Kapcsolószekrény-felügyelet Komponensek védelme és felügyelete
Use Case
Az ipari környezet elképzelhetetlen kapcsolószekrények nélkül. Különböző funkciót töltenek be: Szerelési helyként szolgálnak a komponensek számára, és megvédik azokat a szennyeződéstől, portól és nedvességtől. Ezen kívül biztosítják a hőelvezetést, az EMC-árnyékolást és az érintésvédelmet.
A beszerelés megvédi a benne lévő komponenseket a külső hatásoktól, amelyek károsodáshoz vagy meghibásodáshoz vezethetnek.
A kiindulási helyzet
Ha a kapcsolószekrény felügyelete nem biztosított a hőmérséklet, a páratartalom és az áramellátás terhelése tekintetében, üzemi leállásokra kerülhet sor. Ha az élő adatok megjelenítéséről lemondanak, akkor az üzemi állapotra vonatkozó következtetések is hiányozni fognak. Ez azt jelenti, hogy a meghibásodásokat későn vagy csak akkor észlelik, amikor a gép leáll. Ezenkívül nem valósítható meg például a hőkezelés vagy a hűtőrendszer energiafogyasztásának optimalizálása.
A projekt célja
Állapotorientált és megelőző karbantartás szükség szerint
A kapcsolószekrény zavartalan működésének biztosításához ideális megoldás a
felügyelete az ifm érzékelőinek a moneo segítségével. Az alábbiakban elolvashatja, hogy ez hogyan valósul meg az egyes esetekben.
1. A páratartalom és a hőmérséklet felügyelete
A relatív páratartalom döntő tényező egy kapcsolószekrényben. A nedvesség pl. tisztítás, csapadék vagy a környezetből származó nedvesség behatolhat a kapcsolószekrénybe és károsíthatja a komponenseket. A kapcsolószekrényben a relatív páratartalom folyamatos mérésével ez időben észlelhető, és elkerülhetők a következményes károk, mint például a korrózió vagy a rövidzárlat. Cél a 20% és 60% közötti relatív páratartalom elérése.
A hőmérséklet szintén fontos tényező. A 35 °C-os maximális beltéri hőmérséklet ideálisnak tekinthető. A magasabb hőmérséklet negatívan hat a komponensek élettartamára, a túl alacsony hőmérséklet pedig nem hatékony, és magasabb költségekhez vezet, mivel a szükségesnél több hűtésre van szükség.
A megvalósítás
A felügyelet megvalósításához a moneo egy központi szerveren kerül telepítésre és aktiválásra kerül a moneo RTM modul.
A felügyelethez egy LDH292 típusú ifm IO-Link multiérzékelő került felszerelésre a hőmérséklet és a relatív páratartalom mérésére a kapcsolószekrényen belül és kívül. Ily módon a környezeti hőmérséklet hatásait is figyelembe lehet venni. Mindkét érzékelő egy IoT IO-Link master (pl. AL1350 vagy AL1950) segítségével kerül csatlakoztatásra. Az adatok a központi moneo RTM-ben másodpercenként kerülnek regisztrálásra a master IoT portján keresztül.
Mivel az LDH292 a hőmérséklet mellett a relatív páratartalmat is kiadja folyamatértékként százalékban, ennek a változónak a felügyelete is megvalósításra kerül.
A kapcsolószekrénybe beépített készülékek adatlapjai alapján a megfelelő határértékek erre az alkalmazásra vannak meghatározva.
A rendszer áttekintése
- Hőmérséklet- és páratartalom-érzékelő a kapcsolószekrényben (LDH292)
- Hőmérséklet- és páratartalom-érzékelő a kapcsolószekrényen kívül (LDH292)
- IO-Link master (pl. AL1350)
Vezérlőpult
2. A hotspotok hőmérsékletének ellenőrzése
A kapcsolószekrény belső hőmérsékletének mérése ellenére a kapcsolószekrényen belüli komponenseknél úgynevezett forró pontok (hotspotok) alakulhatnak ki, melyek alatt részben jelentkező, magas hőmérsékletek értendők. Ezek jellemzően a teljesítményelektronikán, például frekvenciaváltóknál, szervohajtásoknál vagy transzformátoroknál fordulnak elő.
Ezek a hotspotok az egyes komponenseknél közvetlenül negatívan befolyásolják a komponensek élettartamát. A magas hőmérséklet miatt például az elektrolitkondenzátorok gyorsabban kiszáradnak, és így a berendezés teljes leállását eredményezik.
Ezeket a hotspotokat nem mindig lehet elkerülni szerkezeti módosításokkal vagy aktív hűtéssel. Ezért célszerű a hőmérsékletet közvetlenül a komponensnél rögzíteni, és az üzemórákat a hőmérséklet függvényében regisztrálni. Ez lehetővé teszi a komponens megelőző cseréjét vagy karbantartását még a meghibásodás bekövetkezése előtt.
A megvalósítás
A moneo egy központi szerveren kerül telepítésre és aktiválásra kerül a moneo RTM modul.
A kapcsolószekrény felügyeletéhez egy LDH292 típusú ifm IO-Link multiérzékelő került felszerelésre a relatív páratartalom és a hőmérséklet mérésére a kapcsolószekrény belsejében. A hőmérséklet felügyeletéhez egy további hőmérséklet-érintésérzékelő (TS2229) került felszerelésre közvetlenül a transzformátorra. Az analóg hőmérsékletjelet egy kiértékelő elektronika (TP3231) IO-Link jellé alakítja át.
Mindkét érzékelő egy-egy IO-Link master (AL1350) segítségével kerül csatlakoztatásra. Az adatok a központi moneo RTM-ben másodpercenként kerülnek regisztrálásra a master IoT portján keresztül. A hőmérséklet-érzékelő ezen kívül közvetlenül csatlakozik egy üzemóra-számlálóhoz. Ez a hőmérséklet függvényében számolja az üzemórákat: Magas hőmérsékleten gyorsabb ciklusban, ill. alacsony hőmérsékleten lassabb ciklusban.
A rendszer áttekintése
- Hőmérséklet- és páratartalom-érzékelő (LDH292)
- Kiértékelő elektronika (TP3231) + érintésérzékelő (TS2229)
- IO-Link master (pl. AL1350)
Vezérlőpult
3. A 24V-os tápellátás felügyelete
A kapcsolószekrények esetében általában és különösen a kültéri szekrények esetében különös figyelmet kell fordítani az áramellátás ellenőrzésére. A 24V-os tápegységeket általában elhanyagolják a felügyelet során. Ezek az áramkörök egyáltalán nem vagy csak egyszerű biztosítékokkal védettek.
Biztosítékvédelem nélkül fennáll a tápellátás túlterhelésének veszélye, ami legrosszabb esetben tüzet okozhat a kapcsolószekrényben.
A megvalósítás
A 24 V-os tápellátás felügyeletére IO-Linkkel ellátott elektronikus biztosítékok kerültek felszerelésre, amelyek egy betápláló modulból (DF2101) és a biztosítékmodulokból (pl. DF2212, 2A névleges árammal) állnak. Egy betápláló modulhoz legfeljebb nyolc biztosítékmodul csatlakoztatható, minden egyes biztosítékmodul két csatornával rendelkezik. Így 16 áramkör felügyelete és biztosítékokkal való védelme valósítható meg, összesen 40A áramerősséggel.
A biztosítékmodulok aktuális információi az IO-Link kommunikáción keresztül folyamatosan továbbításra kerülnek, többek között a következők:
- aktuális névleges áram
- kimeneti feszültség
- aktuális készülékállapot: rövidzárlat, túlterhelés, feszültséghiány
A betápláló modulok egy-egy IoT IO-Link master (pl. AL1350 vagy AL1950) segítségével kerülnek csatlakoztatásra. Az adatok a moneo RTM-ben másodpercenként kerülnek regisztrálásra a master IoT portján keresztül.
A biztosítékmodul egy csatornájának kioldása egyrészt a készülék állapotán keresztül valósul meg. Ezt az állapotot a moneo RTM segítségével ki lehet értékelni, és automatikusan üzenet generálható. Ez az üzenet többek között e-mailben tájékoztatja a területért felelős személyeket arról, hogy a biztosíték kioldott.
Ezenkívül az aktuális állapot közvetlenül az adott biztosítékmodulon látható egy állapotjelző LED-del ellátott gombon keresztül (zöld = zavartalan működés, piros = rövidzárlat vagy túlterhelés miatt kioldott). Ez támogatja a hibaelhárítást, és közvetlenül megmutatja, hogy melyik csatorna érintett. A gombbal a biztosíték közvetlenül újra bekapcsolható.
A rendszer áttekintése
- Betápláló modul és elektronikus biztosíték (DF2101 + pl. DF2212)
- IO-Link master (pl. AL1350)
Vezérlőpult
A siker
A kapcsolószekrények érzékelőkkel és a moneo RTM segítségével történő felügyelete így számos előnyt kínál a különböző alkalmazásokban:
- Hiba esetén korai, automatikus riasztás lehetséges.
- Az optimalizált hűtésnek vagy fűtésnek köszönhetően energiaköltségek takaríthatók meg, és az optimális környezeti hőmérséklettel meghosszabbodik a kapcsolószekrény komponenseinek élettartama.
- Elkerülhetők a kapcsolószekrényben uralkodó páratartalom és a hőmérséklet-ingadozás miatti károk és nem tervezett leállások. Biztosított a teljesítmény folyamatos nyomon követése.
