Kaip suprojektuoti „mikro-UPS“ sistemą pramoniniams PLC valdymo skydams naudojant nuolatinės srovės į kintamąją srovę keitiklius?

K: Kaip suprojektuoti „mikro-UPS“ sistemą pramoniniams PLC valdymo skydeliams naudojant nuolatinės srovės į kintamąją srovę keitiklius?

Įvadas: Pramoninės automatizacijos pažeidžiamumas

Šiuolaikinėse gamyklose, naftos ir chemijos įmonėse bei miesto vandens valymo įrenginiuose programuojamieji loginiai valdikliai (PLC) yra operacinės veiklos smegenys. Šios kietosios būsenos kompiuterinės sistemos valdo sudėtingus robotų rankas, koordinuoja konvejerių greičius, stebi saugos jutiklius ir reguliuoja cheminių medžiagų srautų intensyvumą. Jos veikia realiuoju laiku, vykdydamos tūkstančius logikos kodo eilučių per sekundę.

Kadangi programuojamieji valdikliai (PLC) yra labai jautrios elektroninės įrangos priemonės, jiems reikia švarios, neperskaitomos elektros energijos. Net nedidelis elektros sutrikimas, pvz., įtampos kritimas, trukęs tik kelias milisekundes, gali sukelti PLC paleidimą iš naujo. Kai PLC netikėtai paleidžiamas iš naujo, visą gamybos liniją sustabdo. Tai sukelia brangius sugadintų produktų partijas, pažeistą įrankių įrangą, diagnostikos prastovas valandomis ir galimus saugos pavojus.

Nors dideli, centralizuoti nepertraukiamosios maitinimo sistemos (UPS) dažnai naudojamos gamykliniuose projektuose, daugelyje įrenginių reikia vietinės, itin patikimos apsaugos kiekvienam kritiniam valdymo skydeliui. Vietinės „mikro-UPS“ sistemos sukūrimas tiesiogiai PLC valdymo skydelyje naudojant specialų nuolatinės srovės į kintamąją srovę (DC-AC) keitiklį yra efektyvus, modulinis ir itin patikimas alternatyvus sprendimas. Ši inžinerinė instrukcija paeiliui paaiškina, kaip suprojektuoti mikro-UPS sistemą, demonstruodama, kaip integruoti JYINS grynosios sinusoidos keitiklius, kad būtų užtikrintas nepertraukiamas automatizavimo veikimas.

Pramoninės mikro-UPS sistemos sandara

Norint sukurti itin patikimą mikro-UPS sistemą pramoniniame valdymo skydelyje, inžinieriams reikia integruoti keturis pagrindinius komponentus į vientisą sistemą:

• Pagrindinis kintamosios srovės į nuolatinę srovę (AC-DC) maitinimo šaltinis: normaliomis eksploatacijos sąlygomis šis maitinimo šaltinis priima kintamosios srovės tinklo energiją ir ją konvertuoja į stabilų nuolatinės srovės įtampą (paprastai 24 V DC), kuria maitinamas pagrindinis PLC, jutikliai ir HMI ekranai.
• DC akumuliatorių bankas ir protingasis įkroviklis: Lokalizuotas akumuliatorių bankas (naudojantis litio-geležies-fosfato arba atsparių švinų-rūgšties akumuliatorius) yra sujungtas lygiagrečiai su sistema. Protingasis DC įkroviklis palaiko šį akumuliatorių banką visiškai įkrautą normalios elektros tinklo veiklos metu.
• DC–AC grynoji sinusinė bangos keitiklis: Šis keitiklis priima DC energiją iš rezervinio akumuliatorių banko ir vėl ją konvertuoja į stabilų kintamosios srovės (AC) energijos tiekimą. Šis AC išvesties signalas skirtas maitinti bet kokius kritinius AC maitinimu valdomus prietaisus, solenoidinius voztuvus ar saugos relės skydelyje.
• Greitasis statinis perjungimo jungiklis (STS): STS yra kritinis perjungimo elementas. Jis nuolat stebi pagrindinio elektros tinklo kintamosios srovės (AC) tiekimą. Jei tinklo įtampa sumažėja arba visiškai nutrūksta, STS nedelsiant perjungia PLC kintamosios srovės (AC) maitinimo šaltinį nuo tinklo prie keitiklio kintamosios srovės (AC) išvesties.

Žingsnis po žingsnio inžinerinis projektavimas ir integracija

Šios sistemos projektavimas ir statyba reikalauja tikslaus skaičiavimo ir griežto komponentų parinkimo:

1. Naudojimo profilio ir keitiklio galios apskaičiavimas

Projektavimo proceso pirmasis žingsnis – apskaičiuoti bendrą nuolatinę kintamosios srovės (AC) apkrovą, kurią turi padėti mikro-UPS. Išvardykite visus kritinius kintamosios srovės maitinamų komponentus, esančius skydelyje:

• Pagrindinė PLC maitinimo įrenginio vienetai (paprastai 240 V arba 120 V kintamosios srovės įėjimas).
• Vietiniai HMI rodymo ekranai.
• Kritiniai jutikliai ir signalų siųstuvai.
• Žemo galios kintamosios srovės solenoidiniai vožtuvai ir ryšių modemai.

Šių įrenginių nuolatinės galios vatais sumuokite ir padauginkite iš saugos koeficiento – bent 25–30 procentų – kad būtų įmanoma ateityje praplėsti skydelį. Pavyzdžiui, jei bendra kritinė kintamosios srovės apkrova yra 200 W, turėtumėte pasirinkti inverterį, kurio nuolatinė galia būtų ne mažesnė kaip 300 W. JYINS kompaktiški 300 W ir 500 W grynoji sinusoidos inverteriai puikiai tinka šiai paskirčiai, siūlydami labai patikimą energijos konvertavimo etapą kompaktiškame, skydelyje lengvai montuojamame korpuso dizaine.

2. Inverterio parinkimas: kodėl grynoji sinusoida yra neatsiejama

Pasirinkdami nuolatinės srovės į kintamąją srovę keitiklį PLC skydeliui, niekada nenurodymkite modifikuotos sinusinės bangos vieneto. PLC įrenginiai, pažangūs HMI ekranai ir tikslūs analoginiai įėjimo moduliai turi aukštos našumo impulsinio maitinimo šaltinius. Jei juos maitinsite modifikuotos sinusinės bangos keitikliu, šie maitinimo šaltiniai labai įkaista, kondensatoriai patirs didelį apkrovimą, o į PLC analoginius įėjimo grandinių kontūrus gali būti įvestas aukšto dažnio harmoninis triukšmas. Šis elektrinis triukšmas gali sukelti netikslius jutiklių rodmenis, nestabilų vožtuvų veikimą ir nuolatinę įrangos žalą.

Nurodykite tikrąjį grynosios sinusinės bangos keitiklį, pvz., JYINS JYP serijos modelį, kuris generuoja švarią, nuolatinę sinusinę bangą su mažiau nei 3 procentų bendruoju harmoniniu iškreipimu. Šis švarus bangos pavidalas užtikrina, kad jūsų PLC ir prijungti automatizavimo prietaisai veiktų taip pat patikimai, kaip veikdami nuo viešosios elektros tinklo.

3. Perdavimo laiko mažinimas: atitikti PLC laikymo laiko reikalavimą

Dauguma pramoninių PLC maitinimo šaltinių suprojektuoti taip, kad galėtų išlaikyti trumpalaikį maitinimo nutraukimą iki 10–20 milisekundžių be paleidimo iš naujo. Šis laiko tarpas vadinamas „laikymo laiku“.

Jūsų mikro-UPS konstrukcija turi užtikrinti, kad tinklo gedimo atveju perjungimas į inverterio maitinimą būtų baigtas gerokai anksčiau nei šiame laikymo laike. Standartinis mechaninis relės jungiklis yra per lėtas ir gali turėti kontaktų šuoliukų problemą, dėl kurios perjungimo trukmė siekia 20–50 ms, o tai sukels PLC paleidimą iš naujo.

Todėl inžinieriai turi naudoti kietųjų elementų statinį perdavimo jungiklį (STS), pagrįstą greitaveikiais tiristorais arba SCR. Aukštos kokybės STS gali aptikti kintamosios srovės tinklo gedimą ir perjungti maitinimą į aktyvų JYINS gryno sinusoidinio bangos inverterį per mažiau nei 5–8 milisekundes. Šis bepertraukiamas perjungimas yra pakankamai greitas, kad užtikrintų, jog PLC toliau vykdytų savo logiką be pertraukos.

4. Priemonės, kurios padeda teisingai prijungti laidus, suprojektuoti sistemą ir montuoti ją ant DIN bėgelio

Montuodami Micro-UPS komponentus fiziškai į PLC valdymo skydelį, laikytis šių pramoninių laidų ir išdėstymo standartų:

• Šilumos valdymas: Maitinimo šaltiniai, įkrovikliai ir invertoriai veikdami sukuria šilumą. JYINS inverterį montuokite valdymo skydelio viršutinėje dalyje, palikdami bent 5–10 cm laisvo erdvės aplink jo ventiliacijos angas, kad būtų užtikrintas natūralus konvekcinis aušinimas, arba įdiekite aktyviuosius spintos aušinimo ventiliatorius.
• Atskirkite nuolatinės ir kintamosios srovės laidus: Aukštos įtampos kintamosios srovės (AC) įėjimo/ išėjimo laidus fizikiškai atskirkite nuo žemos įtampos 24 V nuolatinės srovės (DC) valdymo linijų ir analoginių signalų laidų. Norėdami išvengti elektromagnetinės sąsajos patekimo į jutiklių linijas, naudokite atskirus laidų kanalus ir spalvotus laidus (pvz., raudoną – DC, juodą/ar mėlyną – AC).
• Patikima įžeminimas: Inverterio korpuso įžeminimo kontaktas turi būti patikimai sujungtas su skydo pagrindine varinės įžeminimo juostos. Akumuliatorių bankas, įkroviklis ir PLC turi bendrą, žemo impedanso įžeminimo tašką, kad būtų užtikrinta sauga ir išvengta elektrinių triukšmų kilpų.

Išvados: JYINS Power automatinės sistemos apsauga nuo gedimų

Aukšto rizikos pramonės automatizacijos srityje vietinis mikro-UPS yra naudingas ir pelningas draudimas. Apsaugodami atskirus kritinius PLC skydus nuo tinklo maitinimo įtampų kritimų ir nutraukimų, pašalinama vietinė gamybos sustabdymo galimybė ir apsaugoma brangi automatizacijos įranga.

Integruodami JYINS aukštos našumo, grynosios sinusoidinės bangos nuolatinės srovės–kintamosios srovės inversijos įrenginius į savo mikro-UPS projektus, skydų montuotojai ir pramonės automatizavimo inžinieriai užtikrina švarią, stabilų ir atsparų maitinimą. JYINS inversijos įrenginiai užtikrina tikslų bangos valdymą, aukštą energijos naudingumo koeficientą bei kompaktišką ir tvirtą konstrukciją, reikalingą veikti sunkiose pramonės spintose. Apsaugokite savo gamyklos „smegenis“, pasirinkdami JYINS valdybos sistemoms maitinti.