Diseño de electrónica industrial

Question

¿Por qué los paneles industriales para compresores de petróleo y gas natural u otros equipos industriales utilizan bloques de terminales para la gestión de los cables? He estado haciendo algunas reparaciones para empresas y me preguntaba por qué eligieron esa disposición. Estaba pensando que en lugar de que todos estos cables vayan a diferentes bloques de terminales, ¿por qué no hacer un PCB industrial? ¿Es esto posible? ¿Se considera una mala práctica?

Answer 1

Por qué, por supuesto, hacer un PCB industrial es posible.

Pero también hay buenas razones prácticas para utilizar cables y bloques de terminales.

Los paneles de control pueden ser grandes

El límite típico del tamaño de las placas de circuito impreso es de unos 0,5x0,5m. El límite lo marca el tamaño de la prensa de laminación de placas de circuito impreso. Los paneles de control pueden ser mucho más grandes que eso.

Corrientes elevadas

Es posible hacer frente a corrientes elevadas (por encima de 10 A) en la placa de circuito impreso, pero se requieren trazas anchas. Un cable de tamaño medio de 18AWG tiene capacidad para 15A. Las corrientes altas animan a utilizar cables.

Cantidades relativamente bajas

A los fabricantes de paneles de control industrial les gusta utilizar bloques ya preparados (termostatos, pantallas, alarmas). Vienen en tamaños estándar: 1/8, 1/16, 1/32, carril DIN. Disponen de terminales de tornillo para conectarse al resto del sistema, por lo que hay que tener cables para conectarse a ellos.

Mantenimiento

La larga vida útil requiere un mantenimiento en el lugar. Lo ideal es que el mantenimiento sea posible sin herramientas especializadas. Los terminales de tornillo sólo necesitan un destornillador.

Answer 2

La vibración es mortal para los conectores. Los bloques de terminales de tornillo son más resistentes a ella que los conectores de pines o los conectores de borde de tarjeta. Los conectores son una de las causas más comunes de fallo en los sistemas eléctricos: si se reduce el riesgo de que fallen con conectores más seguros, como los bloques de terminales de tornillo o los conectores con especificaciones militares, se dejará de ver tantos fallos.

También las conexiones sueltas que están a punto de romperse son un grave peligro para provocar incendios. La pregunta mencionaba la industria del petróleo y el gas. Una chispa en un lugar equivocado puede ser crítica y causar la pérdida de muchas vidas. Las normas de la CEI también abogan por el uso de instalaciones apropiadas y debido a estas normas hay varios bloques creados para hacer estas instalaciones seguras fácilmente.

Answer 3

Estoy de acuerdo con Nick Alexeev pero quería añadir un par de razones más importantes y una nota.

Razón 4:

Flexibilidad

A diferencia de las industrias y los dispositivos de consumo, los procesos industriales y la fabricación cambian constantemente. Las máquinas y los sistemas suelen tener que cambiarse para adaptarse a las variaciones de los productos, reutilizarse para nuevos productos/tareas y mejorarse constantemente.

( En la industria de consumo, como su HVAC o incluso el panel eléctrico, los circuitos pueden no cambiar durante la vida del panel. En los paneles comerciales, como los de los restaurantes, no cambian tan a menudo. En el mercado de consumo, cuando se desea una nueva mejora, se retira lo viejo y se compra un dispositivo/sistema completamente nuevo. )

Razón 5:

Tiempo de inactividad

Cuando se hace ese cambio o mantenimiento, es fundamental hacerlo lo más rápido posible porque el ' Coste real del tiempo de inactividad ' puede costar miles, incluso millones. Por lo tanto, cuanto más rápido se pueda añadir o cambiar un dispositivo mal conectado, más dinero se ahorrará en costes de inactividad.

Nota: Antiguamente se utilizaban circuitos cableados, que se denominaban propietarios. El cliente industrial tenía que confiar en el proveedor del circuito, con la esperanza de que siguiera en el negocio, miles de horas de inactividad. los relés para la conmutación de corrientes más altas tenían que ser desoldados, etc. Más tarde, la industria evolucionó hacia los zócalos de relés para una sustitución más rápida, y más tarde hacia los PLC para una flexibilidad aún mayor. Hoy en día, el PLC (sólo un microprocesador dedicado) a un PAC (ordenador ind. que emula un PLC). Debido a que el controlador sigue interactuando con el mundo real, donde la flexibilidad y las altas corrientes todavía tienen que ser tratadas, las entradas y salidas van a los bloques de terminales.

Answer 4

¿por qué no hacer un PCB industrial?

¿Cómo podría ser su PCB industrial? Podemos diseñar una y ver cómo se desarrolla. Es el panel de control de un robot asesino móvil equipado con un rayo láser mortal. Se necesita:-

• Controlador de bus de campo con cajas metálicas blindadas
• válvulas neumáticas y actuadores para los brazos
• Fuente de alimentación trifásica de 100 KVA con un gran fusible
• relés de potencia para controlar el sistema de refrigeración por agua del láser
• controladores de potencia para los motores eléctricos de las ruedas

Así que podría ser así:-

Todos estos componentes pueden encontrarse dentro de un único panel de control. Este tiene componentes similares, incluyendo un gran dispositivo mecánico (cosa blanca). ¿Qué parte sería el PCB con señales neumáticas, analógicas altas y bajas y digitales/ópticas?

Prácticamente todos los paneles de control serios evolucionan a medida que evolucionan las operaciones. Al final de su vida útil, apostaría a que la mayoría de los paneles de control son únicos como resultado, incluso si había duplicados originalmente. ¿Cómo evolucionarías un PCB de este tipo para añadir otro rayo de la muerte, o mejorar la potencia del original? Añadir otra capacidad de 200A a una placa de circuito impreso no es práctico.

Este es un buen ejemplo de un panel de disciplina mixta donde hay mitad de lógica digital y mitad de controles neumáticos. Efectivamente, tiene cables conectados a tuberías:-

Las piezas discretas lo permiten. Se puede sustituir fácilmente el PLC por un modelo más nuevo y potente, especialmente si el panel está bien diseñado y tiene mucho espacio. Los paneles abarrotados no ayudan a nadie a largo plazo y pueden considerarse peligrosos. Si has invertido 100.000 libras esterlinas en un panel grande, tienes que proteger ese capital durante unos años incorporando una gran flexibilidad. Habría que volver a fabricar por completo una placa de circuito impreso si se decidiera utilizar fibra óptica en lugar de RS232. Al conectar piezas estandarizadas, se aprovecha la división del trabajo y las economías de escala. Estos son los principios de una sociedad industrializada.