Pourquoi l'alimentation d'un petit automate est souvent de 24 V CC ?

Qu'est-ce qu'une petite API ?

Les micro-automates ou les automates programmables de type "brique" sont de petits contrôleurs d'automatisation qui conviennent pour exécuter des applications de contrôle de base. Ils sont très populaires en raison de leur simplicité, de leur faible coût et de la facilité avec laquelle ils peuvent être installés dans des espaces potentiellement limités. Les petits API sont normalement fournis avec des configurations d'entrées/sorties (E/S) prédéterminées et des composants intégrés, tels que l'unité centrale, les bornes d'E/S et, le plus souvent, le bloc d'alimentation.

Ces petites unités sont courantes dans les machines d'emballage, les bandes transporteuses, les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation et les petites applications basées sur l'environnement de contrôle des processus. Les dénotations avec l'exigence minimale pour les opérations logiques et où les contraintes environnementales jouent un rôle essentiel incluent de tels scénarios. Cela permet de créer un contrôleur petit et fiable avec une installation "plug-and-play".

Les petits automates programmables ont la particularité d'être tout-en-un. Cette intégration facilite non seulement la connexion, mais permet également d'économiser du temps de câblage et de l'espace sur le panneau, ce qui est particulièrement important pour les OEM et les constructeurs de machines qui souhaitent maximiser l'efficacité de leurs processus de fabrication. Même les petits automates continuent d'être dotés de fonctions sophistiquées, telles que le contrôle PID, les ports de communication (RS-232/RS-485, Ethernet) et même une capacité limitée de mise en réseau.

Avant d'aborder le sujet des puissances, il est nécessaire de comprendre la structure et le cas d'utilisation des petits automates programmables. Cette famille de contrôleurs étant conçue pour être déployée dans un environnement à alimentation étroite, la forme, la tension et l'intégration de l'alimentation/du bloc d'alimentation deviennent des facteurs critiques. La plupart des petits automates ont des unités d'alimentation internes qui respectent la norme de 24V DC, et la discussion suivante se trouve dans la section suivante.

Pourquoi le 24V DC est devenu la norme

Ce n'est pas une coïncidence si l'alimentation standard des petits PLC devient 24V DC, résultat d'années de convergence dans l'automatisation industrielle dans les domaines de la sécurité, de la compatibilité et de la praticité.

Sécurité Premièrement : N/a Classifie comme 24V DC est __24V DC est dans la catégorie Safety Extra-Low Voltage (SELV). Elle est beaucoup moins dangereuse en termes de choc électrique ou de risque d'incendie que les systèmes à tension plus élevée du courant alternatif. Cette catégorie est particulièrement bien adaptée à tout environnement exposant le personnel à des panneaux de contrôle ou à des opérations de maintenance.

L'industrie Compatibilité: Les capteurs, actionneurs, relais et autres dispositifs auxiliaires standard de l'industrie fonctionnent à 24 V CC. Commentaire : le fait de fonctionner à la même tension assure une intégration harmonieuse, réduit l'utilisation de modules pour convertir la tension vers le bas ou vers le haut et simplifie l'architecture du système.

Normalisation et fiabilité : Le 24V DC est devenu une spécification de facto utilisée dans l'industrie de l'automatisation et les fabricants de composants ont maintenant affiné leurs conceptions en fonction du 24V DC. Cela garantit une meilleure alimentation, une acquisition simplifiée et des performances efficaces sur le terrain.

Évolution historique : Les automates programmables ont été conçus à l'origine pour fonctionner sous différentes tensions : 5V, 12V, 24V et même 110V ! Néanmoins, la norme 24V DC est devenue le compromis le plus pratique entre l'adéquation de la puissance et la sécurité de fonctionnement. Elle fournit un courant suffisant pour faire fonctionner les charges logiques et d'E/S sans l'isolation et la protection qu'elles nécessiteraient autrement.

Simplification de la distribution de l'énergie : L'utilisation d'un jeu de barres pour la distribution de l'énergie dans les armoires a été centralisée à 24V DC. Cela réduit la complexité du câblage, car une distribution d'énergie uniforme peut être partagée par de nombreux composants de contrôle au même niveau de puissance.

En bref, la raison d'être de l'adoption du 24V DC est un produit du processus historique de l'évolution du système qui équilibre l'efficacité, l'interopérabilité et la sécurité, qui sont toutes des qualités essentielles des systèmes d'automatisation industrielle actuels.

Puissance intégrée : espace et simplicité

Une autre caractéristique majeure d'un petit automate est que l'alimentation électrique est incluse dans le boîtier. Il s'agit d'un mécanisme intégré dont les principales motivations sont le gain de place et la simplification du processus d'installation.

• Complexité de câblage réduite : Grâce au bloc d'alimentation intégré, les utilisateurs n'ont pas besoin de connecter un bloc d'alimentation externe. Cela réduit les erreurs de connexion et accélère le processus d'installation.
• Panneau compact : Les petits automates sont souvent utilisés dans le cadre d'une conception d'armoire de commande peu encombrante. Une unité d'alimentation intégrée permet de réduire l'espace total du panneau.
• Coût inférieur : Les composants intégrés à l'industrie réduisent la nomenclature, les activités d'approvisionnement et le suivi des stocks.

Un automate miniature typique utilise une large gamme de tensions secteur, par exemple 100-240 V CA, et la convertit en interne en 24 V CC pour faire fonctionner les circuits logiques et d'E/S. Cette transformation interne est prise en charge par une alimentation à découpage compacte intégrée à la machine. Cette transformation interne est assurée par une alimentation à découpage compacte intégrée à la machine.

Cette conception profite également aux fabricants. En utilisant des alimentations intégrées, ils peuvent standardiser les boîtiers de leurs automates en réduisant le nombre de connexions externes et en facilitant l'utilisation des produits prêts à l'emploi. D'un point de vue technique, cela signifie également qu'il y a moins de risques de défaillance et que le diagnostic est facilité.

Il s'agit d'un choix architectural en faveur de la tendance générale à l'automatisation modulaire et distribuée. Les unités "plug-and-play" permettent de configurer, de mettre en service et d'entretenir les systèmes d'automatisation plus rapidement que par le passé, ce qui est essentiel dans les applications d'automatisation sensibles aux coûts.

Du courant alternatif au courant continu : les dessous de la conversion

Bien que les petits automates programmables fonctionnent généralement sur 24 V CC en interne, de nombreux modèles acceptent l'alimentation en courant alternatif en entrée. Cela nécessite un système interne robuste de conversion de courant alternatif en courant continu, qui est généralement intégré dans le boîtier.

Processus de conversion :

1. Entrée AC (100-240V) : L'appareil est connecté à une alimentation électrique standard.
2. Rectification : Le courant alternatif (CA) est converti en courant continu non régulé à l'aide d'un pont redresseur.
3. Filtrage : Les condensateurs lissent le signal redressé pour réduire l'ondulation.
4. Règlement : Un régulateur de tension assure une sortie stable de 24 V CC, quelles que soient les fluctuations de la charge.

Les automates modernes utilisent des alimentations à découpage au lieu de régulateurs linéaires. Ces derniers sont plus compacts, plus efficaces et génèrent moins de chaleur, ce qui est essentiel pour les systèmes fermés et sans ventilateur.

Compatibilité double entrée

D'autres types d'automates acceptent les entrées en courant alternatif et en courant continu et offrent donc une plus grande flexibilité dans les différents arrangements électriques. Dans ce cas, les circuits internes sont programmés pour détecter automatiquement le type d'entrée et s'y adapter, ce qui rend le processus d'utilisation transparent.

Cette conception offrira une transition sophistiquée entre les solutions basées sur le courant alternatif et le courant continu du passé et les architectures de contrôle basées sur le courant continu de l'avenir. Cela signifie également que même dans les installations où le 24V DC n'est pas normalement distribué, les PLC peuvent être installés sans qu'il soit nécessaire d'incorporer des alimentations externes séparées dans l'installation.

Choisir la bonne capacité d'alimentation

Le choix d'un automate ayant une puissance nominale appropriée est essentiel pour éviter les chutes de tension, les surcharges ou les performances insuffisantes. La charge totale du système doit être calculée en fonction du courant absorbé par les circuits internes et les dispositifs externes alimentés par l'automate.

Facteurs clés à prendre en compte :

• Charge totale d'E/S : Somme de tous les dispositifs d'entrée et de sortie connectés, y compris les relais, les solénoïdes, les capteurs, etc.
• Courant d'appel au démarrage : Les appareils tels que les électrovannes ou les moteurs peuvent tirer momentanément un courant plus élevé au démarrage.
• Réserve de marche : Il faut toujours prévoir un tampon - 20% est courant - pour faire face à une expansion future ou à des fluctuations de puissance.

Exemple de tableau de budget énergétique

Dans cet exemple, un automate ayant au moins 0,7A (700mA) de la capacité d'alimentation en courant continu de 24 V serait souhaitable.

Certains petits automates permettent d'appliquer séparément une alimentation externe de 24 V aux bornes d'E/S, ce qui soulage l'alimentation interne. Connaître son architecture permet d'éviter les surspécifications ou les contraintes sur les composants.

Dépannage des problèmes d'alimentation électrique

Malgré leur fiabilité, les petits automates programmables peuvent rencontrer des problèmes d'alimentation qui peuvent perturber les processus d'automatisation. Il est essentiel d'identifier et de résoudre rapidement ces problèmes afin de minimiser les temps d'arrêt.

Symptômes courants :

• Le voyant d'alimentation n'est pas allumé : Indique l'absence de tension d'alimentation ou une panne de courant interne
• Réinitialisations inattendues : Peut être causé par une tension d'alimentation intermittente
• Défauts d'entrée/sortie : Peut se produire si la tension chute sous l'effet de la charge
• Erreurs de communication : Une mauvaise régulation de la tension peut avoir un impact sur les bus internes

Liste de contrôle pour le dépannage :

• Vérifier que la tension d'entrée se situe dans la plage spécifiée (par exemple, 100-240 V CA).
• Mesurer la tension de sortie en courant continu entre les bornes internes, si elles sont accessibles.
• Vérifier que les connexions des bornes ne sont pas desserrées et qu'il n'y a pas de signes de corrosion.
• Confirmer que la mise à la terre est sûre et correcte
• Vérifier la température ambiante - une surchauffe peut déclencher un arrêt de protection

Meilleures pratiques de câblage :

• Utiliser des fils de calibre approprié pour la puissance d'entrée
• Mettez l'automate à la terre conformément aux spécifications du fabricant.
• Éviter d'acheminer les lignes d'alimentation et de signal en parallèle

En maintenant une alimentation propre et régulée et en respectant les procédures d'installation appropriées, la plupart des problèmes d'alimentation peuvent être évités. Consultez la documentation du fabricant pour obtenir des diagnostics détaillés et des procédures de remplacement.

Quand utiliser des modules d'alimentation externes

Si les alimentations intégrées sont idéales pour les petits automates dans des scénarios de charge faible à moyenne, certaines applications exigent une plus grande flexibilité ou capacité - c'est là que les modules d'alimentation externes entrent en jeu.

Quand les modules externes prennent tout leur sens :

• Haut E/S Charge : Les systèmes comportant des dizaines de sorties peuvent dépasser les limites de l'alimentation interne.
• Exigences en matière de redondance : Les opérations critiques utilisent souvent des entrées d'alimentation doubles ou des alimentations remplaçables à chaud.
• Architectures modulaires d'automates : Ceux-ci séparent souvent l'unité centrale, les entrées/sorties et les unités d'alimentation pour une meilleure évolutivité.

Avantages des alimentations externes :

• Évolutif : Choisissez les modules d'alimentation qui correspondent exactement aux besoins du système
• Isolées : Réduit le bruit et les interférences dans les circuits sensibles
• Réalisable : Facile à remplacer ou à mettre à niveau sans affecter le cœur de l'automate.

Compromis :

• Augmentation de la complexité et de la taille des panneaux
• Nécessite une planification et un câblage supplémentaires
• Augmente le coût total du système

Si votre application est complexe, implique des extensions fréquentes ou fonctionne dans des conditions difficiles, il peut être intéressant d'explorer les options d'automates modulaires dotés de capacités d'alimentation externe.

Composants d'automatisation de confiance d'OMCH

Avec plus de 30 ans d'expérience dans l'industrie, OMCH est un fournisseur fiable de composants d'automatisation depuis 1986. Des alimentations aux capteurs et aux éléments pneumatiques, notre gamme de produits prend en charge un large éventail de systèmes à base d'automates programmables.

Nos composants sont certifiés ISO 9001, CE, CCC et RoHS, ce qui garantit leur conformité et leur fiabilité sur les marchés mondiaux. Pour les projets nécessitant des conceptions personnalisées ou des solutions OEM, OMCH propose une fabrication flexible pour répondre aux besoins techniques et d'intégration spécifiques.

Que vous recherchiez des modules d'alimentation compacts ou que vous planifiez un système de contrôle évolutif, OMCH vous offre une qualité constante et une assistance fiable.

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Conclusion

L'objectif de l'utilisation du 24V DC se situe entre la sécurité, la standardisation et la simplicité du système. Il est toujours important d'utiliser des alimentations intégrées et une optimisation efficace de la capacité afin que ces contrôleurs compacts puissent rester la pierre angulaire d'une automatisation efficace et fiable.

Pour l'ingénieur ou l'intégrateur, la connaissance de l'architecture de puissance d'un automate est plus qu'une spécification ; elle est fondamentale pour la stabilité, l'évolutivité et la sécurité du système. Et lorsque toutes les pièces comptent, il est judicieux de faire appel à des fabricants de confiance, tels qu'OMCH.