Fibox

Защитный кожух — по мере необходимости

Необходима ли дополнительная корпусная защита системам автоматизации и управления? Как разобраться с бесконечным количеством вариантов? Представляем вам инструкцию по оптимальному выбору.

В защитном кожухе или без него — вот в чем вопрос. И хотя он разрешается явно не на уровне шекспировской поэмы, тем не менее, решение может оказаться драматичным, если вам придется заплатить за кожух, когда этого не следует делать, или, отказавшись от него, вы тем самым укоротите жизнь вашей аппаратуры, а то и жизнь обслуживающего оператора. С ростом возможностей распределенных средств управления усиливаются и обязанности по защите ценного оборудования в местах его размещения. Например, там, где присутствуют воспламеняемые пыль или испарения, электроника должна либо иметь защитный кожух, либо быть низковольтной, а конструкция в целом должна быть искробезопасной. Общепринятыми стандартами защитных кожухов являются NEMA (National Electrical Manufacturers Association) и IP (с защитой от проникновения) компании International Electrotechnical Commission (IEC). Поскольку названия различаются по своим обозначениям, принятым в обоих стандартах, ниже приводится таблица соответствий. Каждая классификационная позиция содержит информацию, указывающую на уровень и тип защиты. Так, защита по NEMA 4 предназначена для внутреннего и наружного применения против пыли и напора воды. IEC IP54 защищает от объектов размером менее 1 мм, которые могут оседать на внутренних деталях; этот вид защиты гарантирует сохранение эксплуатационных качеств изделия при воздействии пыли и водяных брызг, распространяющихся в любом направлении.

 

Факторы выбора

Лина Чин, менеджер по продукции Rockwell Automation, считает, что назначением любого кожуха является ограждение и защита аппаратуры или органа управления, а также выполнение роли барьера между оператором и оборудованием. В связи с этим выбор кожуха существенно зависит от окружающей оборудование среды, а также от размеров самого оборудования или органов управления. При выборе необходимо подобрать кожух с параметрами, удовлетворяющими наихудшим условиям, которые могут встретиться по месту установки. Как считает Чин, на выбор кожуха влияют и следующие очевидные факторы:

  • Модификация по месту: насколько легко в данном кожухе можно выполнить служебные вводы и т.п.
  • Установка: простота монтажа кожуха и возможность свободного размещения в нем оборудования и органов управления.
  • Обслуживание: легкий доступ к оборудованию и органам управления для осуществления профилактических и ремонтных работ без ущерба безопасности.

 

Стандартный или индивидуальный?

Как поступить: выбрать стандартный кожух по каталогу, адаптировать стандартный кожух к своим условиям или же заказать кожух индивидуального исполнения? Как говорит генеральный директор Fibox Enclosures Дэвид Крукс, стандартный кожух является наиболее доступным, например, такой как распределительная коробка Type-1. Стандартные корпуса являются массовой продукцией, имеющей, как правило, самую низкую стоимость. При их использовании потребителю придется прибегнуть к компромиссам, однако в случае использования стандартной панели управления такой кожух обычно оказывается наилучшим выбором.

В противоположной части спектра этого вида продукции располагаются «индивидуальные» корпуса. Они, как говорит Крукс, конструируются и изготавливаются с учетом пожеланий заказчика на материалы, отделку, расположение отверстий, габариты, прорези, а также модификации, обеспечивающие готовность изделия к использованию в конечной сборке. Индивидуальный вариант часто оказывается самым дорогостоящим, однако он может окупиться при большой партии выпуска. Промежуточное положение занимают модифицированные стандартные корпуса, т.е. стандартные изделия, в которых по требованию заказчика сделаны отверстия, прорези, слоты и пазы. «Благодаря такой модификации, кожух становится функциональным, допускающим монтаж переключателей, обзор индикаторов, подключение разъемов ввода/вывода данных в соответствии с требованиями к конечному изделию» — говорит Крукс. В ценовом отношении это наиболее эффективный путь для OEM-производителей в расчете на выпуск мелких и средних серий. Для этого нужно, прежде всего, выбрать наилучший вариант корпуса, после чего разработать схему внутреннего размещения содержимого. «Это может усложнить конструирование, — добавил он, — однако результат обычно стоит этих усилий».

Таблица соответствий кожухов NEMA и IEC

NEMA

IEC

1

IP10

2

IP11

3

IP54

3R

IP14

3S

IP54

4 and 4X

IP56

5

IP52

6 and 6P

IP67

12 and 12K

IP52

13

IP54

Таблица построена в соответствии с тестами, указанными в IEC Publication 60529 (www.nema.org/stds/ics1.cfm) Источник: Control Engineering по информации от NEMA 250, NEMA Standards Publication 250-1997 «Enclosures for Electrical Equipment (1000 V maximum)», доступной на сайте Global Engineering Co. www.global.ihs.com.

 

2 отверстия или 40 пазов

Кому выполнять модификацию — это зависит от сложности, количества изделий и производственных мощностей. Для сложных прорезей, например, слотов, отверстий под клавиши, а также пазов потребуется специальный инструментарий или фрезерный станок с ЧПУ. Модификация может оказаться «трудоемкой, особенно при большом количестве экземпляров, при сложной форме отверстий и строгих допусках. Чтобы обеспечить повторяемость от изделия к изделию, необходимо прецизионное оборудование и квалификация, которая приходит только с накоплением большого опыта модификационных работ» — полагает Крукс. «Сегодня многие передовые производители корпусов предлагают полный комплект услуг по модификации», — считает он. «Поскольку стоимость ЧПУ-об-работки (в ее варианте для переделки корпусов) за последние несколько лет значительно упала, а производительность резко возросла, — продолжает Крукс, — то отверстия, слоты, прорези, фрезерованные пазы и другие переделки можно сделать быстро и за приемлемую цену, даже для малых партий».

 

Выбор материалов

Среди наиболее распространенных материалов — углеродистая или нержавеющая сталь, термопласт, поликарбонат и стекловолокно. По словам Чин, пластиковые корпуса Rockwell Automation, изготовленные из термопластичной полистирольной композиции, легко поддаются переделке без применения специальных инструментов. «Этот материал имеет малый удельный вес, что способствует монтажу без особых компромиссов, — сказала она, — а стоимость его ниже по сравнению с традиционным листовым металлом и стекловолокном на полистирольной основе”. «Обычно оборудование или органы управления монтируются в кожухе на стальное основание, в котором конструктор должен указать позиции элементов оборудования и разметить монтажные отверстия», — заявляет Чин. Перфорированное монтажное основание из пластика позволяет разместить аппаратуру без применения шаблонов и предварительного сверления отверстий. Требуется лишь поместить аппаратуру на разметочную сетку в соответствии с желаемой компоновкой и закрепить ее винтами-саморезами на пластиковой плите. По мнению Чин, разметочная сетка устраняет необходимость в сверлильных работах и сокращает время монтажа.

 

Теплоотовод

«Вне зависимости от используемого материала следует произвести расчеты, обеспечивающие надлежащий отвод тепла», — говорит Бетти Джэксон, старший продакт-менеджер в фирме Hoffman. Для герметичных кожухов может потребоваться модификация, позволяющая отвести тепло, вырабатываемое промышленными средствами управления, имеющими малые размеры при большой мощности. Так, типовой ПЛК с сопутствующими компонентами может выделять 200 Вт тепловой мощности в герметичном корпусе с габаритами 0,9х0,6х0,3 м; это вызовет повышение температуры внутри корпуса на 20°С по отношению к окружающей среде. Согласно данным Uptime Institute, которые цитирует Джэксон, каждое приращение температуры в 10°C над ее нормальным комнатным значением (22-24°С) приводит к прогнозируемому сокращению жизни электроники примерно на 50%. Так что без теплоотвода ожидаемое время службы ПЛК сократится наполовину. «Установка внутри кожуха воздушных кондиционеров или теплообменников с замкнутым циклом, вентиляторов или вентиляционных отверстий — вот весь арсенал средств по отводу тепла, вырабатываемого компонентами аппаратуры — говорит Джэксон. — Как только сделан выбор компоновки аппаратуры, следует сразу определиться с модификацией кожуха, позволяющей разместить средства теплоотвода». Варианты модификации кожуха могут быть различны: сделать это в «домашних» условиях, обратиться в панельную мастерскую или к системному интегратору, или же заказать модифицированный кожух у производителя. Джэксон предсказывает рост заказов на модификацию у производителя. Расточка прорезей и сверление отверстий для теплоотвода позволяет сократить время установки компонент на месте, обеспечивает правильное и высококачественное исполнение, воспроизводимое при повторении заказа. Критериев выбора кожуха множество. Кроме материала, размеров, формы и паспортных данных к ним можно добавить дверцы, внешний вид, отсеки, полки, стеллажи, вспомогательные узлы, разновидности рукояток, а также замки. Компания Rittal Corp. предложила список, в который попали такие свойства, как защита от коррозии, ударов и вибраций, от нежелательного проникновения (со стороны животных, растений и неорганических веществ), защищенность от электромагнитных и радиочастотных помех, воздействия внешней среды (влаги, ветра), а также тепла (пассивные экраны или принудительный нагрев/охлаждение).


Соображения по поводу монтажа

Кожух можно монтировать на пол, стену, потолок, на другое оборудование, а также различные стенды, рельсовые элементы, несущие рычаги.

Брайану Ивансу, управляющему директору компании Evatron Group, поставляющей корпуса под электронные и электротехнические компоненты, часто задают вопросы по поводу монтажа и его влияния на такие вещи, как доступ к дверцам, работоспособность и целостность электроники, эстетичность внешнего вида системы, безопасность, фальсификации и кражи.

Кронштейн и винты — два общеупотребительных монтажных средства — являются выступающими деталями, из-за чего их можно случайно сорвать. «Комплект скрытного монтажа» фирмы Evatron позволяет спрятать винты, а благодаря жесткой дополнительной электропроводке можно организовать срабатывание контактов и запуск тревоги при угрозе повреждения массива данных или чувствительной аппаратуры.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *