Endüstriyel otomasyon sistemleri, modern üretim arka kemiğini oluşturur, süreç kontrolü ve kritik altyapıyı programlanabilir mantık kontrolörlerinden (PLCs) ve değişken frekans sürücüler (VFDs) gelişmiş robotlar ve denetçi kontrol ve veri satın alma (SCADA) ağları, bu sistemler güvenilir bir şekilde işlev için temiz, istikrarlı bir elektrik tedariki talep eder, güç kalitesi rahatsızlıkları çok nadir değildir; her iki iç ekipman etkileşimleri ve dış şebeke etkinliklerinden kaynaklanırlar.
Endüstriyel Ayarlarda Güç Kalitesini Anlamak
Power kalitesi, elektrik tedarik maçlarını ideal gerilim ve frekans dalgaformları ile nasıl yakından takip eder. İdeal bir dünyada, gerilim ve mevcut sürekli ampültürücük bir şekilde sabit bir amplitüd ve frekansı (tipik olarak 50 veya 60 Hz). Gerçek dünya elektrik, ancak birkaç döngüye tabi ki aydınlatma veya motor yükleri ile sınıflandırılabilir, ancak endüstriyel otomasyon sistemleri için, küçük sapmalar bile sabit bir şekilde çalışır.
Endüstriyel bir bitki içindeki elektrik ortamı ünlü olarak gürültülüdür. Büyük motorlar başlıyor, bizlders, retifiers ve geçiş değiştiricileri tüm enjekte edilebilir harmonikler ve geçici gerilimler, bu da yüksek verimli cihazların çoğalması, VFD'lerin yaygınlaşması gibi. Doğru mitigation olmadan, kümülatif etki, devre dışı geçişler için devre dışı bırakmak için devre dışı bırakmak için yol açabilir.
Güç Kalitesi Türleri
Güç kalitesi sorunlarını etkin bir şekilde ele almak için mühendisler öncelikle otomasyon sistemlerini tehdit eden belirli rahatsızlık türlerini bilmelidir. Aşağıdaki kategoriler en yaygın ve sorunlu fenomenleri temsil eder.
1. Gergin ve Interruptions
Gerginler - ayrıca dipler olarak adlandırılır - RMS gerilimi'de kısa süreli azalmalar, genellikle yarıdan birkaç saniyeye kadar kalıcıdır.Onlar endüstri bitkilerindeki en sık sık kullanılan güç kalitesi olayıdır, genellikle işlemdeki hatalardan dolayı, yıldırım grevleri veya ağır yüklerin fabrikada başlamasından dolayı zarar verebilir.For Otomasyon ekipmanları, bilge gerilimin% 80-% 90'ı kapatabilir, kontrol edicileri kapatabilir, işletim programlarını kaybetmeye yol açarlar.
Tamam kesintiler, sadece birkaç milisaniye için bile, daha da yıkıcıdır. Birçok otomasyon kontrolörleri bir veya iki döngünün ötesinde bir kapasiteye sahip değildir, tam bir sistem yeniden başlatma ve olası veri kaybı anlamına gelir.
2. Gerginler ve Transient Overvoltages
Gerginlik swells nominal RMS geriliminin üzerinde geçici olarak artışlar, ancak daha ciddi tehditler altındayken meydana gelebilirler - çok kısa, yüksek hacimlilar veya tek hat tabanlı sistemlerde hatalar meydana gelebilirler, hatta yakın devre kesicilerin ve transformatörlerin işleyişini strese uğrayabilirler, ancak elektronik otomasyon bileşenleri için, daha ciddi tehditler geçici aşırı yükleme limanlardan gelir - çok kısa, yüksek hacimli akışlar.
3. Harmonic Distortion
Harmonics, frekansların temel frekansların tam anlamıyla birden çok olduğu bir dalga biçiminin sinusoidal bileşenleridir ve VFDs, retifier, UPS sistemleri ve yayıcılar gibi doğrusal olmayan yükler için, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.
4. Frekans Variations ve Imbalance
Frekans varyasyonları, ağ bağlantılı sistemlerde nadir görülür, ancak adalanmış veya yedekleme jeneratör senaryolarında meydana gelebilir. Frekans sapmaları senkronizasyon motorlarının hızını etkiler ve güç hattına güvenen kontrol sistemlerinin zaman aralığına kadar sık sık sık sık sık ısıtılmasıdır.
Otomasyon Sistemlerine İlişkin Doğrudan Etkileri
Endüstriyel otomasyon üzerindeki güç kalitesi rahatsızlıklarının etkileri tek bir tür sonuçla sınırlı değildir. Operasyonel, finansal ve güvenlik alanlarında boşluklar. Aşağıda, her bir pratik örnekle birincil etki kategorileridir.
Ekipman Mal işlevleri ve Planlanmamış Bittiler
PLCs, hareket kontrolörleri ve güvenlik röleleri, kesin gerilim toleransları ile tasarlanmıştır. Alt gerilim eşinin altında bir gerilim bilgesi, mevcut mantık durumunu ve herhangi bir işlemden kaybetmeye veya mekanik bir strese neden olabilir.
Data Corruption and Communication Kayıp
Endüstriyel ağlar anahtarlar, yönlendiriciler ve transceivers için stabil güce bağlıdır. Transient gerilimler Ethernet tabanlı protokolleri bozabilir, harmonik gürültü analog döngüler sırasında sinyal bütünlüğüne yol açabilir.In fieldbus sistemleri, DeviceNet veya Modbus RTU, zayıf güç kalitesi sonucu tarafından başlatılan iletişim hataları, gecikmiş kontrol eylemleri ve nuisance alarm selleri kaybetmektedir.For SCADA sistemleri, bir rahatsızlık sırasında uzaktan terminal birimleriyle iletişimin kaybedilmesi, operatör durum farkındalığında kör noktalar yaratabilir.
Acelerated Bileşen ve Bakım Maliyetleri
Mekanik bilgelere tekrar maruz kalma, dalgalanmalar ve harmonikler, elektrik tedarikinde elektrolitik kapasitörlerin aşınmasını hızlandırabilir, dönüştürücü rüzgarlardaki yalıtımları azaltır ve elektromekanik röprülerin temaslarını erler. Otomasyon ekipmanlarının 10–15 yıl önce başarısız olabilir, daha fazla yedek parça envanter ve bakım işi daha da artar.
Üretim Downtime ve Gelir Kayıp
Birçok endüstriyel operasyon için planlanmamış downtime, sadece birkaç dakika süren üretime neden olabilecek en görünür ve pahalı bir gerilimdir. endüstri çalışmalarına göre, ortalama bir düşük zaman etkinliği, endüstri ve üretim hacmine bağlı olarak binlerce ila milyonlarca dolar arasında değişebilir.Bir kısa gerilim, bir paketleme hattını sıfırlamanın sadece birkaç dakikayı geciktirebilir, ancak hattın temizlenmesi gerekirken, denetimli ve yeniden başlatılabilir, etkili bir kesinti süresi tekrarlanabilir.
Gerçek Dünya Örnekleri ve Endüstri Data
Bu konuların büyüklüğünü göstermek için, kompresörü tekrarlanan büyük bir otomotiv montaj bitkisini yazın öğleden sonra tekrarlanan bir daire olarak düşünün. Soruşturma, yakın bir alt panelde PLC'leri sıfırlamak için yeterince derin olan gerilime neden olduğunu ortaya koydu. Kontrol odasını besleyen yüksek hızlı bir gerilim düzenleyicisi ve re-sequencing the kompresörü yılda% 40 saatini tasarruf etti.Bir başka durum çalışması, pnömatik bir şekilde 3'ü rastgele yaşamı ortadan kaldırmak için, diğer hatayı ortadan kaldırmak için, otomatik olarak devre dışı bırakmak için yapılan bir diğer durum incelemesine neden oldu.
Elektrik Gücü Araştırma Enstitüsü (EPRI) gibi vücutlardan gelen endüstriyel enerji kalitesi olayların% 60'ının gerilim bilge olduğunu ve bunların çoğu, "momentary" kesintilerinin otomatik süreçler için bir ikinci hesaptan daha az olduğunu da vurgulamaktadır.
Dava ve Önleme Stratejileri
Etkili mitigation, ekipman seçimi, sistem tasarımı, izleme ve bakım birleştiren bir tabakalı yaklaşım gerektirir. Tek bir cihaz her türlü rahatsızlıka hitap edemez, bu nedenle çözümler portföy genellikle gereklidir. Aşağıda endüstriyel otomasyon ortamları için en yaygın olarak kabul edilen stratejiler vardır.
Uninterruptible Power Materials (UPS) ve Ride-Through Solutions
Düzgün bir boyutlandırılmış bir UPS, tüm rahatsızlıklardan hassas yükler sağlar, bu yüzden kritik kontrol sistemleri, ağ anahtarları ve güvenlik sistemleri için en iyi uygulanır. VFDs için, DC otobüs sürüşleri ile sürekli olarak şarj edilebilir - tüm rahatsızlıklar olmadan kısa sürede operasyon sağlayabilir. ancak, UPS sistemleri sınırlı çalışır.
Güç Durumları ve Filtreler
harmonik ve geçicileri ele almak için, pasif veya aktif harmonik filtreler dağıtım panelinde veya bireysel yüklerde kurulabilir. Pasif filtreler belirli harmonik frekanslar için optimize edilebilir, sürekli olarak yüklenebilir veya yüklenebilir. Active harmonic filtreleri daha esnektir ve farklı harmonik profiller için telafi edilebilir. ek olarak, güç lineer durumlar - örneğin ferroresonant transformatörler veya elektronik gerilim düzenleyicileri - sürekli aşırı yükleme koşulları için doğrulanabilir.
Proper Grounding ve Bonding
Otomasyon sistemlerindeki birçok güç kalitesi aslında sorunları temel alıyor. Improper zemini, tek noktalı bir zemin ızgarası ve doğru arızalarla korunan kabloları kullanarak gürültüyü dramatik bir şekilde azaltılabilir.Alantılı 142 zemin gibi bağımlılık sistemi, endüstriyel zemindeki tüm ekipmanlardan ayrı olmalıdır.
Cerrah Koruma Cihazları (SPDs)
Transient gerilim dalgalanmaları baskılayıcılar, servis girişinde, dağıtım panellerinde ve hassas otomasyon ekipmanları için kullanım noktasında kurulmalıdır. koordineli, bağlı dalgalanma koruma stratejisi, büyük dalgalanmaların ana panelde değiştirilebilir, daha hızlı geçiciler yüklerin yakınında yakalanır.
Güç Kalite İzleme ve Analytics
Sürekli güç kalitesini önemli noktalarda yükleyemez - ana geçiş, VFD paneli feeders ve otomasyon kontrol paneli gibi - her zaman gerilim bilgeleri, harmonikleri, geçicileri ve frekansın sürekli takip edilmesini sağlar.Modern izleme sistemleri, parametrelerin aşıldığı zaman uyarıları gönderebilir, bakım ekiplerinin ekipman hataları ile ilgili sorunları çözmesine izin verebilir.Bu veriler, trendleri tanımlamaya yardımcı olur - özellikle bir motor sürücüsü olarak her zaman gezileri takip eder - ve hedef çözümleri tam olarak hedef alır.
Bakım ve Operasyon Uygulamaları
Düzenli elektrik bağlantıları, otobüs barlarının temizliği ve panellerin termal taraması, ağ güvenilirliği ve geçici değişikliklerine neden olan gevşek bağlantıları engelleyebilir. büyük yüklerin başlangıç sırasını koordine etmek - soğutmalar, kompresörler ve büyük VFD'ler gibi - aynı anda gerilim bilgeleri azaltır. Ayrıca, ağ güvenilirliği anlamak ve olası yem yapılandırma değişikliklerinin uyarısını sağlamak için yerel fayda ile meşgul.
Standartların ve Uyumunun Rolü
Birkaç uluslararası standartlar kabul edilebilir güç kalitesi limitlerini tanımlar ve endüstriyel tesisler için kılavuzlar sağlar. IEEE 519 standart setleri ortak darbe noktasında harmonik bozulmalar için önerilen sınırları önerir, IEC 61000 serisi elektromanyetik uyumluluk ve bağışıklık içerir. çünkü tüm otomasyon ekipmanları için, üreticiler genellikle mevcut sistemlere uygun olarak bağışıklık seviyelerini belirtirler.
Ayrıca, endüstriye özgü standartlara uyum - Gıda ve İlaç Yönetimi (FDA)'dan ilaç süreçleri veya NERC CIP kritik altyapı için - belgelenmiş güç kalitesi izleme ve mitigation kayıtları gerektirebilir. Sağlam bir güç kalitesi programı ISO 9001 veya Six Sigma girişimleri gibi düzenleyici denetimleri ve kalite sertifikasyonlarını destekleyebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Güç kalitesi güvenilir endüstriyel otomasyon için temel bir gerekliliktir. Gerilim bilgeleri, harmonikler, geçiciler ve frekans varyasyonları soyut mühendislik konseptleri değildir - ekipman arızalarına neden olan ölçülebilir olaylar, veri kayıplarına neden olan, hızlanan ve pahalı kesinti süresine göre, bir tesiste sunulan ve UPS sistemleri içeren bir tabakalı masyon stratejisini sistematik olarak tanımlamak, filtreler, zemin iyileştirmeler, koruma ve sürekli izleme, endüstriyel olaylar, otomasyon sistemlerinin kırılganlığını dramatik bir şekilde azaltabilir.
Daha fazla güç kalitesi tanı ve endüstriyel vaka çalışmaları hakkında bilgi için, [[DÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜye ait kaynaklar:2.Rockwell Otomasyon[DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız).