דרישות אספקת כוח פרופ'יבוס והבטחת פעילות אמינה

דרישות אספקת כוח פרופ'יבוס והבטחת פעילות אמינה

פרופ'יבוס (Process שדה Bus) נשאר אחד הפרוטוקולים הנפוצים ביותר של תקשורת תעשייתית בייצור, בקרת תהליכים וסביבות אוטומציה.חיבור הכל מחיישנים פשוטים ומבצעים לקרי לוגיקה מורכבים (PLCs) ומניעים, רשתות פרופ'יובוס חייבות לפעול עם אמינות יוצאת דופן. בלב המהימנות הזו הוא לעתים קרובות גורם מזלזל: אספקת החשמל גרועה או נתמכת, יכול להביא לכך דרישות תקשורת ארוכות טווח, כלומר, כדי לעצור את התכונות של תפקודים יציבים, או להפעיל את התכונות של מערכת תקשורת יציבה, כלומר, כלומר, כלומר, או להפעיל את התכונות.

הבנת דרישות הכוח של פרופ'בוס

רשתות פרופ'יבוס, במיוחד את ה- Profibus DP (Decentralized Peripherals) וריאנט, בדרך כלל לפעול על 24 V DC nominal אספקת מתח.עם זאת, תקן מאפשר סובלנות של ±20%, כלומר המתח בכל מכשיר על האוטובוס יכול לנוע בין 19.2 ל 28.8 V ועדיין להיחשב בתוך מפרט.

אספקת החשמל חייבת גם לספק זרם מספיק כדי לתמוך ברשת כולה.כל מכשיר פרופ'יבוס, בין אם מדובר בחיישנים, אקטוטור או חוזר, שואב זרם מסוים.המגירה הנוכחית המצטברת, בתוספת שולי בטיחות של 20-30%, קובע את היכולת הכוללת הנדרשת מהאספקה.לדוגמה, רשת עם 20 מכשירים כל אחד מ- 100A תדרוש אספקה של לפחות 2.4 A, 3 או יותר נכון כדי להתמודד עם מחסומים עתידיים.

טפטולה טיפות בהתחשב ב Long Cable Runs

רשתות פרופ'יבוס DP יכולות לנוע למרחק של עד 1200 מטרים ב- 93.75 kbps ללא חזרות, ומרחקים ארוכים יותר עם חזרות.על פני הגבהים האלה, ירידה במתח הופכת לדאגה קריטית.ההתנגדות של כבל פרופ'בוס (בדרך כלל סביב 0.1 ⁇ למטר עבור זוג הכוח) גורמת לירידה בלחץ הנוכחי נמשך.

כדי להפחית את הירידה במתח, מעצבים צריכים לחשב את הירידה הצפויה של המתח באמצעות חוק הואם (V = I × R) ולהבטיח כי מתח האספקה מוגדר כראוי, או להשתמש באספקת חשמל מרובים המופץ לאורך האוטובוס. בפועל, מהנדסים רבים להגדיר את אספקת החשמל ל 24.5 V או 25 כדי לפצות על טיפות מתון תוך כדי שהייה בתוך 28.8 V מקסימום.

דרישות ריפל ו Noise

תקשורת פרופ'יבוס מסתמכת על אותות מתח שונים רגישים לרעש חשמלי.ספק החשמל חייב להיות פלט נמוך, בדרך כלל פחות מ 50 mV שיא-to-peak, כדי להימנע מזרקת רעש לתוך האוטובוס.Switched-mode אספקת חשמל (SMPS) נפוצים בהגדרות תעשייתיות, אבל לעתים קרובות הם מייצרים ript באיכות גבוהה כי יכול להיות אותות אם לא כראוי קו פילטר, לפעמים יעיל יותר, אבל הם מציעים ביצועים יעילים יותר, אבל הם בדרך כלל, עם ביצועים יעילים יותר, אבל הם לעתים קרובות.

מפתחי אספקה של פרופ'יבוס

גורמים הקשורים ביניהם קובעים האם רשת פרופ'בוס תפעל באופן אמין במהלך חייו.אלה פשוט מעבר לבחירת אספקת חשמל עם המתח הנכון ואת הדירוגים הנוכחיים.

יציבות ותקנה

תנודות וולטאז, בין אם משינויים עומס, שינויים בכוח קלט, או סחף אספקת חשמל, יכול לגרום שגיאות תקשורת או תקלות מכשיר. Regulated כוח עם קו חזק ועומס רגולציה (בדרך כלל ±1% או טוב יותר) הם חיוניים.חפש אספקה המציינת זמן של לפחות 20 מ"מ, המאפשר לרשת לרכוב באמצעות הפרעות עיקריות מבלי להזרק, עם כוח עם חישה מרחוק יכולות לפצות על מתחים.

ריצוף תקין ושיקום

התעלות היא אחד ההיבטים הקריטיים ביותר אך לעתים קרובות להתעלם של התקנת פרופ'יבוס.הטבעה לא נכונה יכולה ליצור לולאות קרקע, המציגות רעש משותף-מודד ויכולים להשחית נתונים.סטנדרט פרופ'בוס ממליץ על התייחסות חד-פעמית קרקעית של הרשת כולה, בדרך כלל באדון או באספקת החשמל.כל המגנים צריכים להיות מחוברים לקרקע בקצה אחד בלבד כדי למנוע זרם.

בידוד בין מרכזי ההיצע והרשת של פרופ'בוס חשוב גם.אספקת חשמל תעשייתית רבים מספקת בידוד גליוני בין ראשי הקלט לבין הפלט DC, מניעת זרמי אשמה מלהפיץ לרשת.עבור מתקנים בעלי עוצמה גבוהה, לשקול את אספקת החשמל עם בידוד חזק ומתח מינימלי של 1500 V AC או גבוה יותר.

הגנה עדכנית

מעגלים קצרים ועומסים יתר יכולים להתרחש בשל תקלות מעייפים, כשלי מכשירים או נזק מקרי.כל תפוקה של אספקת חשמל צריכה להיות מוגנת על ידי שובר מעגלים או ממזג האוויר מדורג ב-125-150% מהעומס הצפוי ביותר הנוכחי.הגנה זו חייבת לתאם עם הדירוגים הנוכחיים של מכשירי פרופ'יבוס וכבל למניעת נזק.עבור רשתות עם אספקת חשמל מבוזרת, כל פלח צריך להיות בעל הגנה עדכנית שלה.

שוברי מעגל איפוס מועדפים על פני הפתיחות בסביבות תעשייתיות, משום שהם מאפשרים שיקום מהיר של כוח לאחר שהאשמה מובהר.עם זאת, הפתיחות מציעות יכולת הפרעה קצרה יותר וייתכן שיידרשו עבור אישורי בטיחות מסוימים.

כוח מפוכח מתווה עבור מערכות קריטיות

ביישומים שבהם אין זה מתקבל על הדעת, כגון תעשיות תהליכים רציפות או מערכות קריטיות בטיחות, אספקת חשמל מאוזנת היא צורך. Redundancy ניתן ליישם בשתי תצורה ראשונית: במקביל למזומנים, שבו שני אספקה זהה חולקים את העומס ואחד יכול לקחת על עצמו אם השני נכשל; וגיבוי מחדש, שבו היצע שני נשאר עצלן ומתגים בכישלון של ראשוני כדי להבטיח מעבר חלקה, למנוע החלפת חשמל או מחוסם לאחור.

Redundancy מרחיבה מעבר לאספקת החשמל עצמה.חשבו על עיקרי מזון, אספקה בלתי ניתנת לעצירה (UPS) כדי להתמודד עם הפסקות קצרות טווח, וגיבוי גנרטור עבור הפרעות מורחבות. ניטור הבריאות של אספקה מאוזנת באמצעות מגעים אזעקה או תקשורת רשת מאפשר לצוותי תחזוקה להחליף יחידה כושלת לפני שהשני נכשל.

איכות כבל ו- Cable Quality

כבל ארוך פועל לא רק לגרום לירידה מתח, אלא גם להגדיל את הרגישות של הרשת להפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) פרופ'יבוס מפרט כבל מסוג A עם אימפולס אופייני של 150 ⁇ ו קיבול של פחות מ -30 pF / m. השימוש כבל סטנדרטי יכול לקלקל איכות אות ולהפחית מרחק מקסימלי.

מיקום אספקת חשמל גם חשוב.לתפוס את האספקה בקצה אחד של האוטובוס הוא נפוץ אבל יכול להוביל לירידה מתח בסוף הרחוק. Distributing אספקה מרובים לאורך האוטובוס, כל כוח של המגזר המקומי, משפר את הרגולציה מתח ומפחית את ההשפעה של כשל אספקה יחיד.עם זאת, להבטיח כי הבסיס של כל הציוד קשורים יחד בנקודה אחת כדי למנוע לולאות קרקע.

קידום פעילות אמינה: הפרקטיקה הטובה ביותר

השגת פעילות אמינה של פרופ'בוס דורשת יותר מאשר בחירת אספקת החשמל הנכונה.הוא דורש גישה שיטתית להתקנה, תחזוקה ובקרה.

ניהול חשמל תעשייתי מוסמך

לא כל 24 אספקת חשמל V מתאימה לרשתות פרופ'יבוס.חפש אספקה המיועדת במיוחד ליישומים תעשייתיים, עם אישורים כגון UL 508 (Industrial Control Equipment), CSA, CE, ו-ATEX לסביבות מסוכנות.אספקה זו נבדקת עבור rחוסנות, חסינות רעש, ואמינות בתנאים קשים. כמה יצרנים מציעים חשמל עם תקשורת משולבת, המאפשר ניטור מרחוק של מתח, טמפרטורה הנוכחית, בעוד אין צורך פשטות, וכיסוי תחזוקה, ואמינות תחת תנאים קשים.

בדיקה ותחזוקה סדירה

רכיבי אספקת חשמל, במיוחד קיבולים אלקטרוליטיים, יש תוחלת חיים סופית מדורג בדרך כלל 5-10 שנים בהתאם לטמפרטורה ועומס. לוח זמנים של תחזוקה מונעת צריך לכלול:

• (ב) ,0) , עיין ב-Visual CheckFLT:1 של טרמינלי חשמל עבור קורוזיה, קשרים רציפים, או סימנים של חימום יתר (דיסקציה, בידוד מומס).
• (ב) [ה]התמדה של תפוקת המתחים של התפוקה: 1 בינואר] באספקת החשמל ובמכשיר הרחוק ביותר לאמת אותו נשאר בתוך ±20% סובלנות.
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ,0) ,התחילות האוורור 1 ומעריצים למנוע בניית אבק המפחיתה את יעילות הקירור.
• (ב) החלפה של כוח אספקת חשמל 1:1, גישה לסוף החיים, במיוחד ביישומים קריטיים.

מרווחי תחזוקה צריכים להיות לפחות שנה, אבל בדיקות רבעוניות מומלץ לסביבות קשות עם טמפרטורה גבוהה, לחות או רטט.

רשת תקינה Termination

פרופ'יבוס דורש התנגדות מוחלטת בשני הקצוות של האוטובוס כדי למנוע השתקפות אותות שגורמים לשחיתות של נתונים.הההפסקה מספקת עומס של 150 ⁇ כדי להתאים את הדחף הכבלים.עם זאת, סיום גם שואב זרם מאספקת החשמל.כל אחד מהמונחים בדרך כלל צורך בערך 20 מ' ב-24 V.ברשת עם שני מונים, זה מוסיף 40 מ"א למגירה הנוכחית, קטנה אך לא ראויה לגורם שיש לתקציב.

השתמש במונחים פעילים (אשר כוללים הרגולטור מתח) ולא רשתות התנגדות פסיביות, שכן הם שומרים על אימפולס הולם גם אם מתח האספקה משתנה.להבטיח כי מונחיטורים מופעלים מאותו היצע כמו הרשת כדי למנוע הבדלים מתח שעלולים לגרום לזרם הנוכחי דרך מגן.

עקבו אחרי Power Quality ברציפות

בעיות איכות כוח כגון מתח חבלות, צפי, הרמוניות, ורעש גבוה קידוד יכול לשבש לסירוגין תקשורת פרופ'יבוס מבלי להשאיר ראיות ברורות.לצמצם מנתח איכות כוח על ההיצע העיקרי של הרשת לתקופה של ימים או שבועות יכול לחשוף בעיות המתרחשות רק במהלך פעולות ציוד מסוימות או שינויים. עבור ניטור רציף, לשקול התקנת מפקח איכות ייעודי עם פלטות המשלבות עם מערכת ניהול SCADA או ניהול מבנים.

בעיות איכות חשמל נפוצות בסביבות תעשייתיות כוללות:

• (ב) ⁇ :0) ,Voltage sagsFLT:1, הנגרמת על ידי הפעלת מנועים גדולים או החלפת עומסים כבדים.
• (ב) ,0) ,העברה של מעלים (ב"ג) מהתקפות ברקים או מעבר לעומסים אינדוקטיביים.
• (FLT:0) עיוותים הרריים 1:1 מכוננים בתדר משתנה (VFDs) ועומסים לא לינאריים אחרים יכולים להגביר את החימום בהתמרנים ואספקת החשמל, להפחית את תוחלת החיים שלהם.

המונחים:

גלי חשמל, בין אם מהתקפות ברק, החלפת כלי תועלת, או ציוד כוח גבוה בקרבת מקום, יכול לפגוע באספקת חשמל ומכשירי פרופ'יבוס המחוברים.הגנה על סורג צריך להיות מיושם ברמות מרובות:

• (FLT:0) הגנה על גל פריים 1R) בכניסה לשירות הראשי של המתקן, בדרך כלל סוג 1 או סוג 2 גל הגנה מכשיר (SPD) מדורג עבור 20-100 kA.
• (ב) ,0) הגנה שנייה (FLT:1) באספקת החשמל, באמצעות סוג 2 או סוג 3 SPD עם מתח נמוך יותר של ניתוב.
• (FLT:0) ,Signal surge ProtectionFLT:1 עבור כבל פרופ'יבוס עצמו.מכירים מיוחדים של פרופ'יבוס מדגימים את המתח השונה ולהסיט את הזרם לקרקע ללא השפעה על העברת נתונים.

למכשירי הגנה סורגים יש תוחלת חיים סופית ויש לבדוק מדי שנה מעמד אינדיקטור ולהחליפם לאחר אירוע עלייה גדול.

שיקולים מתקדמים ל-High-Reliability Networks

עבור היישומים התובעניים ביותר, אמצעים נוספים יכולים לשפר עוד יותר את אמינות אספקת החשמל.

כוח אספקה Redundancy with Load Sharing

בתצורה חד-משמעית של תצורה, שיתוף עומס מבטיח כי שני אספקת החשמל לפעול בשבריר של היכולת הדירוג שלהם, להאריך את החיים שלהם ומאפשר ליחידה אחת להיכשל ללא הפרעה. כמה ציוד תעשייתי כולל ערכת נתח עומס המאפשרת לשני יחידות לאזן את התוסף הנוכחי.עבור אספקה ללא תכונה זו, מודולים שיתוף עומס חיצוני זמינים.

סוללות גיבוי ו- UPS

עבור רשתות שחייבות להישאר מבצעיות במהלך הפרעות ראשיות קצרות (למשל, כדי לסגור בבטחה ציוד), UPS הוא חיוני.ה- UPS צריך להיות בגודל כדי לכפות את רשת פרופ'יבוס ועומסים קריטיים במשך לפחות 15-30 דקות. השתמש ב- UPS עם מערכת ניהול סוללות חזקה וסובלנות מתח רחב למתח רחב כדי למנוע רכיבה על סוללות מיותרות במהלך הסבים.

הרדיפת הסביבה

אספקת חשמל המותקנת בסביבות קשות חייבת להיות מדורגת לתנאים.עבור אזורי זמן גבוהים (מעל 50 מעלות צלזיוס), לגוון את תפוקה אספקת החשמל על פי המפרטים של היצרן או להשתמש באספקה עם דירוג טמפרטורה גבוה יותר. עבור סביבות לחות או קורוזיות, בהתאם לוחות מעגלים מצופים היטב ומכלולים חתומיים (IP65 ומעלה) למנוע התנגשויות או התקפה כימית באזורים מסוימים, למנוע שימוש יעיל יותר עם מברגומים.

בעיות של Power-Related Profibus

כאשר רשת פרופ'יבוס חווה שגיאות תקשורת לסירוגין או כשלי מכשירים, אספקת החשמל היא לעתים קרובות החשוד הראשון לפתרון בעיות שיטתיות יכול לבודד את שורש הסיבה:

1. (FLT:0) מתח של מתח חישוב בנקודות מרובותFLT:103) לאורך האוטובוס, החל באספקת החשמל ויציאה החוצה. השוו קריאה נגד טווח 19.2-28.8 V. A מתח אשר יורד בהתמדה מציין תוספת מופרזת של איפור נוכחי או כבל נמוך.
2. (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
3. (FLT:0) השתמש בכלי אבחון פרופ'יבוס 1FIRLT:1 כדי ללכוד שגיאות אוטובוס. מנתחים רבים יכולים לדווח על אירועים מתח נמוך או רטיבות מופרזות כי נקודה לבעיות אספקת חשמל.
4. (ב) חיבורי אספקת החשמל של אספקת החשמל (FLT:1) עבור רופפת או קורוזיה.חיבור בעל אחריות גבוהה יכול לגרום טיפות מתח לסירוגין שקשה לתפוס עם מדידה סטטית.
5. (ב) ,0) ממורמרים את אספקת החשמל עם אוקטיוסקופ 1:1 מעל תקופה של דקות עד שעות.חפשו ripple, רעשים, או טיפות אשר עולים בקנה אחד עם כשלים של המכשיר.

בעיות "תקשורת" נפוצות הן למעשה בעיות אספקת חשמל.גישה שיטתית מצילה שעות של פתרון בעיות מבוזבז.

מסקנה

אספקת החשמל היא הבסיס של רשת פרופ'יבוס אמינה.פגישת המתח הבסיסי, מפרט נוכחי וקרוע הוא רק נקודת ההתחלה. מהנדסים צריכים לשקול גם ירידה מתח למרחקים ארוכים, קרקע נאותה ובודד, הגנה על פני זמן, הגנה על פני זמן, ריצוף עבור יישומים קריטיים, ופיקוח איכות רציף תחזוקה סדירה, הגנה על הגלידה, וחיזוק סביבתית להבטיח את הרשת המבצעת במשך שנים, אפילו דורש את ההגדרות התעשייתית ביותר.

על ידי טיפול באספקת החשמל כמרכיב מונדס בקפידה של הרשת ולא לאחר מחשבה, מתקנים יכולים למזער את עלויות התחזוקה, להפחית את עלויות תחזוקה, למקסם את תפוקה של התהליכים האוטומטיים שלהם.עבור ארגונים המבקשים לשפר את האמינות של פרופ'יבוס, ביקורת יסודית של תשתית אספקת החשמל הקיימת היא צעד הגיוני הראשון אשר לעתים קרובות מניב שיפורים מיידיים ומדידים.

(ב) לקרא נוסף, התייחס להנחיות הרשמיות של ה-FLT:0 (Profibusal InternationalFLT) ו-TheFLT:2IEC 611 StandardFLT 3) למפרטי שדהבוס.