Dříve bylo běžné mít pro řízení dopravníkových linek vždy velké množství různých kabelů vycházející hvězdicovitě od centrálního rozvaděče k jednotlivým motorů / pohonům, senzorům, pneumatickým ventilům. I dnes ještě v mnoha aplikacích bývá obvyklé centrální hromadné umístění frekvenčního měniče pro každý pohon každého dopravníku, což následně nutně představuje ke každému jednotlivému motoru vést samostatný napájecí kabel a v případě použití senzoru měřícího pohyb dopravníku či motoru (např. rotačního enkodéru) pak ještě další signálový / 24 VDC kabel zpět do rozvaděče. K tomu je nutné přičíst napájecí/signálové kabely k dalším čidlům na dopravníku, které například měří/detekují polohu přepravovaných předmětů nebo kamerově rozlišují / kontrolují předměty, napájecí a komunikační kabely k různým samostatně fungujícím (stand-alone) zařízením zařazených v lince (např. etiketovací / popisovací zařízení, balící stroje, kontrolní váhy apod.) a pak běžně i ovládací ventily pneumatických komponent. Ve výsledku tak i menší dopravníková linka doplněná několika zařízeními celkově vygeneruje při "starém způsobu návrhu" poměrně velké množství kabelů vedoucí do či ven z hlavního centrálního rozvaděče. Ve výsledku pro "nezasvěceného" technika to může představovat až chaotickou změť kabelů, ve kterém se špatně orientuje i s elektrickým schéma v ruce.
Nelze tedy s moderními technologiemi celou tuto situaci kompletně zjednodušit, zefektivnit a současně i doplnit o nové možnosti kontroly a vyhodnocení provozu linky?
Samozřejmě při použití vhodných moderních komponent v podobě jednotek vzdálených vstupů a výstupů (Remote I/O), pohonů s motory s integrovanými měniči, či tzv. smart zařízení a senzorů s přímo datovým komunikačním výstupem, lze celý návrh a situaci řízení / provozu linek významně upravit.
Některé základní prvky však vyloučit z celého návrhu nelze, ale je možné si zkusti základní prvky rozdělit do následujících kategorií:
-
Silové napájení 400 VAC / 230 VAC
-
Napájení 24 VDC
-
Komunikační datová průmyslová sběrnice
Výše uvedené 3 kategorie kabeláže pak při správném návrhu a použití moderních komponent stačí pokrýt ve velké části linky položením jen 3 kabelů.
Vedení silového napájení 400 VAC / 230 VAC v moderní lince
Je již zaběhnutá zvyklost, umisťovat do hlavního řídícího rozvaděče, kam vede hlavní napájecí kabel 400 VAC, kompletně všechny jistící prvky všech napájených zařízení v lince. To je sice možná celkově přehledné, ale nutně následně nutí vést/položit ke každému napájenému zařízení svůj napájecí kabel. V mnoha případech, pokud pohony i další silově napájená zařízení v lince nemají příliš vysoký příkon, může být výhodnější provést hlavním rozvaděči je hlavní základní jištění a vyvést jen jeden nebo pouze několik silových napájecích kabelů a provést následné rozbočení napájení a jištění každého jednotlivého zařízení / pohonu postupně v distribuovaných lokálním menších rozvaděčích.
Ve výsledku je tak možné, v případě navržení daného systému až do extrému, vyvést z hlavního rozvaděče jen jeden dostatečně dimenzovaný 400 VAC pětivodičový kabel, který například může být veden v kabelovém žlabu po dopravnících vždy jen od jednoho malého lokálního rozvaděče k dalšímu. V nich je buď v případě pohonu jeho vhodné 3-fázové jištění, nebo v případě nějakého menšího měřícího / aplikačního zařízení na 230 VAC vyvedení a příslušné jištění jedné fáze.
Takové řešení sice na první pohled neposkytuje přehlednost všech jistících komponent v jedné skříni, ale na druhou stranu v mnoha případech je daleko jednodušší hledat příslušný jistič či odpojovač v malé lokální skříni v bezprostřední blízkosti daného zařízení či pohonu dopravníku, než jej identifikovat v "záplavě" mnoha desítek jističů v jedné centrální rozvodné skříni.
Samozřejmě toto řešení v takto minimalistické formě lze v praxi použít jev v případě, že výrobní linka se skládá z komponent a pohonů nepříliš vysokého odlišného příkonu. Například že dopravníková linka se skládá z cca 10 dopravníků, kde každý pohon má výkon cca 0,18 až 0,75 kW a případně jen nějaká doplňující zařízení s příkonem opět v řádu stovek W. Pokud se v lince nachází nějaké zařízení s příkonem mnoha kW, již obvykle se buď k němu z hlavního rozvaděče vede klasicky samostatný přívod, nebo pokud takové zařízení je v lince jediné (např. robotická paletizační jednotka), pak se obvykle navrhuje umístění hlavního rozvaděče v jeho těsné blízkosti, aby zvláštní samostatné přívody k robotu a dalším podobným komponentám již nebylo alespoň nutné dělat příliš dlouhé.
Tažení jednoho 400 VAC napájecího kabelu z hlavního rozvaděče k všem pohonů, v dopravníkové lince je však možné jen v tom případě, že každý pohon bude mít svoje "ovládání" přímo u sebe. Buď již realizované z klasických komponent na DIN lištu stykač - softstartér / motorový spouštěč či měnič v uvedeném lokálním rozvaděči, nebo se zvolí sice o něco dražší, ale kompaktnější varianta motoru s integrovaným frekvenčním měničem a nejlépe i komunikační kartou, jako například systém MOVIMOT společnosti SEW. Zde pak stačí v lokálním rozvaděči jen provést samotné jištění přívodu a následné řízení / ochranu každého motoru již přejímá v něm integrovaný frekvenční měnič, který navíc při doplnění o komunikační kartu pro některou z průmyslových sběrnic může být přímo datově řízen z centrálního PLC.
Pak ke současnému řízení více motorů v lince stačí prakticky vést jen 3 kabely: 400 VAC (napájení motoru), 24 VDC (napájení řídící elektroniky v motoru) a pak jeden kabel průmyslové sběrnice (např. Profinet, Profibus, či EtherCAT).
Napájení 24 VDC a komunikace v moderní lince
Mimo silové napájení akčních prvků (el. motorů/ pohonů , topný těles, tiskáren apod.) je obvyklé z hlavního rozvaděče, kde bývá umístěno i hlavní řídící PLC linky, vést o centrální 24VDC napájení signálový komponent, jakými jsou různé senzory/čidla, ovládací členy pneumatických prvků a lokální vzdálené jednotky vstupů / výstupů (Remote I/O), vzdálená lokální PLC či již zmíněné v motorech integrované řídící jednotky. Sice v některých případech je možné nebo i vhodné využít lokálních 24 VDC zdrojů umístěných v již zmíněných lokálních rozvaděčích, kde jsou přímo připojení na silový přívod 230 nebo 400 VAC, nicméně pokud není vzdálenost od centrálního rozvaděče v linky příliš velká (aby byl problém úbytek napětí na kabelu), je obvykle vhodnější vést jedno centrální 24 VDC z jednoho zdroje.
Jednak je vždy lepší, když jsou všechny signálové komponenty napojeny na jeden společný 24 V rozvod, protože nehrozí vznik různých rozdílný napěťových potenciálů a proudových smyček, a jednak je možné celé 24 VDC napájení snadno zálohovat z nějakého společného UPS zdroje tak, aby i při krátkodobém výpadku centrálního silového přívodu 230/400 VAC stále řídící komponenty "běhaly". Například je pak možné výpadek napájení signalizovat a současně udržet informačně aktuální provozní stav linky pro řešení problémů či vyhodnocení situace.
S 24 VDC napájením pak ruku v ruce souvisí i přenos měřících a řídicích signálů, tedy jednak signálů či naměřených hodnot od senzorů do PLC a naopak řídící signály z PLC do senzorů či akčním členům (frekvenčním měničů, pneumatický či topným prvkům apod.). Doposud bylo běžné prakticky od každého signálového prvku v lince táhnout vlastní signálový vodič až k vstupu na PLC. Dnes je trend tomuto způsobu se vyhnout a využívat buď přímo senzory a komponenty s již integrovanou komunikační sběrnicí (tedy přímo komunikující s PLC po sběrnici) nebo v případě komponent s dvoustavovými vstupy/výstupy využívat tzv. Remote I/O jednotek (jednotek vzdálených vstupů / výstupů), které se instalují v jejich těsné blízkosti. V praxi je pak ideální například na umístit na každý samostatně stojící dopravník jednu tuto Remote I/O jednotku, na kterou jsou napojeny všechny lokální signálové komponenty na dané dopravníku.
Ve výsledku se tak i velmi zjednodušuje montáž / demontáž dopravníku, protože stačí pouze připojit / odpojit Remote I/O jednotku od centrálního vedení 24 VDC napájení a komunikační sběrnice a ostatní "zadrátování", které je již součástí dopravníku může zůstat na své místě. Lze tak na instalaci přepravit jednotlivé části linky z výroby již plně připravené ("zadrátované") a odzkoušené. A to je dnes velká obvykle výhoda.
Závěr
Distribuované provedení napájení a použití průmyslových komunikačních sítí místo přenášení jednotlivých signálů mezi senzory a přímo hlavním rozvaděčem umožňuje velkou redukci propojovací kabeláže, což jednak může významně přispět k přehlednosti celého systému výrobní linky a pak také s rostoucí cenou mědi jako strategické suroviny a snižující se cenou elektronických komponent může ve výsledku i významně ušetřit náklady.
