Schakelkastbewaking componenten beschermen en bewaken
Use Case
Schakelkasten zijn niet meer weg te denken uit industriële omgevingen. Ze vervullen een grote verscheidenheid aan functies: ze dienen als montageruimte voor componenten en beschermen deze tegen vuil, stof en vocht. Bovendien zorgen ze voor warmteafvoer, EMC-afscherming en bescherming tegen aanraking.
Door de omkasting worden alle interne componenten beschermd tegen invloeden van buitenaf die tot schade of uitvallen zouden kunnen leiden.
De uitgangssituatie
Als de schakelkast niet wordt bewaakt wat betreft temperatuur, vochtigheid en belasting van de voeding, kunnen er bedrijfsstoringen optreden. Als er geen visualisatie van de live-gegevens plaatsvindt, ontbreken bovendien conclusies over de bedrijfstoestand. Dit betekent dat storingen laat worden gedetecteerd of pas wanneer de machine stilstaat. Bovendien is zo bijvoorbeeld geen optimalisatie van het warmtebeheer of het energieverbruik van de koeling mogelijk.
Doel van het project
Condition-based en preventief onderhoud naar behoefte
Om de probleemloze werking van een schakelkast te garanderen, kan gekozen worden voor de bewaking van
met behulp van ifm-sensoren en moneo. Hierna kunt u lezen hoe dat is gerealiseerd.
1. Bewaking van vochtigheid en temperatuur
De relatieve vochtigheid is een doorslaggevende factor in een schakelkast. Door bijvoorbeeld reiniging, neerslag of vocht vanuit de omgeving kan vochtigheid de schakelkast binnendringen en de componenten beschadigen. Door permanente meting van de relatieve vochtigheid in de schakelkast kan dit op tijd worden gedetecteerd en kan gevolgschade zoals corrosie of kortsluitingen worden voorkomen. De streefwaarde voor de relatieve vochtigheid ligt tussen 20% en 60%.
Temperatuur is ook een belangrijke factor. Een binnentemperatuur van maximaal 35 °C wordt als ideaal beschouwd. Een hogere temperatuur heeft een negatief effect op de levensduur van de componenten, een te lage temperatuur daarentegen is weer niet efficiënt en resulteert in hogere kosten, omdat meer dan noodzakelijk wordt gekoeld.
De uitvoering
Om de bewaking mogelijk te maken, wordt moneo op een centrale server geïnstalleerd en de module moneo RTM geactiveerd.
Voor de bewaking wordt een ifm IO-Link-multisensor van het type LDH292 voor de meting van de temperatuur en de relatieve luchtvochtigheid binnen en buiten de schakelkast geïnstalleerd. Op deze manier kan ook rekening worden gehouden met de invloed van de omgevingstemperatuur. Beide sensoren worden aangesloten via een IoT IO-Link-master (bijv. AL1350 of AL1950). Via de IoT-poort van de master worden de gegevens iedere seconde opgeslagen op de centrale moneo RTM.
Aangezien de LDH292 naast de temperatuur ook de relatieve vochtigheid in procenten als proceswaarde uitgeeft, vindt er ook een bewaking van deze meetgroottes plaats.
Aan de hand van de databladen van de geïnstalleerde apparaten in de schakelkast worden de desbetreffende grenswaarden voor deze toepassing bepaald.
Systeemoverzicht
- Temperatuur- en luchtvochtigheidssensor binnen de schakelkast (LDH292)
- Temperatuur- en luchtvochtigheidssensor buiten de schakelkast (LDH292)
- IO-Link-master (bijv. AL1350)
Dashboard
2. Temperatuurbewaking van hotspots
Ondanks de meting van de binnentemperatuur van de schakelkast kunnen er zogenaamde hotspots ontstaan bij componenten in de schakelkast, waartoe gedeeltelijk optredende hoge temperaturen behoren. Gewoonlijk ontstaan deze bij vermogenselektronica zoals frequentieomvormers, servoaandrijvingen of transformatoren.
Deze hotspots bij afzonderlijke componenten hebben een rechtstreekse negatieve invloed op de levensduur van de componenten. Door de hoge temperaturen drogen bijvoorbeeld elektrolytische condensatoren sneller uit, waardoor installaties volledig uitvallen.
Deze hotspots kunnen niet altijd worden vermeden door constructieve wijzigingen of actieve koeling. Daarom is het zinvol om de temperatuur direct bij de component te meten en de bedrijfsuren afhankelijk van de temperatuur te meten. Hierdoor kan de component preventief worden vervangen of onderhouden voordat er een storing optreedt.
De uitvoering
moneo wordt op een centrale server geïnstalleerd en de module moneo RTM geactiveerd.
Voor het bewaken van de schakelkast wordt een ifm IO-Link-multisensor van het type LDH292 geïnstalleerd voor het meten van de relatieve luchtvochtigheid en temperatuur in de schakelkast. Voor de bewaking van de temperatuur wordt een extra temperatuuraanlegvoeler(TS2229) direct op de transformator geïnstalleerd. Via verwerkingselektronica (TP3231) wordt het analoge temperatuursignaal omgezet in een IO-Link-signaal.
Beide sensoren worden aangesloten via een IO-Link-master (AL1350). Via de IoT-poort van de master worden de gegevens iedere seconde opgeslagen op de centrale moneo RTM. De temperatuursensor is ook rechtstreeks gekoppeld aan een bedrijfsurenteller. Deze telt de bedrijfsuren afhankelijk van de temperatuur: bij hoge temperatuur in een snellere cyclus of bij lage temperatuur in een langzamere cyclus.
Systeemoverzicht
- Temperatuur- en luchtvochtigheidssensor (LDH292)
- Verwerkingselektronica (TP3231) + aanlegvoeler (TS2229)
- IO-Link-master (bijv. AL1350)
Dashboard
3. Bewaking van de 24V-voeding
Bij schakelkasten in het algemeen en vooral bij kasten in de openlucht moet speciale aandacht worden besteed aan de bewaking van de voeding. 24V-voedingen worden meestal verwaarloosd tijdens de bewaking. Deze voedingscircuits zijn helemaal niet beveiligd of worden beveiligd door eenvoudige smeltzekeringen.
Zonder zekering bestaat het risico van overbelasting van de voedingsadapter, wat in het ergste geval kan leiden tot brand in de schakelkast.
De uitvoering
Voor de bewaking van de 24V-voeding worden elektronische zekeringen met IO-Link geïnstalleerd, bestaande uit een voedingsmodule (DF2101) en de zekeringmodules (bijv. DF2212 met een nominale stroom van 2 A). Er kunnen maximaal acht zekeringmodules worden aangesloten op één voedingsmodule, waarbij elke zekeringmodule twee kanalen heeft. Het is dus mogelijk om 16 stroomcircuits met een totale stroom van 40 A te bewaken en te zekeren.
Via de IO-Link-communicatie wordt de actuele informatie van de zekeringmodules permanent verzonden, waaronder:
- Actuele nominale stroom
- Uitgangsspanning
- Actuele apparaatstatus: kortsluiting, overbelasting, onderspanning
De voedingsmodules zijn elk aangesloten via een IoT IO-Link-master (bijv. AL1350 of AL1950). Via de IoT-poort van de master worden de gegevens iedere seconde opgeslagen in moneo RTM.
De activering van een kanaal van de zekeringmodule wordt enerzijds via de apparaatstatus doorgegeven. Deze status kan dan via moneo RTM worden geëvalueerd en er kan automatisch een melding worden gegenereerd. Deze melding kan onder andere de afdelingsverantwoordelijken per e-mail informeren dat de zekering is geactiveerd.
Bovendien wordt de actuele toestand direct op de betreffende zekeringmodule aangegeven via een knop met status-LED (groen = storingsvrije werking, rood = geactiveerd door kortsluiting of overbelasting). Dit ondersteunt de probleemoplossing en laat direct zien welk kanaal het betreft. De zekering kan via de knop weer direct worden ingeschakeld.
Systeemoverzicht
- Voedingsmodule en elektronische zekering (DF2101 + bijv. DF2212)
- IO-Link-master (bijv. AL1350)
Dashboard
Het succes
De bewaking van schakelkasten met sensoren en moneo RTM biedt dus vele voordelen in verschillende toepassingen:
- er is een tijdige, automatische alarmering bij storingen mogelijk.
- Er kan op energiekosten worden bespaard door geoptimaliseerde koeling of verwarming en de levensduur van de componenten van de schakelkast wordt verlengd door een optimale omgevingstemperatuur.
- Schades en ongeplande stilstanden door vocht en temperatuurschommelingen in de schakelkast worden voorkomen. Permanente prestatiebewaking is gegarandeerd.
