Monitorowanie szaf sterowniczych dostarcza dane o stanie do sieci IIoT

ICoraz bardziej wydajne urządzenia zajmujące coraz mniej miejsca są dowodem postępu technicznego. W przypadku szafy sterowniczej kompaktowa konstrukcja nowoczesnych urządzeń oznacza albo mniejsze wymiary zewnętrzne, albo możliwość umieszczenia w niej większej liczby komponentów elektronicznych. Każda innowacja ma jednak swoje minusy. W tym przypadku, w miarę postępującej miniaturyzacji technologii, wadą jest konieczność uwzględnienia możliwych skutków ubocznych, takich jak wytwarzanie ciepła. Szczególnie w szafach sterowniczych podwyższone lub nieregularne warunki temperaturowe mogą prowadzić do utraty wydajności, a nawet awarii poszczególnych urządzeń. Oprócz odpowiedniego rozmieszczenia urządzeń, inteligentne rozwiązania dla warunkówmonitorowanie są tym ważniejsze – takie jak IM18-CCM, kompaktowy monitor klimatu i monitor drzwi firmy TURCK, który przenosi monitorowanie stanu poprzez Ethernet do świata IT.

Zadbaj o „wrażliwe” elementy elektroniczne

Wraz ze wzrostem gęstości urządzeń lub energii w szafie sterowniczej nieuchronnie wzrastają straty mocy. Dotyczy to tej części pobranego prądu, która nie jest oddawana w sposób istotny dla procesu, ale raczej w postaci ciepła dla urządzeń elektronicznych. Jeśli elementy szafy sterowniczej są rozmieszczone w taki sposób, że mogą powstawać gorące punkty (kieszenie cieplne) lub powietrze chłodzące ma utrudniony przepływ, istnieje kilka zagrożeń: precyzyjne przyrządy pomiarowe mogą stać się niedokładne, elementy mają krótszą żywotność lub, w najgorszym przypadku, ulegają trwałej awarii. Złożone systemy, takie jak systemy sterowania, są szczególnie wrażliwe na ciepło. Większość sterowników PLCmają maksymalną temperaturę otoczenia podczas pracy wynoszącą 55 °C. To zaledwie 15 °C powyżej „komfortowej temperatury” panującej w wielu szafach sterowniczych.

Wykrywaj anomalie, zanim będzie za późno

W pewnym stopniu można ograniczyć zagrożenia związane z przegrzaniem już na etapie montażu szafy sterowniczej. Łączenie urządzeń w bloki o umiarkowanej wielkości, zapobieganie powstawaniu barier powietrznych spowodowanych źle poprowadzonymi kablami lub kanałami kablowymi oraz instalowanie elementów wrażliwych na ciepło jak najniżej — to strategie, które tworzą korzystne warunki dla użytkowników. Jednak nawet jeśli topologia jest optymalna i istnieje system klimatyzacji zapewniający wentylację, nadal dobrym pomysłem jest ciągłe elektroniczne monitorowanie warunków klimatycznych w szafie sterowniczej. Pozwala to personelowi konserwacyjnemu na wczesne wykrywanie anomalii i zapobieganie awariom — zwłaszcza jeśli urządzenia znajdują się w szafach sterowniczych położonych dalej, np. na zewnątrz, gdzie czynnikiem zewnętrznym są warunki pogodowe.

Monitorowanie trzy w jednym na szynie DIN

Aby zapewnić warunek-rozwiązanie do monitorowania które można łatwo zmodernizować, kilka lat temu firma TURCK dodała do swojej oferty monitory szaf sterowniczych IM12-CCM i IMX12-CCM (z certyfikatem Ex). Te kompaktowe urządzenia montuje się na szynie DIN i są one wyposażone w trzy czujniki monitorujące temperaturę, wilgotność oraz odległość od drzwi. Model IM(X)12 wykorzystuje konfigurowalne generowanie wartości granicznych, aby wysłać sygnał dokładnie w momencie przekroczenia lub spadku poniżej zdefiniowanych wartości. W praktyce oznacza to: urządzenie się przegrzewa, w szafie sterowniczej gromadzi się wilgoć lub drzwi nie zostały prawidłowo zamknięte. 

IM12-CCM posiada wewnętrzny rejestrator danych z sygnaturą czasową i przechowuje dane przez okres do dwóch lat. Pozwala to użytkownikom na wykrywanie stopniowych zmian w długich okresach czasu oraz na eliminowanie ich przyczyn. Dwa monitory szafy sterowniczej działają w trybie master-slave poprzez interfejs w celu jednoczesnego monitorowania blokady drzwi oraz pozostałych wartości granicznych w dwóch punktach szafy sterowniczej. Urządzenie master przetwarza dane z urządzenia slave i wysyła sygnał do sterownika. Standardowo IM12-CCM posiada dwa styki przełączające oraz interfejs IO-Link. W Quick-Teachtryb, użytkownik może łatwo ustawić ograniczenia na miejscu. Alternatywnie, parametryzacja poprzez IO-Link lub framework FDT, taki jak PACTware jest możliwe. 

Firmy powinny nie monitorować stanu drzwi wyłącznie pod kątem temperatury i wilgotności. W szczególności w odniesieniu do „infrastruktur krytycznych” (CRITIS), takich jak zaopatrzenie w energię elektryczną i wodę, systemy cyfrowe muszą być niezawodnie i w sposób weryfikowalny chronione przed nieuprawnionym dostępem. Jest to przewidziane w niemieckiej ustawie o bezpieczeństwie informatycznym. Urządzenia CCM firmy TURCK wypadają tu dobrze dzięki swoim bezpiecznym funkcjom sterowania. Urządzenia te sprawiają, że każda szafa sterownicza nadaje się do zastosowania w infrastrukturze krytycznej bez ponoszenia znacznych nakładów.

Kolejne kroki: połączenie poziomu fabrycznego ze światem IT

Dzięki IM18-CCM firma TURCK robi kolejny krok, aby umożliwić nie tylko wyświetlanie monitoringu stanu szaf sterowniczych na miejscu, ale także przesyłanie danych do świata IT. To smukłe urządzenie o grubości 18 mm dostarcza wartości pomiarowe z czujników do systemów nadrzędnych za pośrednictwem interfejsu Ethernet. Teoretycznie droga ta prowadzi do chmury, co umożliwia również personelowi konserwacyjnemu dostęp do aktualnych danych klimatycznych w dowolnym momencie za pośrednictwem mobilnego urządzenia końcowego. Stopniowo znosi to granicę między poziomem operacyjnym a infrastrukturą IT. Oznacza to, że użytkownicy mogą analizować dane na poziomie zakładu ze swoich komputerów stacjonarnych.

Jednak wykonawcy instalacji przemysłowych i użytkownicy mają do dyspozycji nie tylko rozszerzone możliwości w zakresie wyświetlania danych. Mają oni również większą swobodę działania przy gromadzeniu wartości pomiarowych: w razie potrzeby do IM18-CCM można podłączyć urządzenia zewnętrzne, takie jak czujniki drgań, poprzez interfejs RS485 (Modbus RTU lub CAN), oprócz trzech zainstalowanych czujników. Aby uzyskać idealny obraz temperatury w szafie sterowniczej, można na przykład rozmieścić kilka czujników temperatury w różnych miejscach tak efektywnie, że nie będą potrzebne żadne dodatkowe osłony szafy sterowniczej. Dane z trzech czujników temperatury często wystarczają do uzyskania dokładnego ogólnego obrazu sytuacji, nawet w dużych szafach.

Swoboda dla poszczególnych aplikacji

Warunekzadania monitorowania są tak indywidualne, jak rozwiązania programowe wielu wykonawców instalacji przemysłowych lub użytkowników. Dlatego IM18-CCM umożliwia instalację aplikacji dostosowanych do potrzeb klienta na swojej otwartej platformie Linux. Pozwala to programistom na wprowadzenie do urządzenia określonych procedur, na przykład w celu wykrywania punktu rosy lub uwzględnienia naturalnego wzrostu temperatury na początku miesięcy letnich. Niektórzy użytkownicy mogą również chcieć załadować własny łącznik chmury – trendy są wtedy wizualizowane lub wysyłany jest alarm do systemu wyższego poziomu.

Outlook: więcej interfejsów, więcej miejsca na dane

Temperatura, wilgotność, a także bezpieczeństwo szaf sterowniczych to czynniki, które odgrywają ważną rolę w każdej koncepcji systemu. Dzięki odpowiedniemu rozmieszczeniu urządzeń i przemyślanej wentylacji projektanci tworzą podstawę dla wysokiej dostępności komponentów elektronicznych. Ponadto te kompaktowe i łatwe w obsłudze warunkówDostępne są narzędzia monitorujące w postaci monitorów szafy sterowniczej, które zapewniają stały dostęp do informacji o krytycznych pomiarach.  

Podążając za sprawdzonymi urządzeniami z serii produktów IM12, firma TURCK wypełniła lukę w zakresie IIoT a także uwzględnia swobodę tworzenia rozwiązań dostosowanych do indywidualnych potrzeb klientów. Każdy, kto pragnie większej różnorodności interfejsów, będzie mógł jeszcze w tym roku skorzystać z drugiej wersji urządzenia. Oferuje ona dodatkowe wejście Ethernet, a także uniwersalne wejścia/wyjścia, host USB oraz dodatkową przestrzeń dyskową.