عدم تعیین این پارامتر حیاتی منجر به خاموش شدن مزاحم، خرابی داده ها در کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) و توقف های مکانیکی کنترل نشده می شود. تعیین بیش از حد آن، اندازه محوطه و بودجه پروژه بالون را به طور غیر ضروری افزایش می دهد. واحدهای استاندارد درجه فناوری اطلاعات معمولاً دارای تاخیر 16 تا 20 میلی‌ثانیه هستند. محیط های صنعتی با واقعیت های بسیار سخت تری روبرو هستند. آنها گذرای شبکه مکرر را تجربه می کنند. آنها تغییر بار القایی سنگین را در کف کارخانه تحمل می کنند. آنها همچنین باید الزامات انطباق مقرراتی بسیار سخت گیرانه تری را رعایت کنند.

ما این راهنما را ساختیم تا به سازندگان پنل و مهندسان سیستم یک چارچوب واضح و مبتنی بر شواهد ارائه دهیم. شما یاد خواهید گرفت که چگونه بافر انرژی صحیح را برای تجهیزات کنترلی خود محاسبه، ارزیابی و تامین کنید. ما همه چیز را از پایداری شبکه تا تخریب خازن بررسی خواهیم کرد. می توانید حدس زدن را متوقف کنید و مهندسی سیستم های خودکار انعطاف پذیرتر را شروع کنید.

خوراکی های کلیدی

• استاندارد 20 میلی‌ثانیه زمان نگه‌داشتن منبع تغذیه اغلب برای اتوماسیون صنعتی که شامل PLC یا کنترل‌کننده‌های روباتیک است که به ترتیب خاموش کردن ایمن نیاز دارند، کافی نیست.

• الزامات نگهداری توسط سه عامل دیکته می شود: کیفیت شبکه، مصرف انرژی بار بحرانی، و تأخیر سیستم های پشتیبان ثانویه (به عنوان مثال، UPS یا تغذیه اضافی).

• افزایش زمان نگهداری از نظر فیزیکی به خازن های حجیم بزرگتری نیاز دارد که بر روی ردپای ابعادی و مدیریت حرارتی یک دستگاه تأثیر می گذارد. منبع تغذیه در بسته.

• مطابقت با UL 508A و دستورالعمل‌های ماشین‌آلات خاص، مستلزم کاهش قابل تأیید خطرات قطع برق است و قابلیت‌های نگهداری مستند را به یک فیلتر خرید سخت تبدیل می‌کند.

تأثیر وقفه‌های کوچک بر روی کنترل پنل‌ها در سطح سیستم

تاسیسات صنعتی مدرن بر روی شبکه های برق بسیار فرار کار می کنند. موتورهای عظیم، پرس های مهر زنی و جرثقیل های سقفی به طور همزمان کار می کنند. این ماشین‌ها جریان‌های هجومی بسیار زیادی را در هنگام راه‌اندازی می‌کشند. این به طور ناگهانی ولتاژ باس محلی را کاهش می دهد. چنین رویدادهایی باعث کاهش مکرر ولتاژ، قهوه ای شدن و وقفه های کوچک می شوند. این وقفه ها معمولا بین 10 تا 50 میلی ثانیه است. اکثر پرسنل کارخانه هرگز متوجه آنها نمی شوند. با این حال، الکترونیک حساس هر قطره را احساس می کند. پانل های کنترل بار عمده این مشکلات کیفیت برق را تحمل می کنند.

عدم در نظر گرفتن این وقفه های کوچک عواقب عملیاتی شدیدی را به همراه دارد. هنگامی که بافر انرژی قبل از عبور گذرا خالی می شود، اجزای پایین دستی خراب می شوند. شما با چندین خطر فوری روبرو هستید:

• بازنشانی منطقی PLC فوراً انجام می شود. این باعث از بین رفتن کامل داده های حافظه فرار می شود.

• رله های ایمنی به طور غیرمنتظره ای خاموش می شوند. این باعث ایجاد خطرات ایمنی گسترده در اطراف ماشین آلات متحرک می شود.

• همگام سازی محرک به طور کامل انجام نمی شود. اپراتورها باید راه اندازی مجدد دستی خسته کننده سیستم را انجام دهند.

یک بافر انرژی که به درستی مشخص شده است از این بلایا جلوگیری می کند. این اطمینان را ایجاد می کند که ولتاژ باس DC در محدوده تحمل عملیاتی دقیق تمام اجزای پایین دست باقی می ماند. این سیستم به اندازه کافی زنده می ماند. تا زمانی که برق AC تثبیت شود، شکاف را پر می کند. از طرف دیگر، زمان کافی را برای کنترل کننده فراهم می کند تا یک توالی خاموش شدن ایمن و کنترل شده را اجرا کند. شما کنترل کامل بر وضعیت ماشین را حفظ می کنید.

چارچوب ارزیابی اصلی برای منبع یابی زمان توقف

1. ترسیم بار بحرانی را محاسبه کنید

مهندسان اغلب در طول طراحی سیستم یک اشتباه اساسی مرتکب می شوند. آنها محاسبات بافر خود را بر اساس حداکثر توان وات واحد AC/DC قرار می دهند. شما باید این محاسبه را بر اساس کشش مستمر واقعی اجزای حیاتی قرار دهید. PLC ها، رابط های انسان و ماشین (HMI) و رله های ایمنی خود را شناسایی کنید. مصرف برق دقیق آنها را در طول یک رویداد خرابی معمولی خلاصه کنید.

کار با ظرفیت کاهش یافته به طور چشمگیری ریاضیات را تغییر می دهد. یک بررسی فرضی این اصل را به وضوح ثابت می کند. کارکردن یک واحد با بار 50 درصد به طور موثر مدت بافر را افزایش می دهد. اغلب مدت زمان را در مقایسه با دویدن با 100٪ بار کامل دو برابر می کند. شما می توانید از این رابطه معکوس برای خرید میلی ثانیه های اضافی بدون تغییر سخت افزار استفاده کنید.

2. تعیین زمان مورد نیاز پل

شما باید دقیقا تعریف کنید که سیستم برای بقا به چه چیزی نیاز دارد. اهداف عملیاتی مختلف به استراتژی های زمان بندی کاملا متفاوتی نیاز دارند. این سه سناریوی رایج را در نظر بگیرید:

• پل گذرا: شما فقط باید از افتادگی شبکه کارخانه های محلی جان سالم به در ببرید. به دنبال رتبه بندی بین 20 تا 40 میلی ثانیه باشید.

• انتقال یو پی اس: سیستم های یو پی اس آفلاین یا لاین اینتراکتیو استاندارد برای جابجایی زمان می برد. آنها معمولاً به 4 تا 12 میلی ثانیه نیاز دارند. واحد AC/DC اولیه باید این شکاف را به راحتی پر کند.

• دنباله خاموش کردن ایمن: برخی برنامه های کاربردی باید داده های وضعیت ماشین را ذخیره کنند. میلی ثانیه های دقیقی را که کنترل کننده برای نوشتن در حافظه غیر فرار نیاز دارد، محاسبه کنید. این فرآیند می تواند از 20 میلی ثانیه تا بیش از 50 میلی ثانیه باشد.

نمودار زمان مورد نیاز پل

3. حساب برای پیری و کاهش سرعت خازن

ریسک پیاده‌سازی حتی پس از محاسبات کامل همچنان بالاست. این معیار کاملاً بر روی خازن های الکترولیتی داخلی متکی است. این اجزای فیزیکی با گذشت زمان تخریب می شوند. دمای بالای محیط به شدت این روند تخریب را تسریع می کند. مایع الکترولیتی به آرامی در داخل قوطی های آلومینیومی خشک می شود. این به طور فیزیکی ظرفیت ذخیره سازی انرژی را کاهش می دهد.

ما اکیداً توصیه می‌کنیم که حاشیه ایمنی 10 تا 20 درصد را در نظر بگیرید. مشخصاتی که در روز اول 20 میلی‌ثانیه می‌خواند، برای همیشه 20 میلی‌ثانیه باقی نمی‌ماند. ممکن است بعد از پنج سال به 16 میلی‌ثانیه کاهش یابد. این اغلب در داخل محوطه های صنعتی با حرارت بالا اتفاق می افتد. همیشه برای پایان چرخه عمر محصول مهندسی کنید.

پیمایش مبادلات سخت افزاری و عوامل شکل

محدودیت های حرارتی و ابعادی

فیزیک پایه بر ذخیره انرژی الکتریکی حاکم است. افزایش مدت زمان بافر به شدت به خازن های اولیه بزرگتر نیاز دارد. شما نمی توانید این قانون فیزیکی را فریب دهید. این واقعیت اساسی به شدت کوچک سازی محصول را محدود می کند. تولیدکنندگان باید از قوطی های بزرگتر برای نگهداری شارژ بیشتر استفاده کنند.

سازندگان تابلو باید ابعاد فیزیکی را به دقت بررسی کنند. هنگام تعیین یک منبع تغذیه محصور شده است ، باید برگه داده را از نزدیک بررسی کنید. مدل‌های بافر توسعه‌یافته به محفظه‌های فلزی بزرگ‌تری نیاز دارند. باید بررسی کنید که آیا این ابعاد افزایش‌یافته محدودیت‌های ریل DIN را نقض می‌کنند. آنها همچنین ممکن است محدودیت های فضای پشتی موجود را شلوغ کنند.

تأثیرات خنک کننده مانع بزرگ دیگری است. خازن های بزرگتر داخل محفظه های محکم بسته بندی شده جریان هوای طبیعی را محدود می کنند. دینامیک حرارتی داخلی به طور کامل تغییر می کند. این محدودیت به طور بالقوه نیاز به فن های خنک کننده فعال دارد. اگر نمی‌توانید فن‌ها را اضافه کنید، باید بر روی کل پانل تهاجمی حرارتی اعمال کنید.

ماژول های بافر افزودنی در مقابل راه حل های یکپارچه

مهندسان باید بین ایجاد قابلیت در داخل واحد یا اضافه کردن آن به صورت خارجی یکی را انتخاب کنند. هر دو رویکرد مزایای متمایز ارائه می دهند.

راه حل های یکپارچه طراحی پانل را ساده نگه می دارند. شما منبع یک منبع تغذیه سوئیچینگ صنعتی دارای بافر سفارشی با ظرفیت بالا خارج از جعبه. برخی از واحدها 40 میلی ثانیه یا بیشتر را به صورت بومی ارائه می دهند. این رویکرد برای محدودیت های ثابت و شناخته شده بهترین کار را دارد. پیچیدگی سیم کشی را کاهش می دهد. همچنین باعث صرفه جویی در عرض ریل گرانبهای DIN می شود.

ماژول های بافر مقیاس پذیری فوق العاده ای را ارائه می دهند. این بانک های خازن ریلی خارجی DIN انرژی DC اختصاصی را ذخیره می کنند. آنها می توانند زمان بقا را تا چند صد میلی ثانیه افزایش دهند. این رویکرد برای مقیاس بندی پانل های موجود بهترین کار را دارد. شما از آنها برای سناریوهای قابلیت اطمینان شدید استفاده می کنید. نیازی به طراحی مجدد یا تعویض واحد AC/DC اولیه ندارید.

انطباق و پیچیدگی های استاندارد (UL 508A Focus)

پیمایش واقعیت های نظارتی مستلزم مستندات دقیق است. استاندارد UL 508A کنترل پنل های صنعتی را کنترل می کند. این یک مقدار میلی ثانیه جهانی برای بافر انرژی دیکته نمی کند. با این حال، عملیات ایمن کلی را الزامی می کند. این استاندارد به صراحت نیاز به محافظت در برابر راه اندازی مجدد کنترل نشده دستگاه دارد.

تراز ارزیابی ریسک فرآیند مهندسی شما را ساده می کند. شما باید دستورالعمل های ماشین آلات خودکار مانند NFPA 79 و IEC 60204-1 را دنبال کنید. این دستورالعمل ها به شدت بر وقفه های تغذیه و افت ولتاژ خطرناک تمرکز دارند. منبع یابی اجزا با پشتوانه زمان های بافر مستند و آزمایش شده، انطباق را بسیار آسان تر می کند. می توانید منحنی عملکرد تایید شده را به بازرس تحویل دهید. این ثابت می کند که شما خطرات وقفه را کاهش داده اید.

همچنین باید ضریب اعتماد بالایی را در مورد ادعاهای سازنده حفظ کنید. مراقب باشید فروشندگانی که روی برگه های مشخصات حقه بازی می کنند. بسیاری از تولیدکنندگان به طور جسورانه زمان های بافر قابل توجهی را بر اساس ورودی اسمی 230Vac بیان می کنند. آنها عمدا عملکرد ضعیف را در 115Vac پنهان می کنند. مقیاس انرژی ذخیره شده با مجذور ولتاژ ورودی. واحدی که با ولتاژ 115 ولت کار می کند، اغلب در مقایسه با 230 ولت، نیمی از زمان را تحویل می دهد. همیشه منحنی های عملکرد دقیق را برای ولتاژ بازار هدف خاص خود درخواست کنید.

فهرست کوتاه منطق و اقدامات مرحله بعدی

شما به یک رویکرد سیستماتیک برای محدود کردن گزینه های تدارکات خود نیاز دارید. برای تضمین عملکرد قابل اعتماد پانل، این دنباله منطقی را دنبال کنید.

1. مرحله 1: حسابرسی محیط هدف. افت معمولی شبکه را در تاسیسات نصب اندازه گیری کنید. از یک اسیلوسکوپ برای ثبت عمق واقعی و مدت زمان افت ولتاژ محلی استفاده کنید. همچنین در صورت وجود سیستم پشتیبان، باید زمان تحویل UPS دقیق را شناسایی کنید.

2. مرحله 2: نقشه بار. وات DC دقیق مورد نیاز برای زنده نگه داشتن سیستم های ایمنی را محاسبه کنید. شامل کنترل کننده های منطقی و سوئیچ های شبکه. بارهای سنگین غیر بحرانی را حذف کنید. بخاری یا موتورهای غیر ضروری را در این محاسبه خاص لحاظ نکنید.

3. مرحله 3: برگه های مشخصات را با تردید مرور کنید. معیارهای اعلام شده را در برابر واقعیت های عملیاتی خود ارجاع دهید. تفاوت ولتاژ ورودی را به دقت بررسی کنید (115 ولت در مقابل 230 ولت). مدت زمان مورد انتظار را بر اساس درصد بار دقیق خود تنظیم کنید (100٪ در مقابل 50٪).

4. مرحله 4: نمونه اولیه و آزمایش. هرگز به ریاضیات به تنهایی اعتماد نکنید. قبل از خرید کامل، افت توان ورودی را شبیه سازی کنید. از یک منبع AC قابل برنامه ریزی استفاده کنید. بررسی کنید که حفظ وضعیت PLC کاملاً با محاسبات ریاضی قبلی شما مطابقت دارد.

نتیجه گیری

انتخاب این معیار حیاتی هرگز یک تمرین چک باکس عمومی نیست. این یک محاسبه مهندسی حیاتی است. شما باید دائماً نیازهای بار دینامیکی، فضای محفظه فیزیکی و انعطاف پذیری کلی سیستم را متعادل کنید. هر ریز وقفه محدودیت های طراحی پانل شما را آزمایش می کند.

پیش‌فرض از پارامترهای استاندارد IT خطر غیرقابل قبولی را در اتوماسیون صنعتی ایجاد می‌کند. مهندسان باید واحدهای AC/DC دارای منحنی های عملکرد شفاف را در اولویت قرار دهند. شما باید اطلاعاتی را درخواست کنید که عملکرد را در حداکثر دمای عملیاتی نشان دهد. تنها در این صورت است که می توانید اطمینان واقعی را تضمین کنید.

امروز نیازهای بار بحرانی پنل کنترل فعلی خود را بررسی کنید. دقیقاً مشخص کنید چه اجزایی باید در یک افت 30 میلی‌ثانیه جان سالم به در ببرند. برای ارزیابی واحدهای با ظرفیت بالا یا ماژول های بافر خارجی برای ساخت بعدی خود با یک مهندس فروش فنی مشورت کنید.

سوالات متداول

س: آیا ولتاژ ورودی بر زمان نگه داشتن منبع تغذیه تأثیر می گذارد؟

ج: بله. مدت زمان به طور مستقیم به انرژی ذخیره شده در خازن اولیه بستگی دارد. این ظرفیت ذخیره سازی تابع ریاضی ولتاژ ورودی است. یک واحد صنعتی معمولاً در هنگام کار در 230Vac در مقایسه با 115Vac مدت زمان بسیار بیشتری را ارائه می دهد. همیشه برگه مشخصات رسمی را برای ولتاژ ورودی خاص خود بررسی کنید.

س: آیا می توانم با استفاده از منبع تغذیه با توان وات بالاتر از آنچه نیاز دارم، زمان نگهداری را افزایش دهم؟

پاسخ: بله، این یک راه حل مهندسی بسیار رایج است. مدت زمان نسبت معکوس با بار اعمال شده عمل می کند. راه اندازی یک واحد 480 وات تنها با 240 وات بار را تا 50 درصد کاهش می دهد. این مانور تقریباً زمان بافر مؤثر را در مقایسه با اجرای واحد با ظرفیت کامل دو برابر می کند.

س: تفاوت بین زمان توقف و زمان سواری چیست؟

پاسخ: مهندسان اغلب آنها را به جای یکدیگر در تنظیمات عملی استفاده می کنند. با این حال، یک تمایز فنی وجود دارد. زمان توقف دقیقاً به زمانی اشاره دارد که ولتاژ خروجی پس از افت ورودی AC به صفر تنظیم می شود. زمان سواری اغلب به توانایی سیستم گسترده تر برای زنده ماندن در یک رویداد گذرا بدون هیچ گونه اختلال عملیاتی اشاره دارد.

س: آیا ماژول های بافر خارجی بهتر از خرید منبع تغذیه با زمان ماندگاری طولانی هستند؟

A: این کاملاً به نیاز خاص شما بستگی دارد. اگر فقط نیاز به پر کردن شکاف 30 میلی ثانیه دارید، یک واحد یکپارچه مقرون به صرفه تر است و باعث صرفه جویی در فضای فیزیکی می شود. اگر برای اجرای یک خاموشی مکانیکی پیچیده به 200 میلی‌ثانیه یا بیشتر نیاز دارید، ماژول‌های بافر مبتنی بر خازن خارجی تنها راه‌حل عملی هستند.