Skip to main content

W mojej pierwszej pracy otrzymałem zadanie

„Młody… policz i dobierz szybko zasilacz 24V do nowego projektu!”

Na studiach teorie obwodów i zasadę działania zasilaczy impulsowych miałem w jednym palcu.

Mówię:

„Żaden problem!”

Wchodzę na sklep internetowy z komponentami automatyki i widzę:

  • zasilacz 24VDC 5A za 50 zł
  • zasilacz 24VDC 5A za 300 zł – z zewnątrz prawie identyczny!

Myślę…

Droższy pewnie lepszy, bo ma więcej funkcji…

A może tańszy wystarczy?

Wezmę droższy, nie ma co ryzykować!

A jak szef zapyta, dlaczego wziąłem ten droższy?

Bez uzasadnienia, będzie po premii!

To wezmę ten tańszy…

A jak maszyna przestanie działać, to kto poleci do Meksyku na serwis?

Hmm…

Ty nie działaj po omacku i sprawdź artykuł poniżej. Zacznijmy od początku…

Dlaczego w układach sterowania stosuje się napięcie 24VDC?

  1. Bezpieczeństwo: Napięcie 24VDC jest uważane za niskie napięcie bezpieczne. Jest wystarczająco niskie, aby zminimalizować ryzyko porażenia elektrycznego, ale jednocześnie jest wystarczająco wysokie, aby umożliwić efektywne sterowanie i działanie urządzeń.
  2. Odporność na zakłócenia: Napięcie 24VDC jest mniej podatne na zakłócenia zewnętrzne w porównaniu z niższymi napięciami, takimi jak 5VDC czy 12VDC. Oznacza to lepszą stabilność sygnału w środowiskach przemysłowych, gdzie mogą występować zakłócenia.
  3. Rozprzestrzenianie się: Napięcie 24VDC pozwala na dłuższe odległości transmisji bez znacznego spadku napięcia w porównaniu z niższymi napięciami.
  4. Standaryzacja: Z czasem 24VDC stało się standardem przemysłowym dla wielu zastosowań sterowania, co ułatwia wymianę, integrację i konserwację urządzeń.
  5. Zgodność: Wielu producentów urządzeń sterowania oferuje produkty zasilane z 24VDC, co sprawia, że jest to praktyczny wybór dla integratorów systemów.
  6. Zakres zastosowań: Napięcie 24VDC jest odpowiednie zarówno dla prostych urządzeń, takich jak czujniki, jak i dla bardziej złożonych układów, takich jak sterowniki PLC, co czyni je uniwersalnym wyborem dla wielu aplikacji sterowania.
  7. Elastyczność: Systemy 24VDC mogą być zasilane zarówno z akumulatorów, jak i z zasilaczy sieciowych, co daje większą elastyczność w projektowaniu i konfiguracji systemów sterowania.

Czy od zawsze w automatyce stosowane były zasilacze 24 VDC?

Nie, napięcie 24VDC nie było zawsze standardem w układach sterowania. Przez wiele lat różne napięcia były stosowane w różnych aplikacjach i przemysłach w zależności od technologii i wymagań konkretnego systemu. Historycznie rzecz biorąc, ewolucja napięć sterujących była napędzana postępem technologicznym, potrzebami bezpieczeństwa oraz praktycznymi wymaganiami przemysłu.

Tradycyjnie transformatory sterownicze dostarczały napięcia takie jak 110VAC czy 220VAC do układów sterowania, zanim niskonapięciowe zasilacze stały się bardziej powszechne.

Jednak z upływem czasu zrozumienie zagrożeń związanych z wyższymi napięciami oraz chęć zmniejszenia ryzyka porażenia elektrycznego prowadziły do rosnącej popularności niskonapięciowych układów sterowania, takich jak 24VDC. Ponadto postęp w technologii półprzewodników i miniaturyzacji umożliwił tworzenie bardziej kompaktowych i wydajnych zasilaczy o niskim napięciu.

W miarę jak przemysł zaczął rozpoznawać korzyści płynące z niższego napięcia, takie jak zwiększone bezpieczeństwo i mniejsza podatność na zakłócenia, 24VDC stało się bardziej powszechne w układach sterowania.

Sposoby zasilenia obwodów sterowania maszyn

Norma IEC 60204-1 zajmuje się elektrycznym wyposażeniem maszyn i zawiera wskazówki dotyczące zasilania obwodów sterowania. Metody zasilania opierają się na różnych technikach i źródłach zasilania w zależności od potrzeb i wymagań bezpieczeństwa maszyny. Oto kilka typowych metod zasilania obwodów sterowania zgodnie z normą:

Bezpośrednio z sieci

  • W tej metodzie obwody sterowania są zasilane bezpośrednio z sieci elektrycznej.
  • Jest to najprostsza metoda zasilania, ale może nie być odpowiednia dla wszystkich aplikacji, zwłaszcza tam, gdzie jest ryzyko porażenia elektrycznego lub gdzie wymagane są niższe napięcia.
  • Dla zapewnienia bezpieczeństwa, obwody zasilane bezpośrednio z sieci często są wyposażone w odpowiednie zabezpieczenia, takie jak wyłączniki nadprądowe czy bezpieczniki.
  • Stosowana w prostych układach, gdzie sterujemy jednym napędem

Z transformatora sterowniczego:

  • Transformator sterowniczy jest używany do zmiany napięcia sieciowego na niższe napięcie, które jest bardziej odpowiednie do obwodów sterowania.
  • Ta metoda jest często stosowana w celu zapewnienia bezpieczeństwa, ponieważ niższe napięcie (np. 24VAC) jest mniej niebezpieczne w przypadku porażenia elektrycznego.
  • Transformator sterowniczy może również dostarczać izolację galwaniczną między siecią a obwodem sterowania, co może być korzystne w celu zapewnienia ochrony przed zakłóceniami i przepięciami.

Z zasilacza impulsowego:

  • Zasilacze impulsowe, znane również jako przetwornice AC/DC, są stosowane do przekształcania napięcia przemiennego na stałe napięcie DC, które jest często używane w nowoczesnych obwodach sterowania.
  • Dzięki zasilaczowi impulsowemu można uzyskać stabilne i regulowane napięcie DC, np. 24VDC, które jest powszechnie stosowane w przemyśle.
  • Zasilacze te są wydajne, kompaktowe i mogą oferować ochronę przed przeciążeniem oraz kurzoodporną i wodoodporną konstrukcję.

Norma IEC 60204-1 dotyczy bezpieczeństwa maszyn elektrycznych i jest szeroko stosowana w przemyśle, aby zapewnić, że maszyny są bezpieczne dla operatorów oraz zgodne z międzynarodowymi wymaganiami. Jednym z aspektów tej normy jest doboru zasilacza 24V DC. Zasilacze 24V DC są powszechnie stosowane w przemyśle do zasilania niskonapięciowych obwodów sterowania. IEC 60204-1 określa wymagania dotyczące wyboru, instalacji i ochrony tych zasilaczy, aby zapewnić ich niezawodność i bezpieczeństwo. Wymagania te obejmują, między innymi, ochronę przed przeciążeniem, zabezpieczenie przewodów, właściwe uziemienie oraz zabezpieczenie przed zwarciem i przepięciami. Dobór odpowiedniego zasilacza 24V DC zgodnie z normą IEC 60204-1 zapewnia, że maszyna będzie działać niezawodnie i bezpiecznie w różnych warunkach pracy.

Czym różni się 5A zasilacz 24V DC za 50 zł od zasilacza za 300 zł?

Na rynku znajdziesz zasilacze 24 VDC do różnych zastosowań

  • zasilanie oświetlenia LED
  • zasilanie systemu monitoringu, informatyczne
  • zasilanie systemu przeciwpożarowego
  • zasilanie układów automatyki
  • zasilanie układów sterowania dla maszyn

Przedział cenowy dla zasilaczy o zbliżonych parametrach prądowych jest ogromny!

Z czego to wynika i który zasilacz wybrać do układu sterowania maszynami?

Norma IEC 60204-1 wymaga zapewnienia środków obniżające prawdopodobieństwo wystąpienia:

  • nieumyślnego uruchomienia maszyny
  • potencjalnie niebezpiecznych ruchów
  • uniemożliwienia zatrzymania maszyny

Norma IEC 60204-1 jako jeden ze środków zapobiegania skutkom zwarć w obwodach sterowania sugeruje zastosowanie układu PELV lub urządzenia kontroli izolacji (sprawdź przykładowy przekaźnik EMR tutaj).

Aby spełnić wymagania układu PELV (ang. Protected Extra-Low Voltage) , zasilacz impulsowy musi posiadać odpowiednią separację strony pierwotnej i wtórnej!

Schemat układu PELV z zasilaczem, znajdziesz poniżej. Jak widzisz po stronie wtórnej zasilacza zacisk 0V połączony jest z potencjałem PE.

Układ PELV dla przetwornicy impulsowej w układzie zasilania maszyny

Zasilacze przeznaczone dla układu PELV (Protective Extra-Low Voltage) są konstruowane w taki sposób, aby zapewnić odpowiednią izolację, co jest kluczem do ochrony przed porażeniem elektrycznym. Aby osiągnąć ten cel, zasilacze te są wyposażone w kilka kluczowych cech:

  1. Transformator z izolacją bezpieczną: Zasilacze PELV często korzystają z transformatorów z izolacją bezpieczną. Takie transformatory są projektowane w taki sposób, aby zapewnić fizyczne i elektryczne oddzielenie między cewką pierwotną a wtórną.
  2. Wzmocnione izolacje: W zasilaczach tych stosuje się wzmocnione izolacje, które mają grubszą warstwę izolacyjną i są bardziej odporne na przebicia niż standardowe izolacje. Wzmocniona izolacja zapewnia większy margines bezpieczeństwa.

W tańszych zasilaczach, transformator wewnątrz nie spełnia tych wymogów i w przypadku awarii po stronie wtórnej może pojawić się napięcie 230/400V!!!

Poniżej znajduje się wycinek karty katalogowej, w której producent deklaruje zgodność z normą 60204 i możliwość zastosowania go w układzie PELV

Przykładowy opis ze strony producenta zasilacza do zastosowania w maszynach przemysłowych

Jak wybrać zasilacz 24V DC?

Wiesz już, jakie zasilacze są wymagane przez normy, aby zaprojektować bezpieczną w użytkowaniu maszynę. Teraz skupmy się na parametrach technicznych, na które należy zwrócić uwagę.

Krok 1: Analiza Wymagań Energetycznych Pierwszym krokiem jest dokładna analiza wymagań energetycznych układu automatyki. To obejmuje ocenę prądu i napięcia potrzebnego do zasilenia różnych komponentów, takich jak sterowniki PLC, sensory, przekaźniki itp. Upewnij się, że zasilacz ma wystarczającą moc, aby obsłużyć wszystkie elementy układu.

Najczęściej występujące opcje to: 2,5 A, 5 A, 10 A, 20 A, 40 A

Krok 2: Napięcie Wejściowe Zasilacza Sprawdź napięcie wejściowe dostępne w Twojej instalacji. Zasilacz powinien być kompatybilny z tym napięciem. Często stosowanym napięciem wejściowym jest 230V AC, jednak w niektórych przypadkach może być to 400V AC lub inne.

Krok 3: Obciążalność Zasilacza Zasilacz powinien być zdolny do obsłużenia obciążenia układu automatyki. Upewnij się, że zasilacz ma odpowiednią pojemność prądową i jest w stanie dostarczyć wystarczającą ilość prądu dla wszystkich podłączonych komponentów. Niektóre zasilacze są w stanie przez krótki czas (kilkaset milisekund) zwiększyć generowaną moc i zaspokoić chwilowe większe zapotrzebowanie z układu. Sprawdź, czy Twój zasilacz ma funkcję tzw. Boost!

Krok 4: Wsparcie Dla Funkcji Zabezpieczających Wybierając zasilacz, zwróć uwagę na dostępne funkcje zabezpieczające, takie jak

  • przeciążeniowe,
  • przeciwzwarciowe
  • przeciwprzepięciowe.

Te funkcje mogą chronić układ przed awariami i uszkodzeniami w przypadku nieprawidłowego działania.

Krok 5: Odpowiednie Zabezpieczenia Fizyczne Zasilacze mogą być montowane w różnych środowiskach, od suchych hal produkcyjnych po miejsca narażone na wilgoć i kurz. Wybierz zasilacz, który ma odpowiednie stopnie ochrony (np. IP20, IP65), aby zapewnić trwałość i bezpieczeństwo pracy. Pamiętaj, że przy podwyższonej temperaturze w szafie sterowniczej wydajność zasilacza może być mniejsza!

Podsumowanie

Dobór odpowiedniego zasilacza 24V DC do układów automatyki przemysłowej jest kluczowy dla efektywnego i niezawodnego działania maszyn. Analiza wymagań energetycznych, kompatybilność napięć oraz funkcje zabezpieczające to elementy, na które warto zwrócić uwagę podczas wyboru zasilacza. Pamiętaj, że wybór odpowiedniego zasilacza może wpłynąć na wydajność i niezawodność całego systemu automatyki.

Autor

Komentarz

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

The reCAPTCHA verification period has expired. Please reload the page.

<iframe src=”https://player.vimeo.com/video/757198505?h=0e10f23dac” width=”640″ height=”564″ frameborder=”0″ allow=”autoplay; fullscreen” allowfullscreen></iframe>

Mailing kursu programowania

Inteligentny DOM

Zapisując się na listę kursu otrzymasz:
– merytoryczne materiały z kursu, dzięki którym sprawdzisz, czy ten kurs jest dla Ciebie
– informacje o otwarciu zapisów [activecampaign form=62 css=1]

Zapisując się na listę zgadzasz się z naszą polityką prywatności
https://kursy.controlbyte.pl/polityka-prywatnosci/
a my zapewniamy, że Twoje dane są bezpieczne.

Mailing kursu programowania MINIKURS

Siemens Simatic S7-1200/S7-1500
w języku LAD/FBD

Zapisując się na listę kursu otrzymasz:
– merytoryczne materiały z kursu, dzięki którym sprawdzisz, czy ten kurs jest dla Ciebie
– informacje o otwarciu zapisów [activecampaign form=56 ]

Zapisując się na listę zgadzasz się z naszą polityką prywatności
https://kursy.controlbyte.pl/polityka-prywatnosci/
a my zapewniamy, że Twoje dane są bezpieczne.

MINI KURS MAILOWY

PROGRAMOWANIA

CODESYS w języku ST

 

Zapisując się na mini kurs mailowy otrzymasz:
-codziennie jedną wiadomość e-mail przez okres tygodnia
-materiały dzięki którym rozpoczniesz programować
w Codesys i języku ST

 

[activecampaign form=22]

Zapisując się na listę zgadzasz się z naszą polityką prywatności
https://kursy.controlbyte.pl/polityka-prywatnosci/
a my zapewniamy, że Twoje dane są bezpieczne.

Mailing dla programistów

ControlByte

Zapisując się na listę mailową otrzymasz:
– merytoryczne materiały z naszych kursów
– informacje o otwarciu zapisów na szkolenia programowania
– informacje o naszych webinarch na żywo [activecampaign form=3]

Zapisując się na listę zgadzasz się z naszą polityką prywatności
https://kursy.controlbyte.pl/polityka-prywatnosci/
a my zapewniamy, że Twoje dane są bezpieczne.

Mailing kursu programowania

Codesys w języku ST

Zapisując się na listę kursu otrzymasz:
– merytoryczne materiały z kursu, dzięki którym sprawdzisz, czy ten kurs jest dla Ciebie
– informacje o otwarciu zapisów [activecampaign form=20]

Zapisując się na listę zgadzasz się z naszą polityką prywatności
https://kursy.controlbyte.pl/polityka-prywatnosci/
a my zapewniamy, że Twoje dane są bezpieczne.

Mailing kursu programowania

Siemens Simatic S7-1200/S7-1500
w języku LAD/FBD + HMI

Zapisując się na listę kursu otrzymasz:
– merytoryczne materiały z kursu, dzięki którym sprawdzisz, czy ten kurs jest dla Ciebie
– informacje o otwarciu zapisów [activecampaign form=14 css=1]

Zapisując się na listę zgadzasz się z naszą polityką prywatności
https://kursy.controlbyte.pl/polityka-prywatnosci/
a my zapewniamy, że Twoje dane są bezpieczne.

Mailing kursu programowania

Siemens S7-1200, S7-1500

w języku SCL

Zapisując się na listę kursu otrzymasz:
– merytoryczne materiały z kursu, dzięki którym sprawdzisz, czy ten kurs jest dla Ciebie
– informacje o otwarciu zapisów [activecampaign form=18 css=1]

Zapisując się na listę zgadzasz się z naszą polityką prywatności
https://kursy.controlbyte.pl/polityka-prywatnosci/
a my zapewniamy, że Twoje dane są bezpieczne.