Полевые блоки питания Puls Fiepos с высокой степенью защиты

Спрос на гибкие модульные системы оказывает значительное влияние на системную инженерию и формирует подход к ней. Децентрализация системных компонентов стала важным достижением с этой точки зрения. Благодаря ускорению процесса планирования системы, упрощению ее обслуживания и расширения все больше и больше компонентов теперь имеет степень защиты IP54–IP67 и переносится прямо в «поле». В результате шкафы можно делать меньшего размера, чем когда-либо, или вообще от них отказываться.

Что происходит с энергоснабжением в децентрализованных системах и машиностроении? Продукты, доступные сегодня на рынке, в основном допускают три стратегии:

• Отсутствие децентрализации электропитания (рис. 1).

Электропитание не включается в процесс децентрализации и остается в центральных шкафах. Когда дело доходит до поставки децентрализованных периферийных устройств в полевых условиях, необходимо учитывать длинные кабельные жгуты с большим поперечным сечением. Блок питания должен быть очень большого размера из-за потери производительности (к которой приводят длинные кабели).

Рис. 1. Централизованное снабжение периферийных устройств в полевых условиях

• Источник питания в децентрализованном шкафу.

Источник питания — вместе с другими стандартными компонентами, такими как электронные предохранители и переключатели, — вынимается из центрального шкафа и размещается непосредственно на машине в небольшом шкафу со степенью защиты IP67. Компании часто сами занимаются проектированием и сборкой таких шкафов.

• Решение с учетом требований заказчика.

Специально для источников питания разрабатывается децентрализованное решение с учетом требований заказчика. Размер и механика адаптируются к системе вместе с электрическими характеристиками.

Преимущества и недостатки децентрализованного энергоснабжения

Одно из важнейших преимуществ децентрализованного размещения источника питания — большая свобода процесса планирования системы. Есть много систем, таких как конвейерные ленты или производственные линии, которые за счет децентрализованной основы можно снабжать энергией намного более эффективно и гибко. При этом не нужно увеличивать размеры блока питания, а отдельные части системы можно собирать вместе на модульной основе (рис. 2), что позволяет их расширять, обслуживать и преобразовывать быстрее и проще. Уменьшив размеры шкафов или даже полностью отказавшись от них, можно использовать освободившееся пространство для новых компонентов системы. При таком подходе можно уменьшить длину и сечение кабеля, что, в свою очередь, позволит снизить затраты.

Рис. 2. Децентрализованный подход к размещению компонентов

Однако стоимость внедрения децентрализованного источника питания остается высокой при доступных сегодня решениях. Например, даже простые децентрализованные шкафы часто содержат более 10 компонентов. Все это должен заказать, сохранить и в итоге объединить в систему технический специалист. Что касается разработки индивидуальных решений для клиентов, на это уходит еще больше времени и денег, и окупается такой подход только при больших объемах заказа. Поэтому компания PULS решила разработать децентрализованный стандартный источник питания, простой в установке и достаточно гибкий, чтобы предложить жизнеспособную альтернативу дорогим решениям.

Бескорпусная система электроснабжения

С запуском семейства продуктов FIEPOS производитель PULS открыл разработчикам новые возможности по планированию систем и машин без использования шкафов.

Рис. 3. Источник питания FIEPOS Basic

В линейку входят одно- и трехфазные источники питания со степенью защиты IP54–IP67 и выходной мощностью 300 или 500 Вт. Они снабжены IO-Link или выходным сигналом OK в качестве интерфейса связи. Различные версии устройств основаны на одной платформе с многочисленными конфигурациями разъемов, а также дополнительными функциями безопасности и резервирования. PULS выделяет две серии продуктов FIEPOS — Basic и eFused (табл. 1, 2). У устройств Basic (рис. 3) один выход, для которого доступны различные штекерные разъемы, такие как M12-L/-T/-A, 7/8» или HAN-Q. Кроме того, доступна версия Basic со встроенным развязывающим полевым МОП-транзистором на выходной стороне и функцией плавного регулирования выхода. Эти функции особенно полезны, когда устройства используются при сборке надежных систем с резервированием вне шкафа, и помогают повысить производительность системы за счет установления параллельных соединений.

Примечания.

¹ MOSFET — решение развязки с полевыми МОП-транзисторами, которое удовлетворяет потребность в минимальных потерях холостого хода. Например, при использовании модуля MOSFET ток нагрузки 40 А приведет только к потерям мощности до 3 Вт. Используя полевые МОП-транзисторы в качестве развязывающего элемента, можно свести к минимуму даже падение напряжения (при выходном токе 40 А оно составит ниже 50 мВ между входом и выходом). После внедрения полевых МОП-транзисторов даже в режиме параллельного использования достигается лучший тепловой баланс, что приводит к увеличению срока службы источников питания. В этом процессе ток нагрузки делится поровну между отдельными источниками питания.

² Функция спада — характеристика плавного регулирования выхода для распределения нагрузки при параллельной работе и со встроенным развязывающим полевым МОП-транзистором (MOSFET) для безопасного резервирования без внешнего модуля резервирования.

³ Функция селективности обеспечивает приоритетную защиту чувствительных нагрузок. Выход 1 имеет наивысший приоритет, выход 4 — самый низкий. Если текущее значение превышено, устройство сначала отключает выходы с самым низким приоритетом.

Серия FIEPOS eFused (рис. 4) включает до четырех выходов со внутренней защитой. Благодаря встроенному ограничению тока эти устройства можно легко использовать для селективного распределения тока и защиты. Выходы конфигурируются и контролируются через IO-Link или через человеко-машинный интерфейс, расположенный на передней панели устройства.

Рис. 4. Источники питания FIEPOS eFused

С серией FIEPOS eFused можно легко организовать селективное распределение тока, защиту и мониторинг непосредственно в полевых условиях. Это децентрализованная альтернатива источникам питания, защищенным либо внешним электронным четырехканальным модулем защиты, либо четырьмя автоматическими выключателями, либо четырьмя внешними предохранителями.

Благодаря выборочному распределению тока устройства eFused оптимальны для одновременного питания электромеханических нагрузок (например, двигателей) и чувствительных потребителей, таких как ПЛК или датчики, с использованием децентрализованного блока питания с предохранителями. Также выборочное отключение неисправных выходов обеспечивает высокий уровень эксплуатационной надежности. В случае неисправности устройство выборочно отключает только неисправные выходы и сообщает об этом через IO-Link (удаленный сброс) или выходной сигнал OK (сброс на устройстве) и интуитивно понятный светодиодный интерфейс на передней панели устройства. Активное ограничение тока означает, что все остальные выходы продолжают получать напряжение без ограничений. Это особенно важно для чувствительных и критичных к безопасности нагрузок, таких как ПЛК или датчики. Желаемые токи отключения можно установить с помощью кнопок на устройстве или удаленно через IO-Link. В каждом случае установленное значение определяет свою характеристическую кривую. Например, если ток отключения установлен на 4 А, выход допускает 1,25-кратный номинальный ток, то есть 5 А, в течение 2 с, а затем отключается (рис. 5).

Рис. 5. Характеристические кривые, лежащие в основе отключения выходов

FIEPOS eFused также доступны с ограниченным по току силовым каналом (20 А) и дополнительным предохраненным каналом малой мощности (2–12 А).

Подведем итоги нашего обзора:

• Устройства FIEPOS производства PULS помогают сэкономить место в шкафу благодаря встроенным выходам с ограничением по току, не требуя при этом дополнительных модулей защиты.
• Высокая степень защиты (IP54–IP67) источников питания облегчает децентрализованную установку.
• Функция селективной защиты отключает только неисправные выходы.
• Такие задачи, как установка токов отключения, сброс неисправных электрических цепей и мониторинг, могут быть выполнены через IO-Link или непосредственно на передней панели устройства.
• Характеристики и функции серии FIEPOS позволяют использовать для электроснабжения единое решение, а не несколько различных компонентов.

ООО «Сервостар»
авторизованный партнер PULS GmbH в России.
Москва, Семеновская набережная, д. 2/1, стр. 1.
Тел.: +7 (495) 144-53-46
E-mail: info@servostar.ru
www.servostar.ru