Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

https://iautomatyka.pl/wp-content/uploads/2020/02/Weidmuller-maxguard-3-wyroznione-1200-628.jpg

Jak precyzyjnie zabezpieczać urządzenia automatyki? Recenzja systemu maxGUARD firmy Weidmuller


W codziennym życiu zabezpieczamy przed zniszczeniem niemal wszystko – samochody, telefony, domy. Wymieniać można bez końca. Jednak jak wygląda to w naszej pracy? W środowisku przemysłowym zabezpieczamy zarówno siebie przez wykorzystywanie odpowiedniej odzieży, mechaniczne zabezpieczenia maszyn, czy chociażby wyłączenie zasilania przy pracach modernizacyjnych. Jednak jak zabezpieczyć urządzenia sterujące w rozdzielnicy? Jest na to kilka sposobów i w tym artykule opowiem o rozwiązaniu proponowanym przez Weidmuller – maxGUARD.

Bezpieczeństwo elektroniczne przede wszystkim

Aktualnie, żeby zabezpieczyć urządzenia automatyki w szafie elektrycznej, np. sterowniki PLC, stosujemy bezpieczniki topikowe lub automatyczne wyłączniki nadprądowe.

Te dwa typy zabezpieczenia posiadają pewne wady. W bezpieczniku topikowym nie znamy dokładnie prądu ani czasu, w którym dojdzie do przepalenia się drutu. Automatycznie wyłączniki nadprądowe działają nieco lepiej. Niestety posiadają bardzo dużą tolerancję oraz czas zadziałania. Przy bardzo wrażliwych urządzeniach automatyki na wyższe wartości prądu niż znamionowe mogą się nie sprawdzić.

Czy da się jakoś zastąpić te dwa rozwiązania? Otóż tak 😉 Firma Weidmuller stworzyła system, który ma za zadanie ochronić nasze urządzenia bez zastosowania dwóch wyżej wymienionych metod. Mowa tu o systemie maxGUARD. Nie bez powodu nazwałam go systemem. Integruje on wszystkim dobrze znane złączki z zespołami modułów zabezpieczających, zasilania i wielu innych. Takie rozwiązanie sprawia, że jeden komponent będzie odpowiadał za dystrybucje napięcia 24V DC oraz zabezpieczenie nadprądowe urządzeń. W praktyce wygląda to świetnie i więcej na ten temat zaprezentuję w dalszej części artykułu.

maxGUARD jest na tyle intuicyjny, że montaż i obsługa nie sprawia żadnych problemów. W skrócie system działa tak: pasywne i aktywne moduły zasilające, moduły sterujące i moduły alarmowe służą do sterowania i monitorowania elektronicznych monitorów obciążenia. Do elektronicznych monitorów obciążenia są podłączone rozdzielacze potencjałów (czyli złączki).

Można zastosować wiele modułów sterujących, aby podzielić rozdzielacz napięcia sterującego na oddzielne grupy obciążeń. Moduły alarmowe mogą być używane do przesyłania sygnałów bezpotencjałowych do zewnętrznych płyt sterujących.

Z czego się składa system maxGUARD?

Wszystkie poszczególne elementy systemu zostaną opisane w dalszej części artykułu. Tutaj skupimy się na poszczególnych modułach każdego tworzonego systemu maxGUARD, czyli na:

  • 1 module zasilania – zasili nam wszystkie moduły i elektroniczne monitory obciążenia;
  • 6 modułach kontrolnych – kontroluje pod względem wystąpienia stanu alarmowego lub stanu wczesnego ostrzeżenia we wszystkich elektronicznych monitorach obciążenia ;
  • 2,7 elektronicznych monitorów obciążenia – w maxGUARD jest to odpowiednik bezpiecznika, odłączy nam prąd w obwodzie w chwili wystąpienia przeciążenia;
  • 3,4,5,8,9 rozdzielaczach potencjałów – zastępują standardowe złączki.
  • modułach alarmowych – będzie alarmował nas o wystąpieniu przeciążenia obwodu lub o wystąpieniu stanu wczesnego ostrzeżenia;

Dodatkowo system możemy podzielić na segmenty. Każdy pojedynczy segment działa niezależnie od pozostałych, a w skład jednego wchodzi moduł sterujący/aktywny moduł zasilania i co najmniej jeden elektroniczny monitor obciążenia (na zdjęciu powyżej segment pierwszy: 1-5; segment drugi: 6-9).

Jak to działa?

Moduł zasilający zasila wszystkie moduły kontrolne, moduły alarmowe oraz elektroniczne monitory obciążenia. Rozdzielacze potencjałów są zasilane z elektronicznych monitorów obciążenia. Moduły kontrolne są niezbędne aby wykryć, że któryś z monitorów obciążenia (podłączonych po magistrali BUS) zadziałał, czyli wykrył przeciążenie. Tak jak w pokoju włączymy za dużo urządzeń elektronicznych to zadziałają zabezpieczenia nadprądowe. Na tej samej zasadzie działa segment w systemie maxGUARD. Jeśli pobierany prąd przez urządzenia w segmencie przekroczy wartość znamionową elektronicznego monitora obciążenia zostanie odcięte zasilanie w tym obwodzie, ale to nie wszystko!.

Moduł zasilania

W jednym systemie maxGUARD znajdzie się zawsze jeden moduł zasilania. Zadaniem tego modułu będzie doprowadzenie zasilania zasilania 24V DC do kolejnych modułów.

Pierwszy z nich to pasywny moduł zasilania AMG FIM-0. Doprowadzi nam on zasilanie 24V DC DO pozostałych modułów i … w sumie tylko tyle. Zaś drugi to aktywny moduł zasilania AMG FIM-C, który dodatkowo posiada sygnał wejścia i wyjścia. Każdy z nich podłączamy do zasilacza 24V DC, a duża średnica otworów pozwala na montaż przewodów o dużym przekroju.

 

Aktywny moduł zasilania na wyjściu będzie posiadał stan alarmowy. Odczyt tego stanu nastąpi poprzez połączenie wewnętrzną linią sygnałową BUS do elektronicznego monitora obciążenia. Podczas poprawnego działania segmentu na wyjściu alarmowym podawane jest napięcie 24V DC. W chwili wystąpienia stanu alarmowego na monitorze obciążenia stan wyjścia ustawiany jest na stan niski, czyli 0V.

Wejście reset, jak sama nazwa wskazuje, będzie odpowiadać za zresetowanie modułu. W module zasilania jest to dosyć użyteczne wejście, ponieważ wejście te nie posiada fizycznego przycisku, który by potwierdzał błędy. Reset może nastąpić, np. za pomocą sygnału wysłanego ze sterownika.

Moduły kontrolne

Elektroniczne monitory obciążenia AMG ELM można kontrolować i monitorować za pomocą modułów kontrolnych AMG CM. Elektroniczne monitory obciążenia, które ma kontrolować moduł kontrolny, są połączone za pomocą magistrali BUS. Działanie sygnału BUS działa identycznie jak w przypadku modułu zasilającego. 

Obserwując diody LED na urządzeniu możemy zobaczyć, czy elektroniczne monitory obciążenia pracują poprawnie. Ciągłe świecenie diody LED na zielono mówi nam, że podłączone monitory działają poprawnie. Wczesne ostrzeżenie wydawane jest gdy prąd wyjściowy przekracza 90% wartości prądu znamionowego. Objawia się ono miganiem diody zielonej. Czerwoną diodę LED zaobserwujemy gdy:

  • Monitorowanie obciążenia zostało odłączone;
  • Wyzwolono monitorowanie obciążania (dioda miga);
  • Wystąpił błąd wewnętrzny (szybkie miganie).

Dodatkowo moduł ten posiada 2 wejścia: reset oraz włącz/wyłącz i dwa wyjścia: Alarm oraz I>90% (wczesne ostrzeżenie).

Moduły alarmowe

Jak sama nazwa wskazuje moduł alarmowy będzie nas informować o wszelkich niepożądanych przeciążeniach w układzie. Tak jak moduł kontrolny i aktywny moduł zasilający, moduł alarmowy AMG AM monitoruje elektroniczne monitory obciążenia AMG ELM za pomocą magistrali BUS.

Jeśli prąd wejściowy przekroczy wartość 90% prądu znamionowego dostajemy alarm w postaci migającej diody żółtej. Jeśli prąd wejściowy przekroczy wartość prądu znamionowego wysyłany jest alarm, który widzimy w postaci zapalonej diody czerwonej. Tutaj mamy do dyspozycji 4 wyjścia: 2 wyjścia alarmowe i 2 wyjścia wczesnego ostrzeżenia.

Elektroniczne monitory obciążenia

Tak jak wcześnie wspominałam, każdy segment musi posiadać co najmniej jeden elektroniczny monitor obciążenia. Grupy monitorów możemy podzielić ze względu na swoje funkcjonalności. Wszystkie elektroniczne monitory obciążenia łączy fakt, że monitorują one poszczególne obwody pod względem obciążenia i odłączają je w przypadku zwarcia lub przeciążenia. Każdy pojedynczy elektroniczny monitor obciążenia został opisany w dalszej części artykułu.

Każdy elektroniczny monitor obciążenia posiada charakterystykę wyłączenia. Wyróżniamy monitory obciążenia o stałej charakterystyce wyłączenia oraz o zmiennej charakterystyce wyłączenia. Ten drugi rodzaj posiada specjalne pokrętło, dzięki któremu możemy wybrać jaki będzie maksymalny prąd wyzwalający oraz jak będzie wyglądać charakterystyka wyzwalająca. Do dyspozycji mamy dwie:

  • standardowa charakterystyka wyzwalająca,
  • opóźniona charakterystyka wyzwalająca.

 

Rozdzielacze potencjałów

Po zabezpieczeniu prądów wejściowych czas na rozdzielenie potencjałów. W systemie maxGUARD mamy dostępnych 5 różnych rozdzielaczy. Każdy z nich różni się rodzajem połączeń wewnątrz, dzięki czemu możemy rozprowadzić potencjał tak, jak nam wygodnie.

Rozdzielacze potencjałów zasilane są poprzez elektroniczny monitor obciążenia, dzięki czemu mamy ciągły pomiar prądu w danym segmencie. Dodatkowo takie rozwiązanie firmy Weidmuller zajmuje o wiele mniej miejsca niż standardowe złączki.

Testy Weidmuller maxGUARD

Na potrzeby testów zbudowałam prosty układ sterujący. System maxGUARD jest zasilany z zasilacza 24V DC. Urządzenia automatyki takie jak sterowniki PLC, lampki, przyciski są zasilane poprzez system maxGUARD, dzięki temu są zabezpieczone przez zwarciami i obciążeniami.

Sam system system maxGUARD widoczny na zdjęciu wyżej składa się z:

  • aktywnego modułu zasilania AMG FIM-C;
  • modułu kontrolnego AMG CM;
  • elektronicznych monitorów obciążenia AMH ELM-6F i AMG ELM-12;
  • rozdzielaczy potencjałów: AMG OD, AMG MD, AMG PD, AMG DIS.

Charakterystyka standardowa czy opóźniająca?

System posiada dwa segmenty. Pierwszy z nich posiada stały prąd wyzwalający równy 6A. W przypadku drugiego monitora obciążenia możemy zmienić wartość tego prądu na 4A, 6A, 8A, 10A lub 12A oraz ustalić rodzaj charakterystyki : standardową lub opóźniającą. Dzieje się to za pomocą specjalnego, wbudowanego pokrętła.

Liczby te najprościej jest zmieniać za pomocą wkrętaka. Pokrętło posiada specjalne ząbki, które pozwalają na szybką zmianę ustawień. Każdy elektroniczny monitor obciążenia, który posiada funkcję zmiany prądu obciążającego i charakterystyki posiada 10 różnych ustawień.

 

Białe cyfry na czarnym tle oznaczają, że została ustawiona charakterystyka standardowa, czarne cyfry na białym tle – charakterystyka opóźniona.

Łatwo porównać oba przypadki na przykładzie widocznym na zdjęciach powyżej. Mamy ustawiony prąd wyzwalający równy 8A. Więc w przypadku białej 8 na czarnym tle zadziała nam charakterystyka standardowa, w przypadku czarnej 8 na białym tle – charakterystyka opóźniona. Jednak gdy porównamy obie charakterystyki to różnica pojawia się dopiero przy prądzie ok. 11A. Czyli jak na nasz układ zadziała prąd z zakresu 8-11A to oba ustawienia zadziałają w tym samym czasie. W chwili gdy przez obwód popłynie prąd większy niż 11A to zobaczymy, że obwód został minimalnie wolniej odłączony.

Przycisk reset

Każdy elektroniczny monitor obciążenia i moduł kontrolny posiada przycisk reset. Służy on do potwierdzenia wystąpienia błędu, wyłączenia modułu lub jego włączenia. Włączenie/wyłączenie modułu kontrolnego przedstawiam w tym filmiku:

Na filmie można zauważyć miganie diody ON. Tak sygnalizowane jest np. przeciążenie w układzie. Podwójne kliknięcie przycisku reset potwierdza błąd i załącza moduł. Jedno kliknięcie spowoduje wyłączenie modułu. Zresetować moduł można również za pomocą podania stanu wysokiego (24V DC) na wejście reset.

System maxGUARD w akcji!

Podstawowe rzeczy mamy za sobą. Czas na zaobserwowanie jak działa system w akcji. Elektroniczne monitory obciążenia dzielą układ na segmenty. Każdy segment działa niezależnie – jeśli w jednej wystąpi przeciążenie kolejne nie zostają odłączone. Jeden segment zawsze składa się z modułu sterującego i co najmniej jednego elektronicznego monitora obciążenia. W moim układzie występują 2 segmenty składające się z:

  • jednego monitora obciążenia podłączonego do aktywnego modułu zasilania o maksymalnym prądzie znamionowym 6A;
  • modułu kontrolnego i jednego elektronicznego monitora obciążenia z możliwością zmiany maksymalnego prądu znamionowego.

Poprawność działania modułów będzie sygnalizowana przez zielone diody na elektronicznych monitorach obciążenia. Jeśli one działają poprawnie to nasze urządzenia podłączone do danych segmentów też będą działać poprawnie. Do segmentu 1 podłączony jest sterownik Siemens, a do segmentu 2 podłączony jest sterownik WAGO. Niżej na zdjęciu możemy zobaczyć sytuację, kiedy wszystko działa poprawnie.

Wszystkie urządzenia działają poprawnie

Tak jak wcześniej było wspomniane, każdy moduł działa indywidualnie. Jeśli w segmencie pierwszym wystąpi, np. przeciążenie sieci w obwodzie, to dany obwód zostanie odłączony. Zostaje zgłoszony alarm, który objawia się miganiem czerwonej diody LED na elektronicznym monitorach obciążenia. Niżej na zdjęciach możecie zaobserwować stany alarmowe na poszczególnych monitorach.

Mam również do wyjść alarmowych modułu kontrolnego i aktywnego modułu zasilania podłączone lampki. Stan niski na tych wyjściach (0 V) pojawia się w chwili wystąpienia alarmu, dlatego lampki połączone są poprzez przekaźnik ze stykiem normalnie zamkniętym. Będzie to dodatkowa sygnalizacja o przerwaniu pracy danego obwodu. Czerwona lampka zapali się gdy wystąpi stan alarmowy w segmencie pierwszym, a żółta – w segmencie drugim. Zielona lampka oznacza poprawne działanie segmentu 1.

Bardzo ciekawym rozdzielaczem napięcia dostępnym w systemie MaxGUARD jest AMG DIS. Pozwala on w dowolnym momencie odciąć zasilanie poprzez ręczne rozłączenie obwodu. Co pokazałam na poniższym zdjęciu.

Więcej elementów systemu MaxGUARD

Tutaj poznasz dokładne rodzaje elektronicznych monitorów obciążenia oraz rozdzielaczy potencjałów dostępnych w systemie maxGUARD. Dodatkowo do opisów zostały dołączone schematy połączeń wewnętrznych tych elementów co pozwoli na lepsze zrozumienie ich działania.

Elektroniczne monitory obciążenia

Elektroniczne monitory obciążenia będą monitorować poszczególne obwody pod względem obciążenia i odłączają je w przypadku zwarcia lub przeciążenia. Dzielimy je ze względu na swoje funkcjonalności.

  • AMG ELM-x

Elektroniczne monitory obciążenia AMG ELM-6 i AMG ELM-12 posiadają specjalne pokrętło, dzięki któremu możemy ustalić prąd wyzwalający oraz pożądaną charakterystykę wyzwalającą. Te dwie wersje różnią się maksymalnym znamionowym prądem wyjściowym (odpowiednio 6A i 12A prądu znamionowego).

Elektroniczne monitory tego rodzaju posiadają 2 rodzaje charakterystyki wyzwalania: standardową oraz opóźnioną. Daną charakterystykę wybieramy za pomocą pokrętła.

  • AMG ELM-xF

1-kanałowe elektroniczne monitory obciążenia AMG ELM-1F do AMG ELM-10F różnią się od poprzedniego rodzaju tym, że prąd wyzwalający i charakterystyka wyzwalania jest stała. To znaczy, że jeśli będziemy chcieli zmienić prąd wyzwalający, będziemy zmuszeni wymienić cały monitor, a nie tylko zmienić wartość na pokrętle.

  • AMG ELM-xF CL2

1-kanałowe elektroniczne monitory obciążenia AMG ELM-1F CL2, AMG ELM-2F CL2 i AMG ELM-4F CL2 monitorują poszczególne obwody obciążenia i odłączają je w przypadku zwarcia lub przeciążenia. Nadają się do stosowania w obwodach klasy 2 zgodnie z National Electric Code (NEC). Prąd wyzwalający i charakterystyka wyzwalania są stałe.

  • AMG ELM-Qxxx

Praca 4-kanałowych elektronicznych monitorów obciążenia AMG ELM-Qxxx nie jest inna od pozostałych urządzeń – monitorują obwody i odłączają je w przypadku zwarcia lub przeciążenia. Również w tym przypadku prąd wyzwalający i charakterystyka wyzwalania są stałe.

 

4-kanałowe monitory obciążenia mają dwa wyjścia plus na kanał. Potencjał ujemny dla podłączonych obwodów obciążenia musi być zapewniony przez zaciski rozdziału potencjału.

  • AMG ELM-xD C0

Elektroniczne monitory obciążenia AMG ELM-6D C0 i AMG ELM-10D C0 działają jak wszystkie poprzednie. Dwa 1-biegunowe przekaźniki zapewniają funkcjonalne rozdzielenie wszystkich biegunów w przypadku wyłączenia. Bieżącą wartość i charakterystykę wyzwalania wybiera się za pomocą pokrętła – tak jak model AMG ELM-6 i AMG ELM-12.

Podobnie wybierane są charakterystyki wyzwalania – na froncie widnieje pokrętło, za pomocą którego wybieramy charakterystykę wyzwalania standardową lub opóźnioną. Przełącznik również ma 10 identycznych trybów co modele AMG ELM-6D C0 i AMG ELM-10D C0.

Rozdzielacze potencjałów

Każdy rozdzielacz potencjałów systemu maxGUARD różni się rodzajem połączeń wewnętrznych. Dzięki temu możemy rozprowadzić potencjał tak, jak nam wygodnie.

  • AMG PD

Terminal dystrybucji potencjału AMG PD służy do odwzorowania wyjścia PLUS monitorów obciążenia AMG ELM na kilka wyjść. Potencjał jest zasilany wyłącznie z wyjścia PLUS monitora obciążenia przez złącze krzyżowe.

 

  • AMG OD

Terminal dystrybucji potencjału OD AMG służy do odwzorowania wyjść potencjału dodatniego i ujemnego monitorów obciążenia AMG ELM. Potencjał jest zasilany wyłącznie z wyjść monitora obciążenia poprzez złącza krzyżowe.

  • AMG MD

Terminal dystrybucji potencjału AMG MD służy odwzorowania wyjścia MINUS monitorów obciążenia AMG ELM. Potencjał jest zasilany wyłącznie z wyjścia MINUS monitora obciążenia przez złącze krzyżowe.

  • AMG XMD

Terminal dystrybucji potencjału AMG XMD służy odwzorowania połączeń z głównym pasmem GND. Potencjał jest zasilany wyłącznie z głównego pasma GND poprzez połączenie wewnętrzne.

  • AMG DIS

Terminal dystrybucji potencjału AMG DIS służy odwzorowania wyjść monitorów obciążenia AMG ELM. Potencjał jest zasilany wyłącznie z wyjść monitora obciążenia poprzez złącza krzyżowe.

Dźwignie rozłączające można wykorzystać do celów testowych do elektrycznej izolacji połączeń z wyjściami monitorów obciążenia.

O zabezpieczeniach maxGUARD na stronie peoducenta:
https://www.weidmuller.pl/pl/produkty/elektronika/zasilacze/elektroniczne_monitorowanie_obciazenia.jsp

Podsumowanie

Zabezpieczenia elektroniczne okazują się o wiele lepszym rozwiązaniem od dobrze znanych bezpieczników topikowych i automatycznych wyłączników nadprądowych. Najnowsze systemu tj. MaxGUARD zapewniają ciągły pomiar płynącego prądu. Dzięki temu mamy pewność, że system działa tak jak powinien. Prostota montażu i obsługi sprawia, że oszczędzamy czas podczas pracy z nim. Warto zauważyć, że system zajmuje zdecydowanie mniej miejsca od zwykłych zabezpieczeń i złączek, a porządnie zabezpieczy wrażliwe urządzenia elektroniczne.



Utworzono: / Kategoria: , , ,
  • Autor: Paulina Łapińska • iAutomatyka.pl
  • Absolwentka studiów inżynierskich na kierunku Automatyka i Robotyka na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. Do zespołu iAutomatyka dołączyłam w lipcu 2019 roku na letni staż i zostałam na dłużej. Aktualnie łączę pracę redaktora ze studiami II stopnia. Podczas studiów aktywnie działam w kole naukowym robotyków i sekcji SumoMasters, gdzie po zajęciach buduję i programuje roboty Sumo. Jako redaktor na tym portalu łączę zawód automatyka z moją pasją do pisania i pracy z multimediami. Od zawsze interesowały mnie nowości i nowe technologie, a tutaj mam z nimi bezpośredni kontakt.
  • Profil Autora

Reklama

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!



PRZECZYTAJ RÓWNIEŻ



NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Reklama



POLECANE FIRMY I PRODUKTY
  • Chcieliby Państwo być informowani z wyprzedzeniem o stanie maszyny lub techniki napędowej? Nic prostszego! Aplikacja DriveRadar® oferuje kompleksowe zarządzanie konserwacją w oparciu o cyfrowe rejestrowanie danych, na podstawie których możl...
  • Drukarka i aplikator owijek Wraptor A6500r™ A6500. Automatyzuje proces identyfikacji przewodów i kabli. Wraptor automatycznie drukuje i nakłada etykiety samolaminujących w pięć sekund a tym samym zwiększa wydajność produkcji i oszczę...
  • ROUTER VPN EWON COSY 131 Zapewnia sprawny i prosty w obsłudze zdalny dostęp do dowolnego urządzenia Kompatybilność z najważniejszymi markami i protokołami sterowników PLC (m.in. Siemens, Allen-bradley, Omron…) Szybie zarządzenie roote...
  • Zaprojektowane, aby zwiększyć wydajność Sterowniki FX5U/FX5UC zapewniają rodzinie FX wyższą wydajność oraz dodają nowe cechy, które wyznaczają standardy w klasie kompaktowych sterowników PLC. Pozwala to użytkownikom na tworzenie bardziej zł...
  • SCADA z wbudowanym serwerem sieci Web i routerem, bez licencji, bez limitów rejestrów! Brzmi dobrze? A to dopiero początek! Jest to urządzenie umożliwiające zarządzanie zarówno w sieci lokalnej jak i przez Internet z komputera, bądź urządze...
  • Seria EX-Z Czujniki z serii EX-Z to jedne z najmniejszych urządzeń tego typu na świecie. Najcieńszy model posiada grubość jedynie 3 mm co zostało osiągnięte przez zastosowanie nowych półprzewodników i dzięki temu wyeliminowanie przewodów. B...



Weidmuller