Aktuální vydání

celé číslo

12

2022

Automatizace výrobních, montážních a balicích strojů a linek

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Převodníky do rozváděčů pro úsporu kabelů

Mnozí uživatelé považují převodníky signálů za nákladné propojení jednotlivých procesních signálů a řídicích signálů. Avšak při použití převodníků řad K-System, H-System a SB-System se v porovnání s jinými systémy významně snižují náklady na kabeláž v rozváděči a na uvedení zařízení do provozu.
 

Propojení bod-bod mezi provozní a řídicí úrovní

Konvenční zapojení typu bod-bod se používá v zařízeních téměř ve všech průmyslových odvětvích. Přímé propojení modulů kabelem je jednoduché a přehledné. Elektrické signály jsou díky galvanickému oddělení velmi odolné proti rušení a zároveň je definováno chování při poruše. Vzhledem k přehledné struktuře vedení kabelů lze snadno zajistit ochranu proti výbuchu prostřednictvím jiskrové bezpečnosti a vedle toho zohlednit současné požadavky na funkční bezpečnost. Pro zajištění bezpečnosti postačí využívat osvědčené zásady elektrotechniky a přihlédnout ke struktuře používaného hardwaru a k pravděpodobnosti jeho poruchy.
 
V převodnících signálů se signály porovnávají a mění se na standardní signály vyžadované v řídicích systémech. Tyto převodníky tvoří tzv. propojovací úroveň, do které patří jednoduchá propojovací relé, prvky pro oddělení signálů s velkou energií, přepínací zesilovače pro binární spínací signály, oddělovací zesilovače nebo převodníky pro měření frekvence, napětí nebo teploty.
 

Instalace v provozu a v rozváděči

Převodníky jsou instalovány převážně v rozváděči. Pouze při realizaci projektů, ve kterých se rozváděče vůbec nepoužívají, jsou tyto moduly montovány přímo do provozu. Do rozváděčů velkých systémů jsou moduly instalovány pomocí montážní lišty 35 mm vyrobené z kovové profilované tyče. Montážní lišty se používají k instalaci komponent v rozvodných skříních, skříňových rozváděčích, připojovacích skříních apod. Moduly se nasadí zepředu na montážní lištu a poté se zajistí v pevném poloze. To usnadňuje propojení převodníků vodiči v jedné řadě nebo i mezi několika řadami. Uvedené nosné lišty mohou mít různý profil, přičemž pro převodníky je nejvíce rozšířena montážní lišta o rozměru 35 mm.
 
V současnosti nabízí Pepperl+Fuchs tři převodníky pro tento způsob montáže do rozváděče.
 

K-System – pro každého něco

Již v etapě projektování stojí za to, vzít v úvahu široký výběr převodníků K-System. K dispozici je více než 150 typů modulů, z nichž si lze vybrat řešení pro každý typ signálu: od jednoduchých oddělovacích bariér pro binární spínací signály, přes oddělovací převodníky pro signály z analogových převodníků až po inteligentní měřicí převodníky k senzorům. Inteligentní měřicí převodník kromě oddělovací funkce ještě převádí a přizpůsobuje signál z libovolného senzoru na standardní signály 4 až 20 mA. K-System je sice primárně navržen pro prostředí s nebezpečím výbuchu (Ex), ale k dispozici je mnoho modulů, které fungují jako oddělovací zesilovače v prostředí bez nebezpečí výbuchu. K-System se tedy velmi dobře uplatní i ve smíšených úlohách.
 

K-System – méně kabeláže díky Power Rail

Všechny moduly řady K-System lze snadno připevnit na montážní lištu 35 mm úchytkami (obr. 1). Pro tuto lištu je k dispozici ještě vložený díl (Power Rail) s pozlacenými přípojnicemi, jimiž se napájejí všechny moduly K-System instalované na liště (obr. 2). Tím se významně šetří náklady na kabeláž. Na lištu je možné nasadit napájecí zdroj a zajistit tak bezpečné napájení lišty Power Rail. Redundantní napájení prostřednictvím druhého napájecího zdroje zvýší dostupnost systému. Navíc se prostřednictvím lišty Power Rail přenáší společný chybový signál. Když se vyskytne chyba vedení v měřicím okruhu, převodník K-System přenese chybové hlášení přes Power Rail do napájecího modulu, který chybový signál předá řídicí jednotce. Díky tomu není třeba vést zvláštní kabel pro chybová hlášení do řídicí jednotky a odpadá i velké množství digitálních vstupů.
 
Vstupy a výstupy všech převodníků systému K-System se propojují vyjímatelnými nastavitelnými svorkami. Je-li třeba provést údržbu, lze provozní stranu snadno odpojit od řídicí jednotky vytažením svorek. Chybám v zapojení kabelů se předchází naprogramováním svorek.
 

H-System – instalace a údržba bez nářadí

Řada H-System se skládá z galvanicky oddělených převodníků, které jsou montovány do zásuvných pozic základní desky. Základní deska se do skříně rozváděče připevňuje ke standardní liště 35 mm jako v případě řady K-System. Převodníky řady H-System se vyznačují pružností a velkým souborem funkcí. Významných úspor lze dosáhnout použitím prefabrikovaného společného kabelu s několikapinovými konektory. Tím se snižují požadavky na technický návrh a na drahé ruční vedení jednotlivých vodičů do řídicího systému. Snadnější je i vypracování dokumentace a zapojování vodičů. To vše zkracuje uvádění systému do provozu. Když je nutné provést údržbářský zásah, obvod se rozpojí pouhým vytažením modulu ze základní desky. Výměna zařízení je tedy velmi snadná.
 

SB-System

Zenerovy bariéry jsou nenákladnou ochranou proti výbuchu v automatizaci spojitých procesů, protože omezují energii vstupující do jiskrově bezpečných obvodů. Díky tomu nemůže dojít ke vznícení vlivem jisker nebo horkých ploch. Na rozdíl od obou již zmíněných systémů (K-System a H-System) nejsou vstupy a výstupy Zenerových bariér galvanicky odděleny.
 

SB-System – menší spotřeba kabelů

Zenerovy bariéry je třeba zapojit tak, aby se vyrovnaly potenciály. Každá bariéra má k tomuto účelu svou vlastní přípojku. Zásuvné bariéry řady SB-System lze instalovat buď do jednotlivých patic nebo do základních desek s šesti nebo deseti pozicemi. Jednu z nich je nutné připojit k vyrovnání potenciálů, a tím se automaticky řeší vyrovnání potenciálu všech zásuvných modulů. U patic i základních desek lze, stejně jako u řady H-System, zapojit potřebné vodiče předem. Obvod určený do prostředí s nebezpečím výbuchu (Ex circuit) zůstane oddělen od bezpečné oblasti, dokud se při uvádění do provozu neinstalují Zenerovy bariéry.
 

Výhody pro údržbu

Během údržbářských prací je možné Zenerovy bariéry vyměnit bez zásahu do kabeláže. Při vytahování jednotlivých bariér se bezpečně odpojují odpovídající obvody se zapojenými přístroji (měřicí obvody). Bezpečnostní bariéry řady SB-System jsou dodávány s vyměnitelnými pojistkami, které při nesprávné polaritě nebo nepřípustném provozním napětí zabrání v aktivování odpovídající standardní vestavěné ochranné pojistky, a tím chrání drahou bariéru před zničením.
 

Shrnutí

Obě uvedená řešení – s lištami Power Rail (u řady K-System) a s moduly pro zasunutí do základních desek (H-System a SB-System) – vedou k nižším nákladům, protože zjednodušují plánování i konstrukci, využívají menší množství kabelů a dovolují je namontovat předem. Dalších úspor se dosahuje při následném rozšiřování provozu a při údržbářských pracích. Tato moderní technika propojení je charakteristická jednoduchým a přehledným vedením vodičů. Je tedy příhodným řešením pro současné automatizační úlohy.
 
Dipl.-Ing. Stefan Pflüger, Pepperl+Fuchs GmbH
 
 
Obr. 1. K-System: převodníky na liště Power Rail
Obr. 2. Lišta Power Rail pro instalaci a napájení převodníků
Obr. 3. Detailní pohled na převodník namontovaný na liště Power Rail
Obr. 4. H-System: základní deska pro osm a šestnáct modulů