Redundanskoncept för spänningsförsörjning

Redundanskoncept för spänningsförsörjning

Garanterat säker

Genomgående övervakning från nätet till apparaten.

Fördelarna

  • En genomgående redundant spänningsförsörjning från nätet till varje apparat
  • Redundansövervakning genom permanent kontroll av ingångsspänning, utgångsström och separationssträcka
  • Entydig signalering via LED och signalkontakt
  • Lång livslängd för belastning med konstant spänningsnivå
  • Lång livslängd för strömförsörjning och DC/DC-omvandlare genom en jämn fördelning av belastningen

Användning

Driftsäkerheten spelar en avgörande roll för många processtekniska anläggningar. Om det uppstår korta avbrott i anläggningsdelar eller i enskilda block, kan dessa leda till långa och kostsamma produktionsbortfall på grund av processens ganska långa run-down- resp. run-up-tider.

Därför är redundanta system i många fall ett enkelt sätt att undvika Single Point of Failure. Så även för spänningsförsörjningen som behövs överallt, som har slagit igenom i de flesta områden med 24 V DC. Två spänningsförsörjningar parallellkopplas och separeras från varandra med redundansmoduler för att skapa redundans för 24 V-försörjningen. Försörjningen som går ut fördelas till enskilda belastningar över den motsvarande säkringsfördelaren.

Om man kastar en närmare blick på de vanliga belastningarna i processindustrin, ser man DCS-system (Distribution-Control-System), fjärr-I/O-stationer och aktiva allokeringsfördelare, som ofta försörjs av två matningsmoduler som är separerade från varandra. Dessutom förekommer flera andra enheter såsom isolationsförstärkare, reläer, 4-ledarstransmittrar, som enbart har en spänningsingång.

Här uppstår följande frågor:

  • Hur ska spänningsförsörjningen vara uppbyggd för att försörja dessa båda olika belastningstyper med hög driftsäkerhet?
  • Räcker användningen av två parallella strömförsörjningar?
  • Hur övervakas redundansen?

Lösning

Redundansövervakning för QUINT o-ring  

Redundansövervakning ökar driftsäkerheten

Phoenix Contact erbjuder en passande lösning alltefter beroende på vilket redundanskoncept som ska erhållas:

Redundant strömförsörjningsnät
Om man tänker på redundant spänning, borde man besvara frågan om ett strömavbrott i lågspänningsnätet får leda till fel i kontrolltekniken.

Besvaras detta med ett nej så borde spänningsnätet matas av två olika strömförsörjningar. Alltså antingen av två lågspänningsanläggningar som försörjs oberoende av varandra, eller av en lågspänningsanläggning och t.ex. en batterianläggning.

Strömförsörjningsredundans

De båda oberoende nät som nu skapats måste på lämpligt sätt fördelas och sammanföras till rätt ställe.

Lågspänningsnäten skapas med hjälp av moderna omkopplingsnätdelar i kopplingsutrymmena på samma nivå som spänningsnätet. I batterianläggningar leder fluktuation i belastningen vid långa kabelvägar till fluktuation i spänningen, som kan påverka apparaternas
funktion och livslängd. Därför ska spänningen från batterianläggningar per DC/DC-omvandlare stabiliseras till den önskade spänningsnivån före fördelning och därmed före belastningarna.

Exempel på en redundant strömförsörjning  

Försörjning från 2 lågspänningsnät före frikopplingsmoduler (vänster bild)
Försörjning av lågspännings- och batterinät före frikopplingsmoduler (höger bild)

Strömstyrkan och läget för nätdelarna och DC/DC-omvandlare (och därmed avståndet till apparaterna) spelar en stor roll vid valet av rätt spänningsnivå och kabelflätornas tvärsnitt.

Precis som för batterianläggningen gäller det även här: ju mer centralt av en eventuell spänning skapas, desto större blir spänningsfallet längs de långa ledningsvägarna till
lasterna. 28 V är vanligt, varför det ofta står en last till förfogande över de önskade 24 V DC. I sådana fall väljs ofta stora ledningstvärsnitt, för att minimera spänningsfallen.

Om de båda redundanta spänningsvägarna parallellkopplas, ska de separeras med lämpliga dioder för att hindra utjämningsströmmar.

QUINT o-ring diodmodul  

Redundansmodulen signalerar OK

I hela anläggningens livscykel måste det ses till att det bara finns redundans när summan av överbelastningsströmmen av all överbelastning inte överskrider den maximala strömmen för en enskild strömförsörjning. Enbart så kan det säkerställas att en kopplingsväg helt kan ta över matningen för den andra vid fel.

Intelligenta diodmoduler (t.ex. QUINT Oring) tar över summaströmmens övervakningsfunktion och slår larm om strömförbrukningen blir för hög. Det underlättar expansioner och identifierar smygande fel (predictive maintenance). Dessutom sörjer dessa intelligenta moduler för en jämn belastning av de båda kretsarna genom Active Current Balancing (ACB), vilket maximerar strömförsörjningarnas resp. DC/DC-omvandlarnas livslängd.

Om en enhets utspänning avviker för mycket meddelas detta i tid. Ofta följer en säkringsfördelare efter separationsmodulen. Härifrån är försörjningsledningen inte längre redundant, även om man försörjer belastningar med redundanta matningsmoduler via två olika säkringar. Fel som uppstår på ledningen eller i säkringsfördelaren kan fortfarande leda till fel i anläggningen.

Fullständigt redundant hjälpspänningsförsörjning

Anslutning av enheter via separationsmoduler  

Anslutning av enheter via separationsmoduler

Det optimala redundanskonceptet består konsistent av två oberoende nät, som omkopplas i kaskader med två intelligenta redundansmoduler via två nätdelar (resp. DC/DC-kopplare). Endast på så sätt kan alla laster faktiskt försörjas redundant, de enskilda spänningsnäten belastas jämnt
och redundansen övervakas.

Det dras två separerade matingssledningar till varje apparat: en från den första och en från den andra potentialfördelaren. Härmed kan även de redundanta matningsmodulerna av typ 1 anslutas direkt. Direkt före typ 2-apparater sammanförs då de båda separata spänningskopplingsvägarna till en spänningsförsörjning med ytterligare en frikopplingsmodul.

PHOENIX CONTACT AB

Linvägen 2
S-14144 Huddinge
+46 (0)8 - 608 64 00

Denna webbplats använder cookies, genom att fortsätta surfa på webbplatsen godkänner du vår användning av cookies.
Läs vår sekretesspolicy för mer information.

Stäng