Освоение электрощитов управления: проектирование, функции и промышленные применения

Если продукт вышел с автоматизированной сборочной линии, то в его управлении участвовал электрощит управления. Это означает, что любой, читающий это, столкнулся с продуктом, сделанным с помощью щита управления.

Электрощит управления — это система нескольких электрических устройств, которые контролируют и мониторят механические функции промышленного оборудования. Эти машины имеют множество применений, от сборки и производства до производства пищевых продуктов и светофоров.

Проектирование электрощитов управления может варьироваться в зависимости от применения. Щиты управления обычно имеют либо ПЛК, либо промышленные компьютеры, которые могут иметь функции вроде систем контроля и сбора данных (SCADA). SCADA — это система мониторинга поверх системы управления. Обычно одна SCADA-система мониторит несколько единиц оборудования, у каждой из которых есть один или несколько щитов управления.

Развитие более полного понимания электрощитов управления может принести пользу любому, работающему в промышленности или управляющему ею, особенно в производстве. Эта статья подробно обсудит электрощиты управления, рассматривая каждый компонент и то, что они вносят в систему.

Компоненты электрощитов управления

Компоненты электрощита управления можно классифицировать на две основные категории: электрические и неэлектрические. Важно посмотреть на оба, чтобы получить полную картину того, как работает система.

Неэлектрические компоненты

Мы посмотрим на неэлектрические компоненты сначала, потому что их обычно всего два и они понятны.

Корпус

Корпус — это металлический ящик, в котором размещаются другие компоненты электрощита управления. Он поставляется в различных размерах, материалах и спецификациях, чтобы соответствовать точным потребностям процессов, для которых используется панель, и среде, в которой находится корпус. Количество дверей указывает на секции корпуса и играет роль в определении его размера. Корпус обычно изготавливается из стали, но другие материалы могут использоваться в зависимости от применения.

Каждый корпус будет иметь следующую информацию на прикрепленной металлической пластине:

• Рейтинг безопасности Underwriters Laboratories (UL)
• Класс защиты IP (если применимо)
• Классификация NEMA (если применимо)

Вместе эти рейтинги позволяют пользователям знать, является ли корпус:

• Для внутреннего или внешнего использования
• Водонепроницаемым или водостойким
• Пыленепроницаемым или устойчивым к твердым загрязнителям
• Взрывостойким
• Подходящим для опасных условий

Задняя панель

Задние панели — это металлические листы, смонтированные внутри корпуса. Эти панели держат DIN-рейки для монтажа и проводнические каналы. DIN-металлические рельсы обеспечивают стандартизированную монтажную структуру для электрических устройств, которые должны быть прикреплены. Проводнические каналы служат путями для проводов, соединяющих электрические устройства. Каналы помогают держать компоненты организованными и управлять шумом между устройствами.

Электрические компоненты

Это компоненты, использующие электричество. Они могут быть дополнительно классифицированы на две категории: компоненты, маршрутизирующие питание, и компоненты, контролирующие и мониторящие механические процессы. Хотя большинство этих компонентов внутри корпуса, есть устройства, расположенные снаружи, такие как HMI.

Главный разъединитель

Электричество для всех устройств поступает в щит управления через главный разъединитель. Разъединители могут быть с предохранителями, без предохранителей или автоматическими выключателями. Обычно у него есть ручка снаружи панели, позволяющая пользователям отключать питание. Типичная мощность, входящая в панель, может быть где угодно от 120 до 480 вольт.

Предохранитель от скачков напряжения

После того как питание проходит через главный разъединитель, оно затем направляется к предохранителю от скачков. Этот компонент защищает все остальные устройства внутри щита управления от скачков напряжения. Эти скачки могут исходить от скачков питающей сети или ударов молнии.

Трансформатор и/или блок питания

Трансформаторы меняют напряжение переменного тока. Обычно монтируются внешне для экономии места, они необходимы для малых нагрузок переменного тока, таких как конвейерные моторы, нагреватели и насосы.

Блоки питания преобразуют переменный ток в постоянный. Большинство промышленного управления стандартизировано на 24 ВDC. Блоки питания могут быть настроены для различных входящих питаний.

Клеммные блоки

Клеммные блоки также используются для маршрутизации питания к устройствам внутри щита управления. Каждый блок имеет два клеммы, которые могут соединять провода вместе. Эти блоки могут быть расположены в полоску вдоль DIN-рельсы для маршрутизации питания к другим компонентам.

Программируемый логический контроллер или ПЛК

ПЛК аналогичен процессору компьютера в том, что он служит мозгом всей панели. Фактически, этот компонент имеет центральный процессор, где хранится логическая программа. ПЛК имеет входы и выходы, где подключены клеммные блоки. Эти соединения позволяют контролировать механические процессы.

Датчики

Датчики, такие как датчики приближенности и фотоэлементы, передают информацию в ПЛК. Они мониторят процессы и дают необходимую обратную связь ПЛК для управления операциями.

Реле и контактеры

Реле и контактеры — это по сути переключатели, которые включают и выключают устройства в зависимости от потребности каждого процесса. Меньшие реле используются для управления более простыми устройствами, такими как огни или вентиляторы. Контактеры используются для управления нагрузками более высокой мощности, такими как моторы.

Реле и контактеры обычно подключены к выходной клемме ПЛК.

Сетевой коммутатор

Сетевой коммутатор подключает несколько устройств через Ethernet. Он служит коммуникационным хабом, соединяющим ПЛК и сетево-совместимые устройства снаружи панели, обычно вдоль сборочной линии.

Интерфейс человек-машина или HMI

HMI — одно из сетево-совместимых устройств, подключенных к сетевому коммутатору. Как описывает название, HMI служит инструментом, позволяющим пользователям взаимодействовать с щитом управления. Обычно у него есть экран, кнопки, переключатели, джойстики и другие устройства ввода, позволяющие пользователю мониторить и контролировать процессы вдоль сборочной линии.

Электрощит управления

Электрощит управления — важная часть любой современной сборочной линии. Он позволяет промышленным компаниям легко контролировать и мониторить процессы, обеспечивая эффективность и точность на каждом шаге. Отрасли, требующие сложных операций, нуждаются в современных электрощитах управления с дополнительными функциями и интеграциями, чтобы оставаться конкурентоспособными.

Понимание каждого компонента в электрощите управления важно, потому что это позволяет организациям выбирать наиболее эффективную сборку и дизайн панели. Это помогает держать операции оптимизированными. Это также открывает возможности для стоимостно-эффективных ремонтов и модернизаций в будущем.

Если вы хотите узнать больше об электрощитах управления, обратитесь к нашей команде. JHFoster — лидер отрасли в промышленных системах и автоматизации. Мы оснащаем организации с 1938 года.