راهنمای کامل منبع تغذیه PLC S7-1200 زیمنس (Siemens Power Supply Guide)

مقدمه

در دنیای اتوماسیون صنعتی، تأمین انرژی پایدار و مطمئن برای تجهیزات، به اندازه طراحی نرم‌افزار و انتخاب سخت‌افزار اهمیت دارد. PLC S7-1200 زیمنس یکی از محبوب‌ترین کنترلرهای منطقی برنامه‌پذیر (PLC) در صنایع کوچک و متوسط است که به دلیل قابلیت اطمینان بالا، اندازه جمع‌وجور و انعطاف‌پذیری، در طیف گسترده‌ای از پروژه‌ها استفاده می‌شود.
برای عملکرد صحیح این PLC و ماژول‌های جانبی آن، وجود یک منبع تغذیه (Power Supply) استاندارد و مناسب ضروری است. در این راهنمای جامع، همه موارد لازم برای انتخاب، نصب و نگهداری منبع تغذیه PLC S7-1200 زیمنس را بررسی می‌کنیم.

۱. اهمیت منبع تغذیه در PLC S7-1200

منبع تغذیه نقش قلب سیستم را دارد؛ همان‌طور که قلب، خون را به تمام بخش‌های بدن پمپاژ می‌کند، منبع تغذیه نیز برق را به همه اجزای سیستم PLC می‌رساند. هرگونه افت ولتاژ یا نویز الکتریکی می‌تواند باعث بروز خطا، توقف سیستم یا حتی آسیب به تجهیزات شود.

در PLC S7-1200، منبع تغذیه علاوه بر CPU، انرژی لازم برای:

• ماژول‌های ورودی/خروجی (I/O)

• ماژول‌های ارتباطی (Communication Modules)

• HMI ها (مانیتور صنعتی)

• سنسورها و عملگرها (Actuators)
  را فراهم می‌کند.

۲. مشخصات برق PLC S7-1200

PLC‌های زیمنس سری S7-1200 معمولاً با ولتاژ ۲۴ ولت DC تغذیه می‌شوند. ولتاژ کمتر یا بیشتر از محدوده استاندارد می‌تواند عملکرد PLC را مختل کند.

• ولتاژ ورودی: 24V DC

• توان مصرفی CPU: بین 2.5 تا 13 وات (بسته به مدل)

• ولتاژ تغذیه مجاز: 20.4 تا 28.8 ولت DC

۳. انواع منابع تغذیه زیمنس برای S7-1200

زیمنس برای سری S7-1200 چندین نوع منبع تغذیه صنعتی ارائه می‌دهد که معروف‌ترین آن‌ها در خانواده SITOP قرار دارند.

۳.۱. SITOP Lite

• اقتصادی و مقرون‌به‌صرفه

• مناسب پروژه‌های کوچک با بار کم

• ابعاد کوچک و نصب آسان

۳.۲. SITOP Compact

• طراحی باریک برای تابلوهای با فضای محدود

• راندمان بالا

• مناسب پروژه‌های OEM

۳.۳. SITOP Modular

• طراحی ماژولار و امکان افزایش توان

• حفاظت کامل در برابر اتصال کوتاه، اضافه‌بار و افت ولتاژ

• مناسب خطوط تولید حساس

۳.۴. SITOP PSU8600

• هوشمند و شبکه‌پذیر

• قابلیت مانیتورینگ از طریق شبکه صنعتی (PROFINET)

• ایده‌آل برای سیستم‌های Industry 4.0

۴. نحوه انتخاب منبع تغذیه مناسب

انتخاب پاور مناسب نیازمند توجه به چند پارامتر کلیدی است:

۴.۱. ولتاژ خروجی

برای PLC S7-1200 ولتاژ خروجی باید ۲۴ ولت DC باشد.

۴.۲. جریان خروجی

جریان باید بر اساس مجموع مصرف CPU، ماژول‌های جانبی، سنسورها و عملگرها محاسبه شود.

۴.۳. توان موردنیاز

فرمول محاسبه توان:

$$P(W)=V\times I$$

مثال: اگر جریان کل ۲ آمپر باشد، توان موردنیاز برابر است با:

$$P=24V\times 2A=48W$$

۵. محاسبه جریان موردنیاز (مثال واقعی)

فرض کنید در یک پروژه از تجهیزات زیر استفاده می‌کنید:

• CPU 1212C: مصرف 0.6A

• ماژول ورودی دیجیتال SM1221: مصرف 0.1A

• ماژول خروجی رله‌ای SM1223: مصرف 0.2A

• پنج سنسور القایی PNP: مصرف هرکدام 0.02A → جمعاً 0.1A

• یک HMI KTP700: مصرف 0.5A

جمع کل جریان مصرفی:

$$0.6+0.1+0.2+0.1+0.5=1.5A$$

با درنظر گرفتن ۳۰٪ ضریب اطمینان:

ITotal=1.5A×1.3≈1.95AI_{Total} = 1.5A \times 1.3 \approx 1.95AITotal​=1.5A×1.3≈1.95A

بنابراین یک منبع تغذیه ۲ آمپر کافی است. اما برای پروژه‌های توسعه‌پذیر پیشنهاد می‌شود حداقل پاور ۳ آمپر انتخاب شود.

۶. نصب منبع تغذیه

۶.۱. محل نصب

• روی ریل DIN در تابلو برق

• رعایت فاصله ۵ سانتی‌متر از بالا و پایین برای تهویه

• دور از منابع حرارتی و میدان‌های مغناطیسی قوی

۶.۲. سیم‌بندی

• ورودی AC: به شبکه برق 230V متصل می‌شود.

• خروجی DC: به ترمینال 24V PLC وصل می‌شود.

• اتصال زمین (PE) برای جلوگیری از شوک الکتریکی و نویز الزامی است.

۷. نکات نگهداری و ایمنی

• بازرسی دوره‌ای: هر ۶ ماه ولتاژ خروجی و دمای پاور بررسی شود.

• تمیزکاری: گرد و غبار و آلودگی‌ها باعث کاهش عمر پاور می‌شوند.

• تست بار: استفاده از مقاومت بار برای اطمینان از عملکرد صحیح پاور.

• تعویض به موقع: اگر ولتاژ خروجی ناپایدار شد، پاور باید تعویض گردد.

۸. جدول مقایسه منابع تغذیه زیمنس

۹. نکات حرفه‌ای برای مهندسان اتوماسیون

• همیشه از پاور با ظرفیت بیشتر از نیاز فعلی استفاده کنید.

• برای پروژه‌های حیاتی، از دو پاور با سیستم Redundancy استفاده کنید.

• در خطوط با نویز بالا، فیلتر EMI قبل از پاور نصب کنید.

• در مناطق گرم، پاور با تهویه اجباری یا خنک‌کننده انتخاب کنید.

نتیجه‌گیری

یک منبع تغذیه مناسب برای PLC S7-1200 زیمنس تضمین می‌کند که سیستم بدون وقفه و خطا کار کند. انتخاب درست مدل، ظرفیت مناسب و نگهداری منظم، عمر مفید سیستم را افزایش می‌دهد و از توقف‌های پرهزینه جلوگیری می‌کند.