Redundantieconcepten voor de hulpspanning

Redundantieconcepten voor de hulpspanning

Zeker is zeker

Volledig bewaakt, van het net tot aan de verbruiker.

Uw voordelen

  • volledig redundante hulpspanning van het net tot aan elke verbruiker
  • redundantiebewaking door permanente controle van ingangsspanning, uitgangsstroom en ontkoppelingssegment
  • duidelijke meldingen via led en signaalcontact
  • lange levensduur van de belastingen dankzij constant spanningsniveau
  • lange levensduur van de voedingen en de DC/DC-converters door gelijkmatige verdeling van de belasting

Toepassing

Beschikbaarheid speelt een zeer belangrijke rol in veel procestechnische installaties. Als er ook maar korte onderbrekingen ontstaan in installatiedelen of bij afzonderlijke componenten, kunnen deze vanwege de lange stilleggings- en opstarttijden van de processen lange en daarmee dure productie-uitvallen tot gevolg hebben.

Vandaar dat redundante systemen in veel gevallen een probaat middel zijn ter voorkoming van het single point of failure. Zo ook bij de overal benodigde hulpspanning, die op veel gebieden een standaardwaarde van 24 V DC heeft gekregen. Voor het realiseren van de redundantie voor de 24 V-voeding worden twee hulpspanningsnetwerken parallel geschakeld en met behulp van redundantiemodulen van elkaar ontkoppeld. De uitgaande voeding wordt via dienovereenkomstige zekeringsmodulen over de afzonderlijke belastingen verdeeld.

Bij het nader bekijken van de gangbare belastingen in de procesindustrie kunnen DCS-systemen (Distribution-Control-System), remote I/O-stations en actieve rangeerverdelers worden onderscheiden, die vaak via twee van elkaar ontkoppelde voedingsklemmen worden gevoed. Daarnaast zijn er echter ook nog veel andere verbruikers, zoals scheidingsversterkers, relais of 4-draads transmitters, die over slechts één spanningsingang beschikken.

Hier rijzen meteen de volgende vragen:

  • Hoe moet de hulpspanning opgebouwd zijn om deze twee verschillende soorten belasting met een hoge beschikbaarheid van spanning te voorzien?
  • Volstaat de toepassing van twee parallel geschakelde voedingen?
  • Hoe wordt de redundantie bewaakt?

De oplossing

Redundantiebewaking van de QUINT Oring  

Redundantiebewaking verhoogt de beschikbaarheid

Phoenix Contact biedt u, afhankelijk van welk redundantieconcept u wilt realiseren, een passende oplossing:

Redundant voedingsnet
Denkt men na over redundante hulpspanning, dan dient eerst de vraag te worden beantwoord of een stroomuitval van het laagspanningsnet tot uitval van de besturingstechniek mag leiden.

Is het antwoord op deze vraag nee, dan dient het hulpspanningsnet uit twee verschillende netten te worden gevoed. Dus ofwel uit twee onafhankelijk van elkaar gevoede laagspanningsinstallaties, ofwel uit een laagspanningsinstallatie en bijv. een accu-installatie.

Voedingsredundantie

De twee nu ontstane onafhankelijke netten moeten op geschikte wijze worden verdeeld en op de juiste plaatsen worden samengebracht.

De laagspanningsnetten worden met behulp van moderne schakelende voedingen in de schakelruimten op het niveau van het hulpspanningsnet omgezet. In accu-installaties leiden belastingsschommelingen bij lange kabelwegen tot spanningsschommelingen die de werking en levensduur van verbruikers
negatief kunnen beïnvloeden. Daarom dient voor de verdeling en daarmee voor de belastingen de spanning uit accu-installaties met DC/DC-converters op het gewenste spanningsniveau te worden gestabiliseerd.

Voorbeelden van redundante voeding  

Voeding uit 2 laagspanningsnetten vóór ontkoppelingsmodulen (afbeelding links)
Voeding uit laagspannings- en accunet vóór ontkoppelingsmodulen (afbeelding rechts)

De hoogte van de stromen en de positie van de voedingen en DC/DC-converters (en daarmee de afstand tot de verbruikers) spelen een grote rol bij de keuze van het juiste spanningsniveau en de aderdoorsneden.

Zoals eerder bij de accu-installatie geldt ook hier: hoe centraler de omzetting naar de uiteindelijke hulpspanning plaatsvindt, hoe meer spanningsval optreedt op de dan lange kabelafstanden naar de
belastingen. 28 V DC komt niet zelden voor, opdat bij de belasting nog de gewenste 24 V DC beschikbaar is. In deze gevallen worden vaak grote aderdoorsneden gekozen, om de spanningsval te minimaliseren.

Worden de beide redundante hulpspanningswegen dan parallel geschakeld, dan dienen ze met passende dioden te worden ontkoppeld om potentiaalvereffeningsstromen tegen te gaan.

QUINT Oring diodemodulen  

Het redundantiemoduul signaleert OK

Daarbij moet gedurende de gehele levenscyclus van de installatie erop gelet worden, dat er alleen sprake is van redundantie wanneer de som van de belastingsstromen van alle belastingen niet groter is dan de maximale stroom van een enkele voeding. Alleen zo is gegarandeerd dat bij uitval van een pad de andere voeding de spanningsvoorziening kan overnemen.

Intelligente diodemodulen (bijv. de QUINT Oring) nemen de bewakingsfunctie van de totale stroom op zich en alarmeren zodra de stroomopname te hoog wordt. Dit maakt uitbreidingen eenvoudiger en zorgt voor het herkennen van sluipende fouten (predictive maintenance). Bovendien zorgen deze intelligente modulen door middel van Active Current Balancing (ACB) voor een gelijkmatige belasting van de beide netpaden, wat de levensduur van de voedingen resp. de DC/DC-converters maximaliseert.

Drift een apparaat aan de uitgangsspanningszijde te sterk af, dan wordt ook dit gedrag op tijd gemeld. Vaak volgt na de ontkoppelingsdiode een zekeringsmoduul. De voedingskring is vanaf hier echter niet meer redundant, ook als belastingen met redundante voedingsklemmen via twee verschillende zekeringen worden gevoed. Optredende fouten in de kring of het zekeringsmoduul kunnen hier nog altijd tot uitval van de installatie leiden.

Compleet redundante hulpspanning

Aansluiting van verbruikers via ontkoppelingsmodulen  

Aansluiting van verbruikers via ontkoppelingsmodulen

Het optimale redundantieconcept bestaat helemaal uit twee onafhankelijke netten die via twee voedingen (resp. DC/DC-koppelingen) met twee intelligente rdendantiemodulen gecascadeerd zijn geschakeld. Alleen zo kunnen alle belastingen daadwerkelijk redundant worden gevoed, de afzonderlijke hulpspanningsnetten gelijkmatig
worden belast en de redundantie worden bewaakt.

Naar elke verbruiker worden twee gescheiden voedingskabels getrokken: één vanaf de eerste en één vanaf de tweede potentiaalverdeler. Hiermee kunnen nu de redundante voedingsklemmen van het verbruiker-type 1 direct worden verbonden. Direct vóór type 2-verbruikers worden dan de beide separate hulpspanningspaden door middel van nog een ontkoppelmoduul samengebracht naar een voeding.

PHOENIX CONTACT B.V.

Hengelder 56
6902 PA Zevenaar
Postbus 246
6900 AE Zevenaar
(0316) 59 17 20

Deze website maakt gebruik van cookies. Als u onze site blijft gebruiken gaat u akkoord met het gebruik van deze cookies.
Lees onze privacy policy voor meer informatie.

Sluiten