Servus,
Ich benötige etwas Hilfestellung bei der Planung eines kleinen
Schaltschrank für die Steuerung eines Servomotors. Vorab: Keine Sorge,
das Ganze wird vom Elektriker angeschlossen, das Konzept muss aber ich
im Rahmen einer Studienarbeit machen.
Meine Ideen bisher:
(1)
Schaltschrank mit einem Hauptschalter, der zunächst einmal zwei
Netzteile betätigt. Ein Netzteil hat AC230V auf AC48V, ein anderes
AC230V auf DC24V.
Hier gleich die erste Frage: Wo baue ich hier Sicherungen ein? Jeweils
eine Sicherung zwischen Hauptschalter und Netzteil? Und wie
dimensioniere ich diese?
(2)
Das 48V Netzteil ist für die Motorversorgung, das 24V Netzteil für die
übrigen Komponenten. Ich habe das so geplant, um AC und DC zu trennen,
an das 24VDC Netzteil würden versch. 24V Komponenten angeklemmt werden
sowie ein Spannungswandler auf 9V für Steuerkomponenten.
Macht das so Sinn oder bekomme ich irgendwo Probleme?
(3)
Letzte Frage: Könnt ihr mir ein Tool zur digitalen Dokumentation von dem
ganzen Aufbau empfehlen? Ich habe schon Fritzing ausprobiert (Schaltplan
nur sehr zäh zu erstellen) und kicad (eher für Platinenlayouts), das war
beides eher ein Schlag ins Wasser.
Ich hoffe auf eure Antworten,
Grüße,
Stan
Du kannst dir mal "QElectroTech" anschauen. Etwas gewöhnungsbedürftig,
ist freeware.
Haben die Netzteile eingebaute Sicherungen? Steht zur Absicherung was in
den Daten der Netzteile?
Stan schrieb:> der zunächst einmal zwei> Netzteile betätigt.
Wie betätigt der Hauptschalter die Netzteile? mechanisch?
Stan schrieb:> Wo baue ich hier Sicherungen ein? Jeweils> eine Sicherung zwischen Hauptschalter und Netzteil?
Grundsätzlich überall dort wo sich ein "neuer" Stromkreis befindet,
sofern nicht schon in der Komponente enthalten.
Stan schrieb:> Und wie> dimensioniere ich diese?
Lastabhängig, also abhängig davon welche Leistung (dann der Strom)
gebraucht wird und welche Art von Last daran angeschlossen ist
(induktiv/kapazitiv) kann eine Rolle spielen, dann noch entsprechend ein
bissl was drauf und den nächsthöheren Sicherungswert nehmen. Darauf
achten das die Leitungen den Strom führen können!
Stan schrieb:> Ich habe das so geplant, um AC und DC zu trennen,
Um AC und DC zu trennen ist es nicht nötig zwei unterschiedliche DC
Spannungen zu nehmen.
Stan schrieb:> Macht das so Sinn oder bekomme ich irgendwo Probleme?
Kann man nicht beurteilen da nichts bekannt ist. Weder Hersteller und
Bez. der Komponenten, Schrankaufbau wo das hin soll, welche
Anforderungen dort gelten etc...
Gruß
M.
Helge schrieb:> Haben die Netzteile eingebaute Sicherungen? Steht zur Absicherung was in> den Daten der Netzteile?
Die Netzteile sind standardmäßige Schaltnetzteile von Meanwell.
Vermutlich werden sogar beide DC (das AC stammt noch aus einer ersten
Überlegung), z.B. ein MW RSP-200-36 für die Versorgung der Servomotoren
und ein MW LRS-35-24 für die Steuerkomponenten.
Ich denke da ist ein Überspannungsschutz mit eingebaut und ein
Kurzschlussschutz. Deswegen bin ich mir auch nicht sicher, ob ich
zusätzlich noch Sicherungen benötige und wenn ja, welcher Art. Kenne
mich bei Sicherungen überhaupt nicht aus.
Maddin schrieb:> Wie betätigt der Hauptschalter die Netzteile? mechanisch?
Hauptschlater wäre bei mir ein normaler 2 Pol Nockenschalter, der N und
L mechanisch schaltet.
Maddin schrieb:> Lastabhängig, also abhängig davon welche Leistung (dann der Strom)> gebraucht wird und welche Art von Last daran angeschlossen ist
Das Konzept hab ich hier mal als Bild angefügt. Am 36V Netzteil hängt
ein Servo bzw. genauer gesagt dessen Umrichter. Die Verkabelung zwischen
Umrichter und Motor wird geschirmt, den Motorstrom würde ich auf Peak
ca. 4A und RMS vielleicht so 2,5A einstellen.
Am 24V Netzteil hängt Pneumatik und ein Arduino, der aber mit 9V
betrieben werden muss, daher zusätzlicher Spannungswandler.
Ich hoffe das ist jetzt einigermaßen klar.
Ich bin mir eigentlich hauptsächlich mit den Sicherungen unsicher, gerne
einfach mal eine Meinung abgeben, ob und wo ich eine Sicherung einbauen
sollte.
Gerne auch generelle Einschätzung, ob ich irgendwas übersehe. Auch
nochmal die Frage zur Trennung von Motorversorgung und
Steuerkomponenten: Ich hab das bislang immer so gemacht und eben zwei
Netzteile verwendet, macht das aber überhaupt Sinn?
Stan schrieb:> Deswegen bin ich mir auch nicht sicher, ob ich> zusätzlich noch Sicherungen benötige und wenn ja, welcher Art. Kenne> mich bei Sicherungen überhaupt nicht aus.
Aus dem Datenblatt bzw. dem Handbuch des jeweiligen Netzteils sollte die
höchste zulässige oder zumindest empfohlene Absicherung aufgeführt sein.
Wenn diese niedriger sein sollte als die zu erwartende Absicherung des
Stromkreises, muss also ggf. eine Sicherung eingebaut werden.
> Gerne auch generelle Einschätzung, ob ich irgendwas übersehe. Auch> nochmal die Frage zur Trennung von Motorversorgung und> Steuerkomponenten: Ich hab das bislang immer so gemacht und eben zwei> Netzteile verwendet, macht das aber überhaupt Sinn?
Bei Schaltschränken o.ä. sehe ich immer separate Netzteile für die
Steuerung und die Lastkreise vor, insbesondere wenn daran Komponenten
angeschlossen werden, von denen eine Gefährdung ausgeht. Und bei Motoren
ist davon fast immer auszugehen. Deswegen wird das zweite Netzteil auch
erst durch die Steuerung nach deren Hochfahren aktiviert. Man beachte
bei der Auswahl eines geeigneten Schützes, dass dieses den sehr hohen
Einschaltstromstoß des Netzteils vertragen muss. Auf der einen Seite
gibt es dafür sog. Kondensatorschütze, die allerdings sehr teuer, aber
dafür für häufige Betätigungen geeignet sind. Ich habe jedoch gute
Erfahrungen mit Schützen des Typs Finder 22.32.0.024.4320 gemacht, d.h.
mit zwei Schließern, einem Nennstrom von 25 A und Spitzenstrom von 120
A. Die stammen zwar eher aus dem Bereich der Hausinstallationen und
nicht des industriellen Schaltschrankbaus, aber für diese spezifische
Anwendung (Leistungsnetzteil einschalten und bis zum (softwaremäßigen)
Ausschalten der Anlage halten) sind sie völlig ausreichend.
Andreas S. schrieb:> Deswegen wird das zweite Netzteil auch> erst durch die Steuerung nach deren Hochfahren aktiviert.
Vielen Dank für die Antwort. Das werde ich mal in Betracht ziehen. Ich
könnte zum Beispiel mit der Steuerung nach einer Einschaltzeit ein
Signal an das Schütz ausgeben. Das Schütz würde dann das Netzteil für
die Motorversorgung einschalten.
Andreas S. schrieb:> Wenn diese niedriger sein sollte als die zu erwartende Absicherung des> Stromkreises, muss also ggf. eine Sicherung eingebaut werden.
Alles klar, verstanden!
Stan schrieb:> Das Finder Schütz hat allerdings 24V Steuersignal. Da muss ich mal> schauen, wie ich das ansteuere, mit dem Arduino wird das wohl nichts.
Laut Deiner obigen Beschreibung hast Du doch ein 24V-Netzteil für den
Steuerungsteil vorgesehen. Mit einem geeigneten Transistor oder MOSFET
lässt sich doch ein Low-Side-Schalter realisieren.
Außerdem habe ich nur geschrieben, wie ich solche Dinge üblicherweise
realisiere. Im industriellen Schaltschrankbau wird fast durchgängig mit
24V-Signalen gearbeitet, so dass dies auch der übliche Pegel für SPS
usw. ist.
Es wäre übrigens vermutlich eine äußerst schlechte Idee, in Deinem
Schaltschrank mit direkten Logiksignalen eines Arduinos o.ä. zu
arbeiten, da hierbei die Störempfindlichkeit doch zu hoch sein kann.
Andreas S. schrieb:> Es wäre übrigens vermutlich eine äußerst schlechte Idee, in Deinem> Schaltschrank mit direkten Logiksignalen eines Arduinos o.ä. zu> arbeiten, da hierbei die Störempfindlichkeit doch zu hoch sein kann.
Tja, diese äußerst schlechte Idee ist leider unsere Vorgabe. Es soll
eben ein Arduino als Steuerung verwendet werden, dennoch hat das Ganze
Industriecharakter. Aber dass ich den Arduino nicht verwenden kann, um
den Schütz zu schalten, war mir nicht klar.
Das 24V Netzteil ist eigentlich nur für die Pneumatik, zudem versorgt es
den Spannungswandler, an den der Arduino mit 9V angeschlossen ist.
Thomas W. schrieb:> Es gibt ja den Controllino, das wäre eine Option. Allerdings viel> teurer.
Richtig, dürfen wir aber leider nicht nutzen.
Nochmal wegen dem 24V Steuersignal:
Wäre es denkbar, dass ich das Steuersignal aus dem 24V Netzteil direkt
bekomme? D.h. wenn das 24V Netzteil eingeschaltet wird, kommt beim
Schütz ein HIGH Wert an und damit schaltet dann das Schütz die 230V für
das 36V Netzteil durch?
Was wäre denn überhaupt die Gefahr, wenn das 36V Netzteil (d.h.
Lastkreis) gleichzeitig mit dem 24V Netzteil (d.h. Steuerkreis)
eingeschaltet wird?
Sorry für die Fragen, aber ich muss mir gerade mal einen Rundumüberblick
verschaffen und die Internetrecherche ist da leider sehr oft zu komplex.
Stan schrieb:> ... Aber dass ich den Arduino nicht verwenden kann, um> den Schütz zu schalten, war mir nicht klar. ...
Du kannst den Arduino verwenden wenn Du es als Aufgabe hast einen
Arduino zu verwenden.
Musst halt mit den geeigneten Treibern den Motor steuern. Mögliche
Transienten versuchen abzufangen.
Gehen tut das. :)
Die Motorsteuerung ist nicht das Problem, das mache ich mit einem
Umrichter, es handelt sich außerdem um einen Servo.
Der Umrichter bekommt 36V, dafür ist das Netzteil des Lastkreis.
Die Frage war nur, wie ich die Schaltung sinnvoll aufbauen kann und da
wurde mir der Tipp gegeben, ggf. zunächst den Steuerteil über den
Hauptschalter zu aktivieren und danach (wenn die Steuerun eingeschaltet
ist, d.h. wenn der Arduino bereit ist) das Netzteil des Lastkreis
einzuschalten.
Wenn ich das oben vorgeschlagene Schütz verwende (Spulenspannung 24V,
Schaltspannung 230V AC) muss ich halt irgendwie ein 24V Steuersignal
generieren und da ist mir eben nicht klar, wie ich das mache.
Weil das Steuersignal fürs Schütz zeitversetzt zum Einschalten des
Hauptschalters kommen muss hatte ich eben zuerst daran gedacht ein 24V
Signal für das Schütz über den Arduino zu generieren.
Da könnte ich ja beispielsweise ein Relais benutzen das vom Arduino ein
5V Signal bekommt und damit dann den Schütz schalten.
Vielleicht bin ich da aber auch auf dem völlig falschen Weg.
Stan schrieb:> Wenn ich das oben vorgeschlagene Schütz verwende (Spulenspannung 24V,> Schaltspannung 230V AC) muss ich halt irgendwie ein 24V Steuersignal> generieren und da ist mir eben nicht klar, wie ich das mache.
Nein. Die 24 Volt sind ja wohl schon da!
Suchbegriff: "solid state relay". Da gibt es bestimmt was Günstiges für
Hutschienenmpntage. Ich würde mir das einfach selber bauen. Es gibt
fertige Gehäuse für Hutschienenmontage.
LogikOpa schrieb:> Die 24 Volt sind ja wohl schon da!
Ja die sind schon da, d.h. ich benutze das solid state relay um das
Schütz zu schalten?
Dann würde halt das 36V Netzteil mehr oder weniger direkt nach dem
Einschalten des 24V Netzteils eingeschaltet werden. Ich habe vorhin
nicht so ganz verstanden, warum das überhaupt nötig ist? So hab ich doch
auch nicht wirklich einen zeitlichen Versatz zwischen dem Einschalten
der beiden Netzteile. Der Arduino braucht wahrscheinlich länger bis er
hochgefahren ist.
Mir wurde oben ja bereits das Schütz Finder 22.32.0.024.4320 empfohlen,
das sieht auch sinnvoll aus (verträgt den Einschaltstrom des 36V
Netzteils).
Das würde ich dann mit einem solid state relay schalten.
Und dem Elektriker bitte später einen Normgerechten Plan vorlegen der
auch später für die Wartung, Abnahme usw. benötigt wird... Stichwort
Stromlaufplan.
https://de.wikipedia.org/wiki/Stromlaufplan
Wie gesagt der Elektriker geht das am Ende mit uns durch. Aber die
Plaung muss im Rahmen der Studienarbeit stattfinden und ich denke man
kommt da mit etwas zeit Schritt für Schritt zu einer (sauberen) Lösung.
Jetzt geht es mal nur darum rein theoretisch ein Grundkonzept
aufzubauen.
Ich habe jetzt viele versch. Bauteile von euch gehört und das macht
sicher alles Sinn nur weiß ich trotzdem nicht, was jetzt eine sinnvolle
(und natürlich auch möglichst simple) Lösung sein kann.
Mir geht es nur darum, mal herauszufinden was ich an Baugruppen
benötige.
Mein Konzept ist ja oben im Anhang.
Wenn ich die Netzteile nacheinander schalte, benötige ich ein Schütz,
soviel ist klar. Nicht klar ist mir noch immer warum ich dieses
nacheinander schalten überhaupt brauche und ob ich da einen wirklichen
"Zeitversatz" einstellen muss (z.B. solange der Arduino hochfährt).
Und nicht klar ist eben auch, ob ich ein Schütz über den Arduino
ansteuere oder irgendwie direkt aus den 24V.
uwe schrieb:> Und dem Elektriker bitte später einen Normgerechten Plan vorlegen der> auch später für die Wartung, Abnahme usw. benötigt wird... Stichwort> Stromlaufplan.
Das wird auf jeden Fall gemacht, aber nicht zum jetztigen Zeitpunkt.
oben habe ich mich daher ja auch schon nach einem Programm zur
Dokumetation erkundigt (da habe ich jetzt was gefunden, danke)
Stan schrieb:> Mir wurde oben ja bereits das Schütz Finder 22.32.0.024.4320 empfohlen,> das sieht auch sinnvoll aus (verträgt den Einschaltstrom des 36V> Netzteils).> Das würde ich dann mit einem solid state relay schalten.
Ich habe mal einen überschlagenden Blick in desses Datenblatt geworfen.
Das sieht doch gut aus.
Du hast noch nichts über die Nennleistungen und Betriebsspannungen des
Motors (Servos) geschrieben. Oder habe ich es überlesen.
Stan schrieb:> den Motorstrom würde ich auf Peak> ca. 4A und RMS vielleicht so 2,5A einstellen.
Ah, sorry. 4A. Da brauchst Du doch keinen Schütz mehr. So wie ich das
sehe schaltet das Ding den Motor direkt.
Stan schrieb:> Mir geht es nur darum, mal herauszufinden was ich an Baugruppen> benötige.> Mein Konzept ist ja oben im Anhang.> Wenn ich die Netzteile nacheinander schalte, benötige ich ein Schütz,> soviel ist klar. Nicht klar ist mir noch immer warum ich dieses> nacheinander schalten überhaupt brauche und ob ich da einen wirklichen> "Zeitversatz" einstellen muss (z.B. solange der Arduino hochfährt).> Und nicht klar ist eben auch, ob ich ein Schütz über den Arduino> ansteuere oder irgendwie direkt aus den 24V.
.
Stan schrieb:> Nicht klar ist mir noch immer warum ich dieses>> nacheinander schalten überhaupt brauche und ob ich da einen wirklichen>> "Zeitversatz" einstellen muss (z.B. solange der Arduino hochfährt).
Ok.
Ich sehe auch keinen wirklichen Grund warum die Netzteile zeitabhängig
oder situationsabhängig eingeschaltet werden sollen. Während des
"Hochfahrens" (Reset) des Arduinos musst Du lediglich sicherstellen dass
der entsprechende Ausgang, der den Motor treibt, den Motor nicht sofort
loslaufen lässt.
Keep it simpel.
Ja ich denke auch. Dann werde ich den Plan mal zunächst ohne Schütz
verfolgen.
Der Hinweis von Andreas S. zum Nacheinander Schalten der Netzteile hat
sicher einen Hintergrund aber wahrscheinlich eher bezogen auf eine
industrielle Steuerung. Danke dennoch für die Anregungen!
Egal, ob Einzelstück oder Seriengerät, ob Heimbedarf oder
Industrieanwendung: an erster Stelle steht die Gefährdungsbeurteilung,
insbesondere bei Geräten/Anlagen mit automatisch beweglichen Teilen. Zum
einen muss es ggf. Not-Halt- bzw. Not-Aus-Vorrichtungen geben, und zum
anderen darf nicht irgendetwas loslaufen, wenn die Steuerung noch nicht
in einem geeigneten Zustand ist. Durch das separate explizite
Einschalten der Stromversorgung kann man lezteres zumindest mit deutlich
höherer Wahrscheinlichkeit sicherstellen.
Du erwähntest weiterhin, dass Dein Aufbau auch pneumatische Komponenten
enthalte. Werden hierdurch auch mechanische Bewegungen ausgeführt, z.B.
durch Stößel, Hubzylinder oder druckluftbetriebene Motoren? Dann muss
natürlich auch beim Entwurf der Steuerungen sichergestellt werden, dass
auch hier keine ungewollten Aktivierungen erfolgen können.
Wenn das ganze mit einem Not-Halt bzw. Not-Aus versehen werden soll,
muss dies gleich am Anfang berücksichtigt werden. Aber auch die Freigabe
solcher Vorrichtungen darf dann nicht blind erfolgen, sondern nur in
entsprechenden Betriebszuständen. So etwas ist nichts, was man
nachträglich dazubastelt. Achtung: ein Arduino mit ein bisschen
Anfängersoftware ist keine zertifizierte Sicherheitsbaugruppe.
Ob der Elektriker, der sich später den Kram anschauen soll, mit
Funktionaler Sicherheit auskennt, hängt natürlich von dessen
Qualifikation und auch Aufmerksamkeit ab. Wenn Du Pech hast, überprüft
er nur, ob die elektrische Sicherheit eingehalten wird, aber die
Funktionale Sicherheit geht ihm am Arsch vorbei.
