В избранное   0562 39-22-23  044 456-68-59  061 279-63-41  057 731-31-30
Корзина
About us    Карта сайта
Партнеры
Siemens
Delta Electronics
Advantech
Belden
Rittal
QNX Software Systems
SWD
Schneider Electric


Правильное питание Вашей АСУ ТП

Правильное питание Вашей АСУ ТП
08.02.2012 12:44
Однофазные и трехфазные источники питания от Delta Electronics для АСУ ТП работают от -20 +70 С во влажной и запыленной среде, держат перегрузку >150% и имеют MTBF 800 000 часов, лишь незначительно уступая в цене самым дешевым конкурентам.

Ярослав Бразилевич
yaroslav@rts.ua






Для каждого, кто когда-либо брал в руки отвертку и заглядывал внутрь чего-либо электронного, логотип Delta Electronics вызывает стойкое ощущение déjà vu.

Это и не удивительно, так как Delta Electronics занимает первое место в мире по объему производства импульсных источников питания и преобразовательной техники, используемой в персональных компьютерах и серверах, сетевом оборудовании, дисплеях, UPS и даже в энергосберегающих балластах электролюминесцентных ламп.

Рискнувший покопаться в "мозгах" своего авто, скорее всего, увидит этот логотип на модулях управления двигателем, электронике управления сидениями, стеклоподъемниками, на дисплеях подголовников и потолочных DVD проигрывателях.
Тот же, кто чаще держит в руках авторучку, нежели отвертку, может внимательно осмотреть зарядное устройство для своего мобильного телефона, либо адаптер питания своего ноутбука. Более чем в половине случаев они изготовлены компанией Delta Electronics.

Продукцию Delta Electronics можно найти внутри изделий ACER, Agilent, Asustek, Canon, Cisco, Dell, Epson, Fujitsu, Hitachi, IBM, Intel, JVC, LG, Lexmark, Matsushita, Mitsubishi, Motorola, NEC, Nokia, Philips, Rockwell, Samsung, Sharp, Siemens, Sony, Toshiba,Xerox и многих других.

История Delta Electronics изобилует поражающими воображение фактами и прилагательными в превосходной степени.
Компания Delta Electronics, Inc. основана в 1971 году в Тайване. Сейчас компания Delta Electronics, Inc. входит в группу компаний Delta (Delta Group Companies). Декларируемая миссия компании - обеспечение потребителей передовым энергосберегающим оборудованием для улучшения качества жизни. Компания Delta Electronics, Inc 10 лет на мировом рынке источников питания производит высокоэффективные источники электропитания для промышленных применений соответствующие самым жёстким современным требованиям.

Уже в 1978 году компания устанавливает своеобразный отраслевой рекорд качества - среди 20 миллионов импульсных трансформаторов и линий задержки, поставленных корпорации RCA в течение 2-х лет не оказалось ни одного бракованного!

В дальнейшем компания подтверждает свое звание поставщика, имеющего нулевой уровень дефектов, неоднократно занимая первые места в рейтингах, получая многочисленные награды и дипломы, такие как «Поставщик года», «Предпочтительный поставщик по качеству продукции», «Непревзойденное качество», «Специальный диплом за качество продукции», «Непревзойденный поставщик» от Intel, Siemens, Cisco, Rockwell , Xerox, Philips, Acer, IBM, Epson, General Electric, DELL и других.

В 1982 году Delta Electronics становится первой компанией Тайваня, внедрившей технологию поверхностного монтажа.

Кроме технологических рекордов, отраслевых рекордов качества, Delta Electronics устанавливает рекорды роста, удивительные даже для Юго-Восточной Азии. Так, начав в 1971 году с компании, имеющей штат из 6-ти человек, производящей отклоняющие системы и катушки контуров ПЧ для телевизоров, Delta Electronics на протяжении всей своей более, чем 35-ти летней истории открывает в среднем, ежегодно (!), одну новую фабрику, один новый центр инжиниринговый центр разработки, более двух офисов прямых продаж и около 3-х центров логистики, демонстрируя среднегодовой темп роста около 40% !

Уже в 1990-м году Delta Electronics занимает 3-е место по продажам источников питания в США, а в 2002-м  - 1-е место (!) в мире.

Таблица №1.
Топ 15 мировых производителей источников питания постоянного тока (по данным MTC Report на март 2009 года).
Производитель Годовой объем продаж (округленно)
1 Delta Electronics
3 170 000 000 US$
2 Emerson Network Power
1 600 000 000 US$
3 Lite-On Technology
1 175 000 000 US$
4 TDK-Lambda
676 000 000 US$
5 Flextronics
650 000 000 US$
6 FSP Group
584 000 000 US$
7 Murata
560 000 000 US$
8 Acbel Polytech Inc.
495 000 000 US$
9 Phihong
488 000 000 US$
10 Chicony Power (бывшая  Hipro Electronics)
452 000 000 US$
11 Power-One
400 000 000 US$
12 Salcomp
365 000 000 US$
13 Lineage Power
255 000 000 US$
14 Sanken
225 000 000 US$
15 Vicor Corp.
205 000 000 US$

Сейчас гигант превратился в транснациональную корпорацию, насчитывающую 75000 работающих, продукция которого производится в 31-й стране мира, включая Тайвань, Таиланд, Корею, Китай, Японию, США, Словакию, Мексику, Германию.

Немаловажно отметить, что бизнес модель Delta Electronics позволяет иметь самую низкую в отрасли себестоимость производства, являясь одновременно признанным лидером качества выпускаемой продукции с нулевым уровнем дефектов. Удивительно невысокую цену позволяют держать одни из самых больших в мире объемы консолидированной закупки ключевых электронных компонент, таких как модули IGBT, силовые конденсаторы и транзисторы.
 
Мало кто знает, что Delta Electronics помимо перечисленного выше, является основным производителем встроенных EMI фильтров питания, трансформаторов для локальных вычислительных сетей, ламп и инверторов задней подсветки для жидкокристаллических матриц, серводвигателей, соленоидов, бесщеточных вентиляторов, солнечных батарей.
 
Но еще меньше, по крайней мере в Украине, имеют информацию о том, что вот уже более 12-ти лет, начиная с 1995 года, подразделение IABU (Industrial Automation Busineess Unit) Delta Electronics производит компоненты промышленной автоматизации – серводвигатели и средства управления движением, автоматизированный электропривод, программируемые логические контроллеры, средства операторского интерфейса, датчики и шифраторы приращений.

Сегодня мы начинаем цикл статей, посвященных продукции этой компании, связанной с АСУ ТП. И начнем его с обзора источников питания, продукции, производство которых, как видно выше, является ключевой компетенцией Delta Electronics.

Правильное питание – залог здоровья.

Почему так важно «правильное» электропитание, и какое влияние оказывают характеристики источников питания на надёжность питаемого оборудования? В этом вопросе попробуем разобраться в данной статье.

Место расположения источников питания (ИП) в цепи оборудования уже говорит о том, что источники питания оказывает самое непосредственное влияние на работоспособность всего, что следует за ним. Таким образом, источник или система  питания является первым звеном в цепочке надежности, следовательно, надежность всего управляющего вычислительного комплекса всегда ниже, чем надежность источника.

Более того, от источника питания зачастую питается оборудование стоимостью в десятки тысяч евро, случаи повреждения которого по причинам питания не относятся к гарантийным. Поэтому надёжность ИП в АСУ ТП – это одно из главнейших требований, где компромиссов не может быть. Однако существуют и другие.

Несмотря на наметившуюся тенденцию снижения энергопотребления современными средствами АСУ ТП, нагрузка стала носить все более импульсный характер, с которым должна эффективно справляться схемотехника  источника.

источники питания
Рис 1. Источники Delta Electronics превосходно справляются с динамической нагрузкой (здесь и далее абсолютные значения приведены для источника 60 Вт, 24В)

В связи с увеличением емкости и снижением стоимости электролитических конденсаторов, все чаще и чаще можно увидеть конденсатор огромной по недавним временам емкости на входе питания  прибора или датчика. С одной стороны такой конденсатор безусловно полезен, так как он сглаживает кратковременные просадки напряжения и обеспечивает дополнительную фильтрацию. С другой стороны в момент первоначального запуска источник питания этого прибора или датчика работает в режиме фактически короткого замыкания, пока конденсатор не зарядится. Поэтому источники питания должны выдерживать значительные кратковременные перегрузки. Большинство источников Delta Electronics рассчитаны на перегрузку до 150% в течение 3 сек.

импульсная нагрузка
Рис.2  Источники Delta Electronics выдерживают перегрузку 150% в течение 3 сек

Невысокая скорость нарастания характерна для примитивных источников, где огрехи схемотехники пытаются замаскировать опять же большой емкостью на выходе. Однако при подаче напряжения питания на устройства АСУ ТП, в случае медленного нарастания питающего напряжения, возможны тяжело идентифицируемые сбои, вызванных хаотическим изменением  состояний внутренних регистров  и гонок мультипроцессорных систем.  Поэтому важно, что бы напряжение на выходе нарастало, как можно быстрее.  У Delta Electronics оно нарастает до 90% от номинала всего за 20-30 мс.

время нарастания
Рис. .3 Время нарастания напряжения на выходе источника Delta Electronics около 20-30мс

Построение резервированных систем электропитания на батареях, делают актуальным расширенный диапазон входных напряжений и универсальный вход ( возможность работать как от переменного, так и от постоянного тока). Все источники Delta Electronics имеют универсальный вход и широкий диапазон входного напряжения: от 85 до 264В однофазного переменного тока и 320-575В трёхфазного переменного тока.

Имеется возможность резервирования источников питания Delta Electronics при использовании диодной сборки с общим катодом с параметрами по току и напряжению превышающими выходные значения источников питания, при этом нагрузка между двумя источниками распределяется равномерно.

Также, при необходимости, возможно скорректировать выходное напряжение в диапазоне 22-28VDC  с помощью подстроечного резистора ADJUST, расположенного на передней панели каждого источника.

схема резервирования
Рис. 4 Схема резервирования источников питания Delta Electronics

Для многих приложений важна возможность работы при отрицательных температурах, а так же быстрый выход на режим. Источники Delta Electronics работают в диапазоне от -20 С до + 70 С и полностью выходят на режим через 1000 мс после включения.

В системах и приборах, которые работают при повышенных температурах, важен не только верхний диапазон входного напряжения, но и КПД источника, поскольку та энергия, которая не попадает на выход, рассеивается в корпусе в виде дополнительного тепла. Ну и экономия электроэнергии является всегда приятным бонусом. Источники Delta Electronics имеют КПД выше 85%, кроме того все источники мощностью выше 75 Вт имеют встроенную функцию компенсации реактивной мощности (PFC, Power Factor Correction).

Не последнее место в АСУ ТП занимает электромагнитная совместимость, поскольку увеличивающееся быстродействие и скорость нарастания тока современной силовой электроники приводит к генерации помех в широком спектре, а доля аналоговых слаботочных сигналов, таких как например сигналы от весовой электроники или термометров сопротивления, чувствительных к помехам, остается достаточно высокой. Поэтому должны быть приняты меры предотвращающие попадание высокочастотных наводок, как на выход источника, так и в сеть.

Немаловажным фактором является и безопасность эксплуатации. Некоторые источники питания рекомендуют использовать в схемах с заземленной какой-то одной выходной клеммой. Это требуется для того, что бы в случае пробоя входного трансформатора, обязательно сработал автомат, либо дифференциальное реле на входе, предотвращая поражение электрическим током. В источниках Delta Electronics этого не требуется, поскольку срабатывание защит гарантирует сама конструкция входного трансформатора.

Практически все оборудование технических средств современных систем АСУ ТП, начиная от клемм и автоматов питания и заканчивая контроллерами и даже промышленными компьютерами и коммуникационными серверами крепится на DIN рейке. Монтаж на DIN рейку экономит место и ускоряет замену. В то же источники, с монтажом на панель дешевле, поскольку в них проще решаются проблемы с отводом тепла. Delta Electronics предлагает оба решения.

экономия места
Рис. 5  Источники Delta Electronics эффективно экономят место

Блоки питания АСУ ТП зачастую эксплуатируются в условиях, отличных от офисных. Кроме расширенного температурного диапазона часто оказывается важными устойчивость к токопроводящей пыли и влаге. Источники Delta Electronics имеют защитное покрытие печатных плат, позволяющее им работать в помещениях с высокой влажностью (до 95%) и пылезапыленностью (в опасных областях класса 1 раздел 2 по классификации NEC ). Алюминиевый корпус источников питания Delta имеет специальное антикоррозийное покрытие, что выгодно отличает его от конкурентов.

антикоррозийный корпус
Рис. 6. Антикоррозийное покрытие корпуса источников питания Delta Electronics

Весьма актуальны всевозможные защиты, гарантированно предохраняющие как сам источник, так и, самое главное, – запитываемое им оборудование.

Источники Delta Electronics имеют встроенную защиту от перегрузки (OLP/OCP), предотвращающую повреждение изделия вследствие повышенного тока нагрузки. Когда ток нагрузки превысит номинал более, чем 150%, напряжение начнет снижаться автоматически. Когда мощность превысит допустимый лимит и напряжение снизится до уровня ULVO (минимально допустимое напряжение)  или возникнет короткое замыкание, источник перейдёт в прерывистый режим, исключая перегрузку и после устранения причины перегрузки автоматически вернётся в нормальный режим работы.

защита от перегрузки
Рис.7 Защита от перегрузки (Overload/Overcurrent Protection) источников Delta Electonics.

В случае короткого замыкания на выходе источник сразу перейдет в импульсный режим, тестируя нагрузку короткими импульсами через каждые 1-2 сек. Когда короткое замыкание устранится, источник автоматически возвращается в нормальный режим работы.

Если по каким-то причинам произойдёт сбой во внутреннем устройстве обратной связи источника, защита от перенапряжения (OVP) переведёт выходное напряжение на уровень 2 (30-32VDC), не достигнув его увеличения выше 35В.  При устранении сбоя, источник восстановит нормальное выходное напряжение автоматически.

схемотехника
Рис.8 Схемотехника 24-х вольтового источника Delta Electronics гарантирует значение выходного  напряжения до 35В.

Последним рубежом обороны является термальная защита. Если температура источника начинает расти, вследствие длительно длящихся перегрузок по току или по напряжению, либо вследствие других причин, источник переходит в импульсный режим выхода до тех пор, пока причина аварии не будет устранена. После устранения, источник вернется в нормальный режим автоматически.

Ну и самое главное, что требуется от источника питания – как отмечалось выше, это долговременная надежность. На надежность влияют множество факторов. Например MTBF (наработка на отказ) электролитического конденсатора снижается вдвое, при повышении температуры на каждые 15С. Поэтому большое значение имеет тепловой дизайн и конструкция источника, его схемотехника, КПД, выбранные режимы работы компонент, ну и конечно качество самих компонент. Все это прекрасно понимает такой эксперт в области power management, как Delta Electronics. Все источники Delta проходят при производстве наработку (100%-й burn-in test)  при максимальной температуре на полную нагрузку.
 
Delta предлагает

Большинство КИП и контроллеров в АСУ ТП запитываются напряжением 24В. Как уже упоминалось ранее , наиболее удобно, если источник питания, так же как и основная часть оборудования в шкафу управления, крепился на DIN рельсу. Этим требованиям удовлетворяет серия однофазных и трехфазных источников питания CliQ.


Рис. 9 Источники питания Delta Electronics 24В одно и трехфазные, для монтажа на DIN рельс

Какие преимущества, кроме равномерного распределения мощности по фазам могут давать 3-х фазные источники? 

Дело в том, что 3-х фазные источники Delta Electronics спроектированы таким образом, что сохраняют полную работоспособность (без деградации характеристик) при наличии всего двух фаз, за исключением того, что при 3-х фазах источник нормально работает при входном напряжении от 320В до 575В, а при обрыве одной фазы ему нужно минимальное напряжение в 360В.  Он запустится и при меньшем напряжении при оборванной фазе, но при этом будет отдавать меньшую мощность.

Таким образом использование 3-х фазных источников Delta Electroncis является одним из самых простых способов повышения надежности АСУ ТП.

Для тех же, кому необходимо напряжение 12В, Delta Electronics предлагает следующие варианты:


Рис. 10 Источники питания Delta Electronics 12В для монтажа на DIN рельс.

Тем, кто предпочитает экономить, может понравиться использование недорогих источников Delta Electronics для панельного монтажа.


Рис. 11. Источники питания Delta Electronics для монтажа на панель

Существуют и 12-ти вольтовые источники, монтируемые на панель в исполнении Delta Electroncis.

Все источники Delta Electronics выполнены в соответствие с жёсткими требованиями промышленных условий эксплуатации. Корпус изготовлен из пластика или алюминия и позволяет выдерживать ударные и вибрационные нагрузки в соответствие со стандартом IEC60068-2.

А как дела у конкурентов?

Естетсвенно, все познается в сравнении. Несмотря на то, что Delta Electronics лидирует на рынке источников питания постоянного напряжения, далеко опережая конкурентов (табл. 1), существуют как существенно более дорогие источники, обладающие некоторыми лучшими характеристиками, так и те, которые чуть дешевле.

Сравнение с конкурентами наглядно иллюстрирует таблица 2.

Таблица №2.
Сравнительная таблица параметров источников DELTA с источниками других производителей.

  Параметр Классификация параметров
Хуже (исключая Delta)* DELTA EOE12010002 Лучшие показатели (исключая Delta)*
 Входные параметры
 Входное переменное напряжение
 88-132VAC
176-264VAC
(переключатель)
 Мин.=85VAC
Ном.=100-240VAC
Макс.=264VAC
  85-265VAC
 Входное постоянное напряжение
 220-375VDC  120-375VDC  120-370VDC
 КПД (%)
 80%  Мин. 85%при 115VAC или 230VAC  >90% при использовании корректора мощности
 Выходные параметры
 Нестабильность напряжения
 -  Ном . значение <0.5% (Uвх от 0 до 264VAC и 100% нагрузке)  ±0.5%
 Нагрузочная характеристика
 ±1%  Ном. значение <1% при изменении тока нагрузки от 0 до 100%  <0.5%
 Защита от перегрузки
 105-145% номинального значения тока  >150% номинального значения тока (автоматическое восстановление работы после снятия перегрузки)  105-150% номинального значения тока (автоматическое восстановление работы после снятия перегрузки)
 Время наработки на отказ
 136000 часов мин.(25ºС)  >800 000 по стандарту IEC61709  >500 000 по стандарту IEC61709
 Время запуска
 1000 мс. от подачи Uвх./ до появления Uвых.  <1000 мс. при 100% нагрузке, 25 ºС и номинальном значении Uвх.  500 мс. при 230VAC
500 мс. при 115 VAC
(нагрузка 100%)

Примечания: * -другие производители источников питания кроме DELTA.
Зеленым цветом показаны параметры, лучшие в отрасли или такие же , как  у лучших источников, желтым цветом показаны параметры, находящиеся между худшими и лучшими.

Несмотря на то, что источники Delta по цене лишь немного уступают самым дешевым источникам, существующим на рынке, они обладают рядом важнейших параметров, которые опережают самых дорогих конкурентов.

Как видно из таблицы, недорогая Delta бьет своих дорогих соперников качеством регулирования выходного напряжения при изменении входного, перегрузочной способностью и диапазоном входных напряжений ( последнее немаловажно, учитывая наши сегодняшние  реалии ), уступая им только полсекунды во времени выхода на режим ,полпроцента в просадке напряжения при набросе нагрузки и 5% в КПД.

Но самый впечатляющий  отрыв у Delta  от более дорогих соседей по рынку– в параметре №1 -  надежности. Наработка на отказ блоков питания Delta Electronics составляет внушительные 800 000 часов или более 90 лет. Подобные цифры надежности более характерны для простых электронных компонент, а не для таких сложных устройств, которым является источник питания. Правда в спецификации на источники питания Delta Electronics указаны «скромные» 10 лет в параметре «ожидаемый срок эксплуатации».

Вышеперечисленные конкурентные преимущества источников Delta Electronics не остались незамеченными лидерами рынка средств АСУ ТП, входящих в первую 5-ку мирового рейтинга. Поэтому, присмотревшись, Вы сможете узнать источники питания Delta, перекрашенные в другие корпоративные цвета, продаваемые под маркой известных брендов, однако соглашения о неразглашении не позволяют называть конкретные имена.

Мы же предлагаем Вам получить удовольствие от цены и качества оригинального продукта Delta Electronics под успевшим полюбиться многим инженерам голубым треугольным логотипом. Посетите сайт www.rts.ua, если Вам понадобится дополнительная  информация на русском языке.

Дополнительно:
Статья в журнале "Мир Автоматизации" (pdf 1,4 Мб)



Новости
Delta Electronics - сначала западный и глобальный рынки

  12, Февраль 2018

Новый высокопроизводительный ПЛК Delta Electronics серии AS300 - мечта машиностроителя

  30, Сентябрь 2017

Встречайте новый преобразователь частоты CFP2000 от Delta Electronics, которому не нужен шкаф

  12, Июнь 2017


Подписка на
рассылку новостей
   Архив новостей
Опрос
Семинар-презентация по АСУ ТП и приводу
У меня нет времени ходить на семинары
Пойду, если совмещен с выставкой
Пойду, если совмещен с обучением
Webinar-а вполне достаточно
Публикации
Промышленные компьютеры имеют нормированные показатели наработки на отказ (MTBF), достигающие сотен тысяч часов непрерывной работы
  читать    
Обеспечивая гарантированное время процессорной обработки для каждой программной подсистемы, адаптивная декомпозиция заметно сокращает трудозатраты на интеграцию всей системы.
  читать    
Благодаря разработкам компании Adobe Systems, более 300 миллионов мобильных устройств имеют графический пользовательский интерфейс (ГПИ/GUI), созданный на основе технологии Adobe Flash.
  читать    
После загрузки системы во многих встраиваемых приложениях должны быть выполнены определенные действия в течение жестко ограниченного временного отрезка.
  читать    
Описание различных вариантов создания насосной станции с каскадным управлением, анализ их достоинств и недостатков, выбор рационального варианта, описание необходимого оборудования
  читать    
Разработчики встраиваемых систем проявляют всё больший интерес к операционной системе Linux. Тем не менее, стандартное ядро Linux не обеспечивает предсказуемое время отклика ...
  читать    
  Архив публикаций
2013 © АО "Системы реального времени - Украина"
Использование материала только со ссылкой на сайт
Дизайн и
разработка