Bardzo istotnych informacji o zasadach montażu aparatury sterowniczej dostarcza norma PN-EN 60204-1 dotycząca wyposażenia elektrycznego maszyn. Norma PN-EN 60204-1 jest zharmonizowana z dyrektywą maszynową MD 2006/42/WE i z dyrektywą niskonapięciową LVD 2014/35/UE. Norma PN-EN 60204-1 jest najważniejszą normą dotyczącą wyposażenia elektrycznego maszyn.

Artykuł ten jest uzupełnieniem treści artykułu “Planowanie rozmieszczenia aparatury w szafie elektrycznej – podział na strefy EMC”, gdzie napisałem, w jaki sposób należy planować rozmieszczenia aparatury wg podatności na zakłócenia i emitowanie zakłóceń elektromagnetycznych. W tym artykule chcę przypomnieć kilka zasad montażu aparatury, o jakich można przeczytać w normie PN-EN 60204-1.

Powiązany temat: Planowanie rozmieszczenia aparatury w szafie elektrycznej – podział na strefy EMC

Co to jest aparatura sterownicza wg PN-EN 60204-1?

Aparaturę sterowniczą stanowią urządzenia łączeniowe, pomiarowe, zabezpieczające, logiczne, sygnalizacyjne, a więc są to wszystkie elementy wyposażenia maszyn, zasilane elektrycznie. Norma PN EN 60204-1 definiuje aparaturę sterowniczą w następujący sposób:

Aparatura sterownicza to urządzenia przełączające i ich kombinacje z połączonymi z nimi urządzeniami sterującymi, pomiarowymi, zabezpieczającymi i regulacyjnymi oraz zespoły utworzone z tych urządzeń i wyposażenia wraz z odpowiednimi połączeniami, osprzętem, osłonami i konstrukcjami wsporczymi, przeznaczone głównie do sterowania urządzeniami wykorzystującymi energię elektryczną.

Dostęp do aparatury sterowniczej

Drzwi w przejściach i do dostępu do obszaru obsługi elektrycznej powinny:

• mieć w świetle szerokość co najmniej 0,7 m i wysokość co najmniej 2,1 m
• otwierać się na zewnątrz
• mieć środki (na przykład rygle awaryjne) umożliwiające otwarcie od wewnątrz bez używania klucza lub narzędzia.

Cała aparatura sterownicza powinna być tak usytuowana i zamontowana, aby ułatwić:

• dostęp do niej i konserwację;
• zabezpieczenie jej przed zewnętrznymi wpływami lub warunkami, w których ma pracować;
• działanie i konserwację maszyny, i związanego z nią wyposażenia.

Wszystkie elementy aparatury sterowniczej powinny być umieszczone w taki sposób, aby mogły być zidentyfikowane bez ruszania ich lub ich oprzewodowania. Oznacza to, że elementy aparatury sterowniczej powinny być jednoznacznie oznaczone i powiązane ze schematem elektrycznym.

Całą aparaturę sterowniczą należy tak montować, aby ułatwiać jej obsługę i konserwację od przodu. Jeśli jest wymagany dostęp w celu regularnej konserwacji i regulacji, to takie urządzenia powinny być umieszczone na wysokości między 0,4 m a 2,0 m powyżej poziomu obsługi.

Norma PN-EN 60204-1 zaleca, aby zaciski były umieszczone co najmniej 0,2 m powyżej poziomu obsługi. Na zdjęciu poniżej cokół szafy ma 10 cm wysokości. Szafa wraz z cokołem umiejscowiona jest na korpusie maszyny o wysokości 8 cm, zaś zaciski są umieszczone na takiej wysokości, że jest spełnione zalecenie normy PN-EN 60204-1.

Na drzwiach obudów lub na normalnie usuwanych pokrywach obudów nie należy montować urządzeń, z wyjątkiem tych, które służą do uruchamiania, wskazywania, pomiarów oraz chłodzenia. Na zdjęciu poniżej widać m.in. przekształtnik zamontowany na drzwiach szafy elektrycznej, czego norma PN-EN 60204-1 zabrania.

Norma PN-EN 60204-1 nie zaleca stosowania w jednej obudowie nieelektrycznych części, niezwiązanych bezpośrednio z wyposażeniem elektrycznym wraz z aparaturą sterowniczą. Urządzenia takie jak zawory elektromagnetyczne powinny być oddzielone od wyposażenia elektrycznego, np. w osobnej komorze. W związku z tym, wyposażenie pneumatyczne nie powinno być umieszczane we wspólnej szafie elektrycznej wraz z wyposażeniem elektrycznym, tak jak na poniższym zdjęciu.

 

Każdy przewód powinien być identyfikowalny na każdym z zakończeń zgodnie z dokumentacją techniczną. Przewody powinny być identyfikowane za pomocą liczb, znaków alfanumerycznych, barw (albo na stałe albo jednym lub kilkoma paskami), lub za pomocą kombinacji barw i liczb lub znaków alfanumerycznych.

Aparatura sterownicza umieszczana wewnątrz obudów

Dostęp do części czynnych mogących być pod napięciem musi być zapewniony przez obudowy. P. 6.2.2 normy PN-EN 60204-1 szczegółowo wyjaśnia ten warunek. Części czynne powinny być umieszczone wewnątrz obudów zapewniających stopień ochrony przed dotykiem bezpośrednim nie niższy niż IP2X lub IPXXB. Otwarcie obudowy (tj. otwarcie drzwi, pokryw, osłon i podobnych) powinno być możliwe tylko, gdy:

• dostęp jest możliwy jedynie z użyciem klucza lub narzędzia,
• odłączenie części czynnych wewnątrz obudowy następuje, zanim obudowa będzie otwarta.

Otwieranie bez użycia klucza lub narzędzia i bez odłączania części czynnych powinno być możliwe tylko wtedy, gdy stopień ochrony przed dotykiem bezpośrednim wszystkich części czynnych jest nie niższy niż IP2X lub IPXXB. Gdy tę ochronę zapewniają przegrody, to albo ich usunięcie powinno wymagać zastosowania narzędzia, albo – w przypadku gdy przegroda jest usuwana – wszystkie części czynne chronione przez tę przegrodę powinny być samoczynnie odłączane.

Obudowa aparatury sterowniczej

Wszystkie obudowy zastosowanej aparatury sterowniczej powinny zapewnić stopień ochrony co najmniej IP22. W praktyce oznacza to, że mając dostęp do aparatury sterowniczej przy otwartych drzwiach szafy elektrycznej i chcąc dotknąć jakikolwiek element w tej szafie mogący być pod napięciem z zamkniętymi oczami, prąd elektryczny nie może nas porazić. Na zdjęciu poniżej przykład aparatury mającej części czynne pod napięciem, dla których udowodniono brak zapewnienia stopnia ochrony IP22. Aby to poprawić, należy w takim przypadku zastosować dodatkowe osłony lub przegrody.

Połączenia elektryczne aparatury sterowniczej

Zdarzało mi się widzieć naprawdę świetnie wykonane nowe maszyny, ale po otwarciu szafy elektrycznej, to co tam zobaczyłem, było już koszmarem. Głównie chodzi o kolor przewodów (pojedynczych żył) użytych do połączeń elektrycznych. Niestety nie jest tak, że można tu stosować dowolność szczególnie dla przewodu neutralnego i ochronnego, bowiem kolor powinien sugerować, jaką funkcję pełnią obwody. Oprócz barwy zielono-żółtej, stosowanej do identyfikacji przewodu ochronnego, norma PN-EN 60204-1 w p. 13.2.4 podaje takie oto kolory:

Kolor	Opis
	obwody mocy prądu przemiennego i prądu stałego
	obwody sterowania prądu przemiennego
	obwody sterowania prądu stałego (barwa ciemnoniebieska)
	przewód neutralny (barwa niebieska nienasycona, jasnoniebieska)
	obwody wyodrębnione zgodnie z 5.3.5, czyli obwody nie odłączane urządzeniem odłączającym od zasilania, np. obwody oświetleniowe służące do oświetlenia podczas konserwacji lub napraw, czy obwody z wtyczką i gniazdem służące wyłącznie do podłączenia narzędzi i przyrządów służących do napraw i prac konserwacyjnych

Kolor przewodów – jeśli stosowany jest prawidłowo – od razu wskazuje, jakiego rodzaju funkcję pełni obwód. Nie można tego wiązać z tym, w jakim obwodzie znajduje się bezpieczne napięcie. Napięcie sterownicze to nie zawsze 24V DC. Mówi o tym p. 9 normy PN-EN 60204-1. Napięcie sterowania wg p. 9.1.2 nie powinno przekraczać 277 V, jeśli jest uzyskiwane z transformatora. Nie wszystkie maszyny są sterowane za pomocą bezpiecznych napięć i należy zwrócić na to szczególną uwagę.

Zwarcia doziemne jakiegokolwiek obwodu sterowania nie powinny powodować niezamierzonego uruchomienia, potencjalnie zagrażających ruchów lub uniemożliwiać zatrzymanie maszyny. Między innymi dlatego zasilanie obwodu sterowania (w uzwojeniu wtórnym transformatora) jest dołączane do układu połączenia ochronnego. Wszystkie zestyki, elementy półprzewodnikowe itp., przewidziane do operowania urządzeniami elektromagnetycznymi lub innymi (na przykład przekaźnik, lampka sygnalizacyjna), są włączane między z jednej strony przełączany przewód zasilania obwodów sterowania i jeden zacisk cewki lub urządzenia. Drugi zacisk cewki lub urządzenia (najlepiej zawsze o tych samych oznakowaniach) jest dołączany bezpośrednio do przewodu wspólnego zasilania obwodów sterowania bez jakichkolwiek elementów łączeniowych.

W przypadku napięć bezpiecznych, mowa o ochronie przez zastosowanie bardzo niskiego napięcia PELV i w p. 6.4 norma PN-EN 60204-1 podaje warunki, że napięcie znamionowe obwodu PELV nie powinno przekraczać:

• 25 V wartości skutecznej prądu przemiennego lub 60 V prądu stałego, wolnego od tętnień, gdy wyposażenie jest zwykle eksploatowane w pomieszczeniu suchym i gdy nie przewiduje się rozległego zetknięcia się części czynnych z ciałem człowieka; lub
• 6 V wartości skutecznej prądu przemiennego lub 15 V prądu stałego, wolnego od tętnień, we wszystkich innych przypadkach;

Obwód PELV musi być uziemiony i o tym również często się zapomina. Jedna strona obwodu lub jeden punkt źródła zasilania obwodu PELV powinien być połączony z układem połączeń ochronnych. Norma PN-EN 60204-1 nie podaje żadnych informacji na temat ochrony za pomocą SELV (czyli ochrony takiej jak PELV, ale bez połączonych obwodów z uziemieniem), co oznacza, że obwody sterownicze zasilane z zasilaczy muszą spełniać warunki ochrony za pomocą PELV.

Brak uziemienia obwodu PELV powoduje, że obwód staje się obwodem SELV, co w przypadku wyposażenia elektrycznego maszyn jest niedopuszczalne.

 

W przypadku ochrony za pomocą PELV, bardzo ważnym wymaganiem jest stosowanie odpowiedniego zasilacza. Norma PN-EN 60204-1 podaje, że zasilacz taki musi zapewniać, aby w przypadku defektu wewnętrznego napięcie na zaciskach wyjściowych nie przekroczyło wartości podanych w p. 6.4.1, tj. 25 V wartości skutecznej prądu przemiennego lub 60 V prądu stałego. Nie wszystkie zasilacze dostępne na rynku spełniają ten warunek. Niektórzy producenci zasilaczy udostępniają w instrukcjach informacje na temat dopuszczenia swoich zasilaczy jako wyposażenie elektryczne maszyn:

 

Normę PN-EN 60204-1 czyta się łatwo, ale zrozumieć wszystkie jej wymagania jest niezwykle trudno. Pewne informacje mogą się usystematyzować dopiero po wielokrotnym przeczytaniu jakiegoś zagadnienia. Wciąż – mimo rosnącego poczucia odpowiedzialności za produkt – wśród producentów maszyn przeważa brak wiedzy z zakresu normy PN-EN 60204-1. Wykonanie wyposażenia elektrycznego maszyn wg PN-EN 60204-1 jest obligatoryjne i każdy producent musi znać tą normę, a prefabrykacja szaf elektrycznych powinna być nadzorowana przez projektanta, który powinien zaglądać do tej normy bardzo często.