In industriellen Automatisierungssystemen ist die 24-V-Gleichstromversorgung nahezu zum Standard für SPS-Systeme geworden. Ob SPS-CPUs, digitale E/A-Module oder Sensoren und Aktoren vor Ort – 24 V Gleichstrom findet breite Anwendung. Warum also wählen die meisten industriellen SPS-Systeme 24 V Gleichstrom anstelle anderer Spannungen?
Was ist 24V Gleichstrom? Welche Rolle spielt er im SPS-System?
24V DC bezieht sich auf eine Gleichspannung von 24 Volt und wird hauptsächlich in SPS-Systemen verwendet für:
Stromversorgung für das SPS-Gehäuse und die Erweiterungsmodule
Stromversorgung für digitale Eingangs-/Ausgangssignale
Stromversorgung für industrielle Sensoren (Näherungsschalter, Lichtschranken usw.).
Steuerrelais, Magnetventile und andere Betätigungsmechanismen
In Steuerungssystemen werden 24 V Gleichstrom üblicherweise durch industrielle Schaltnetzteile (SMPS) aus Wechselstrom umgewandelt, wodurch ein stabiles und steuerbares Steuerstromversorgungssystem entsteht.
Warum verwenden industrielle SPSen 24V Gleichstrom anstelle von Wechselstrom?
1. Gleichstrom ist stabiler und besser geeignet für elektronische Steuerungssysteme.
Das Herzstück einer SPS besteht aus einem Mikroprozessor, Logikchips und elektronischen Bauteilen, die sich naturgemäß besser für den Betrieb in einer Niederspannungs-Gleichstromumgebung eignen. Im Vergleich zu Wechselstrom treten bei 24 V Gleichstrom keine Frequenzschwankungen und Nulldurchgänge auf, und das Signal ist stabiler, was folgende Vorteile bietet:
Die Genauigkeit logischer Urteile verbessern
Reduzierung von Fehlauslösungen und Signaljitter
Verbesserung der Zuverlässigkeit von Hochgeschwindigkeits-Eingabe- und Zählfunktionen
Die hohe Sicherheit von 24V Gleichstrom ist ein entscheidender Vorteil an Industriestandorten.
Die Umgebung in Industrieanlagen ist komplex, und Wartungs- und Fehlerbehebungsarbeiten sind häufig. Daher ist die Einhaltung der Sicherheitsspannung von besonderer Bedeutung.
Zu den Sicherheitsvorteilen von 24V Gleichstrom gehören:
Es liegt im Bereich der sicheren Niederspannung (SELV).
Das Risiko eines menschlichen Kontakts ist gering.
Geeignet für Schaltschränke, Feldklemmen und manuelle Betätigungsschaltungen
Dies ist auch ein wichtiger Grund dafür, dass fast alle Tasten, Not-Aus-Schaltungen und Signalerfassungssysteme mit 24 V Gleichstrom arbeiten.
24V Gleichstrom ist sehr gut mit industriellen Sensoren und Aktoren kompatibel.
Gegenwärtig verwenden die meisten Industrieanlagen im Wesentlichen 24 V Gleichstrom als Standard-Stromversorgungsspannung, darunter:
Näherungsschalter, fotoelektrische Sensoren
Druck-, Füllstands- und Temperaturtransmitter
Encoder, Endschalter
Magnetventil- und Relaismodul
Durch die Vereinheitlichung des Spannungsniveaus kann die Schwierigkeit der SPS-Systemintegration deutlich reduziert, die Gerätekompatibilität und Wartungsfreundlichkeit verbessert werden.
Aus Sicht der Störfestigkeit ist 24V Gleichstrom besser für industrielle Umgebungen geeignet.
In Industrieanlagen gibt es eine Vielzahl von Störquellen, wie zum Beispiel
Frequenzumrichter und Hochleistungsmotoren
Induktive Lasten schalten sich häufig ein und aus.
Hochfrequenz-Schaltanlagen
Das 24-V-Gleichstromsignal ist hinsichtlich elektromagnetischer Störungen stabiler. In Kombination mit einer sachgemäßen Verkabelung und Erdung lassen sich Signalfehler und Systemausfälle wirksam reduzieren.
Die Gründe, warum 24 V Gleichstrom zum Standard für die industrielle Automatisierung geworden sind
1. Die Branchenstandards sind weitgehend einheitlich.
24V Gleichstrom hat sich in der globalen Automatisierungsindustrie weit verbreitet und ist zu einem De-facto-Standard geworden, was Folgendes bewirkt:
SPS-Systeme verschiedener Hersteller lassen sich problemlos integrieren.
Das E/A-Modul zeichnet sich durch hohe Vielseitigkeit mit Feldgeräten aus.
Systemerweiterung und -aufrüstung sind einfacher
2. Unterstützung modularer und verteilter Steuerung
Die meisten verteilten E/A-Systeme, Remote-Standorte und Feldbussysteme werden mit 24 V Gleichstrom betrieben, was das Steuerungssystem flexibler und skalierbarer macht.
Die Vorteile von 24 V Gleichstrom hinsichtlich Kosten und Wartung
Aus der Perspektive des Langzeitbetriebs bietet das 24-V-Gleichstromsystem deutliche wirtschaftliche Vorteile:
Die Versorgung mit industriellen Netzteilen, Modulen und Zubehör ist ausreichend.
Der Drahtdurchmesser ist kleiner, wodurch Material und Platz gespart werden.
Die Fehlerortung ist einfach und das Wartungspersonal ist damit bestens vertraut.
Hoher Wirkungsgrad der Stromversorgung, geringe Wärmeentwicklung und lange Lebensdauer
Diese Vorteile reduzieren effektiv die Gesamtbetriebskosten des SPS-Systems.
Warum wählen SPSen nicht 12 V oder 48 V?
Im Bereich der industriellen Steuerungstechnik müssen bei der Spannungsauswahl mehrere Faktoren berücksichtigt werden:
12 V Gleichstrom: Kurze Übertragungsdistanz, signifikanter Spannungsabfall und begrenzte Ansteuerleistung
48 V Gleichstrom: Das Sicherheitsniveau hat sich verringert, und die Kosten für Isolierung und Schutz sind gestiegen.
Im Gegensatz dazu bietet 24V Gleichstrom das beste Gleichgewicht zwischen Sicherheit, Antriebsleistung und Übertragungsstabilität und ist daher die bevorzugte Spannung für industrielle Steuerungssysteme.
Die Vorteile von 24 V Gleichstrom für globale Projekte und regionenübergreifende Anwendungen
Mithilfe von industriellen Schaltnetzteilen kann Wechselstrom (110 V / 230 V) aus verschiedenen Regionen in 24 V Gleichstrom umgewandelt werden, was Folgendes ermöglicht:
Das SPS-System muss aufgrund regionaler Unterschiede nicht neu konzipiert werden.
Industrieanlagen lassen sich leichter global einsetzen.
Die Reproduzierbarkeit und Standardisierung des Projekts sind höher.
Fazit: Warum ist 24V Gleichstrom die beste Wahl für SPS-Systeme?
Insgesamt hat sich 24 V Gleichstrom als Standard-Steuerspannung für industrielle SPS-Systeme etabliert. Die Hauptgründe hierfür sind:
Sicher und zuverlässig, geeignet für Industriestandorte
Hochgradig kompatibel mit Sensoren und Aktoren
Das Signal ist stabil und weist eine hohe Störfestigkeit auf.
Es begünstigt ein standardisiertes und modulares Design.
Die Kosten sind kontrollierbar und die Wartung ist bequem.
Weltweit einsetzbar und mit fundierter Ingenieurserfahrung
Aus diesem Grund wird 24V Gleichstrom noch lange Zeit eine unersetzliche Grundspannung in industriellen Automatisierungssystemen bleiben.
1 Jahr Garantie
