В случае отсутствия внешнего резервированного питания с нужным качеством, неисправность блока питания, гораздо менее вероятна, чем отключение единственной линии питания шкафа автоматики. В таком случае принимают решение о локальном бесперебойном питании, в том числе и в дополнение к конфигурации с резервированием питания, если есть вероятность того, что важные данные будут потеряны или сбой питания может привести к существенному нарушению технологического процесса или даже риску негативного воздействия на человека.
В нашей стране перебои в подаче электроэнергии, которые нарушают работу а, в худшем случае, приводят к аварии, могут иметь любое количество причин и могут длиться от нескольких миллисекунд до нескольких часов и более, и могут повторяться неоднократно. Причины очевидны, значительный износ оборудования, использования старого оборудования при модернизации или нового, но не качественного, либо качественного, но не предназначенного для использования в промышленных условиях, халатное отношении обслуживающего персонала. Около 80% всех случаев сбоев питания, напряжение пропадает на время не более 200 мс. Короткие падения напряжения до 20 мс происходит всякий раз при переключениях на подстанциях, когда питание переключают от одной сети к другой. Провалы напряжения на несколько секунд также возможны при пуске мощного оборудования на стороне потребителей. Более длинные перерывы в энергоснабжении, как правило, только при повреждении линии электропередач или других крупных отказах. Но даже короткие, на доли секунды, провалы могут иметь пагубные последствия для систем контроля, использующих чувствительное к перебоям оборудование.
Немецкая компания Phoenix Contact предлагает линейку оборудования (источников питания) для компенсации сбоев внешнего электропитания любой длительности. Все блоки питания способны компенсировать короткие провалы напряжения (>20 мс) с полной нагрузкой без подключения дополнительного оборудования, а необслуживаемый емкостной буферный модуль может выдавать 40А длительностью до 200 мс. Источники бесперебойного питания (ИБП) разных классов мощности обеспечивают напряжение 24VDC до 38 Ампер-часов, а для оборудования с рабочим напряжением 220В переменного тока, резервирование питания обеспечивается с помощью QUINT-AC-UPS с выходным напряжением 220AC мощностью до 500ВА.
Рис. 1. Общий вид комплексного решения бесперебойного питания
Решение по бесперебойному питанию всегда включает в себя три функциональных блока: источник питания, электронный блок обслуживания аккумулятора и перехода на питание от аккумулятора и сама батарея (рис. 1). Нагрузка питается с источника питания до тех пор, пока есть наличие первичного напряжения, электронный блок периодически проверяет состояние аккумулятора, диагностирует, подзаряжает его и, при необходимости, подключает к нагрузке до 40А тока от аккумулятора, если входное напряжение за пределами нормальных значений (обычно, менее 85VAC или более 265VAC). В этом случае переход на питание от батареи происходит без какого-либо перерыва и незаметно для подключенного оборудования. Часто источник питания и модуль переключения/обслуживания аккумулятора объединяют в один корпус, тогда для организации бесперебойного питания достаточно добавить внешний аккумулятор. Напротив – аккумулятор не часто встраивают в один корпус с источником питания и модулем переключения – так как срок службы аккумулятора меньше и его нужно периодически менять. Необслуживаемые свинцово-гелевые аккумуляторы Phoenix Contact имеют емкость до 38А*ч и срок службы до 9 лет при температуре +20°C. Также есть вариант с литий-ионным аккумулятором на 60W*ч (кстати, работает до -20°C) или литий-полимерным на 1,3 А*ч в новых STEP-UPS.
С середины текущего года потребителю доступны источники бесперебойного питания нового типа — UPS IQ, обладающие несомненным инновационным преимуществом: они могут контролировать состояние батареи
Новые источники бесперебойного питания с технологией IQ (рис. 2). впервые были представлены в апреле 2011 на международной выставке в Ганновере. Эта технология значительно расширяет функциональные возможности промышленных источников бесперебойного питания.
Рис. 2. Интеллектуальные источники питания
Конечно основное назначение ИБП, в случае пропадания питания, немедленно (менее 1 мс) переключить 100% нагрузки на питание от аккумулятора, но сбои внешнего питания обычно непредсказуемы, поэтому для обеспечения гарантированного резервного питания очень важно проводить непрерывный мониторинг системы бесперебойного питания, в том числе для своевременной диагностики неполадок и замены батареи. Новая технология UPS-IQ расширяет возможности диагностики и сигнализации о состоянии системы бесперебойного питания, помогая создать действительно надежные решения в промышленной автоматизации.
При некачественном напряжении в основной сети или при полном отключении напряжения питания работа системы автоматизации прерывается. Это приносит экономический ущерб, приводит к простоям производства или, в худшем случае, это может привести к полной потере контроля над технологическим процессом, вплоть до масштабной аварии.
Аккумулятор, как неизвестный компонент
К сожалению, срок службы аккумулятора может быть намного меньше срока службы остальных компонентов UPS и своевременная замена батареи гарантия стабильной работы системы. Опыт показывает, что многие UPS не подходят для серьезных задач, потому что неизвестный элемент во всех решениях — аккумуляторные батареи. Обычные системы бесперебойного питания зачастую не могут ответить на некоторые вопросы: Является ли аккумулятор полностью заряженным? Как долго может работать система при сбое внешнего питания? Является ли аккумулятор уже слишком старым для длительной работы UPS? Возможно, он эксплуатировался при высокой или, наоборот, низкой температуре окружающей среды? Как долго аккумулятор был разряжен? Может ли он по-прежнему поставлять достаточное количество энергии на необходимое время, ведь в результате процессов старения, возможно, что батарея может поставлять ток нагрузки в течение 5 минут вместо 20 минут.
UPS-IQ технология обеспечивает систему информацией о состоянии заряда и ожидаемому сроку службы аккумулятора. Интеллектуальный ИБП QUINT UPS-IQ определяет все необходимые параметры батареи и обеспечивает режим работы системы бесперебойного питания, необходимый для оптимального использования аккумулятора. Интеллектуальное управление батареями позволяет избежать внезапного отключения UPS и преждевременного отказа системы автоматизации. Так как оставшийся срок службы батареи известен, то обслуживание системы бесперебойного питания может быть заранее запланировано и это позволяет избежать непредвиденных затрат, связанных работой по замене батареи или с отказом системы. Особенно на российских объектах, которые разбросаны по большой территории, важно знать, будет ли батарея продолжать надежно работать в течение двух лет — или только двух месяцев, так как заказ оборудования и обслуживание таких объектов процесс довольно длительный.
Гибкая настройка UPS — удобство, необходимое для качественного обслуживания системы автоматизации. Мониторинг системы бесперебойного питания легко настроить с помощью программного обеспечения UPS-CONF. Например, программа уведомляет оператора о фактическом состоянии батареи (рис. 3).
Рис. 3. Интерфейс программного обеспечения UPS-CONF
В целях повышения уровня прозрачности работы UPS, все необходимые рабочие параметры отображаются графически, а также важные сообщения отображаются на переднем плане. Блок UPS имеет два гибко настраиваемых дискретных выхода и оператор может легко настраивать QUINT UPS-IQ, такие важные параметры как тревожное оповещение по заданному порогу или заданному интервалу времени могут быть индивидуально настроены для каждой системы бесперебойного питания. Это означает, что UPS можно оптимально адаптировать к конкретной системе автоматизации. Максимальный зарядный ток, ток в конце зарядки и напряжение батареи также являются параметрами, которые могут быть адаптированы. События и информация о работе UPS сохраняются в архивном файле. Программное обеспечение UPS-CONF предоставляется бесплатно и может быть загружено с сайта производителя.
Сегодня на мировом рынке систем автоматизации имеют преимущество такие системы, которые могут надежно работать даже при неблагоприятных условиях питающих сетей. UPS-IQ технология от Phoenix Contact для нового поколения источников бесперебойного питания промышленного исполнения, гарантируют надежное функционирование. Использование данной серии ИБП значительно увеличит стабильность Вашего производства и отказоустойчивость систем автоматизации и диспетчеризации.
А.С. Рябчинский, руководитель группы технической поддержки «Феникс Контакт РУС» (Москва);
Д. В. Махров, инженер по продажам «Феникс Контакт РУС» (Екатеринбург)
