuje i ochranu proti zkratu a přetížení, není ve srovnání s řešením IP 20 potřeba další kryt, montážní materiál nebo náklady. V porovnání se svorkovnicí se spínaným zdrojem a elektrickým řízením zátěžového obvodu ušetříte u spínaného zdroje IP 67 s integrovaným jištěním zátěžového obvodu přibližně 30 % nákladů.

^{Při náročných úkolech v průmyslovém prostředí, jako je svařování při výrobě karoserií automobilů, Emparro67 spolehlivě napájí zařízení.}

V rozvaděči je poměrně teplo

Každý to ví, napájecí zdroje se mohou opravdu zahřát, protože se rozptylují provozní ztráty, a to není dobré. Každý ví, že napájecí zdroje mohou dostat pořádně zabrat. Je to proto, že ztráty při provozu musí být odváděny ve formě tepla. To znamená, že při návrhu rozvaděče musíte myslet na koncepci odvodu tepla. 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.

^{Od snímače a řízení po kameru a pohon je logistické centrum velmi složité prostředí.}

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 zařízením 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 stavu zařízení. 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.

^{Emparro67 Hybrid zajišťuje nejen zásobování v logistických aplikacích, ale také hlásí důležité provozní stavy pro účely údržby.}

Vidím to, co ty jinak vidět nemůžeš

Je zřejmé, že nevidím, co je ve skříni. To, co je v poli, někdy vidím na první pohled. Proč tedy neinstalovat dobře viditelné stavové LED diody přímo na zařízení? LED diody jsou užitečné pro zobrazení provozního stavu zdroje, nicméně v tomto případě má větší smysl podívat se na dva kanály integrovaných sledovačů zátěžových obvodů 24 V DC. Ty umožňují elektronické monitorování zařízení a napájení sběrnicového modulu. To zvyšuje dostupnost zařízení, protože v případě poruchy jsou proudové cesty vypínány s přesností na kanál. Pomocí stavové LED lze na místě zjistit stav kanálu a odpovídajícím způsobem na něj reagovat. Rozdělení na kanály také snižuje prostoje. Pokud je například přerušeno napájení pohonu v důsledku zkratu, přetížení nebo přerušení kabelu, může být připojený modul sběrnice nadále napájen prostřednictvím jiného kanálu. Chybová hlášení a diagnostické informace jsou odesílány prostřednictvím IO-Link nebo digitálního alarmového kontaktu. To znamená, že lze okamžitě naplánovat servisní zásah. Odpadají vícenásobné výjezdy k odstranění poruch ve prospěch jednotlivých preventivních servisních intervalů. Tím se snižují nákladově náročné odstávky a zvyšuje se návratnost investic do zařízení.

^{Spínané napájecí zdroje s IP 67 nabízejí další výhody v diagnostice a údržbě a zároveň usnadňují budoucí rozšíření.}

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 IP 67 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.

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.

Automobilový průmysl: Spolehlivá diagnostika v náročných průmyslových prostředích

V náročných automobilových aplikacích, jako je konstrukce karoserie, jsou vyžadovány robustní a odolné napájecí zdroje s krytím IP 67. Musí být odolné proti vibracím a nárazům a musí být vždy zapnuté, jako napájecí zdroje řady Emparro67. Důležité jsou také krátké doby pro výměnu nástrojů a pro rychlé uvedení do provozu. Komplexní diagnostické možnosti zároveň pomáhají zkrátit nebo předejít drahým prostojům. Rozhraní IO-Link v Emparro67 Hybrid je důležitou funkcí pro konfiguraci široké škály hodnot prostřednictvím řídicího systému.