Od systemów automatyki przemysłowej wymaga się niezawodności. W wielu sytuacjach jest to bardzo trudne. W branży spożywczej wykorzystuje się wiele sypkich i płynnych produktów, które mogą przedostawać się do urządzeń. Ważny jest też wysoki poziom higieny, a w związku z tym częste czyszczenie linii produkcyjnych, najczęściej za pomocą strumienia wody pod dużym ciśnieniem. Czy elektroniczne elementy systemu automatyki mogą sprostać tak trudnym warunkom pracy? Kluczem do odpowiedzi jest klasa szczelności określona przez parametr IP.
Stopień ochrony IP a systemy automatyki dla branży spożywczej
Każda obudowa urządzenia elektrycznego posiada oznaczenie IP, określające jej odporność na przenikanie ciał stałych oraz płynów. Określane są one przez dwie kolejne cyfry, zgodnie z normą IEC 60529. Dokładnie te same zasady dotyczą poszczególnych elementów systemów automatyki: czujników, aktuatorów, elektrozaworów czy masterów. Dlatego też warto rozszyfrować, co oznaczają kolejne stopnie ochrony.
Odporność na wnikanie ciał stałych
Pierwsza cyfra w omawianym standardzie określa ochronę przed wnikaniem ciał stałych i przyjmuje wartość od 0 do 6. Najniższa z nich oznacza całkowity brak ochrony. Kolejne wartości odpowiadają maksymalnej średnicy ciał obcych, które mogą przedostać się do urządzenia. W przypadku automatyki przemysłowej ważne są trzy ostatnie wartości. Liczba 4 oznacza odporność na wnikanie ciał o średnicy powyżej 1 mm, natomiast 5 i 6 – pyłoszczelność przy niskim i wysokim natężeniu. Choć w wielu zastosowaniach automatyki całkowicie wystarczy 5. stopień ochrony przed ciałami stałymi, w przypadku branży spożywczej warto postawić na pyłoszczelne mastery IO-link o najwyższym – 6 stopniu ochrony.
Odporność na wnikanie płynów
Druga cyfra powyższego standardu odnosi się do odporności urządzeń na płyny. Skala opisująca odporność na wnikanie wody rozpoczyna się od klasy 0, a kończy na liczbie 8. W systemach automatyki stosuje się klasy:
- 5 w przypadku ochrony przed słabym strumieniem wody padającym z dowolnego kierunku.
- 6 dla obudów chroniących przed silnym strumieniem wody.
- 7 zapewniającej ochronę przy zanurzeniu do głębokości 1 m.
- 8 w sytuacji zanurzenia urządzenia pod większym ciśnieniem.
W branży spożywczej ważne jest częste mycie linii produkcyjnych wodą lub parą o podwyższonej temperaturze oraz pod wysokim ciśnieniem. Taka sytuacja wykracza ponad opisaną skalę. Dlatego mastery o najwyższej klasie odporności korzystają z dodatkowego oznaczenia, pochodzącego z niemieckiej normy DIN 40050-9. Wprowadza ona dodatkowe oznaczenie 9K dla zastosowań głównie w przemyśle spożywczym.
Klasa ochronności to nie wszystko
Projektując system automatyki przemysłowej, należy korzystać z elementów o odpowiednim stopniu ochrony dla warunków pracy (obecność wody czy pyłów). W najtrudniejszych warunkach sprawdzą się mastery IP69K, które są całkowicie odporne na wnikanie płynów i pyłów. Jednak IO-Link master posiada także wiele innych rozwiązań, zwiększających jego niezawodność:
- Transfer danych w postaci czysto cyfrowej. Unikanie wielokrotnej konwersji danych pozwala uniknąć ich zaokrąglaniu i zwiększa precyzję działania całego systemu. Ponadto urządzenia mogą być łączone typowymi przewodami przemysłowymi M12, bez ekranowania.
- Master IO-Link dokonuje ciągłego pomiaru poboru prądu przez aktuatory, a także umożliwia jego ograniczenie do zadanej wartości. Monitorowanie parametrów prądowych pozwala na szybsze wykrywanie awarii.
- Dostęp do urządzeń w systemach automatyki ma zawsze najwyższy priorytet. Dlatego w systemach IO-Link połączenie ze sterownikami PLC odbywa się przez osobne gniazdo niż transfer danych do systemów ERP.
- Parametry czujników zapisywane są w pamięci mastera. W przypadku awarii wystarczy podłączyć nowy czujnik w miejsce zepsutego, by wszystkie nastawy zostały automatycznie wgrane, a cały system mógł wrócić do normalnej pracy.
Mastery IO-Link zapobiegają powstawaniu zakłóceń przez pył, wodę czy zakłócenia przesyłanych danych. Ponadto ułatwiają szybkie wykrywanie awarii i ich błyskawiczną naprawę w trybie „plug and play”.
Artykuł sponsorowany