보조 전압 공급용 이중화 개념

보조 전압 공급용 이중화 개념

안정성 확보

주전원에서 부하까지 일관되게 모니터링됩니다.

이점

  • 주전원에서 모든 부하까지의 일관된 이중화 보조 전압 공급
  • 입력 전압, 출력 전류 및 디커플링 섹션의 영구 검사를 통한 이중화 모니터링
  • LED 및 신호 접점을 통한 명확한 메시지
  • 일정한 전압 레벨로 인한 부하의 긴 서비스 수명
  • 균등한 부하 분배를 통한 전원 공급 장치 및 DC/DC 컨버터의 긴 서비스 수명

애플리케이션

대부분의 프로세스 엔지니어링 시스템에서는 가용성이 가장 중요합니다. 시스템 부품 또는 개별 컴포넌트가 잠시 중단되는 경우 프로세스를 스타트업 또는 종료하는데 오랜 시간이 걸려서 생산이 지연되고 결과적으로 비용이 발생할 수 있습니다.

따라서 대부분의 경우 단일 장애 지점을 방지하기 위한 효과적인 방법으로 이중화 시스템이 사용됩니다. 또한 대부분의 24 V DC 현장에서 항상 필요한 보조 전압 공급의 경우에도 마찬가지입니다. 24 V 공급을 위한 이중화를 구현하기 위해 두 개의 보조 전압 네트워크가 이중화 모듈을 통해 병렬로 전환되고 서로 디커플링됩니다. 인출 공급은 해당 퓨즈 분배기를 통해 개별 부하에 분배됩니다.

프로세스 산업에서 일반적으로 사용되는 부하의 경우 흔히 서로 디커플링되는 두 개의 단자대에 의해 전원이 공급되는 DCS(Distribution Control System) 시스템, 원격 I/O 스테이션 및 액티브 마샬랑 분배기가 사용되는 것을 확인할 수 있습니다. 또한 전압 입력이 하나만 있는 신호 처리기, 릴레이, 4선 트랜스미터 등과 같은 수많은 다른 부하를 발견할 수 있습니다.

여기에서 다음과 같은 질문을 고려해야 합니다.

  • 이러한 두 개의 다른 부하 타입에 전원을 공급하고 고가용성을 보장하려면 보조 전압 공급을 어떻게 구성해야 합니다?
  • 병렬로 전환되는 두 개의 전원 공급 장치를 사용하는 것으로 충분합니까?
  • 이중화는 어떻게 모니터링됩니까?

솔루션

QUINT ORING의 이중화 모니터링  

가용성을 향상시키는 이중화 모니터링

구현하려는 이중화 개념에 따라 피닉스컨택트는 완벽한 솔루션을 제공합니다.

이중화 전원 공급 네트워크
이중화 보조 전압을 고려할 때 확인해야 할 첫 번째 질문은 저전압 네트워크의 전원 오류로 인해 제어 기술에 오류가 발생할 수 있는지 여부입니다.

이 질문에 대한 대답이 '아니오'인 경우 두 개의 다른 네트워크에 의해 보조 전압 네트워크에 전원이 공급되어야 합니다. 이를 위해 두 개의 독립적으로 공급되는 저전압 시스템이나 저전압 시스템과 배터리 시스템 등이 사용됩니다.

전원 공급 장치 이중화

획득한 두 개의 독립 네트워크는 적절하게 분산되고 올바른 위치에서 결합되어야 합니다.

저전압 네트워크는 스위치 룸에서 현대적인 전환 모드 전원 공급 장치를 사용하여 보조 전압 네트워크 레벨로 변환됩니다. 배터리 장치에서는 긴 케이블 경로의 부하 변동으로 인한 전압 변동이 발생하고 이로 인해 부하의 기능과 서비스 수명이 손상됩니다.
따라서 분배 및 로딩 전에 DC/DC 컨버터를 통해 배터리 장치의 전압을 원하는 전압 레벨까지 안정화해야 합니다.

이중화 전원 공급 예제  

디커플링 모듈 앞의 2개의 저전압 네트워크에서 공급(왼쪽 그림 참조)
디커플링 모듈 앞의 저전압 네트워크 및 배터리 네트워크에서 공급(오른쪽 그림 참조)

올바른 전압 레벨 및 케이블 사이즈를 선택할 때 전원 공급 장치 및 DC/DC 컨버터의 전류 강도와 위치(따라서 부하까지의 거리)는 중요한 고려 요소입니다.

또한 배터리 장치와 마찬가지로 최종 보조 전압으로의 변환이 중앙 집중화될수록 부하까지의 긴 케이블 경로에서 전압 강하가 발생할 위험이
커집니다. 부하에서 필요한 24 V DC를 사용할 수 있도록 일반적으로 28 V DC가 적용됩니다. 이러한 경우 전압 강하를 최소화하기 위해 일반적으로 큰 케이블 사이즈를 선택합니다.

두 개의 이중화 보조 전압 경로가 병렬로 전환될 경우 보상 전류를 방지하기 위해 적절한 다이오드를 사용하여 이러한 경로를 디커플링해야 합니다.

QUINT ORING 다이오드 모듈  

이중화 모듈 신호 정상

이 과정에서는 전체 시스템 라이프 싸이클 동안 모든 부하의 총 부하 전류가 개별 전원 공급 장치의 최대 전류보다 크지 않은 경우에만 이중화가 존재하도록 해야 합니다. 이는 경로에 오류가 있는 경우 다른 장치가 공급을 완전히 대신할 수 있는 유일한 방법입니다.

정격 전류가 너무 높은 경우 인텔리전트 다이오드 모듈(예: QUINT ORING)은 총 전류 및 출력 알람의 모니터링 기능을 대신합니다. 따라서 확장이 용이해지고 점진적 오류가 식별됩니다(예방적 유지 관리). 또한 이러한 인텔리전트 모듈은 ACB(Active Current Balancing)를 통해 두 네트워크 경로 모두의 부하를 균등하게 만들어 전원 공급 장치 또는 DC/DC 컨버터의 서비스 수명을 극대화합니다.

출력 전압측에서 장치가 너무 오래 지연될 경우 해당 동작이 적시에 보고됩니다. 대개 디커플링 다이오드 뒤에는 퓨즈 분배기가 위치합니다. 여기서부터는 두 개의 다른 퓨즈를 통해 이중화 전원 단자대를 부하에 공급하더라도 공급 체인이 더 이상 이중화 방식이 아닙니다. 이 경우 네트워크 또는 퓨즈 분배기에서 발생하는 오류로 인해 시스템 장애가 발생할 수 있습니다.

완전한 이중화 보조 전압 공급

디커플링 모듈을 통한 부하 연결  

디커플링 모듈을 통한 부하 연결

최적의 이중화 개념은 두 개의 인텔리전트 이중화 모듈이 있는 두 개의 전원 공급 장치(또는 DC/DC 커플러)를 통해 케스케이딩 방식으로 연결되는 두 개의 독립 네트워크로 일관되게 구성됩니다. 이는 실제로 모든 부하에 이중화 방식으로 공급하여 개별 보조 전압 네트워크를 균등하게 로드하고 이중화를 모니터링하는
유일한 방법입니다.

각 부하에 대해 두 개의 개별 공급 케이블이 제공되는데 하나는 첫 번째 전위 분배기에서 나오고 다른 하나는 두 번째 전위 분배기에서 나옵니다. 이 방법에서는 이중화 전원 단자대를 타입 1 부하에서 직접 연결하거나 타입 2 부하 바로 앞에 연결한 다음 두 개의 개별 보조 전압 경로가 또 다른 디커플링 모듈을 통해 결합되어 공급을 구성합니다.