Žádný řídicí systém se neobejde bez spolehlivého systému napájení, který zajistí bezpečný provoz řízeného stroje nebo technologie. Přesto jde o věc často opomíjenou při návrhu.
Přitom selhání napájení, špatně dimenzovaný zdroj nebo nevhodně zvolené jištění může mít vážné následky.
Jištění obvodů 24 V DC
Při návrhu soustavy napájení 24 V je třeba si uvědomit specifika těchto aplikací. Spínané zdroje běžně používané pro napájení nejsou schopné vysokého přetížení a neposkytují zkratový výkon jako instalace NN. Zatímco při zkratu v NN instalacích je distribuční soustava velmi tvrdým zdrojem napětí a zkratové proudy dosahují i hodnot v řádu kiloampér. Při zkratu na výstupu spínaného zdroje je proud omezen samotným zdrojem, aby nedošlo k jeho poškození.
Přitom tradiční jisticí prvky jako jističe vyžadují k rychlému vypnutí při zkratu násobky jmenovité hodnoty. Například k vybavení elektromagnetické spouště 4 A jističe s charakteristikou C, je třeba 5–10násobek proudu, tj. nejméně 20 A.
Pokud použijeme běžný napájecí zdroj se jmenovitým výstupním proudem 10 A, je zjevné, že vývod jištěný jističem nebo pojistkou s jmenovitým proudem 4 A bude při zkratu vybaven po uplynutí stovek milisekund. Ostatní vývody bez poruchy budou do vybavení ochrany vystaveny podpětí, které může mít za následek restart PLC, HMI panelu, switche nebo dalších prvků. Hodnota zkratového proudu se navíc citelně zmenšuje úbytkem na vedení.
Pro účely průmyslových aplikací se stejnosměrnými PELV/SELV obvody existují dvě odlišné filozofie, jak tuto problematiku řešit.
Tradiční řešení
Jedním z řešení je použití zdrojů s vysokou přetížitelností, např. zdroje řady SITOP PSU8200, které umožňují přetížení 300 % po dobu 25 ms, nebo použití zdroje s výrazně vyšším jmenovitým proudem, než je provozní hodnota zařízení. Toto řešení je doporučitelné tam, kde daná aplikace vyžaduje selektivní jištění velkého množství vývodů a hodnoty jištěných proudů jsou v poměru ke zkratovém výkonu velmi malé.
Elektronické selektivní jištění
Druhou možností je použití modulů pro selektivní elektronické jištění SITOP SEL1200/1400 a SITOP PSE200U v kombinaci s napájecím zdrojem SITOP PSU6200. Moduly SITOP SEL1200/1400 umožňují jednotlivé vývody elektronicky selektivně jistit. Oproti tradičním jističům nebo pojistkám tyto moduly umožňují daleko rychleji reagovat bezpečným vypnutím na poruchu postiženého vývodu, i když napájecí zdroj neposkytuje vysoký zkratový proud. Moduly řad SITOP SEL1200/1400 umožňují jistit 4 nebo 8 vývodů v jednom modulu. Hodnoty jištěných proudů na každém vývodu jsou jednoduše nastavitelné pomocí potenciometru.
Moduly SITOP SEL1200 jistí zátěž i2t charakteristikou podobně jako pojistky, zatímco moduly SITOP SEL1400 a PSE200U jistí zátěž tzv. „limitní“ charakteristikou, která je vhodná pro jištění kapacitní zátěže nebo obecně zátěže, která při spouštění potřebuje vyšší hodnoty proudu. Tato limitní charakteristika umožní přetížení až 150 % nastavené hodnoty proudu po dobu 5 sekund na daném vývodu, a zabraňuje tak nežádoucímu vybavení jištění při krátkodobém provozním přetížení. Při zkratu naopak modul reaguje okamžitě. Pokud dojde při přetížení k poklesu vstupního napájení, je postižený vývod vypnut ihned. Včasným vypnutím tak zabrání podpětí na ostatních zařízeních. Při zapnutí modulu je zde navíc možnost zapínat jednotlivé vývody sekvenčně a předejít tak přetížení zdroje.
Jednou z velkých výhod modulů SITOP SEL1200/1400 je možnost vyčítání diagnostických informací do PLC. V kombinaci s PLC SIMATIC S7 je možné vyčítat veškeré informace ohledně nastavení a aktuálního stavu modulu a jeho vývodů pomocí telegramu, který je modulován a přijímán jediným digitálním vstupem. Softwarová implementace v PLC SIMATIC je zcela jednoduchá díky knihovně bloků, která posílaný telegram přijme a interpretuje ve vizualizaci WinCC.
Zálohované napájení 24 V
Řada aplikací vyžaduje zálohované napájení 24 V DC. Zakolísání nebo náhlá ztráta vstupního napájení z distribuční sítě mnohdy může způsobit poškození řízené technologie, zničení výrobku, ztrátu výrobních dat nebo řadu dalších provozních komplikací. Společnost Siemens v tomto ohledu nabízí dvě možnosti řešení.
Velmi populárním a cenově dostupným řešením jsou kondenzátorové SITOP UPS500S nebo „buffer moduly“ BUF1200. Použití kondenzátorů umožní překlenutí krátkodobého výpadku vstupního napájení v řádu vteřin, a to v závislosti na aktuální zátěži. Velkou výhodou tohoto řešení je, že kondenzátory jsou v porovnání s bateriemi bezúdržbové a mají delší životnost.
V případě potřeby zajistit zálohované napájení na delší dobu, je vhodným řešením doplnit napájecí zdroj o SITOP UPS1600 s bateriové moduly SITOP BAT1600. Toto řešení umožní připojení baterie s kapacitou až 38 Ah, přičemž je možné volit mezi olověnými i lithiovými akumulátorovými články dle potřeby dané aplikace.
Kondenzátorové i akumulátorové UPS mohou být vybaveny ethernetovým nebo USB rozhraním určenému ke konfiguraci, ale také pro použití služby pro řízené ukončení runtime vizualizace a vypnutí Windows v předstihu, než dojde k úplnému vybití UPS a neřízenému vypnutí HMI.
Pro více informací navštivte webové stránky: https://www.siemens.cz/sitop nebo nás kontaktujte prostřednictvím emailu Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..
Siemens, s.r.o.
Siemensova 1, 155 00 Praha
Tel.: +420 732 596 317
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.siemens.cz/sitop
Přehled napájecích zdrojů řady SITOP PSU
 |  |  |  | |
|---|---|---|---|---|
| Název produktu | SITOP PSU4200 | SITOP PSU6200 | SITOP PSU8200 | SITOP PSU8600 |
| Použití | Základní aplikace | Běžné a pokročilé aplikace, vhodné v kombinaci s elektronickým selektivním jištěním | Pokročilé aplikace, vhodné s běžnými jistícími prvky | Pokročilé aplikace s možností parametrizace v TIA portálu, monitoringem a ovládání z ŘS |
| Vstupní napětí napětí [V] | 120-230/400 V AC | 120-240/400 V AC, 85-275 V / 450-600 V DC | 120-230/400 V AC | 120-240/400-500 V AC, 93-275 V DC |
| Rozsah vstupního kmitočtu [Hz] | 47-63 Hz | 47-63 Hz | 47-63 Hz | 47-63 Hz |
| Výstupní napětí [V] | 24-28 V DC | 24-28 V DC | 24-28 V DC | 4-28 V DC |
| Výstupní proud [A] | až 20 A | až 40 A | až 40 A | až 40 A |
| Výstupní proud při přetížení | bez možnosti přetížení | až 150 % po dobu 5 s/min | až 150 % po dobu 5 s/min, až 300 % při 25 ms | až 150 % po dobu 5 s/min |
| Účinnost | 93 % | 96 % | 95,5 % | 93 % |
| ozsah provozních teplot | -25 … +60 °C, při snížení 2,5%/K až +70 °C | -30 ... +70 °C | -25 … +70 °C, při snížení 4%/K až +70 °C | -25 … +60 °C |
| Signalizace stavu, komunikace | LED signalizace, kontakt | LED signalizace, kontakt, signalizace Manchaster kódem | LED signalizace, kontakt | LED signalizace, kontakt, OPC UA, webserver, PROFINET |
| Více informací | www.siemens.cz/sitop | |||
