Redundanskonsepter for hjelpespenningsforsyning

Redundanskonsepter for hjelpespenningsforsyning

På den sikre siden

Konsekvent overvåket, fra nett og til forbruker.

Dine fordeler

  • Konsekvent redundant hjelpespenningsforsyning fra nett og til alle forbrukere
  • Redundansovervåking i form av permanent kontroll av inngangsspenning, utgangsstrøm og dekoblingsstrekning
  • Entydige meldinger via LED og signalkontakt
  • Lang levetid på lasten grunnet konstant spenningsnivå
  • Lang levetid på strømforsyninger og DC/DC-omformer grunnet jevn lastfordeling

Anvendelse

I mange prosesstekniske anlegg spiller tilgjengelighet en viktig rolle. Hvis det i anleggsdeler eller også i enkeltkomponenter oppstår korte avbrudd, kan disse som følge av prosessenes lange oppstart- og stansetider føre til lang og dermed dyr produksjonsstans.

For å unngå Single Point of Failure er redundante systemer derfor ofte et velegnet middel. Det samme gjelder for hjelpespenningsforsyningen, som er nødvendig overalt og som på de fleste områder har fått gjennomslag med 24 V DC. For å oppnå redundans for 24 V forsyningen parallellkobles to hjelpespenningsnett, og dekobles fra hverandre ved hjelp av redundansmoduler. Utgående forsyning fordeles på hver enkelt last via tilhørende sikringsfordelere.

Hvis man kaster et nærmere blikk på de vanligste lastformene innen prosessindustri, finner man DCS-systemer (Distribution-Control-System), Remote I/O-stasjoner og aktive segmenteringsfordelere som ofte forsynes via to matemoduler som er dekoblet fra hverandre. I tillegg finner man likevel også mange andre forbrukere som skilleforsterkere, releer og 4-leder transmittere, som kun har én spenningsinngang.

I den sammenheng oppstår følgende spørsmål umiddelbart:

  • Hvordan må hjelpespenningsforsyningen være oppbygd for å forsyne disse to forskjellige lasttypene på en mest mulig tilgjengelig måte?
  • Er det tilstrekkelig å ta i bruk to parallellkoblede strømforsyninger?
  • Hvordan overvåkes redundansen?

Løsning

Redundansovervåking QUINT Oring  

Redundansovervåking gir økt tilgjengelighet

Avhengig av hvilket redundanskonsept du ønsker å oppnå, kan Phoenix Contact tilby en velegnet løsning:

Redundant forsyningsnett
Hvis man tenker nærmere over hva redundant hjelpespenning innebærer, bør første spørsmål være i hvilken grad det kan tolereres at strømsvikt i lavspenningsnettet fører til svikt i styreteknikken.

Hvis dette ikke kan tolereres, bør hjelpespenningsnettet forsynes fra to forskjellige nett. Det betyr enten fra to lavspenningsanlegg som forsynes uavhengig av hverandre, eller fra ett lavspenningsanlegg og f.eks. ett batterianlegg.

Strømforsyningsredundans

De to uavhengige nettene man nå har fått, må deretter fordeles på en egnet måte og sammenføres på riktige punkter.

Lavspenningsnettene tilpasses nivået på hjelpespenningsnettet ved hjelp av moderne strømforsyninger i koblingsrommene. I batterianleggene fører lastsvingninger på lange ledninger til spenningssvingninger som kan påvirke funksjonen og levetiden til
forbrukere. Derfør bør spenningen fra batterianlegg stabiliseres til ønsket spenningsnivå før fordelingen, og dermed også foran lasten, ved hjelp av DC/DC-omformere.

Eksempler på redundant strømforsyning  

Forsyning fra to lavspenningsnett før dekoblingsmoduler (bilde til venstre)
Forsyning fra lavspennings- og batterinett før dekoblingsmoduler (bilde til høyre)

Strømstyrken og strømforsyningenes og DC/DC-omformernes posisjon (og dermed avstanden til forbrukerne) spiller en stor rolle når spenningsnivå og ledertverrsnitt skal velges.

Som tidligere nevnt for batterianlegg, gjelder også her: Jo mer sentralt overgangen til den endelige hjelpespenningen er, desto større blir spenningsfallet på de tilsvarende lange ledningene til
selve lasten. 28 V DC er ingen sjeldenhet, slik at man på lasten får de ønskede 24 V DC til rådighet. I disse tilfellene velger man ofte store ledertverrsnitt for å holde spenningsfallet på et minimum.

Hvis de to redundante hjelpespenningskretsene kobles parallelt, bør de dekobles med egnede dioder for å forhindre utjevningsstrøm.

QUINT Oring diodemoduler  

Redundansmodulen signaliserer OK

I den sammenheng må man i hele anleggets levesyklus påse at redundans kun er gitt dersom summen av laststrømmen i all last ikke overskrider maksimal strøm i en enkelt strømforsyningsenhet. Kun slik er det sikret at en annen enhet kan ta seg av den komplette forsyningen dersom det oppstår svikt i en krets.

Intelligente diodemoduler (f.eks. QUINT Oring) overtar overvåkingsfunksjonen til sumstrømmen og sender ut en alarm dersom strømuttaket blir for høyt. Det letter utvidelser og identifiserer feil som oppstår gradvis (predictive Maintenance). I tillegg sørger disse intelligente modulene ved hjelp av Active Current Balancing (ACB) for jevn belastning av begge nettkretser, noe som igjen optimaliserer levetiden til strømforsyningene hhv. DC/DC-omformerne.

Hvis en komponent avviker i for stor grad på utgangsspenningssiden, signaliseres også disse egenskapene tidsnok. Etter dekoblingsdioden er ofte en sikringsfordeler installert. Herfra er forsyningsstrengen likevel ikke lenger redundant, heller ikke dersom last forsynes med redundante matemoduler via to forskjellige sikringer. Feil i strengen eller på sikringsfordeleren kan her fremdeles føre til anleggssvikt.

Konsekvent redundant hjelpespenningsforsyning

Tilkobling av forbrukere via dekoblingsmoduler  

Tilkobling av forbrukere via dekoblingsmoduler

Et konsekvent optimalt redundanskonsept består av to uavhengige nett som, via to strømforsyninger (hhv. DC/DC-koblere), er kaskadekoblet med to intelligente redundansmoduler. Kun slik kan all last også forsynes redundant, de enkelte hjelpespenningsnettene belastes jevnt
og redundansen overvåkes.

To adskilte forsyningsledninger trekkes til hver forbruker: En fra den første og en fra den andre potensialfordeleren. Dermed kan de redundante matemodulene fra forbrukertype 1 kobles direkte. Umiddelbart før type 2-forbrukere føres de to separate hjelpespenningskretsene sammen til én forsyning ved hjelp av en ytterligere dekoblingsmodul.

PHOENIX CONTACT AS

Strømsveien 344
N-1081 Oslo
+47 22 07 68 00

Dette nettstedet bruker cookies, ved å fortsette å bla gjennom samtykker du til vår cookie politikk. Les vår personvernpolicy for mer informasjon.

Lukk