עמידה באתגרי בקרת EMI ובטיחות בפאנלי בקרה תעשייתית קומפקטיים

מתכנני פאנלי בקרה של רשתות תעשייתיות מתמודדים עם אתגרים משמעותיים בעת ניהול הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) והבטחת בטיחות המפעיל במתקנים יותר ויותר קומפקטיים. זה דורש תכנון קפדני ובחירת רכיבים כדי לאזן בין חתימת-שטח קטנה לבין צרכים תפעוליים ודרישות רגולטוריות.

בטיחות היא דרישה עיקרית. עם זאת, דרישות הבטיחות עבור פאנלי בקרה יכולות להשתנות בין מיקומים שונים בתוך רשת תעשייתית. לסביבות מסוכנות יש דרישות בטיחות מחמירות יותר בהשוואה למקומות לא-מסוכנים. זה דורש ממתכנני רשתות לפרוס מגוון של פתרונות בטיחות שונים.

באופן דומה, עבור עמידות סביבתית ובקרת EMI, יש להגדיר ולבחור התקנים על סמך דירוגים המתחשבים בתכונות מכניות, חדירות, אקלימיות/כימיות ואלקטרומגנטיות (M.I.C.E.), תוך התחשבות בצרכים הספציפיים של התקנות אינדיבידואליות. זה כולל פתרונות חיווט עבור פאנלי בקרה, כגון תעלות, המגנות על חיווט רגיש מפני פליטות רעש ומספקות הפחתת רעש של עד dB‏ 20‏, יחד עם הפחתת מתח רעש של 90%.

ישנן גם רמות שונות של הגנה מפני חדירות (דירוג IP) הנדרשת עבור התקנות שונות. נורות LED קומפקטיות כלולות לעתים עבור תאורה כללית ולחיווי ברור של סטטוס המכונות ופאנלי הבקרה למפעילים במבט חטוף.

מאמר זה בוחן מגוון של מוצרי פאנלי בקרה של Panduit ו-Banner Engineering, הן בתוך פאנל הבקרה והן מחוצה לו, בהם מתכננים יכולים להשתמש כדי לייעל את תצורות פאנל הבקרה, למזער את גודל הפאנל ולפשט את האינטגרציה מבלי לפגוע בביצועים.

מתכנני רשתות דורשים מגוון של פתרונות בטיחות. בקרי הבטיחות SC10‏ ו-XS26-2‏ של Banner Engineering עומדים שניהם בדרישות ISO 13849-1 ו-IEC 61508 על ידי תמיכה בפונקציות בטיחות במערכות תעשייתיות ניתנות-לתכנות. הם ממוטבים עבור סוגים שונים של יישומים.

כמה הבדלים חשובים בין בקרי הבטיחות SC10 ו-XS26-2 הם המידרגיות, מספר נקודות ה-I/O‏ ואפשרויות התקשורת. ה-SC10 הוא התקן קומפקטי, יעיל וחסכוני שהוא אידיאלי עבור יישומים קטנים יותר, בעוד שה-XS26-2 היא מערכת הניתנת להרחבה עבור הגנה מורכבת יותר על המכונות והמפעיל.

בקרי הבטיחות הקומפקטיים סדרת SC10 נועדו להחליף שני מודולי ממסר בטיחות או יותר במקומות צפופים. הם אולי קטנים, אבל הם אדירים מבחינת היכולות. דיאגנוסטיקה בתוך-סדרה (ISD) מספקת נתוני סטטוס וביצועים מפורטים עבור עד 70 התקני בטיחות מחוברים. הנתונים נגישים דרך ממשק אדם-מכונה (HMI), בקר לוגיקה ניתן-לתכנות (PLC) והתקנים דומים אחרים, או שניתן לשלוח אותם לענן.

בקרי SC10 הם גמישים ביותר ותומכים במגוון רחב של התקני בטיחות. ממשק התכנות מבוסס-אייקונים, עם הגדרה על-ידי Drag-and-Drop‏ באמצעות מחשב אישי (PC), מאיץ את תהליך הכינון ואת והניהול השוטף. ניתן גם להגדיר ולתכנת אותם ללא מחשב באמצעות כרטיס זיכרון חיצוני.

יש להם שפע של I/O‏, כולל שתי יציאות ממסר בטיחות בדירוג A‏ 6‏ כל אחת, עם שלושה סטים של מגעים פתוחים באופן-רגיל (NO‏) המבוקרים באופן בלתי-תלוי. עשר הכניסות כוללות ארבע שניתן להגדיר כיציאות לא-בטוחות. מאפיין אופטימיזציית הדקים אוטומטית (ATO) של Banner מאפשרת למשתמשים להמיר כניסות סטנדרטיות ליציאות לא-בטוחות או להיפך, ובכך להגדיל את מספר הכניסות הזמינות מ-10 ל-14.

החיבוריות היא חוזקה עיקרית נוספת של בקרי SC10. ממשק ה-Ethernet התעשייתי יכול לתמוך ב-256 יציאות סטטוס וירטואליות לא-בטוחות וב-80 כניסות וירטואליות לא-בטוחות. בקרי בטיחות אלה מספקים גם פרוטוקולי Ethernet/IP, PROFINET ו-Modbus/TCP עבור חיבור למגוון רחב של התקנים.

איור 1: בקר בטיחות SC10-2ROE זה כולל 10 כניסות בטיחות הניתנות-להגדרה, שתי יציאות ממסר בטיחות A‏ 6‏ 3 ערוצים, ותומך ב-ISD עבור נתוני סטטוס ושגיאות בזמן-אמת. (מקור התמונה: DigiKey)

עבור התקנות מורכבות יותר הדורשות מספר גדול יותר של I/O‏, המתכננים יכולים לפנות לסדרת בקרי הבטיחות הניתנים להרחבה SX26-2 של Banner. יש להם רבות מאותם מאפיינים בסיסיים כמו סדרת SC10 והם תומכים במגוון רחב יותר של פרוטוקולי תקשורת Ethernet תעשייתיים, כולל EtherCAT, EtherNet/IP, Modbus/TCP, פקודות תקשורת בקר ניתן-לתכנות (PCCC) ו-PROFINET.

בקר הבסיס SX26-2‏ יכול להתחבר לעד שמונה מודולי הרחבת I/O‏, מה שמאפשר לו להסתגל ליישומים גדולים ומורכבים יותר ככל שדרישות המכונות או האוטומציה גדלות. בנוסף לתמיכה בחיבוריות למחשב אישי, בקרים אלה כוללים תצוגה משולבת עבור ניטור בזמן-אמת של סטטוס I/O‏, מאפיין חיוני ברשתות בקרה מורכבות.

בקרת גישה לארונות

לאחר שרשת בקרה תעשייתית פועלת, ישנם מקרים בהם יש צורך לגשת להתקנים בתוך ארון הבקרה. ל- Panduit‏ יש שתי אפשרויות עבור מתכנני רשתות תעשייתיות: נקודות-חיבור עבור גישה לנתונים התומכות בחיבורים חיצוניים להתקנים בתוך הארון, ובודק היעדר מתח VeriSafe‏ (AVT‏ ו-AVT2‏) אשר הופך לאוטומטי ומפשט את תהליך בדיקת אימות היעדר מתח (איור 2) לפני פתיחת הארון לצורך גישה ישירה להתקנים שבתוכו.

איור 2: VeriSafe AVT2 של Panduit‏ מתאים עבור מקומות מסוכנים Class 1/Division 2‏, מכיוון שהוא אינו כולל בודקי מתח. (מקור התמונה: DigiKey‏)

נקודות-חיבור גישת הנתונים מאפשרות לטכנאי שירות להתחבר מבחוץ להתקנים שבתוך ארון הבקרה. התכן המודולרי הגמיש מאפשר החלפה של שקעי RJ45, מפסקי זרם, נקודות-חיבור USB ומחברים אחרים בכל עת. הם עומדים בתקנים רבים, כולל UL, CSA ו-NEMA, ועומדים בתקן IP65 כפי שמוגדר ב-IEC 60529.

בודקי היעדר מתח VeriSafe מבטיחים את בטיחות הטכנאים כאשר יש צורך לתחזק התקנים בתוך ארון הבקרה. לחצן עם-תאורה מספק חיווי ויזואלי לכך שבטוח לפתוח את הארון. המערכת עומדת בתקני ISA 12.12.01 ו-CSA C22.2 מס' 213, וכן בדרישות האמינות של SIL 3, בהתאם לתקן IEC 61508.

M.I.C.E. ו-EMI ברשת

Panduit‏ מציעה מגוון של רכיבי רשתות תעשייתיות העומדים בדרישות הנחיות תקן .TIA-1005-A M.I.C.E‏, כולל דירוגי IP שונים עבור מיקומים שונים. דוגמאות של מוצרים בדירוג .M.I.C.E‏ של Panduit‏ כוללים מכללי כבלים M12‏ Cat 5e‏ ו-Cat 6A‏, מארזי אזור רשת מוגדרים-מראש עם אפשרויות שונות של Ethernet‏, סיבים אופטיים, הספקת-כוח וקירור, ספקי-כוח אל-פסק תעשייתיים בדירוג של עד 100 וואט, ותקעים ומתאמים מודולריים למחברים.

פתרונות חיווט פאנלי בקרה עבור בקרת EMI הם היבט חיוני בתכנון והתקנה של ארונות בקרה תעשייתיים. Panduit‏ מציעה מגוון של פתרונות תעלות חיווט וסיכוך:

• תעלות חיווט למסילת DIN‏ PanelMax‏ Panduct‏ תואמות למסילות סטנדרטיות של 35 או 15 מ"מ.
• תעלות חיווט פינתיות Panduct PanelMax מנצלות שטח פינתי אנכי שאינו בשימוש במארזים, ומפחיתות את חתימת-השטח הכוללת של החיווט.
• תעלות חיווט מסוככות Panduct PanelMax זמינות בגבהים של 2 אינץ', 3 אינץ' ו-4 אינץ' כדי להתאים עבור צורכי חיווט שונים. המכסה עם ציר נשאר מחובר במהלך תחזוקה ושדרוגים, מונע אובדן כיסויים ומשמש כמדף המסייע בהתקנת חוטים. דגם DRD22LG6‏ הוא בגובה של 2 אינץ' (איור 3).
• מסכך הרעש Panduct PanelMax, כמו דגם SD2EMI‏ בגובה 2 אינץ', ניתן לשימוש בנפרד או להתקנה בתוך תעלת חיווט ומספק הפחתת רעש של עדdB‏ 20‏ והפחתת מתח רעש של 90% (מרווח אוויר של עד 6 אינץ').

איור 3: תעלות חיווט מסוככות Panduct PanelMax מספקות סיכוך יעיל מפני EMI עבור יישומים רגישים. (מקור התמונה: DigiKey‏)

ניטור טמפרטורה ולחות פנימיים

ניטור תנאי טמפרטורה ולחות בחלל פנימי צפוף של ארון בקרה או מכונה יכול להיות מאתגר. עם זאת, חיוני לשמור על רמות אמינות גבוהות. חיישן S15S IO-Link‏ הקומפקטי של Banner Engineering עונה על צורך זה ולוקח אותו צעד אחד קדימה על ידי ניטור נקודת הטל בנוסף לטמפרטורה ולחות.

ה-S15S‏ משתמש במידע מחיישני הטמפרטורה והלחות שלו כדי לחשב את נקודת הטל. התכן הקומפקטי וחיבוריות IO-Link שלו הופכים אותו למתאים להתקנה בתוך ארונות בקרה או מכונות צפופות.

המשתמשים יכולים לבחור נקודות נתונים ספציפיות עבור טמפרטורה, לחות ונקודת טל המדווחות על ידי החיישן. ניתן לכוונן את פרמטרי ההתקן הללו תוך כדי תנועה כדי לתמוך במוצרים או בתנאי פעולה שונים. יכולות אבחון משולבות כוללות סטטוס ההתקן, התרעות ושגיאות.

תאורה + חיווי

תאורה יכולה להיות היבט שאינו מוערך מספיק ולכן אינו מנוצל מספיק בתכני מכונות תעשייתיות. משולב כהלכה, באמצעות נורות LED, הוא יכול לספק תאורת משימה, מחווני ביצועים במספר צבעים והתרעות.

התקן תאורה יחיד ורב-תכליתי יכול לחסוך מקום ולשפר ניהול רשת ויזואלי. חלק מיחידות תאורת LED רבת-צבעים הן גמישות וניתנות להתקנה על משטחים מעוקלים. Banner‏ מציעה אלפי אפשרויות תאורה, המעניקות למתכננים מרחב תמרון רב עבור התאמה-מיוחדת ושיפור מראה המכונה והביצועים הוויזואליים שלה.

חלק מהאפשרויות הרבות כוללות תאורת מגדל רבת-צבעים, תאורה הכוללת מתגי לחצן משולבים הנדלקים בצבעים שונים כדי לציין את סטטוס המערכת, ותאורה עם תצוגות בסגמנטים המשולבות עבור כימות פרמטרי ביצועים חשובים. אפשרויות נוספות כוללות נורות LED למשימה סדרת WLS27‏, המשמשות גם כתאורת משימה לבנה ולהן מספר צבעים עבור חיווי סטטוס, ביחד עם אורות פס רבות-צבעים וגמישות WLF12 Pro‏ שניתן להרכיב על משטחים מעוקלים (איור 4).

איור 4: דגימה מתוך אלפי פתרונות תאורה וחיווי תעשייתיים המוצעים על ידי Banner Engineering. (מקור התמונה: Banner Engineering)

סיכום

על ידי מינוף ההיצע המקיף המשולב של Banner Engineering ו-Panduit, מתכנני רשתות תעשייתיות יכולים לפתח פאנלי בקרה קומפקטיים ובעלי ביצועים עיליים, רשתות תעשייתיות ומכונות. בין אם הצורך הוא בטיחות מפעיל או מכונה, בקרת EMI, ניהול רשת ויזואלי, ניטור סביבתי או פונקציות אחרות, מתכנני רשתות תעשייתיות יכולים לפנות לפתרונות של Banner Engineering ו-Panduit ב-DigiKey.

קריאה מומלצת:

1. יישום גישה הוליסטית לאוטומציה במפעלים משולבת
2. כיצד לתכנן ולפרוס במהירות מכונות מוכנות-IIoT
3. פריסת תחזוקה חזויה עבור השגת התועלת המקסימלית במתקני Industry 4.0‏
4. כיצד להגדיר מפרט כבלים כדי להבטיח הצלחה בסביבות קיצוניות
5. תכנון פאנלי בקרה עבור בטיחות ותחזוקתיות