SmartWire-Darwin – evolucija v krmilnih stikalnih blokih
Proizvajalci strojev in tehnoloških sistemov nenehno strmijo k ravnovesju med maksimalnim nivojem funkcionalnosti in cenovno optimizacijo. SmartWire-Darwin je komunikacijski sistem za industrijsko stikalno opremo, ki temelji na konceptu nenehnega razvoja v krmilnih stikalnih blokih.
Igor Jug, produktni vodja, Kolektor Synatec, d. o. o.
SmartWire-Darwin (slika 1) v veliki meri zmanjšuje krmilno ožičenje in s tem povezane stroške. Optimizacija je prisotna na vseh korakih življenjskega cikla stroja ali sistema. Prične se s projektiranjem, nadaljuje z montažo in zagonom, prednosti pa prinaša tudi končnemu uporabniku.
Slika 1 – SmartWire-Darwin je komunikacijski sistem za industrijsko stikalno opremo, ki predstavlja optimizacijo na vseh korakih življenjskega cikla stroja ali sistema
Prednosti sistema SmartWire-Darwin
Prednosti sistema SmartWire-Darwin (SWD) :
1. Darwin tehnologija deluje s standardnimi komponentami. To pomeni da ni potrebno spremeniti načina reševanja problemov, rešitev je poceni, razpoložljivost stroja je velika, ni podvajanja zaloge itd. En sistem za motorje do 1600 A.
2. Moduli se naslavljajo preprosto, s pritiskom na gumb. Naslavljanje z DIP-stikali ni potrebno. Nov sistem ne zahteva posebnih novih znanj.
3. Sistem je preprost in prinaša velik prihranek časa. Iskanje in odpravljanje napak v ožičenju je stvar preteklosti, saj sistem ne omogoča napak v ožičenju.
Rezultat naštetih prednosti je pregledno načrtovan kompaktni krmilni stikalni blok.
Življenjski cikel stroja ali tehnološkega sistema izvedenega s sistemom SWD
Sistem SmarWire-Darwin prinaša številne prednosti v celotnem življenskem ciklu stroja ali tehnološkega sistema (slika 2). Prihranek in poenostavitev so vidni že v vsakem posameznem koraku, od načrtovanja do montaže in zagona stroja. Velik prihranek pa dosežemo tudi med samim obratovanjem, saj je zaradi hitre detekcije morebitnih napak razpoložljivost sistema večja. Gledano v celoti pa so stroški lastništva (TCO - Total cost of ownership) takšnega sistema bistveno manjši, kot če bi bil enak sistem izveden na klasičen način.
Slika 2 – Življenjski cikel stroja ali tehnološkega sistema izvedenega s sistemom SWD
Elementi sistema SmartWire-Darwin
Sistem SmarWire-Darwin je v osnovi izveden iz klasičnih komponent (kontaktorji, motorski zaganjalniki, tipke, ...) pri katerih so dodani SWD-komunikacijski elementi, ki so med seboj povezani s SWD-kablom in preko komunikacijskega vmesnika povezani na standardni krmilni sistem. V nadaljevanju sledi pregled osnovnih gradnikov sistema SWD (slika 3).
Slika 3 – Pregled elementov SWD
1. Komunikacijski vmesnik SWD
2. RMQ Titan krmilno signalni elementi za vgradnjo v ohišje
3. Elementi za prehod skozi steno krmilnega stikalnega bloka
4. Vhodno/izhodni moduli SWD
5. SWD-moduli za priključitev motorskih zaganjalnikov ali kontaktorjev
6. Mrežni zaključni upor
7. Okrogli kabel SWD
8. RMQ Titan krmilno signalni elementi za vgradnjo na vrata
9. Ploščati kabel SWD
10. Element za povezavo ploščatih SWD-kablov
11. Napajalni modul
12. Programsko orodje SWD-Assist
Komunikacijska vmesnika PROFIBUS-DP in CANopen sta namenjena povezavi SWD-sistema na višji nivo. Omogočata povezavo na najbolj razširjeni industrijski področni vodili. Poleg tega imata integriran tudi napajalni del za napajanje SWD udeležencev in napajanje motorskih zaganjalnikov in kontaktorjev. Na komunikacijskem vmesniku je tudi gumb za naslavljanje udeležencev v SWD-mreži. Ob pritisku na njega vsak udeleženec dobi naslov, ki je odvisen od njegove fizične lokacije. Maksimalno številu udeležencev v SWD-mreži je 99 (CANopen).
Zeleni osempolni kabel je življenjska žila SmartWire- Darwin sistema (slika 4). Poteka od komunikacijskega vmesnika do zaključnega upora in povezuje vse udeležence SWD-mreže. Poleg podatkov se po njem prenaša tudi napetost za napajanje SWD-udeležencev (15 V DC) in krmilna napetost za vklop kontaktorjev (24 V DC). Znotraj krmilnega stikalnega bloka se uporablja ploščati kabel, za povezavo med dvema krmilnima stikalnima blokoma ali do krmilno signalnih elementov v ohišjih pa okrogli SWD-kabel. Ploščati kabel ima dve izraziti značilnosti: puščica označuje smer kabla od komunikacijskega vmesnika proti zaključnem uporu, črna oznaka pa olajša montažo konektorjev, saj označuje orientacijo.
Slika 4 – Zeleni osempolni kabel je življenjska žila SmartWire-Darwin sistema
Napajalna modula se uporabljata kot dodatna napajalnika v SWD-mreži, ko je v SWD-mreži večje število modulov ali kontaktorjev in je potrebna moč večja, kot jo lahko zagotavlja komunikacijski vmesnik. Potrebna moč se lahko izračuna s pomočjo programske opreme SWD-Assist. Napajalni moduli se uporabljajo tudi ko imamo na stroju več varnostnih skupin motorskih zaganjalnikov in kontaktorjev, ki jih želimo izklapljati ločeno, s tipkami za izklop v sili.
Natični moduli za kontaktor se nataknejo na kontaktor iz sprednje strani, kot natični pomožni kontakti. Uporabljajo se s kontaktorji DILA in DILM7–DILM38 (do 18 kW). Njihova funkcija je vklop kontaktorja, povratno pa pošiljajo informacijo o stanju kontaktorja (vklopljen-izklopljen) in dve dodatni informaciji, npr. o stanju motorskega zaščitnega stikala. Na voljo je tudi modul, ki ima poleg naštetih funkcij tudi preklopko 0 – 1 – A (avtomatsko), ki omogoča ročni vklop ali izklop kontaktorja.
Z uporabo natičnega modula za kontaktor se krmilno ožičenje bistveno poenostavi, posledično pa se odpravi možnost napake v ožičenju. Velik prihranek pa je prisoten tudi na konfiguraciji V/I modulov na krmilniku (1 digitalni izhod, 3 digitalne vhode). Za močnostni del se uporabljajo standardne komponente.
Krmilno signalni elementi SWD nadomeščajo standardne kontaktne in LED- elemente, ki se uporabljajo s standardnimi krmilno signalnimi elementi družine RMQ Titan. Namesto večjega števila kontaktnih elementov, ki jih je bilo potrebno ožičiti vsakega posamezno, se sedaj uporabi samo en element, ki ga priključimo preko konektorja. Vsak element ima tudi svojo diagnostiko.
Vhodno/izhodni moduli SWD se uporabljajo takrat, kadar želimo na SmartWire-Darwin priključiti elemente, ki nimajo direktnega SDW-vmesnika (kontaktorji nad 18 kW, signalni stolp, senzorji, …). Priključijo se lahko kjerkoli v SWD-mreži (na ploščati kabel). Na voljo je več modulov z različnim številom vhodov in izhodov. Z njihovo uporabo se zmanjša ožičenje v krmilnem stikalnem bloku.
SWD-Assist je brezplačno programsko orodje, ki omogoča enostavno in hitro načrtovanje SmartWire-Darwin mreže (slika 5). Uporabniški vmesnik je grafični in enostaven za uporabo. Uporabnik elemente dodaja po principu »povleci-spusti«. Ko je dodajanje elementov zaključeno, s pritiskom na ikono preverimo morebitne nepravilnosti in pomanjkljivosti v mreži.
Slika 5 – SWD-Assist
SWD-Assist omogoča generiranje materialne liste s tipi in kodami, ki nam poenostavi naročanje. Prav tako je možno generiranje GSD-datoteke, ki je potrebna pri integraciji v Profibus mrežo.
En sistem, nešteto možnosti. SWD-sistem omogoča neodvisnost od izbranega procesnega vodila na višjem nivoju, do 99 povezanih naprav in maksimalno dolžino mreže 100 m. To in vse zgoraj opisane lastnosti sistema SmartWire-Darwin, so prepričale tudi obiskovalce sejma SPS/IPC/DRIVES v Nürnbergu, da so sistemu podelili najpomembnejše priznanje za področje avtomatizacije v Nemčiji, Automation Award (slika 6). Poleg te nagrade je podjetje Eaton za sistem SmartWire-Darwin kot skupni zmagovalec v vseh kategorijah prejelo tudi odlikovanje Induistriepreis 2010.
Slika 6 – SmartWire-Darwin je prejel nagrado Automation Award, najpomembnejšo nagrado za področje avtomatizacije v Nemčiji
S tem pa razvoj sistema SmartWire-Darwin še ni končan. Že v kratkem je napovedana povezava na novo motorsko zaščitno stikalo PKE, v pripravi pa je tudi povezava na odklopnike družine NZM. S tem se bo funkcionalnost sistema dodatno povečala, razširilo pa se bo tudi področje uporabe.