Полезные материалы

Расширенный обзор щитов и шкафов автоматики

Расширенный обзор щитов и шкафов автоматики

Современным производственным процессам для правильного функционирования в большинстве случаев требуется глубокая автоматизация, которая, кроме основной своей задачи, способствует значительному облегчению работы специалистов, сокращению их численности до определенного числа высококвалифицированных сотрудников, следящих за показателями деятельности всего предприятия.

Одним из ключевых элементов АСУ являются электрические щиты и шкафы. Благодаря им одной команды достаточно, чтобы запустить ряд полностью запрограммированных и четко выверенных операций. При этом дальнейшее вмешательство человека сводится к роли наблюдателя и корректировщика мелких недочетов.

Назначение

Щиты ЩА – это специализированные аппараты, с помощью которых реализуются автоматизация производственных процессов, контроль электрооборудования и технологических устройств по алгоритмам, заложенным в реле или логических контроллерах, защита отходящих линий и установки в целом от сбоев и поломок, вызванных перепадами напряжения, перегрузками по току, короткими замыканиями.

Помимо управления исполнительными механизмами в конструкцию агрегатов закладывается возможность регулирования параметров системы (среди них температура, влажность, давление и др.), проведения диагностики исправности приборов (с применением соответствующих программ), отработки команд, передающихся диспетчером.

Шкафы обеспечивают индикацию выставленных и фактических настроек автоматики; позволяют архивировать данные о техпроцессах, нештатных ситуациях (с указанием даты, времени и основных сведений о причине создания записи) и передавать телеметрическую информацию в центр мониторинга для дальнейшего упорядочивания. Также они оснащаются аварийной сигнализацией.

НКУ этого вида участвуют в построении АСКУЭ, АСОДУ, АСУ ТП. Полный перечень решающихся конкретным экземпляром задач определяется потребностями объекта (отражается в ТЗ) и подлежит уточнению при формировании заказа.

Последующее расширение функционала базовых конфигураций и увеличение количества каналов обслуживания должно планироваться заранее, для чего следует выбирать шкафную оболочку больших размеров, чтобы внутри оставалось свободное место под новые модули.

■ ■ ■

Щиты и шкафы автоматики

■ ■ ■

Область применения

ШСАУ характеризуются повсеместным использованием. Их можно встретить на промышленных, тепло- и электроэнергетических предприятиях, в сфере ЖКХ. Они широко распространены в сельском хозяйстве, где контролируют техпроцессы комплексов по очистке, сушке и переработке зерна, поддерживают нужную температуру и создают необходимый микроклимат на территории курятников и свиноводческих ферм.

Частыми зонами размещения щитов являются водонапорные башни, водогрейные котлы, входящие в состав систем отопления и котельных. Здесь они выполняют функцию регулирования всего цикла активности указанных агрегатов.

НКУ применяются и для инициации включения/отключения цеховой аппаратуры: гибочных, сварочных и лазерных станков, пробивных прессов и прочих механизмов и способны управлять осветительными установками, развернутыми на заводах, фабриках и комбинатах или в крупных административных зданиях, медицинских центрах, больницах, поликлиниках, школах, университетах.

Поскольку с помощью АСУ организуется работа электродвигателей, ящиками оборудуются пожарные, повысительные насосные станции; системы водоснабжения и водоотведения жилых домов, общественных сооружений и помещений производств разной величины.

Щиты также монтируются в магазинах, продуктовых хранилищах и других объектах, имеющих холодильные камеры и машины (торговые, складские, промышленные). При этом наибольший эффект от внедрения саморегулирующихся технических средств достигается при территориальной дифференциации последних, т.е. если они занимают разные этажи или располагаются не в одном здании.

За счет модулей на микропроцессорах проводится полная автоматизация теплиц, затрагивающая выращивание, уход и обеспечение оптимальных условий для растений от момента посева до времени цветения или вызревания.

■ ■ ■

Щиты и шкафы автоматики

■ ■ ■

Классификация

По исполнению ША делятся на навесные и напольные, по типу обслуживания – на одно- и двусторонние.

В зависимости от назначения они бывают местными и центральными.

Первые измеряют и регулируют отдельные параметры или их совокупность и размещаются в непосредственной близости к подконтрольному участку. Вторые содержат набор функциональных модулей, рассчитанных на группы приемников, целые цеха, и находятся на некотором удалении от них (в другом помещении).

Конструктивными особенностями НКУ этой категории обусловливается формирование двух групп устройств. В одну из них входят закрытые шкафные аппараты с разными вариантами реализации доступа (двустороннее, правое или левое открытие, задняя дверь), которые чаще всего оснащаются местными приборами. Другая образована панельными агрегатами, которые предназначены для установки в периметре специальных помещений (операторских и диспетчерских) и изготавливаются в виде каркасов блочного (с двумя и более секциями) или одиночного типов.

ШСАУ можно встретить не только в здании, но и за его пределами. Чтобы уличные модификации исправно выполняли свои обязанности, их металлические корпуса должны быть надежно защищены от внешних воздействий.

При выборе зон постоянного пребывания ящиков важно учесть нюансы функционирования оборудования, которое они автоматизируют. Например, если организуется работа кондиционеров и увлажнителей воздуха, т.е. внутренних инженерных сетей, шкаф монтируется вблизи ГРЩ или на территории диспетчерской. А вот ЩА наружного освещения чаще всего располагаются рядом с объектами контроля и прячутся под навес или в отдельную будку для дополнительной защиты от осадков (дождь, снег, град) и избытка ультрафиолета. Такие агрегаты допускается переносить в близлежащие стационарные пункты охраны. Подобная ситуация наблюдается и со щитами насосов. Для упрощения подвода кабелей или при значительном удалении гидравлических машин они могут размещаться вне производственных помещений.

■ ■ ■

Щиты и шкафы автоматики

■ ■ ■

В зависимости от системы, которую обслуживают НКУ, выделяются шкафы автоматики:

  • освещения (ША не только управляют светильниками, обеспечивая смену режимов пуска и изменение интенсивности подачи энергии к обособленным группам потребителей, но и ведут учет расхода электричества);
  • вентиляции и других инженерных коммуникаций (с возможностями полного контроля климата, экономии ресурсов, круглосуточного поддержания заданных параметров, чему способствуют датчики разных видов; модули также осуществляют ступенчатую регулировку интенсивности работы установки);
  • фанкойлов (ручная настройка негативно сказывается на их эффективности, поэтому используются комплектные аппараты, за счет которых корректируются режимы, активируется рециркуляция воздуха внутри комнаты или его обновление);
  • насосов (применение ШУН положительно влияет на повышение износостойкости и продление срока эксплуатации устройств, позволяет равномерно распределять нагрузку между ними, предотвращать воздействие явлений, провоцирующих поломки и представленных перебоями питания, сухим ходом, перегревом);
  • средств противодымной защиты (огнезадерживающие клапаны, вентиляторы подпора и удаления дыма, которые задействуются, когда включается пожарная сигнализация);
  • тепловых пунктов, котельных (ящики гарантируют их безаварийное функционирование, администрирование при этом основано на показаниях контрольно-измерительных приборов и температурных кривых);
  • дизель-генераторов и т.д.
  • ■ ■ ■

    Щиты и шкафы автоматики

    ■ ■ ■

    Корпуса

    Агрегаты собираются на базе ЩМП и ШАУ.

    Главная особенность щитов с монтажной панелью заключается в допустимости размещения в них как модульного, так и простого оборудования и подбора любых схемных решений.

    Конструкция спроектирована таким образом, чтобы планка для облегчения процедуры фиксации механизмов могла свободно сниматься, а после выполнения необходимых операций, укомплектованная, без проблем возвращаться на прежнее место.

    На дверцах каждого ЩМП имеется замок с мастер-ключом к нему, который упрощает проведение обслуживания большого количества однотипных ШСАУ на одной территории за раз.

    Корпуса работают с током, номинально не превышающим 630 А. Их поверхность покрывается порошковой эпоксидно-полиэфирной краской оттенка RAL 7035. Монтажная шина металлическая и в толщину составляет 1,5 мм независимо от модели шкафа. Если планируется устанавливать модульную аппаратуру, дополнительно используется DIN-рейка. Значение угла открытия двери – от 95°.

    ЩМП-1 IP31/54 (395×310×220), ЩМП-2 IP54 (500×400×220) оснащаются 3 вводами по 22 мм каждый; ЩМП-2 IP31, ЩМП-3 IP31/54 (650×500×220) рассчитаны на 6. Все они изготавливаются из металла толщиной 0,8 или 1 мм в зависимости от класса защищенности.

    Корпуса ЩМП-4 IP54 (800×650×250), ЩМП-5 IP-54 (1000×650×300), ЩМП-6 IP31/54 (1200×750×300), ЩМП-7 IP31 (1320×750×300), ЩМП-7 IP54 (1400×650×300) по количеству и размерам вводов аналогичны ЩМП-3. У ЩМП-8 IP54 (950×1200×250) их в 2 раза больше, однако диаметр не отличается. Металлические листы, взятые за основу указанных модификаций, по толщине равны 1,2 мм.

    ■ ■ ■

    Щиты и шкафы автоматики

    ■ ■ ■

    ШАУ – разновидность конструкций, разработанных для построения АСУ. Их габариты позволяют добиться максимально эффективного размещения комплектующих. Главный материал – сталь. Для достижения необходимой жесткости конечного изделия ее толщина увеличивается до полутора миллиметров.

    Щиты оборудуются специальными петлями от MESAN, выдерживающими нагрузку в виде вынесенных на фасад элементов управления. На дверях стоят усилители, выступающие также в роли крепежей для приборов, и замки. Расключение обеспечивается дополнительными вводами. Монтажная планка съемная и имеет толщину 1,5 мм.

    Заявленная сила тока – 630 А. Все модели характеризуются одинаковой степенью защиты – IP54. На поверхность корпусов наносится порошковая краска в том же цветовом исполнении, что и у ЩМП. Двери открываются на угол минимум 170°.

    ШАУ-1 (395×310×220) поставляются с 14 вводами; ШАУ-2/01 (500×400×220) – с 20; ШАУ-3/02 (600×600×250) – с 29; ШАУ-4 (800×650×250), ШАУ-4/02 (800×800×270) – с 32 и 38; ШАУ5/01 (1000×100×250) и ШАУ-5/03, 04 (1000×800×250, 270) – с 44 и 38; ШАУ-8/01 (950×1250×270), ШАУ-8/Х (950×1250×300) – c 62. По диаметру они стандартные – 22 мм. Ящики комплектуются кабельными сальниками, количество которых соответствует числу вводов, присутствующих в конструкции конкретной модификации.

    ■ ■ ■

    Щиты и шкафы автоматики

    ■ ■ ■

    Комплектующие

    Главный компонент ШСАУ представлен микропроцессорным аппаратом (контроллером) или логическим релейным блоком, в задачи которых входят прием сигналов (аналоговых или дискретных), переданных датчиками, формирование и отправка команд к исполнительным устройствам, преобразующим их в механическое воздействие на администрируемый физический процесс.

    Если применяется ПЛК, для разработки алгоритма, впоследствии сохраняющегося в его внутренней памяти, требуется специализированное программное обеспечение (Codesys, Step7 и пр.).

    Операторские пульты позволяют одновременно контролировать отдельные элементы установки и управлять параметрами производственного процесса. Они основываются на пускорегулирующем оборудовании или на жидкокристаллических панелях. Для программирования последних необходимо специальное ПО (SCADA). Их можно встретить в диспетчерском пункте или на передней панели электрощита, оснащающейся лампами-индикаторами состояния, в котором в текущий момент времени пребывают локальные технологические узлы и сам комплекс, средствами ручной корректировки настроек – одиночными кнопками и постами из них, переключателями и т.д.

    Обмен данными осуществляется посредством интернета или по GSM-каналу и работает независимо от расстояния между отправляющей и принимающей сторонами.

    Одним из регулирующих компонентов ЩА является реле. Оно включает и останавливает электродвигатели, изменяет положение задвижек и участвует в управлении другими механизмами. Прибор незаменим при незначительных пусковых токах и скачках напряжения, не оказывающих негативное воздействие на компоненты системы и ее саму.

    ■ ■ ■

    Щиты и шкафы автоматики

    ■ ■ ■

    Частотный преобразователь – аппарат, построенный на схемах с тиристорами или транзисторами. Они подготавливают входной ток к снабжению электрических машин. Управляющая часть устройства образована микропроцессором, зона влияния которого – силовые электронные ключи. С его помощью также решаются задачи контроля, защиты (от сверхтоков и КЗ) и диагностики. ПЧ гарантирует эффективное регулирование скорости и крутящего момента двигателя, снижение скачков напряжения и расхода ресурсов.

    Чтобы снизить механические и гидравлические удары, пусковые токи и перепады напряжения, используется УПП. Безаварийная работа возможна благодаря способности модуля к плавному включению и остановке мощных асинхронных двигателей.

    Во многие щиты монтируются рубильники или автоматы, обеспечивающие видимый разрыв цепи и защищающие тем самым обслуживающийся комплекс, повышая безопасность его эксплуатации.

    В ящиках для осветительных установок дополнительно реализуется ведение учета затрат электричества. Функцию коммутации здесь выполняют силовые автоматы и ручные выключатели. На каждую группу потребителей рассчитан свой аппарат. Расход энергии фиксируется счетчиками или микроконтроллерными модулями.

    ■ ■ ■

    Щиты и шкафы автоматики

    ■ ■ ■

    Производители оборудования

    Лидирующие позиции занимают зарубежные производители из Франции («Legrand», «Schneider Electric»), Германии («Moeller», «Hager», «WAGO», «Siemens», «PHOENIX CONTACT», «RITTAL»), Швейцарии и Швеции («АВВ», «Sauter»), Южной Кореи (Hyundai Electric, LSIS), Соединенных Штатов Америки («Eaton», «Honeywell», «General electric»), Дании («Danfoss»), Австрии («Schrack») и Италии («Finder»).

    В России наибольшую известность приобрели «EKF Electrotechnica», «DEKraft», «TDM ELECTRIC», «IEK», «КЭАЗ» и «ЧЭАЗ», «СЗТТ», «Segnetics», «ОВЕН», «МЗТА», «Контактор».

    В категорию высококачественных и надежных продуктов, которые постоянно на слуху и присутствуют практически во всех щитах, входят изделия от АББ, Legrand, Дженерал Электрик, Moeller. Все они выполнены с привлечением современных технологий, собственных уникальных разработок и дополнены многолетним опытом работы указанных компаний. Однако цену таких приборов нельзя назвать демократичной.

    Стоит отметить, что в ассортименте большинства зарубежных компаний есть бюджетные линейки, которые при относительно невысокой стоимости все равно выигрывают у отечественных аналогов по основным показателям (долговечность, надежность, простота в использовании, качество сборки и элементов, функциональность).

    Если в приоритете российские фирмы, то выбрать можно любую из вышеперечисленных, поскольку продукция у них приблизительно одинаковая. Особняком здесь стоят Контактор, которым владеет Легранд, соответственно, модули качественнее, чем у конкурентов, но и дороже; ИЭК – марка с сомнительной репутацией и оборудованием, но приятным ценником и большим количеством недовольных покупателей; ДЕКрафт, поглощенный Шнейдер Электрик, с меньшим числом негативных отзывов в сети и стабильной аппаратурой, обычно не преподносящей неожиданных и неприятных сюрпризов.

    Шкафы автоматики

    Шкаф автоматики - устройство, предназначенное для контроля технологических процессов различного характера, а также выработки по заранее заданному алгоритму управляющих сигналов, для корректировки контролируемого процесса.

    узнать больше

    Комплект поставки

  • ШСАУ комплектуются:
  • самим ящиком с установленными в нем приборами;
  • опросным листом (в нем перечислены все исходные данные), предварительно согласованным с клиентом;
  • актом настройки ПЛК;
  • схемами (электрическими принципиальными, автоматизации, а также отражающими подсоединение внешних проводников);
  • паспортом (содержит кодовый и присвоенный заводской номера);
  • спецификацией механизмов;
  • диском с ПО и документами;
  • аксессуарами к контроллеру (перечень зависит от поставщика; может включать типовую структуру и описание настройки, инструкции к узлам, демо- и рабочую версии ОРС-сервера, компьютерные кабели и пр.);
  • гарантийным талоном.
  • Смотрите также статьи по этой теме:

    Расширенный обзор вводно-распределительных устройств

    Расширенный обзор ГРЩ

    Расширенный обзор распределительных устройств

     

    ← назад к статьям