wersja mobilna
Online: 523 Czwartek, 2016.12.08

Technika

Systemy modułowe - nowy trend w elektronice przemysłowej

poniedziałek, 18 maja 2015 12:15

Czasy, w których jedno urządzenie zapewniało ściśle określoną funkcjonalność, powoli mijają. Dawniej chcąc uzyskać dodatkowe funkcje, zazwyczaj należało użyć innej wersji urządzenia. Skutkiem tego była bardzo rozbudowana oferta, często tak skomplikowana, że klienci godząc się na kompromisy, dostosowywali swoją aplikację do możliwości zaopatrzeniowych. Od kilkunastu lat coraz większa część producentów stara się tworzyć systemy modułowe, gdzie jednostka centralna dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu firmware jest w stanie obsłużyć dołączalne moduły, zapewniające wymagane funkcje. Producenci obudów do elektroniki także podążają w tym samym kierunku, oferując systemy zintegrowane z magistralą zasilająco-komunikacyjną pozwalającą na łatwe łączenie.

Fot. 1. Łączniki magistrali TBUS - kompatybilne z obudowami ME-TBUS, ME-MAX oraz ME-IO

Najprostszym rozwiązaniem systemu modułowego są obudowy zainstalowane obok siebie i połączone magistralą kablową. Takie rozwiązanie, stosowane przez wielu, niesie jednak za sobą pewne ograniczenia. Przede wszystkim przeważnie nie zapewnia ciągłości magistrali (łącząc pojedynczym kablem dwa sąsiadujące urządzenia) w przypadku konieczności wymiany lub rozbudowy systemu - pociąga za sobą konieczność chwilowego jego wyłączenia.

Czasami słabym punktem jest właśnie łącznik kablowy - od dokładności jego wykonania zależy prawidłowość działania całego systemu. W przypadku równoległego łączenia kilku modułów jedną taśmą pozostaje nadal problem ewentualnej dalszej rozbudowy - najczęściej w takim przypadku należy ją wymienić na dłuższą. Rozwiązaniem najwygodniejszym w obsłudze jest niezależna magistrala montowana na dnie szyny DIN, na którą można bezpośrednio nasuwać poszczególne moduły.

Po zatrzaśnięciu się na szynie automatycznie realizują one połączenie elektryczne z łącznikami. Na rynku jest dostępnych kilka tego typu rozwiązań. Należy ostrożnie podchodzić do wariantów, w których szyna sygnałowa wykonana jest w sposób niezapewniający bezpieczeństwa przed dotykiem lub przypadkowym zwarciem (np. jako pasek PCB z odkrytymi polami miedzi).

Nawet w przypadku ostrożnego obchodzenia się pozostaje ryzyko zabrudzenia lub zawilgocenia powierzchni z wszystkimi negatywnymi konsekwencjami. Idealnie wykonana magistrala powinna gwarantować pewne połączenie przy zachowaniu bezpieczeństwa przed dotykiem czy zabrudzeniem powierzchni stykowych.

Powinna także być swobodnie konfigurowana dla zachowania właściwych odstępów między sąsiednimi modułami, bez względu na konieczność zróżnicowania szerokości zastosowanej obudowy. Tego typu rozwiązania gwarantują obudowy, do których producent przewidział już na etapie ich projektowania odpowiedni system tego typu połączeń.

Przykłady

Fot. 2. Obudowy BC i magistrala 15-biegunowa pozwalają na tworzenie rozbudowanych systemów

Przykładem są obudowy ME TBUS, które mają dopasowanę do nich (a także kompatybilnych z nimi systemów MEMAX oraz ME-IO) magistralę T-BUS. Jej trzon stanowią pięciobiegunowe łączniki zatrzaskiwane na dnie szyny DIN. Każdy ze styków jest w stanie przenieść prąd do 8 A przy napięciu 125 V, co zapewnia stabilność zasilania nawet dla wymagających aplikacji.

Złocenie styków gwarantuje natomiast niską rezystancję połączeń dla transmisji danych między modułami. Konstrukcja gwarantuje możliwość wygodnej wymiany pojedynczego modułu z całego systemu bez przerywania funkcjonowania pozostałych elementów. Wszystkie styki są połączone równolegle, lecz w przypadku konieczności zastosowania transmisji szeregowej dostępny jest wariant z jednym stykiem, który umożliwia takową oraz dodatkowo przerwanie transmisji po wyciągnięciu modułu.

Obudowy instalacyjne serii BC mają magistralę 16-biegunową, gdzie 4 styki są do zasilania, pozostałe do transmisji danych (z czego dwie linie do transmisji szeregowej). Idealnie nadają się do wykorzystania w aplikacjach automatyki budynków, gdyż pasują do standardowych budynkowych rozdzielni elektrycznych. Obudowy serii ME-PLC mogą mieć magistralę do 40 biegunów, jednak możliwe jest to przy wykorzystaniu szyny o szerokości 105 mm. Magistrala ta zawiera niezależną PCB, w której można zaimplementować dodatkową funkcjonalność.

Złącza - ważny element

Fot. 3. Obudowa ME PLC - nawet duże moduły można wymieniać ekspresowo

Ważnym aspektem jest także możliwość doboru odpowiednich złączy. Zauważalna jest tendencja do rezygnacji ze zwykłych terminali przyłączeniowych, do których mocuje się pojedyncze przewody, na korzyść gniazd i wtyków. Dzięki temu wymiana pojedynczego modułu może przebiegać szybko i bezbłędnie (uniknięcie pomyłek przy podłączaniu przewodów) - wystarczy wypiąć wtyki z gniazd, zdjąć moduł z szyny (odłączając go przy tym od magistrali), nasunąć nowe urządzenie i wpiąć wtyki - cała operacja trwa nie dłużej niż kilkanaście sekund i zapewnia prawidłową pracę systemu po wymianie.

Złącza wtykowe zapewniają także coraz wygodniejsze oprzewodowanie podczas pierwszej instalacji - zmniejszając ich gabaryty, można uzyskać zwiększenie liczby przyłączanych sygnałów do pojedynczego modułu. Przyłącze typu Push-in zwalnia z konieczności dokręcania przewodów, skracając czas pracy, dodatkowo przejmując na siebie zapewnienie prawidłowości przyłączenia.

Fot. 4. Przykład modułowego systemu w standardowej rozdzielni elektrycznej

W przypadku śruby jest to zależne od uzyskania właściwego momentu dokręcającego śrubki, natomiast w przypadku sprężyny jest niezależne od instalatora - wystarczy wsunąć przewód w komorę przyłączeniową. Ciekawą możliwością jest wyposażenie obudowy w sygnalizację LED - poprzez odpowiednie zaprojektowanie płytki oraz wykorzystanie akcesoryjnych (bardzo łatwych w montażu) elementów przewodzących światło, uzyskuje się czytelną i wygodną sygnalizację na powierzchni obudowy.

Dostępne dziś obudowy do elektroniki montowanej na szynie DIN znacząco ułatwiają proces projektowania już nie tylko pojedynczych urządzeń, a przede wszystkim kompletnych systemów. Dzięki standaryzacji produkcji obudów są one w zasięgu nie tylko dużych producentów mogących sobie pozwolić na indywidualnie zaprojektowane obudowy, ale także małych lub średniej wielkości firm projektujących mniejsze ilości urządzeń. Zachowując możliwość dostosowania standardowych elementów do indywidualnych potrzeb (nadruki, koloryzacja, otworowanie), można uzyskać produkt wyróżniający się na rynku.

Piotr Andrzejewski
Product manager
Phoenix Contact sp. z o.o.
www.phoenixcontact.pl/obudowy