Защо контролният шкаф на PLC се нуждае от термично управление? Приложения и решения за охлаждане

Шкафът за управление на PLC служи като критична платформа за управление в системите за индустриална автоматизация. В традиционните настройки за автоматизация PLC основно се справят със задачи като логически контрол, събиране на данни и блокиране на оборудване. Въпреки това, тъй като системите за автоматизация все повече включват задвижвания с променлива честота (VFD), серво задвижвания, промишлени превключватели, HMI, отдалечени входно/изходни устройства и комуникационни устройства, броят на електронните компоненти и свързаното с тях термично натоварване в шкафа се увеличиха.

 

Следователно модерният дизайн на -контролния шкаф, базиран на PLC, трябва да е насочен не само към физическото инсталиране на компонентите, но и към тяхната дългосрочна-стабилна работа. Фактори като управление на топлината, защита на околната среда и специфични сценарии на приложение стават все по-важни инженерни съображения.

 

 

 

Въпреки че самият процесор на PLC обикновено не е основният източник на топлина в шкафа, друго оборудване вътре-като задвижвания с променлива честота (VFD), серво задвижвания, модули за захранване, контактори и промишлени мрежови устройства-може да генерира непрекъсната топлина поради загуби на мощност. Когато няколко устройства са инсталирани в една и съща кутия, тази топлина се натрупва.

 

Ако топлината не може да бъде ефективно разсеяна, вътрешната околна температура може да се повиши. Следователно решенията за охлаждане на приложни шкафове трябва да се основават на общото топлинно натоварване на целия шкаф, вместо да се фокусират единствено върху самия PLC.

 

 

 

За затворен PLC шкаф с ниски топлинни натоварвания, естественото разсейване на топлината през повърхността на шкафа често е достатъчно. Този метод се отличава с прост дизайн и не изисква допълнителни вентилатори или климатици. Въпреки това, когато шкафът разполага с голям брой задвижвания с променлива честота (VFD), серво задвижвания или други високо-мощни електронни устройства, разчитането само на естествено охлаждане може да не е достатъчно.

 

Следователно необходимостта от активно охлаждане трябва да се определи въз основа на изчисления, включващи номинална мощност на оборудването, температура на околната среда, размери на шкафа и вътрешно топлинно натоварване.

 

 

Филтърните вентилатори и изпускателните модули улесняват въздушния поток в заграждението. Студеният въздух влиза в шкафа, абсорбира топлината, генерирана от електронните компоненти, и след това се изхвърля през изпускателните отвори. Този подход се характеризира с опростен дизайн и е подходящ за определени стандартни индустриални среди. Въпреки това, в среди с високи нива на прах, маслена мъгла или други замърсители, стандартните филтърни вентилатори може да изискват честа поддръжка.

 

Последните данни за охлаждането на промишлени шкафове за управление също така подчертават, че в прашни индустриални среди запушването на системата за филтриране пряко влияе върху ефективността на охлаждане на шкафа.

 

 

Ако контролен шкаф е монтиран в работилница с висока-температура или в него се помещава оборудване, което генерира значителна топлина, шкафовият климатик е жизнеспособна опция. Тези модули регулират вътрешната температура в сравнително затворено пространство, като предотвратяват навлизането на прашен външен въздух директно в шкафа.

 

Това решение е особено-подходящо за индустриални среди, характеризиращи се с високи температури, прах или влажност.
Въпреки това, тъй като шкафните климатици увеличават системните разходи и изискванията за поддръжка, изборът трябва да се основава на действителните работни условия.

 

 

Топлообменниците улесняват преноса на топлина без директен обмен на въздух между вътрешната и външната страна на шкафа. Това решение предлага различни предимства за монтирани на стена PLC шкафове, които изискват висока степен на защита, тъй като помага за по-ниски вътрешни температури, като същевременно поддържа корпуса относително запечатан. Избраният специфичен метод на охлаждане зависи от комбинация от фактори, включително околна температура, топлинно натоварване и необходимата степен на защита.

 

 

Индустриалните среди се различават значително от стандартните офис настройки. Производствените работилници могат да съдържат прах, маслена мъгла, водни пари и други замърсители.

 

Ако тези вещества проникнат в корпуса на PLC от неръждаема стомана, те могат да компрометират дългосрочната-работа на терминали, конектори и електронни компоненти. Следователно, панелите на вратите на шкафа, уплътнителните ленти, кабелните входове и вентилационните структури трябва да бъдат проектирани така, че да отговарят на специфични екологични изисквания.

 

 

PLC шкафовете с прахово- покритие се използват широко в индустриалната автоматизация. Например, производствените линии разчитат на PLC за управление на транспортни системи, процеси на сглобяване, инспекционни станции и механични задвижващи механизми.

 

В системите за пречистване на вода PLC се използват за управление на помпи, клапани и наблюдение на нивата на течностите и дебита.

 

HVAC системите използват PLC за координиране на работата на вентилатори, помпи, клапани и друго оборудване.

 

Енергийните системи използват PLC за мониторинг на състоянието на оборудването, събиране на данни и контрол на блокирането.

 

Индустриалната литература цитира типични приложения за модулни PLC шкафове, включително водни помпи, въздушни компресори, вентилатори, централни климатични системи, машинни инструменти, котли, машини за производство на хартия и оборудване за обработка на храни.

 

 

 

Съоръженията за пречистване на вода обикновено изискват контрол на множество помпи, клапани, сензори и инструменти. Персонализираните PLC шкафове свързват полеви сензори и задвижващи устройства, позволявайки автоматизирано управление и наблюдение на състоянието.

 

Като се има предвид високата влажност, която често се среща в среди за пречистване на вода, материалите на корпуса, уплътнителните структури и степените на защита трябва да бъдат избрани въз основа на действителните работни условия.

 

 

На автоматизирани производствени линии, взривозащитените PLC шкафове се свързват със сензори, роботи, конвейерни системи, задвижвания с променлива честота (VFD) и серво системи. Тези шкафове трябва да осигурят стабилен обмен на данни и управляващ сигнал между различните части на оборудването.

 

С напредването на интелигентното производство индустриалният Ethernet, устройствата за отдалечен вход/изход и събиране на данни все повече се интегрират в контролните шкафове. Следователно модерният PLC шкаф служи не само като платформа за монтаж на системи за управление, но и като критичен възел в индустриалната мрежа.

 

 

В широко{0}}мащабните HVAC системи PLC координират вентилаторите, помпите, охладителните системи и клапаните. Шкафът за управление трябва да регулира работните състояния на оборудването въз основа на полеви данни като температура, налягане и дебит.

 

За шкафове, инсталирани в механични помещения или помещения за оборудване, методите за разсейване на топлината трябва да бъдат проектирани, като се вземат предвид температурите на околната среда и времето на работа на оборудването.

 

 

PLC панелите са приложими и за слънчеви, вятърни и други енергийни системи. В тези приложения PLC управляват контрол на оборудването, мониторинг на състоянието, алармени и комуникационни функции.

 

В допълнение към PLC и I/O модули, тези шкафове може да изискват индустриални комутатори, комуникационни модули и устройства за събиране на данни.

 

 

Интелигентните фабрики изискват широка взаимосвързаност на оборудването. Като контролни възли за оборудване за автоматизация, електрическите системни шкафове трябва да обменят данни с HMI, SCADA системи, MES платформи и индустриални мрежи.

 

Следователно функцията на корпуса на съвременната PLC система е еволюирала от традиционен "релеен контролен център" в интегрирана платформа за автоматизация, съчетаваща контрол, комуникация, събиране на данни и управление на оборудването.

 

 

Въпреки че индустриалните превключватели, комуникационните модули и отдалечените I/O устройства може да имат по-ниска мощност от задвижванията с променлива честота (VFD), те са чувствителни към факторите на околната среда и електромагнитните смущения.

 

Следователно комуникационната секция в рамките на стандартен PLC шкаф трябва да бъде стратегически планирана въз основа на функционалността на устройството.
Маршрутизирането на комуникационните кабели по отношение на захранващите кабели също трябва да отговаря на спецификациите за проектиране на системата и изискванията на производителя на оборудването.

 

 

Автоматичните шкафове от неръждаема стомана с логическа програма за управление на PLC панел обикновено са проектирани за години непрекъсната работа. Следователно, лекотата на поддръжка трябва да се има предвид от самото начало, а не само след възникване на неизправност. Характеристики като логично оформление на компонентите, ясно етикетиране на проводниците, лесно свалящи се монтажни конструкции, достатъчно работно пространство и прецизни електрически схеми помагат на персонала по поддръжката при бързото диагностициране и разрешаване на проблеми.

 

Отличният дизайн на шкафа за приложения предвижда бъдещи нужди от поддръжка и разширение по време на първоначалната фаза на проектиране.

 

 

След няколко години работа системите за индустриална автоматизация често изискват добавянето на нови сензори, задвижващи механизми, комуникационни устройства или I/O модули. Ако в шкафа не е запазено място, бъдещи модификации може да наложат подмяна на целия модул.

 

Следователно, подходящото запазване на местата за монтаж, пространството на клемите и капацитета на кабелния канал по време на първоначалната фаза на проектиране подобрява разширяемостта на системата.

 

 

Водени от непрекъснатия напредък на индустриалната автоматизация, интелигентното производство и индустриалния интернет, шкафовете с програмируеми логически контролери все повече ще се развиват към модулност, мрежова свързаност и интелигентност. Тези шкафове вероятно ще интегрират по-широка гама от компоненти, като индустриални комуникационни устройства, отдалечен вход/изход, периферни изчислителни модули и системи за наблюдение на състоянието.

 

В същото време използването на високопроизводителни задвижвания с променлива честота (VFD) и серво задвижвания ще продължи да стимулира напредъка в технологиите за управление на топлината за контролни шкафове.

 

Следователно бъдещите промишлени компютри с контролни шкафове трябва не само да разполагат с надеждни механични структури и електрически връзки, но и да предлагат превъзходно управление на топлината, възможности за мрежова комуникация и лесна поддръжка.

 

Корпусите на контролния панел са жизненоважна инфраструктура в системите за индустриална автоматизация; тяхната производителност зависи не само от самия PLC, но и от фактори като материали на корпуса, вътрешно оформление, методи за разсейване на топлината, защита на околната среда, окабеляване и комуникационна архитектура.

 

За стандартно оборудване за автоматизация може да се използва естествено охлаждане или вентилатори въз основа на термичното натоварване; въпреки това висока{0}}температура или високо{1}}прашна среда може да изискват по-здрави, затворени решения за охлаждане.

 

От производството до приложението за-крайна употреба,PLC контролни шкафовесе развиват от традиционните електрически кутии в интегрирани платформи за индустриална автоматизация, които комбинират контрол, комуникация, събиране на данни и защита на оборудването.