Sposoby montażu przyrządów

Pełna szafa
Podczas projektowania układów automatycznej regulacji dla określonego procesu projektant wielokrotnie staje przed problemem sposobu rozmieszczenia poszczególnych przyrządów na regulowanym obiekcie. Powszechnie stosowane metody montażu przyrządów obejmują szereg możliwości. Należą do nich: mocowanie bezpośrednio do ściany, umieszczenie na szynie montażowej, ulokowanie w obudowanej szafie sterowniczej, w otwartym przestrzennym stojaku, na ramie lub w szafce przyrządowej.
Projektant musi rozważyć wszystkie argumenty za i przeciw określonemu rodzajowi usytuowania i mocowania. Powinien także wziąć pod uwagę wskazania i zalecenia producentów oraz wymagania odnośnie warunków otoczenia. Każdy sposób ma swoje wady i zalety. Przyjrzyjmy się bliżej specyficznym cechom każdego z nich. Ułatwi to wybór najbardziej korzystnego sposobu montażu.  

Montaż naścienny
To mocowanie przyrządu na ścianie, wewnątrz szafy sterowniczej. W tym celu w ścianie szafy należy wykonać otwory do mocowania. Ich wymiary i rozstawienie musi odpowiadać rozmieszczeniu oraz wielkości otworów w obudowie zakupionego przyrządu lub elementach mocujących. Same przyrządy przykręca się do ściany śrubami. Jest to sposób dość wygodny, jeśli mamy do czynienia z wystarczającą ilością miejsca. Pozwala na swobodne rozmieszczenie przyrządów na ścianach. Może się jednak okazać kłopotliwy. Szczególnie przy dużej liczbie przyrządów, ze względu na znaczny czas pracy potrzebny na wykonanie nowych otworów.  

Szyny montażowe
To znaczny postęp i ułatwienie, ponieważ w szynach są już gotowe, wcześniej wykonane otwory. Inną odmianą takiego montażu są odpowiednie konstrukcje przyrządów, które przewidują mocowanie ich na szynie. Mają wówczas specjalne (niekoniecznie śrubowe) elementy mocujące. Typowym rozwiązaniem stosowanym przy montażu są szyny znormalizowane, opracowane głównie dla przyrządów elektronicznych. Mocowanie na takiej szynie sprowadza się do wciśnięcia przyrządu (jest zaopatrzony w zamek zatrzaskowy) na szynę i ewentualnego przesunięciu wzdłuż niej. Najbardziej rozpowszechnione są tutaj szyny o szerokości 35 mm oraz mniejsze – 15 mm i 7,5 mm*.

Montaż elewacyjny
Dotyczy przyrządów, które na czołowej ściance mają wyświetlacze, ekrany bądź inne elementy wizualizacji albo sterowania. W związku z tym muszą być widoczne dla operatora lub dostępne z zewnątrz. A zatem trzeba je koniecznie ulokować w ścianie elewacyjnej. Dylemat może sprowadzić się do tego, czy ma to być ściana szafy, pulpitu, a może naścienna, płaska tablica. Montaż tych przyrządów wymaga wykonania w ściance prefabrykatu (szafy, pulpitu, tablicy) najczęściej prostokątnego, rzadziej okrągłego otworu. Pomocne są znormalizowane, ujęte w typoszereg wymiary ścianek czołowych przyrządów, do których przyzwyczaili nas już ich producenci. Wykonanie otworów nie stanowi problemu, ponieważ z reguły wycina się je za pomocą sterowanych cyfrowo obrabiarek do blach.  
Montaż kasetowy
Kolejny sposób mocowania dotyczy przyrządów, a nawet dużych zespołów, grupujących kilka przyrządów, mających modułową budowę. Modułowość polega na tym, że wymiary zewnętrzne przyrządów są wielokrotnością ściśle określonego normami modułu. Mają też inne, również znormalizowane, elementy mocowania. Najbardziej rozpowszechniona jest tutaj kaseta 19–calowa (dotyczy szerokości). Prefabrykat, w którym mocuje się kasety, ma konstrukcję przestrzennej kratownicy osłoniętej bocznymi ściankami, otwartej od czoła. Do tej kratownicy, zaopatrzonej w prowadnice, wsuwa się standaryzowane kasety obejmujące jeden lub wiele przyrządów. Ścianki czołowe kaset tworzą wspólną elewację prefabrykatu. Najczęściej ta metoda montażu jest stosowana dla sprzętu elektronicznego i komputerowego. Montaż kasetowy jest też powszechnie stosowany przy sprzęcie dla celów naukowych. Nadspodziewanie często ten sposób montażu można spotkać w układach automatyki. Dzieje się tak prawdopodobnie ze względu na szereg korzystnych cech, jakimi są: swoboda układania przyrządów obok siebie lub tworzenia ich grup przeznaczonych do określonych celów, a przy tym łatwość montażu, demontażu i wymiany kaset. Negatywną stroną tego rodzaju montażu są koszty budowy kaset i specjalnej konstrukcji modułów.

Montaż modułów płytkowych  
Ta metoda jest pewnym rozwinięciem poprzedniej. Polega na umieszczaniu w kasecie (szafki lub stojaka) przyrządów o budowie modułowej, lecz zmontowanych na płytkach. Najczęściej, chociaż nie wyłącznie, na płytkach drukowanych. Moduły wsuwane do kasety mają z góry przygotowane przyłącza szufladowe, które pasują do złączy na tylnej ścianie prefabrykatu lub kasety. To upraszcza procedurę łączenia z systemem automatyki. Moduł jedno- lub wielopłytkowy jest umieszczany na prowadnicach prefabrykatu (szafki, skrzynki, stojaka itp.) i mocowany dodatkowo wkrętem lub zatrzaskiem do obrzeża ramy. Również w tym przypadku ścianki czołowe modułów tworzą jedną, wspólną elewację prefabrykatu. Zastosowanie złączy wtykowych w modułach umożliwia wcześniejsze przygotowanie połączeń przewodowych między modułami (np. dla zasilania, zerowania), podobnie jak przygotowanie złączy dla wielożyłowych kabli obiektowych. Do tego rodzaju montażu odnoszą się również przepisy normy dla kaset oraz modułów. Typowym rozwiązaniem dla tej metody, uznawanym w wielu krajach, są zalecenia standaryzacyjne IEEE 1101.10.
Głównym niedostatkiem montażu przyrządów jako modułów wsuwanych do kasety jest koszt samej kasety z przyłączami na tylnej ścianie. Ten zawyżony koszt jest jednak rekompensowany z nawiązką przez zmniejszenie kosztów wykonania modułów, w których nie trzeba już umieszczać oddzielnych zasilaczy, wentylatorów, połączeń międzymodułowych ani też indywidualnych obudów ochronnych dla każdego przyrządu. Wszystko to zapewnia bowiem odpowiednio wyposażona wspólna obudowa. Dlatego w przypadkach, w których występuje więcej modułów (lepiej wypełnione kasety), całkowity koszt będzie znacząco niższy, niż dla innych rozwiązań.  
Jednak nie wszystko zależy od techniki montażu i związanych z nią kosztów. W praktyce bierze się pod uwagę: wygodę obsługiwania, dostępność części zamiennych, zwyczaje oraz lokalne lub branżowe standardy, a nawet względy estetyczne.

Michael Thompson, główny analityk ds. rozwoju w Timken Company   
Artykuł pod redakcją inż. Józefa Czarnula, specjalisty z wieloletnim doświadczeniem w instalacji systemów automatyki  
*Ujęte w normach, odpowiednio:
PN-EN 50022, PN-EN-50045
i PN-EN-50023.