Optimización del panel de control de maquinaria industrial

El aumento de la eficiencia del controlador del motor, la productividad mejorada y el costo de expulsión mejorado son algunos de los principales cambios por los que se esfuerzan las empresas mediante la optimización de los paneles de control eléctrico. Los ingenieros y diseños de paneles de control se están enfocando en los desafíos relacionados con los diseños existentes para utilizar el mejor rendimiento posible. Estos desafíos tienen que ver con la implementación ambiental, los costos de seguridad, los problemas de ruido de interferencia electromagnética y la optimización del espacio del panel de control.

---

Los diseñadores e ingenieros tienen limitaciones de tiempo para terminar los planes del panel de control y, más que a menudo, encuentran problemas para producir productos con un ciclo de vida robusto que también cumple con todos los requisitos de diseño. Los productos no se replican idealmente en entornos hostiles como lo hacen en entornos de control. Los problemas prácticos experimentados en el campo pueden provocar el tiempo de inactividad necesario para reparar los sistemas dañados, lo que puede resultar en un mantenimiento costoso.

El artículo profundizará en las soluciones y prácticas que ayudan a los ingenieros de control y diseñadores de paneles a optimizar el desarrollo del panel de control y el ciclo de vida del producto. Esto proporcionará sugerencias y herramientas para ofrecer mejores soluciones de procesos para reducir los costos y mejorar el rendimiento del ciclo de vida.

Optimización del espacio del panel de control

Los ingenieros y diseñadores de máquinas tienen el desafío de reducir constantemente el tamaño y la huella de las máquinas que construyen. Esto significa que los diseñadores necesitan construir huellas más pequeñas para adaptarse más a los paneles de control existentes. Maximizar el espacio de la plataforma del recinto es una buena solución. Pero hay varios desafíos en el diseño de paneles de control más pequeños. Las consideraciones incluyen:

• Segregación de cables
• Gestión térmica
• Entrada de cables
• Interferencia electromagnética
• Radio de curvatura del cable
• Espacio para una expansión futura

Además de las preocupaciones de seguridad, el cumplimiento de los estándares y códigos, así como el cumplimiento de los requisitos de separación de componentes electrónicos, hace que el trabajo del ingeniero y del diseñador sea mucho más complicado.

Los paneles de control provienen de la caja de panel tradicional y el diseño de una sola puerta. Los paneles de control tienen mucha más versatilidad con cajas de panel diseñadas con múltiples puntos de acceso, compartimentos de subpanel y sistemas de enfriamiento integrados opcionales. Un área que la mayoría tiende a no usar es el espacio entre la puerta del gabinete y los componentes montados en el subpanel en la parte posterior. Utilizando rieles DIN con componentes que normalmente se instalarían en el subpanel.

Con los sistemas de enfriamiento integrados, los paneles de control pueden permitir que los equipos eléctricos se monten e instalen cerradores entre sí. Esto reduce el espacio utilizado y mejora la eficiencia de disipación de calor dentro de la unidad. Hay muchos sistemas de refrigeración disponibles y elegir el adecuado depende de las necesidades del panel de control.

Mitigación de ruido

Las interferencias electromagnéticas de componentes externos emiten ruido que, en última instancia, puede interferir con el funcionamiento normal de otros componentes. El riesgo de EMI aumenta con la adición de componentes en red y dispositivos de energía mientras se minimizan los costos del panel. Es difícil detectar componentes emisores de ruido una vez que se completa el panel de control, por lo tanto, para reducir las posibilidades de posibles interferencias electromagnéticas, es esencial incorporar soluciones de mitigación de ruido en el diseño original.

La conexión a tierra adecuada de los componentes que emiten ruido es un gran primer paso para reducir las emisiones de EMI. Los cables que forman bucles son excelentes antenas y minimizar el tamaño de los bucles ayudará a reducir el ruido recibido. En lugar de enrollar los cables, coloque los cables de alimentación y retorno juntos. Torcer los cables juntos reduce aún más los efectos de EMI. Conecte los conductores de tierra entrantes al subpanel por donde entran usando una barra de tierra universal.

El diseño de los cables es una consideración crucial en el control del ruido y la distancia entre los dos es un gran factor junto con el diseño de la ruta del cable. Alambres conductores cruzados en ángulo recto, ya que los conductores perpendiculares tienen una longitud mucho menos común que los conductores paralelos, lo que reduce el ruido. Evite ejecutar CC junto a CA y entradas junto a salidas. Para reducir la EMI, una distancia recomendada de 3 a 6 pulgadas entre conductores de alto y bajo voltaje en recorridos en paralelo. Y se recomiendan 12 pulgadas entre los codificadores y los cables de retroalimentación del resolver, y el motor o cualquier cable de alimentación de CA.

Protección del medio ambiente

Los gabinetes de los paneles de control deben proteger los sistemas vitales y proporcionar un riesgo potencial reducido de tiempo de inactividad y garantizar la protección del personal. Los riesgos ambientales como la corrosión, la exposición a sustancias, el ruido eléctrico y la temperatura ambiente pueden tener efectos nocivos en los sistemas del panel de control. Determinar si la aplicación será en interiores o exteriores depende en gran medida de estos factores. Los factores ambientales generales incluyen:

• Interacción humana (aislamiento del equipo del personal por motivos de seguridad)
• Exposición a sustancias (mantener el polvo, la humedad y los aceites sellados del sistema)
• Abrasiones y fluidos a alta presión (limpieza y lavado con agentes)
• Temperatura (mantener los equipos electrónicos dentro de las temperaturas de funcionamiento)
• Rayos UV (degradación del material por la luz solar)
• Elementos corrosivos (sales y sustancias químicas que pueden causar corrosión en el equipo)

Para proteger los paneles de control de la exposición a sustancias, deben tener sellos herméticos en las superficies de contacto para aislar los sistemas internos vitales. La aplicación de acabados adecuados a la superficie externa del gabinete puede ayudarlo a resistir la exposición a altas presiones y temperaturas, así como a los rayos ultravioleta y la posible corrosión. Los sistemas de gestión térmica pueden ayudar a mantener los sistemas del panel de control dentro de las temperaturas de funcionamiento diseñadas.

Proteger el panel de control de los factores ambientales es importante para garantizar que los sistemas funcionen sin problemas, sin perder la productividad y la longevidad del equipo. Durante la selección del gabinete del panel de control, es importante comprender los factores ambientales para especificar el gabinete en función de los requisitos de ingreso y el cumplimiento de las normas para lograr la protección adecuada.

Protección personal

Proporcionar un espacio de trabajo seguro para el personal es esencial para los negocios diarios. A medida que los sistemas de control continúan desarrollándose y se vuelven más complejos, ahora es más vital que nunca tomar las medidas necesarias para garantizar la seguridad. El número de accidentes eléctricos ha aumentado, lo que genera la necesidad de aumentar la seguridad. Cuando se descuidan los peligros ambientales, las lesiones al personal pueden ocasionar multas y aumentar los costos operativos.

Una explosión de arco eléctrico es muy peligrosa y una avería eléctrica costosa que se produce como un cortocircuito entre los conductores electrificados. A menudo, un arco eléctrico se desencadena por el movimiento del operador o por el contacto con equipo energizado. Una falla de fase a tierra o de fase a fase que resulte puede causar lesiones fatales y dañar el equipo.

Se deben utilizar sistemas de señalización, etiquetado e identificación para garantizar que el personal comprenda que existe la posibilidad de riesgo dentro de los paneles de control y los sistemas cercanos. Las barreras físicas son importantes para proteger contra los peligros mecánicos. Es necesario diseñar el equipo de manera que el personal no capacitado esté alejado de las fuentes de riesgo. Las barreras físicas incluyen:

• Mecanismos de bloqueo (seguridad preventiva que bloquea las fuentes de energía mientras están encendidas)
• Puertos de datos (permite el diagnóstico fuera del panel lejos del riesgo)
• Bloqueos (garantiza que todas las fuentes de energía sean seguras antes del mantenimiento)

Es importante que las instalaciones con sistemas de control y paneles tomen las precauciones necesarias para mantener seguro al personal durante las operaciones. Puede haber costos significativos asociados con los incidentes eléctricos, como la compensación del trabajador, los costos del seguro y los honorarios legales. Al evaluar y comprender los peligros del espacio de trabajo, los sistemas y componentes del panel de control se pueden diseñar teniendo en cuenta la seguridad del personal.

E3.Panel para el desarrollo del diseño del panel de control

Proporciona una interfaz completa y detallada para diseñar y desarrollar el diseño del panel de control. Esta plataforma puede integrar fácilmente el diseño mecánico 3D con componentes electrónicos para visualizar la ubicación de los componentes para optimizar el espacio del panel de control. Vea visualmente el diseño del cableado, los componentes del sistema de control y la integración completa del diseño del circuito esquemático. Capaz de proporcionar una representación virtual que mostrará el diseño general del panel de control, desde el tipo de estructura del panel hasta el etiquetado de los peligros potenciales para la producción.

E3.Panel permite conductos y rutas de enrutamiento de cables para componentes. Capaz de entregar cálculos de aproximación de ruta y longitud reales para mejorar las estimaciones de costos directos de materiales. Proporciona verificaciones de reglas de diseño para garantizar que el diseño se pueda fabricar sin interferencias de dispositivos y componentes.

Enrutamiento de cables automático o manual basado en la ubicación de los componentes para prohibir el diseño del panel de control no válido. También proporciona verificaciones de reglas de diseño para evitar el llenado excesivo de conductos y la colocación de piezas en áreas restringidas, así como su capacidad para cumplir con los estándares al reconocer la proximidad de cables y piezas.

Bibliotecas de componentes en profundidad con referencias cruzadas en línea para proporcionar información sobre las especificaciones de los componentes y las dimensiones físicas para determinar las mejores dimensiones de ahorro de espacio para la infraestructura del panel de control.

---

Funciones adicionales de E3.Panel

• Integración al 100% con E3.Schematics y E3.Cable
• Cualquier cambio realizado en el panel o el esquema se refleja en todas las herramientas de la serie E3.
• Verificación de reglas de diseño
• Evitación de peligros
• Detección de conflictos
• Ajuste automático a posiciones de montaje válidas
• Prevención de errores de ubicación
• Cree vistas 2D adicionales
• Representación 2D del diseño del panel de control
• Integrar el diseño del panel con el equipo de fabricación
• E3.Panel plus se integra con varios equipos de fabricación, como la maquinaria de preparación de alambre Komax y las herramientas de perforación, punzonado y corte de Perforex.

¿Ha tenido historias anteriores sobre el diseño del panel de control óptimo? Escriba su historia a continuación.

---