Projektowanie odpornych szaf sterowniczych

W dobie Przemysłu 4.0 niezawodność systemów sterowania nie zależy już tylko od jakości kodu PLC, ale przede wszystkim od fizycznej odporności szafy sterowniczej na agresywne warunki przemysłowe. Błędy na etapie doboru obudowy czy systemu chłodzenia to najczęstsza przyczyna awarii elektroniki.

Fundament projektu: Zgodność z normą PN-EN 61439

Projektowanie każdej szafy sterowniczej musi rozpoczynać się od analizy zgodności z normą PN-EN 61439-1 oraz -2. Norma ta zastąpiła stare wytyczne (PN-EN 60439) i wprowadziła rygorystyczny wymóg weryfikacji konstrukcji.

W profesjonalnej prefabrykacji proces ten obejmuje trzy kluczowe ścieżki weryfikacji:

• Weryfikacja przez badanie: Fizyczne testy szafy (np. testy zwarciowe, testy stopnia ochrony IP).
• Weryfikacja przez porównanie: Odniesienie się do sprawdzonej konstrukcji referencyjnej (częsta praktyka przy systemach modułowych Rittal).
• Weryfikacja przez ocenę (obliczenia): Kluczowa dla bilansu cieplnego, gdzie oblicza się przyrost temperatury wewnątrz szafy względem otoczenia.
• Wskazówka ekspera: Sama deklaracja zgodności CE to za mało. Dokumentacja techniczna musi zawierać protokoły z testów izolacji, ciągłości uziemienia oraz sprawdzenia funkcjonalnego, co jest standardem w szafach prefabrykowanych przez Straschu.

Zarządzanie ciepłem (Thermal Management)

Przegrzanie to "cichy zabójca" komponentów takich jak falowniki czy sterowniki PLC. Projektując szafę, należy wykonać obliczenia bilansu cieplnego, uwzględniając moc strat ciepła wszystkich urządzeń wewnątrz oraz temperaturę otoczenia.

Rozróżniamy trzy główne strategie chłodzenia:

• Wentylacja pasywna/wymuszona (Filtry i wentylatory): Stosowana, gdy temperatura otoczenia jest niższa niż wymagana temperatura wewnątrz szafy (np. otoczenie 25°C, cel 35°C). Najtańsze rozwiązanie, ale ryzykowne w zapylonym otoczeniu.
• Klimatyzatory szafowe (Aktywne): Niezbędne, gdy temperatura otoczenia przekracza 35°C lub gdy wymagana jest szczelność IP54/IP55. Nowoczesne jednostki (np. Rittal Blue e+) wykorzystują technologię heat pipe dla oszczędności energii.
• Wymienniki ciepła powietrze/woda: Stosowane w skrajnie trudnych warunkach (wysokie zapylenie, olej w powietrzu), gdzie szafa musi być hermetyczna. Ciepło jest odbierane przez obieg wody lodowej.

 

Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) w praktyce

Współczesne szafy sterownicze są nasycone elektroniką wrażliwą na zakłócenia (sterowniki, czujniki) oraz urządzeniami generującymi silne pola (falowniki). Aby uniknąć awarii komunikacji, projekt musi uwzględniać strefy EMC.

Zasady projektowania EMC:

• Podział na strefy: Fizyczna separacja urządzeń "brudnych" (zasilacze, falowniki) od "czystych" (PLC, moduły komunikacyjne).
• Płyta montażowa: Użycie ocynkowanych płyt montażowych (zamiast malowanych) zapewnia lepszy kontakt i ekwipotencjalizację dla wysokich częstotliwości.
• Dławiki i ekrany: Stosowanie dławików EMC dla kabli ekranowanych, gdzie ekran kabla ma kontakt z obudową na pełnym obwodzie (360°), a nie tylko przez "warkocz" uziemiający.
• Plecionki uziemiające: Drzwi i ściany boczne muszą być połączone z korpusem szafy płaskimi plecionkami miedzianymi, które lepiej odprowadzają prądy w.cz. niż zwykłe przewody.

Rola profesjonalnej prefabrykacji

Teoretyczny projekt to dopiero połowa sukcesu. Jakość wykonania – od zaciśnięcia tulejki po ułożenie wiązek – decyduje o trwałości. Firma Straschu, korzystając z rozwiązań takich marek jak Rittal i oprogramowania EPLAN, przenosi proces produkcji na wyższy poziom.

Prefabrykacja w wyspecjalizowanym zakładzie oferuje przewagi niemożliwe do osiągnięcia przy montażu "na obiekcie":

• Cyfrowy Bliźniak (Digital Twin): Projektowanie 3D w EPLAN Pro Panel pozwala wykryć kolizje komponentów i zaplanować optymalne trasy kablowe przed fizycznym montażem.
• Automatyzacja obróbki: Maszynowe wycinanie otworów w płytach i obudowach (CNC) eliminuje ryzyko opiłków metalu, które mogłyby spowodować zwarcia w przyszłości.
• Testy seryjne: Każda szafa przechodzi zestandaryzowane testy zgodne z normą, co daje gwarancję bezpieczeństwa "plug & play" po dostarczeniu do klienta.

Podsumowanie

Odporna szafa sterownicza to wynik synergii między świadomym projektowaniem (dobór materiałów, IP, EMC) a precyzyjnym wykonawstwem. Dla inżynierów utrzymania ruchu oznacza to mniej awarii, a dla inwestorów – bezpieczeństwo procesowe.

Jeśli szukasz partnera, który zrealizuje projekt zgodnie z rygorystycznymi normami przemysłowymi, skontaktuj się z działem prefabrykacji straschu.pl.