8.11.2018 I ta nejdůmyslnější automatizační sestava nebude fungovat, pokud nebudou všechny její komponenty správně nainstalovány a navzájem propojeny. Přinášíme proto soubor základních tipů, triků a postupů, které Vám budou při instalaci Vašeho systému nápomocny a pomůžou Vám odstranit nejeden případný problém.
Upozornění: Do jakékoliv elektroinstalace by se měli pouštět pouze lidé náležitě poučeni o zásadách bezpečnosti práce s elektřinou. Pokud si nejste jistí, zda instalaci zvládnete svépomocí, využijte odborných služeb libovolné instalační firmy. Jejich seznam naleznete zde.
1) Pro svůj rozvaděč používejte správné jističe a zdroje
Jistič v rozvaděči je třeba vždy dimenzovat na kombinovanou zátěž všech komponent dohromady. Pro samotné PLC v rozvaděči a jeho příslušenství (externí relé, rozšiřující moduly, HMI displeje apod.) je postačující jistič B6 (tj. jistič, který proud přeruší při hodnotě 6 A). Jistič by měl být dimenzován ideálně na hodnotu skutečné proudové zátěže celého rozvaděče, neplatí zde proto zásada “čím větší, tím lepší”. Pokud do svého rozvaděče využijete příliš naddimenzovaný jistič, může nastat situace, kdy jistič propustí příliš vysoký proud bez rozepnutí obvodu a způsobí tak poškození či vyhoření komponent rozvaděče.
Při výběru zdroje se pak řiďte kombinovaným příkonem všech komponent v rozvaděči, ať už se jedná o externí relé, kontroléry, rozšiřující jednotky atp. Na rozdíl od jističů se předimenzování zdroje doporučuje; zdroj dimenzovaný “tak akorát” si totiž s největší pravděpodobností nedokáže poradit s náběhovým proudem při spouštění zařízení.
Bezpečnost především: Kromě jističů je vhodnou volbou umístit do rozvaděče i tzv. proudový chránič, který Vás ochrání v případě zásahu elektrickým proudem.
2) Pro spínatelné zásuvky využívejte externí relé
V běžné instalaci jsou zásuvky napájeny přímo z rozvaděče a jsou navzájem sdruženy do okruhu, případné přerušení proudu je proto vyřadí z provozu všechny. Pro jejich samostatné ovládání je tak třeba samostatného přívodu z rozvaděče pro každou zásuvku. Zde pouze připomeneme, že manipulovat lze pouze s fází a nulou, uzemnění je obvykle přes můstek společné pro všechny zásuvky.
Zásuvky lze spínat buď pomocí stykače, případně za využití jedno- či dvoukontaktového relé. Jednokontaktové relé Vám umožní spínat pouze fázi, toto řešení s sebou ale nese vážné riziko úrazu elektrickým proudem v případě prohozeného fázového a nulového vodiče. V zájmu bezpečnosti proto doporučujeme použít ke spínání dvojkontaktové relé, které zároveň spíná fázový i nulový vodič.
V případě kombinace s kontroléry je pak nejvhodnější využít pro spínání reléové výstupy. U kontrolérů Unipi naleznete jednokontaktová relé dimenzovaná pro napětí max. 250 V∿/30 V⎓, což by Vás mohlo svádět k připojení zásuvek přímo na kontrolér. Tato relé ale nejsou vhodná pro spínání zařízení s větší proudovou zátěží, která mohou být do dané zásuvky připojena (vysavače, trouby, pračky, elektrické radiátory apod.). Při takové zátěži může dojít až k vyhoření relé a nenávratnému poškození celé jednotky. Pro zamezení takovým nepříjemnostem proto důrazně doporučujeme využít externí silnější relé umístěná v patici na DIN liště, která budou spínaná menšími relé v kontroléru. Kromě odstranění rizika poškození jednotky tak získáte i možnost rychlé výměny, pokud dojde k vyhoření externího relé; z paticových designů lze během několika vteřin poškozené relé vyjmout a nahradit jej funkčním.
Příklad paticového relé
3) Osvětlení: myslete do budoucna
Běžné vypínače fungují v binárním režimu vypnuto-zapnuto, kdy poloha vypínače určuje to, zda spínačem teče či neteče proud. Vypínače nevyžadují vysoké napětí ani proud, není proto třeba využívat kabely s větším průřezem a v případě nejjednodušší instalace Vám tak dobře poslouží běžná dvojlinka o průřezu 0,5 mm2, kterou napojíte na digitální vstup kontroléru. Toto nejlevnější a nejméně pracné řešení ale má nevýhodu prakticky nulových možností rozšíření, neboť na dvojlinku již nelze připojit další spínač. Pokud proto plánujete kontrolérem přijímat signály z více vypínačů, je třeba instalovat odpovídající počet kabelů - v případě vypínačů potřebný počet odpovídá počtu vypínačů, ke kterému připočítáte kabel pro napájení.
Při plánování vypínačů také myslete v dostatečném časovém předstihu; obecně se doporučuje horizont cca 10-20 let. Abyste získali pohodlnou rezervu pro další rozšiřování systému, je prozíravou volbou využít při instalaci klasický osmivodičový UTP kabel. Ten Vám poskytne dostatek vodičů pro zapojení celé sady vypínačů a jde o poměrně nenákladné řešení. Kromě toho je také UTP kabel schopen přenášet data z rozhraní RS485, případně síťových portů Ethernet. To Vám umožní využít i vypínače s více funkcemi jako například modely s dotykovými displeji či dalšími ovládacími prvky.
4) Pozor na elektromagnetické rušení
Datové linky jsou náchylné na elektromagnetické rušení, při kterém dochází ke ztrátě dat a narušení komunikace mezi zařízením a kontrolérem. Nejčastěji k rušení dochází v případě, kdy je nestíněná datová linka umístěna v blízkosti silového vedení. Zvláště v průmyslových aplikacích pak může rušení nastat i bez blízké přítomnosti silového vedení; typicky se tak stává v blízkosti zařízení s vysokým odběrem jako jsou např. střídače u elektrických motorů. Nejúčinnějším opatřením proti rušení je použití stíněných kabelů, rozhodně proto neuděláte chybu nákupem kabelů FTP či STP; jejich cena není výrazně vyšší než u nestíněných kabelů.
Ukázka osmivodičového kabelu FTP se stíněním
Rušení ale může nastat i v případě přílišné délky vedení, například při instalaci 1-Wire senzorů. V takovém případě dojde k poškození dat během přenosu, což může narušit chod celého systému. Tomuto problému se vyhnete primárně dodržením doporučené délky vodičů, pozor ale na rozdílné požadavky dle typu sběrnice! Například sériové rozhraní RS485 může relativně bez problémů fungovat při délce vodičů 100 metrů, 1-Wire vodiče již ale při stejné délce můžou podléhat silnému rušení.
5) Využívejte S0 výstup pro odečet spotřeby energie
Moderní měřiče energií (elektroměry, vodoměry, plynoměry apod.) obvykle využívají k odečtu údajů pulzní signál. Jeden takový pulz tak podle konkrétního modelu měřiče odpovídá např. 0,5 watthodině elektrické energie, případně 0,5 litru vody. Samotné měřiče jsou ale obvykle zaplombované a nelze jimi pod hrozbou právního postihu manipulovat. To ovšem neznamená, že nelze spotřebu energií monitorovat svépomocí - stačí jen využít tzv. S0 výstup, kterým by měl být vybaven každý měřič dle standardu DIN 43864. Na ten lze připojit libovolný odečítací modul, který následně připojíte k digitálnímu vstupu na Vaší zvolené řídící jednotce. Kontrolér pak v závislosti na konkrétním použitém softwaru může odečítat spotřebu za pomoci odečtu jednotlivých pulzů. Snadno tak získáte dlouhodobý přehled o spotřebě energie, tato metoda ale neumožňuje výpočet aktuální spotřeby energie v daný zvolený okamžik.
Elektroměr PRO380 s S0 výstupem
V případě jednotek Unipi Vám zde může být nápomocen oficiální podporovaný software Mervis se svým přehledným programovacím rozhraním, který Vám ve své široké nabídce funkčních bloků nabídne i bloky přímo určené pro výpočet aktuální spotřeby energie, případně kumulativní spotřeby. S těmito údaji můžete následně nadále pracovat, například pro přepočet na peníze, vyjádření reálné spotřeby či pro kombinaci monitoringem ceny energie a spínání elektřiny pouze v okamžiku nízkého tarifu.
6) Dbejte na správné zapojení sériových linek
V prostředí automatizace se dříve či později setkáte i s některou ze sériových linek, umožňujících obousměrnou komunikaci mezi dvěma či více zařízeními. V případě řídících jednotek Unipi a k nim nabízeného příslušenství pak máte k dispozici sériové linky RS485, RS232, případně sběrnici 1-Wire. Každá z nich je vhodná pro jiný druh využití, co do postupu zapojení ale sdílí základní rady a postupy.
U rozhraní RS485 se užívá dvoudrátové zapojení, kdy na jednu linku lze připojit desítky různých zařízení sdílejících daný komunikační protokol. Rozhraní tak lze použít pro komunikaci s pumpami, elektroměry, různými převodníky, v případě jednotek Unipi pak také s rozšiřujícími moduly. Při zapojování je třeba mít na mysli, že zde nelze použít stromovou strukturu, tj. jedno centrální vedení a z něj vybíhající větve k jednotlivým zařízením. Vždy je třeba při připojení zařízení vedení přerušit, zařízení zapojit a poté přidat nové spojení k dalšímu zařízení v řadě. Co se samotné kabeláže týče, doporučujeme zde užít dvojlinku; v případě vedení na větší vzdálenosti pak kroucenou dvojlinku opatřenou stíněním.
Stromovou topologii nelze použít ani u sběrnice 1-Wire. Ta vyžaduje minimálně dvojici vodičů, kdy jeden plní roli uzemnění a druhý přenáší samotná data. Toto uspořádání ale neumožňuje další rozšiřování, u řídících jednotek Unipi a jimi užívaných 1-Wire zařízení je proto použito čtyřvodičové zapojení, které Vám ponechává volnou dvojici vodičů pro připojení případných dalších zařízení. Třetím sériovým rozhraním na PLC je linka RS232. U té jsou ovšem všechny parametry pevně určené daným standardem.
Příklad správného zapojení více rozšiřujících modulů k jednomu kontroléru skrze linku RS485.
7) Jak na analogové teploměry
V oblasti teploměrů pro nasazení v automatizaci se setkáte s digitálními a analogovými přístroji. Digitální teploměry komunikují za pomoci napěťových pulzů, případně mohou využívat některé ze sériových rozhraní. V nabídce příslušenství k jednotkám Unipi naleznete jednoduché teplotní senzory 1-Wire, lze se ale také setkat se senzory s přídavnými funkcemi, které užívají sériovou linku RS485. Pro jejich zapojení platí zásady zmíněné výše v části o sériových linkách.
Co se týče analogových teploměrů, zde se nejčastěji setkáte s odporovými čidly (PT100, PT1000. Ni1000 apod.). Měření je u nich ovlivněno odporem přívodních vodičů, závislém na na průřezu a délce vodičů. Jednotky Unipi podporují měření odporu třívodičovou metodou; u ní je eliminován odpor přívodních vodičů a měření se tak zpřesňuje. Analogové měření je rovněž velmi náchylné na rušení, doporučujeme proto vždy používat stíněné kabely.
