Redundanskoncepter til hjælpespændingsforsyningen

Redundanskoncepter til hjælpespændingsforsyningen

På den sikre side

Gennemgående overvåget, fra nettet til forbrugeren.

Dine fordele

  • Gennemgående redundant hjælpespændingsforsyning fra nettet til alle forbrugere.
  • Redundansovervågning takket være permanent kontrol af indgangsspænding, udgangsstrøm og afkoblingsstrækning
  • Entydige meldinger via LED og signalkontakt
  • Lang levetid for belastningerne på grund af konstant spændingsniveau
  • Lang levetid for netdele og DC/DC-konverter på grund af ensartet belastningsfordeling

Anvendelse

Tilgængelighed spiller en fremtrædende rolle i mange procestekniske anlæg. Hvis der optræder korte afbrydelser i anlægsdele eller også ved enkelte komponenter, kan disse medføre lange og dermed dyre produktionsudfald på grund af ret lange start- og stoptider.

Derfor er redundante systemer i mange tilfælde et effektivt middel til at undgå Single Point of Failure. Det gælder således også ved den mange steder nødvendige hjælpespændingsforsyning, som benyttes inden for de fleste områder med 24 V DC. Til realisering af redundansen til 24 V-forsyningen paralleltkobles to hjælpespændingsnet og afkobles fra hinanden ved hjælp af redundansmoduler. Den afgående forsyning fordeles over tilsvarende sikringsfordelere til de enkelte belastninger.

Hvis de gængse belastninger inden for procesindustrien betragtes mere nøjagtigt, ser man DCS-systemer (Distribution-Control-System), Remote I/O-stationer og aktive rangerfordelere, som ofte forsynes over to forsyningsklemmer, der er afkoblet fra hinanden. Derudover findes der dog også mange andre forbrugere som skilleforstærkere, relæer, 4-leder-transmittere, som kun har en spændingsindgang.

Her trænger følgende spørgsmål sig straks på:

  • Hvordan skal hjælpespændingsforsyningen være opbygget for at kunne forsyne disse forskellige belastningstyper?
  • Er anvendelse af to paralleltkoblede netdele nok?
  • Hvordan overvåges redundansen?

Løsning

Redundansovervågning af QUINT Oring  

Redundansovervågning øger tilgængeligheden

PHOENIX CONTACT har en passende løsning, afhængigt af hvilket redundanskoncept der skal realiseres:

Redundant forsyningsnet
Når man tænker på redundant hjælpespænding, skal man først besvare spørgsmålet, om et strømudfald af lavspændingsnettet må føre til fejl i styreteknikken.

Hvis dette besvares med nej, så skal hjælpeforsyningsnettet forsynes fra to forskellige netforsyninger. Altså enten fra to lavspændingsanlæg, som forsynes uafhængigt af hinanden, eller fra et lavspændingsanlæg og f.eks. et batterianlæg.

Netdels-redundans

De to uafhængige netforsyninger skal fordeles på egnet vis og føres sammen de rigtige steder.

Lavspændingsnettene konverteres til hjælpespændingsnettets niveau ved hjælp af moderne koblingsnetdele i kontrolrummene. I batterianlæg fører belastningssvingninger ved lange ledningsveje til spændingssvingninger, som kan påvirke forbrugernes
funktion og levetid. Derfor skal spændingen fra batterianlæg via DC/DC-konverter stabiliseres til det ønskede spændingsniveau før fordelingen og dermed før belastninger.

Eksempler på redundant strømforsyning  

Forsyning fra 2 lavspændingsnet før afkoblingsmoduler (billede til venstre)
Forsyning fra lavspændings- og batterinet før afkoblingsmoduler (billede til højre)

Strømmenes højde og netdelenes og DC/DC-konverternes position (og dermed afstanden til forbrugerne) spiller en stor rolle ved valget af det rigtige spændingsniveau og ledertværsnittet.

Som før ved batterianlægget gælder også her: Jo mere centralt konverteringen til hjælpespændingen i sidste ende er, jo mere spændingsfald fås så på de lange ledningsveje til
belastningerne. 28 V DC er ingen sjældenhed, så de ønskede 24 V DC er tilgængelige ved belastningen. I disse tilfælde vælges ofte store ledertværsnit, så spændingsfaldet minimeres.

Hvis de to redundante hjælpespændingsstier så paralleltkobles, skal de afkobles med passende dioder, så udligningsstrømme forhindres.

QUINT Oring diodemoduler  

Redundansmodul signaliserer OK

I hele anlæggets livscyklus skal der tages højde for, at redundans kun er givet, når summen af belastningsstrømme for alle belastninger ikke er større end en enkelt netdels maksimale strøm. Kun på den måde garanteres det, at den anden kan overtage hele forsyningen ved udfald af en sti.

Intelligente diodemoduler (eksempelvis QUINT Oring) overtager den totale strøms overvågningsfunktion og slår alarm, når strømudtaget bliver for højt. Det gør udvidelser nemmere og identificerer snigende fejl (predictive Maintenance). Derudover sørger disse intelligente moduler takket være Active Current Balancing (ACB) også for en ensartet belastning af begge netstier, hvilket maksimerer levetiden for netdele og DC/DC-konvertere.

Hvis et modul aftager for hurtigt på udgangsspændingssiden, meldes dette forhold også rettidigt. Ofte kommer der en sikringsfordeler efter afkoblingsdioden. Men herfra er forsyningsstrengen ikke længere redundant, heller ikke når belastninger forsynes med redundante forsyningsklemmer over to forskellige sikringer. Opståede fejl i strengen eller ved sikringsfordeleren kan her stadig medføre, at anlægget svigter.

Fuldstænding redundant hjælpespændingsforsyning

Tilslutning af forbrugere over afkoblingsmoduler  

Tilslutning af forbrugere over afkoblingsmoduler

Det optimale redundanskoncept består gennemgående at to uafhængige netværk, som kaskadekobles over to netdele (eller DC/DC-koblere) med to intelligente redundansmoduler. Kun på den måde kan alle belastninger forsynes redundant, de enkelte hjælpespændingsnet belastes ensartet
og redundansen overvåges.

Til hver forbruger trækkes to adskilte forsyningsledninger: en fra den første og en fra den anden potentialfordeler. Dermed kan de redundante forsyningsklemmer nu forbindes direkte fra forbruger type 1. Direkte før type 2-forbrugere sammenføres så de to separate hjælpespændingsstier ved hjælp af endnu et afkoblingsmodul til en forsyning.


Yderligere informationer

PHOENIX CONTACT A/S

Hammerholmen 48
Postboks 1181
2650 Hvidovre
36 77 44 11

Denne hjemmeside anvender cookies. Ved at fortsætte accepterer du vores cookie regler. Læs vores erklæring om beskyttelse af persondata.

Luk