Concepts de redondance pour l'alimentation en tension auxiliaire

Concepts de redondance pour l'alimentation en tension auxiliaire

La sécurité c'est la sécurité

Surveillance globale, du réseau à la charge.

Vos avantages

  • Alimentation en tension auxiliaire, redondante et globale du réseau à la charge
  • Contrôle de la redondance grâce à une surveillance permanente de la tension d'entrée, du courant de sortie et de la voie de découplage
  • Messages clairs grâce à une LED et un contact de signalisation
  • Longue durée de vie des charges grâce à un niveau de tension constant
  • Longue durée de vie des alimentations et des convertisseurs CC/CC grâce à une répartition homogène des charges

Application

La disponibilité joue un rôle majeur dans de nombreuses installations industrielles. Si des parties de l'installation ou certains composants sont soumis à de brèves interruptions, cela peut accélérer ou ralentir les processus et donc provoquer des arrêts de la production au coût onéreux.

Dans de nombreux cas, les systèmes redondants représentent un moyen efficace d'éviter le point unique de défaillance. L'alimentation en tension auxiliaire est par ailleurs utilisée partout, et s'est imposée dans la plupart des domaines avec 24 V DC. Pour réaliser une redondance pour l'alimentation 24 V, on branche en parallèle deux réseaux de tension auxiliaire, découplés l'un de l'autre à l'aide de modules de redondance. L'alimentation en sortant est répartie entre les différentes charges à l'aide d'un coffret de distribution avec fusibles.

En observant de manière approfondie les charges classiques dans l'industrie des process, on constate que les systèmes de contrôle de la distribution (DCS), les stations d'E/S à distance et les connecteurs sous-répartiteurs actifs, sont souvent alimentés par deux modules d’alimentation isolés l'un de l'autre. On trouve toutefois beaucoup d'autres charges ne possédant qu'une seule entrée d'alimentation, comme les amplificateurs-séparateurs, les relais, les transmetteurs à 4 conducteurs.

Cela soulève immédiatement les questions suivantes :

  • Comment doit être conçue l'alimentation en tension auxiliaire pour pouvoir alimenter en toute fiabilité ces deux types différents de charge ?
  • L'utilisation de deux alimentations montées en parallèle suffit-elle ?
  • Comment est surveillée la redondance ?

Solution

Surveillance de la redondance de QUINT Oring  

Surveiller la redondance augmente la disponibilité

En fonction du concept de redondance que vous souhaitez réaliser, Phoenix Contact vous propose la solution adaptée :

Réseau d'alimentation redondant
Si l'on réfléchit à installer une tension auxiliaire redondante, il faut alors répondre à la question de savoir si une panne de courant du réseau basse tension peut provoquer une panne du système de commande.

Si la réponse est non, le réseau de tension auxiliaire devra être alimenté par deux réseaux différents, c'est-à-dire soit par deux systèmes basse tension alimentés indépendamment l'un de l'autre, soit par un système basse tension et par ex. un système de batterie.

Redondance d'alimentation

On obtient alors deux réseaux indépendants qui doivent être distribués de façon appropriée et dirigés vers les bons endroits.

À l'aide d'alimentations à découpage modernes, les réseaux basse tension sont installés dans les salles de distribution selon le niveau du réseau de tension auxiliaire. Dans les systèmes de batterie, les variations de charge liées aux longues liaisons provoquent des variations de tension qui perturbent le fonctionnement et réduisent la durée de vie des charges.
C'est pourquoi avant de procéder à la distribution, et donc avant les charges, il convient de stabiliser la tension sortant des systèmes de batterie selon le niveau souhaité à l'aide d'un convertisseur CC/CC.

Exemples d'alimentation redondante  

Alimentation provenant de 2 réseaux basse tension avant les modules de découplage (illustration à gauche)
Alimentation provenant d'un réseau basse tension et d'un réseau de batterie avant les modules de découplage (illustration à droite)

La hauteur des courants et la position des alimentations et des convertisseurs CC/CC (et donc la distance avec les charges) jouent un rôle important lors du choix du bon niveau de tension et de la section des conducteurs.

Ce qui s'appliquait avec le système de batterie est également valable ici : plus la tension auxiliaire est mise en place de façon centrale, plus la panne de tension se répercute sur les charges du fait de longues liaisons.
Il n'est donc pas rare d'utiliser du 28 V DC pour qu'il reste encore les 24 V DC nécessaires au niveau de la charge. Dans ce cas, on choisit souvent de grandes sections de câble pour minimiser les pannes de tension.

Si les deux circuits de tension auxiliaire redondants sont branchés en parallèle, ils doivent être isolés avec des diodes adaptées afin d'éviter les courants transitoires.

Module à diodes QUINT Oring  

Le module de redondance indique OK

Il convient ici de veiller durant tout le cycle de vie des installations que la redondance ne soit disponible que si la somme des courants de charge de toutes les charges n'est pas supérieure au courant maximal d'une seule alimentation. Ce n'est qu'ainsi qu'en cas de panne d'un circuit, l'autre pourra assurer intégralement l'alimentation.

Les modules à diodes intelligents (p. ex. QUINT Oring) prennent en charge les fonctions de surveillance du courant résiduel et déclenchent une alarme si la consommation de courant devient trop élevée. Cela facilite les extensions et permet d'identifier les erreurs insidieuses (maintenance prédictive). De plus, ces modules intelligents assurent également une répartition homogène des charges entre les deux circuits du réseau grâce au système Active Current Balancing (ACB), ce qui prolonge la durée de vie des alimentations et des convertisseurs CC/CC.

Si un appareil dérive trop du côté de la tension de sortie, cela est immédiatement signalé. Il est fréquent qu'un coffret de distribution avec fusibles soit installé après la diode de découplage. À partir de ce point, la gaine d'alimentation n'est cependant plus redondante, même si on alimente des charges avec des modules d’alimentation redondants via deux fusibles différents. Il est toujours possible que des défaillances surviennent au niveau de la gaine ou du coffret de répartition avec fusibles et provoquent des pannes de l'installation.

Alimentation en tension auxiliaire entièrement redondante

Raccordement de charges via des modules de découplage  

Raccordement de charges via des modules de découplage

Ce concept idéal de redondance se compose de deux réseaux indépendants raccordés en cascade à deux modules de redondance intelligents via deux alimentations (ou coupleur CC/CC). Ce n'est qu'ainsi que toutes les charges pourront être effectivement alimentées de façon redondante, les charges réparties de façon homogène sur les différents réseaux de tension auxiliaire
et la redondance surveillée.

Deux câbles d'alimentation sont tirés pour chaque charge : un câble depuis le premier distributeur de potentiel, un câble depuis le deuxième. Cela permet de relier directement les modules d’alimentation redondants depuis la charge de type 1. Puis, directement avant les charges de type 2, les deux circuits séparés de tension auxiliaire sont dirigés vers une alimentation à l'aide d'un autre module de découplage.


Informations supplémentaires

PHOENIX CONTACT Ltd

8240 Parkhill Drive
Milton, Ontario L9T 5V7
1-800-890-2820

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