Wybór wyłącznika krańcowego: Analiza porównawcza rozwiązań przewodowych i bezprzewodowych w automatyce przemysłowej
POKÓJ S.E.Wyłączniki krańcowe są fundamentalnym elementem systemów automatyki, pełniąc kluczowe funkcje w zakresie detekcji położenia, sygnalizacji końca ruchu czy w aplikacjach bezpieczeństwa. Rozwój technologiczny doprowadził do powstania dwóch odrębnych ścieżek realizacji tych funkcji: tradycyjnej, opartej na połączeniach przewodowych, oraz nowoczesnej, która wykorzystuje transmisję bezprzewodową.
Jako polski producent aparatury elektrycznej, Spółdzielnia Elektrotechniczna POKÓJ S.E. ma w swoim portfolio obie technologie. Niniejszy artykuł przedstawia techniczną analizę porównawczą obu rozwiązań, której celem jest wsparcie projektantów, inżynierów i personelu utrzymania ruchu w procesie doboru optymalnego komponentu do specyfiki danej aplikacji.
1. Technologia przewodowa: sprawdzona niezawodność w środowiskach przemysłowych
Klasyczne wyłączniki krańcowe opierają swoje działanie na fizycznym kontakcie elementu wykonawczego z głowicą wyłącznika, co skutkuje przełączeniem wewnętrznych styków i przesłaniem sygnału poprzez połączenie elektryczne. Ta metoda, choć dojrzała, wciąż pozostaje preferowanym wyborem w wielu zastosowaniach ze względu na swoje unikalne właściwości techniczne.
Kluczowe zalety techniczne:
- Wysoka odporność na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI): bezpośrednie połączenie kablowe jest z natury wysoce odporne na zakłócenia elektromagnetyczne, co jest krytycznym parametrem w środowiskach przemysłowych o wysokim nasyceniu urządzeniami elektrycznymi.
- Integralność i natychmiastowość sygnału: przesłanie sygnału następuje w sposób natychmiastowy, bez opóźnień charakterystycznych dla transmisji bezprzewodowej, co ma kluczowe znaczenie w precyzyjnych i szybkich procesach.
- Zgodność z wymogami bezpieczeństwa: wiele norm i aplikacji bezpieczeństwa, np. związanych z osłonami maszyn, wymaga bezpośredniego, przewodowego połączenia z układem bezpieczeństwa w celu zapewnienia najwyższego poziomu niezawodności. Oferta POKÓJ S.E. obejmuje wyłączniki krańcowe awaryjnego stopu, które spełniają te rygorystyczne wymogi.
- Szerokie możliwości konfiguracyjne: asortyment POKÓJ S.E. obejmuje wyłączniki z różnymi typami głowic, z możliwością ich montażu w 4 pozycjach i z członami zestykowymi o działaniu zależnym lub migowym, co pozwala na precyzyjne dopasowanie do wymagań mechanicznych aplikacji. Produkty charakteryzują się wysokim stopniem ochrony (IP65 lub wyższym) i szerokim zakresem temperatur pracy.
Typowe obszary zastosowań
Standardowa automatyka przemysłowa, maszyny o stałej konfiguracji, aplikacje bezpieczeństwa wymagające twardego okablowania i środowiska z intensywnymi zakłóceniami elektromagnetycznymi.
2. Technologia bezprzewodowa: elastyczność, efektywność i innowacyjne zasilanie
Rozwiązania bezprzewodowe eliminują fizyczne połączenie kablowe między wyłącznikiem a systemem sterowania. Sygnał o zadziałaniu jest wysyłany drogą radiową do odbiornika. W ofercie POKÓJ S.E., realizowanej we współpracy z firmą Comepi, technologia ta została rozszerzona o kluczową innowację – brak konieczności zasilania bateryjnego.
Innowacyjny mechanizm zasilania i transmisji
Zasada działania opiera się na zjawisku przetwarzania energii kinetycznej na elektryczną. Ruch liniowy bądź kątowy elementu wykonawczego wyłącznika generuje energię wystarczającą do zasilenia wbudowanego nadajnika i wysłania sygnału. Eliminuje to całkowicie potrzebę stosowania baterii czy akumulatorów, co przekłada się na redukcję kosztów eksploatacyjnych i czynności konserwacyjnych.
Parametry techniczne i niezawodność:
- Protokół transmisji: sygnał jest nadawany na częstotliwości roboczej 868 MHz. W celu maksymalizacji niezawodności transmisji każdy impuls jest powtarzany trzykrotnie, a same transmisje mają charakter asynchroniczny. Czas trwania impulsu nadawczego wynosi poniżej 1 ms.
- Bezpieczeństwo sygnału: każdy nadajnik posiada jednoznaczny, 32-bitowy numer ID, co eliminuje ryzyko interferencji między systemami.
- Trwałość i zasięg: trwałość mechaniczna mikroprzełączników jest szacowana na 1 000 000 zadziałań. Zasięg transmisji w warunkach przemysłowych wewnątrz pomieszczeń wynosi ok. 30 m, natomiast w wolnej przestrzeni może osiągnąć 70–80 m.
- Korzyści implementacyjne: brak okablowania znacząco redukuje koszty i czas instalacji, zwłaszcza w miejscach trudno dostępnych, na ruchomych elementach maszyn (np. osłonach) lub w rozległych instalacjach. Technologia ta upraszcza również modernizację istniejących maszyn i ułatwia integrację z systemami monitoringu w ramach Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT).
Typowe obszary zastosowań
Maszyny z ruchomymi lub często rekonfigurowanymi elementami, modernizacje istniejących instalacji, aplikacje IIoT, systemy wymagające szybkiego montażu/demontażu i sytuacje, w których koszt okablowania jest czynnikiem krytycznym.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
3. Analiza Porównawcza i Kryteria Wyboru
Decyzja o wyborze technologii powinna być oparta na analizie wielokryterialnej, uwzględniającej specyfikę aplikacji oraz całkowity koszt posiadania (TCO).
| Kryterium | Rozwiązanie przewodowe | Rozwiązanie bezprzewodowe |
|---|---|---|
| Koszt instalacji | Wyższy obejmuje koszt przewodów, koryt kablowych, przepustów i robocizny. | Niższy (mniej okablowania) / Wyższy (sprzęt) Eliminuje większość kosztów związanych z prowadzeniem okablowania i instalacją tras kablowych, jednak jednostkowe koszty wyłączników nadajników bezprzewodowych mogą być wyższe. |
| Środowisko pracy | Preferowane w środowiskach z silnymi zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI). | Wymaga analizy otoczenia pod kątem przeszkód fizycznych (zwłaszcza metalowych), które mogą tłumić sygnał; zasięg w warunkach przemysłowych ~30 m. |
| Wymogi bezpieczeństwa | Standard dla krytycznych funkcji bezpieczeństwa (SIL) ze względu na bezpośrednie, przewodowe połączenie. | Stosowane w funkcjach sterujących i pomocniczych, gdzie nie jest wymagany najwyższy poziom niezawodności bezpieczeństwa; nie zawsze rekomendowane dla funkcji krytycznych SIL. |
| Elastyczność i modernizacja | Niska: każda zmiana lub dodanie punktu detekcji zwykle wymaga interwencji w okablowanie. | Wysoka: łatwość przemieszczania i dodawania nowych punktów bez ingerencji w infrastrukturę kablową — przydatne w modernizacjach i ruchomych elementach maszyn. |
| Koszty utrzymania | Ryzyko uszkodzenia mechanicznego kabli, konieczność kontroli tras kablowych i napraw. | Brak konieczności wymiany baterii (w rozwiązaniach bezbateryjnych) i mniejsze ryzyko awarii związanych z okablowaniem sygnałowym. |
| Integracja z systemami IIoT | Możliwa, ale często wymaga dodatkowych modułów wejść/wyjść i konwersji sygnału. | Uproszczona: natywnie wspiera zdalne gromadzenie danych do systemów monitorowania i analizy, ułatwiając integrację z systemami IIoT. |
Podsumowanie
Wybór między przewodowym a bezprzewodowym wyłącznikiem krańcowym nie jest dylematem technologicznym, lecz świadomą decyzją inżynierską. Rozwiązania przewodowe pozostają niezastąpione w aplikacjach o najwyższych wymaganiach dotyczących niezawodności i bezpieczeństwa oraz w środowiskach o wysokim poziomie zakłóceń elektromagnetycznych. Z kolei technologia bezprzewodowa, zwłaszcza w innowacyjnej wersji bezbateryjnej, oferuje bezprecedensową elastyczność, redukcję kosztów instalacji i utrzymania oraz otwiera nowe możliwości w zakresie modernizacji i integracji z systemami Przemysłu 4.0.
Spółdzielnia Elektrotechniczna POKÓJ S.E., oferując kompleksowy asortyment obu typów produktów, zapewnia specjalistom dostęp do rozwiązań optymalnie dopasowanych do zróżnicowanych potrzeb współczesnej automatyki przemysłowej. W celu doboru komponentów w pełni odpowiadających wymaganiom konkretnej aplikacji, zalecany jest kontakt ze specjalistami technicznymi.
* * * * *
Artykuł opracowano na podstawie materiałów firmy POKÓJ S.E.
