Per què un armari de control PLC necessita gestió tèrmica? Aplicacions i solucions de refrigeració

L'armari de control PLC serveix com a plataforma de control crítica dins dels sistemes d'automatització industrial. En les configuracions d'automatització tradicionals, els PLC s'encarreguen principalment de tasques com el control lògic, l'adquisició de dades i l'enclavament d'equips. Tanmateix, a mesura que els sistemes d'automatització incorporen cada cop més variadors de freqüència (VFD), servoaccionaments, interruptors industrials, HMI, E/S remotes i dispositius de comunicació, el nombre de components electrònics i la càrrega tèrmica associada dins de l'armari ha augmentat.

 

En conseqüència, el disseny modern d'armari de control basat en PLC-ha d'abordar no només la instal·lació física dels components, sinó també el seu funcionament estable i a llarg termini-. Factors com la gestió tèrmica, la protecció del medi ambient i els escenaris d'aplicació específics s'han convertit en consideracions d'enginyeria cada cop més importants.

 

 

 

Tot i que la CPU del PLC en si no sol ser la font de calor principal dins de l'armari, altres equips a l'interior-com ara les unitats de freqüència variable (VFD), els servoaccionaments, els mòduls d'alimentació, els contactors i els dispositius de xarxa industrial-poden generar calor contínua a causa de les pèrdues de potència. Quan s'instal·len diversos dispositius al mateix recinte, aquesta calor s'acumula.

 

Si la calor no es pot dissipar eficaçment, la temperatura ambient interna pot augmentar. Per tant, les solucions de refrigeració per a armaris d'aplicacions s'han de basar en la càrrega tèrmica total de tot l'armari, en lloc de centrar-se únicament en el propi PLC.

 

 

 

Per a un armari PLC tancat amb càrregues de calor baixes, sovint és suficient la dissipació natural de la calor a través de la superfície de l'armari. Aquest mètode té un disseny senzill i no requereix ventiladors ni unitats d'aire condicionat addicionals. Tanmateix, quan l'armari allotja un gran nombre d'accionaments de freqüència variable (VFD), servoaccionaments o altres dispositius electrònics d'alta-potència, pot ser que no sigui suficient confiar únicament en la refrigeració natural.

 

Per tant, la necessitat de refrigeració activa s'ha de determinar a partir de càlculs que incloguin la potència de l'equip, la temperatura ambient, les dimensions de l'armari i la càrrega de calor interna.

 

 

Els ventiladors de filtre i les unitats d'escapament faciliten el flux d'aire dins del recinte. L'aire fresc entra a l'armari, absorbeix la calor generada pels components electrònics i després s'expulsa a través dels conductes d'escapament. Aquest enfocament presenta un disseny senzill i és adequat per a determinats entorns industrials estàndard. Tanmateix, en entorns amb alts nivells de pols, boira d'oli o altres contaminants, els ventiladors de filtre estàndard poden requerir un manteniment freqüent.

 

Les dades recents sobre la refrigeració de l'armari de control industrial també destaquen que en entorns industrials polsosos, l'obstrucció del sistema de filtració afecta directament el rendiment de refrigeració de l'armari.

 

 

Si s'instal·la un gabinet de control en un taller d'-alta temperatura o alberga equips que generen calor considerable, un aparell d'aire condicionat és una opció viable. Aquestes unitats regulen la temperatura interna dins d'un espai relativament tancat, evitant l'entrada d'aire exterior polsós directament a l'armari.

 

Aquesta solució és especialment adequada-per a entorns industrials caracteritzats per altes temperatures, pols o humitat.
Tanmateix, com que els aparells d'aire condicionat de l'armari augmenten els costos del sistema i els requisits de manteniment, l'elecció s'ha de basar en les condicions de funcionament reals.

 

 

Els intercanviadors de calor faciliten la transferència de calor sense intercanviar directament l'aire entre l'interior i l'exterior de l'armari. Aquesta solució ofereix diferents avantatges per als armaris PLC-muntats a la paret que requereixen un alt grau de protecció, ja que ajuda a reduir les temperatures internes alhora que manté l'armari relativament segellat. El mètode de refrigeració específic escollit depèn d'una combinació de factors, com ara la temperatura ambient, la càrrega tèrmica i el grau de protecció requerit.

 

 

Els entorns industrials difereixen significativament de la configuració estàndard d'oficina. Els tallers de producció poden contenir pols, boira d'oli, vapor d'aigua i altres contaminants.

 

Si aquestes substàncies penetren a l'armari del PLC d'acer inoxidable, poden comprometre el funcionament-a llarg termini dels terminals, connectors i components electrònics. En conseqüència, els panells de les portes de l'armari, les tires de segellat, les entrades de cables i les estructures de ventilació s'han de dissenyar per complir els requisits ambientals específics.

 

 

Els armaris PLC-revestits de pols s'utilitzen àmpliament en l'automatització industrial. Per exemple, les línies de producció de fabricació depenen dels PLC per controlar els sistemes de transport, els processos de muntatge, les estacions d'inspecció i els actuadors mecànics.

 

En els sistemes de tractament d'aigua, els PLC s'utilitzen per controlar bombes, vàlvules i controlar els nivells de líquids i els cabals.

 

Els sistemes HVAC utilitzen PLC per coordinar el funcionament de ventiladors, bombes, vàlvules i altres equips.

 

Els sistemes energètics utilitzen PLC per a la supervisió de l'estat dels equips, l'adquisició de dades i el control d'enclavament.

 

La literatura de la indústria cita aplicacions típiques d'armaris PLC modulars, com ara bombes d'aigua, compressors d'aire, ventiladors, sistemes centrals d'aire condicionat, màquines-eina, calderes, maquinària per a la fabricació de paper i equips de processament d'aliments.

 

 

 

Les instal·lacions de tractament d'aigua solen requerir el control de nombroses bombes, vàlvules, sensors i instruments. Els armaris PLC personalitzats connecten sensors de camp i dispositius d'accionament, permetent un control automatitzat i un seguiment de l'estat.

 

Donada l'elevada humitat que es troba sovint als entorns de tractament d'aigua, els materials de l'armari, les estructures de segellat i les classificacions de protecció s'han de seleccionar en funció de les condicions de funcionament reals.

 

 

A les línies de producció automatitzades, els armaris PLC a prova d'explosió-interfíciesen amb sensors, robots, sistemes de transport, variadors de freqüència (VFD) i servosistemes. Aquests armaris han d'assegurar un intercanvi estable de dades i senyal de control entre els diferents equips.

 

Amb l'avenç de la fabricació intel·ligent, Ethernet industrial, E/S remota i dispositius d'adquisició de dades s'estan integrant cada cop més als armaris de control. En conseqüència, el modern armari PLC no només serveix com a plataforma de muntatge per a sistemes de control, sinó també com a node crític dins de la xarxa industrial.

 

 

En sistemes de climatització a gran-escala, els PLC coordinen ventiladors, bombes, sistemes de refrigeració i vàlvules. L'armari de control ha d'ajustar els estats de funcionament de l'equip en funció de les dades de camp, com ara la temperatura, la pressió i el cabal.

 

Per als armaris instal·lats en sales mecàniques o espais d'equips, els mètodes de dissipació de calor s'han de dissenyar tenint en compte les temperatures ambientals i els temps de funcionament dels equips.

 

 

Els panells PLC també són aplicables a sistemes d'energia solar, eòlic i altres. En aquestes aplicacions, els PLC gestionen les funcions de control d'equips, monitorització d'estat, alarma i comunicació.

 

A més dels PLC i els mòduls d'E/S, aquests armaris poden requerir interruptors industrials, mòduls de comunicació i dispositius d'adquisició de dades.

 

 

Les fàbriques intel·ligents requereixen una àmplia interconnexió d'equips. Com a nodes de control d'equips d'automatització, els armaris de sistemes elèctrics han d'intercanviar dades amb HMI, sistemes SCADA, plataformes MES i xarxes industrials.

 

En conseqüència, la funció del tancament modern del sistema PLC ha evolucionat des d'un "centre de control de relés" tradicional a una plataforma d'automatització integrada que combina control, comunicació, adquisició de dades i gestió d'equips.

 

 

Tot i que els interruptors industrials, els mòduls de comunicació i els dispositius d'E/S remots poden tenir una potència més baixa que les unitats de freqüència variable (VFD), són sensibles als factors ambientals i a les interferències electromagnètiques.

 

Per tant, la secció de comunicació dins d'un armari PLC estàndard s'ha de planificar estratègicament en funció de la funcionalitat del dispositiu.
L'encaminament dels cables de comunicació en relació amb els cables d'alimentació també ha de complir les especificacions de disseny del sistema i els requisits del fabricant de l'equip.

 

 

Programa lògic de control del panell PLC Els armaris automàtics d'acer inoxidable solen estar dissenyats per a anys de funcionament continu. En conseqüència, la facilitat de manteniment s'ha de tenir en compte des del primer moment, i no només després que es produeixi un mal funcionament. Característiques com la disposició lògica dels components, l'etiquetatge clar dels cables, les estructures de muntatge fàcilment extraïbles, l'ampli espai de treball i els esquemes elèctrics precisos ajuden el personal de manteniment a diagnosticar i resoldre ràpidament problemes.

 

Un excel·lent disseny d'armari d'aplicacions anticipa les necessitats futures de manteniment i expansió durant la fase inicial de disseny.

 

 

Després de diversos anys de funcionament, els sistemes d'automatització industrial sovint requereixen l'addició de nous sensors, actuadors, dispositius de comunicació o mòduls d'E/S. Si no hi ha espai reservat dins de l'armari, les modificacions futures poden requerir la substitució de tota la unitat.

 

Per tant, reservar adequadament les ubicacions de muntatge, l'espai terminal i la capacitat del conducte durant la fase de disseny inicial millora l'expansió del sistema.

 

 

Impulsats per l'avenç continu de l'automatització industrial, la fabricació intel·ligent i la Internet industrial, els armaris de controladors lògics programables evolucionaran cada cop més cap a la modularitat, la connectivitat de xarxa i la intel·ligència. És probable que aquests gabinets integrin una gamma més àmplia de components, com ara dispositius de comunicació industrial, E/S remota, mòduls informàtics de punta i sistemes de control de condicions.

 

Al mateix temps, l'ús d'accionaments de freqüència variable (VFD) d'alt rendiment-i servoaccionaments continuarà impulsant els avenços en les tecnologies de gestió tèrmica per als armaris de control.

 

En conseqüència, el futur PC industrial del gabinet de control no només ha de comptar amb estructures mecàniques i connexions elèctriques fiables, sinó que també ha d'oferir una gestió tèrmica superior, capacitats de comunicació de xarxa i facilitat de manteniment.

 

Els tancaments de panells de control són una infraestructura vital dins dels sistemes d'automatització industrial; el seu rendiment depèn no només del propi PLC, sinó també de factors com els materials de la carcassa, la disposició interna, els mètodes de dissipació de calor, la protecció del medi ambient, el cablejat i l'arquitectura de comunicació.

 

Per als equips d'automatització estàndard, es pot utilitzar refrigeració natural o ventiladors en funció de la càrrega tèrmica; tanmateix, els entorns d'alta-temperatura o pols alta-poden requerir solucions de refrigeració tancades més robustes.

 

Des de la fabricació fins a l'aplicació{0}}d'ús final,Armaris de control PLCestan evolucionant des de tancaments elèctrics tradicionals cap a plataformes d'automatització industrial integrades que combinen control, comunicació, adquisició de dades i protecció d'equips.