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2020年11月27日

用于供电、过电流保护和电力监测的完整系统

透明电能数据解决方案助力提升设备效率,挖掘优化潜力

只有系统集成的通用型电流和电能处理才能最大限度地提升从发电到电能监测的数据透明度。这反过来又奠定了提高生产设备效率和优化工艺顺序的基础。倍福基于 PC 的控制技术可以通过各种用于电源、熔断器和监测的控制组件实现这一切。

透明的电能监测既减少了设备的停机时间,也减少了因确保设备可用性而导致相应部件尺寸过大的需求。此外,预防性维护工作也随之简化,最终显著提高生产效率。倍福可为实现上述目标提供各种基于 PC 的控制解决方案,并可以根据具体的应用进行优化调整。倍福产品包括大量 SCT 电流互感器EtherCAT 电力测量 端子模块,用于集成交流和直流电源的监测功能,以及三个新的 PS 设备系列的 24/48 V DC 电源EL922x 系列电子式过电流保护端子模块。

可直接集成在 EtherCAT I/O 系统中的 EL922x 系列 EtherCAT 电子式过电流保护端子模块宽度仅为 12 mm。
可直接集成在 EtherCAT I/O 系统中的 EL922x 系列 EtherCAT 电子式过电流保护端子模块宽度仅为 12 mm。

通用型系统助力减少大量工作,降低成本

如果没有可靠的电源及相应的熔断器,任何机器或设备都无法工作。如果与高性能的电能数据记录相结合,在设备的设计阶段就能带来很大优势:电源输入端附加的电力测量技术可以提供总功率概览,包括所有功率损耗。基于 PC 的控制系统解决方案通过新型 PS 系列高品质电源发挥了决定性作用,因为只有当所有组件相互都最佳匹配时,才能普遍取得优势。尤其是直接集成在 EtherCAT I/O 系统中的 EL922x 过电流保护端子模块,它不仅能够可靠保证各个供电线路中的电力安全,而且还能够持续进行测量。

例如,如果设备制造商通过这种整体方案避免出现功率峰值,他们就能够减少设备的连接负载以及供电电缆的尺寸,从而帮助最终用户降低安装成本。此外,系统集成的通用型电能测量技术为直接在设备控制器中比较设备目标与实际状态提供了前提。这样可以尽早发现可能出现的损坏,也更容易发掘过程优化潜力。

到目前为止,持续数据监测需要的投资很大,往往需要集成昂贵的外部传感器,有时还需要借助专用组件。而倍福的电力测量端子模块、电流互感器、过电流保护端子模块和电源可以通过标准组件实现持续数据监测,降低成本,减少物流需求(如特殊部件的存储),即使在改造现有机器设备时亦是如此。

通过完整的测量链提高数据透明度

作为自动化专家,倍福能够将相关的电源组件组合起来,形成一个透明、完整的系统。只有这样组合,才能总览设备电能和电源在交流和直流两方面的情况。完整测量链的前端是设备主电源处的 SCT 电流互感器。PS 系列电源产品可以为所有所连接的自动化组件提供安全的 24 V 直流电,过电流保护端子模块不仅能够保护各个供电线路的安全,而且还能够持续监测电流消耗情况。

倍福最近推出的全新的 SCT 电流互感器完善了从记录测量物理值到将采集的数据传输到云端的电力测量链。电流互感器产品系列涵盖了电流范围从 1 A 到 5000 A 的所有应用,可选择环形和钳形互感器以及三相电流互感器组。用户可以从两种设备类型中进行选择,每种类型都有不同的设计和性能等级,并具有高可扩展性,适用于各种应用。SCT 产品系列非常多样化,从针对楼宇技术的低成本三相电流互感器和针对机器设备的标准工业用互感器,到具有极高精度要求的检验台和试验台解决方案。用户可以根据具体的应用领域和需求选择合适的电流互感器型号。环形互感器适合用于经济高效、高精度地采集新系统中的数据。而钳形互感器安装简单,为实现无故障翻新提供了理想的解决方案。

设备操作和能源工业中的电能管理创造了各种需求,包括基本的电网监测、过程控制以及高端电力监测。为了满足这些需求,倍福又在现有的产品系列中增加了四款全新的 EtherCAT I/O 端子模块,进一步拓宽了 EtherCAT 端子模块产品范围,在价格和性能方面都具有高可扩展性。新型 EL34x3 EtherCAT 电能管理端子模块与成熟的 El37x3 系列电力监测超采样端子模块(以及相关的 TwinCAT Power Monitoring 软件库)一起,构成了一个全面的产品系列,可以根据各种应用中的具体任务进行优化调整。

SCT 电流互感器适用于测量从 1 A 到 5000 A 的电流,有环形(左边的两个设备)和钳形(右边的两个设备)两种类型可选。
SCT 电流互感器适用于测量从 1 A 到 5000 A 的电流,有环形(左边的两个设备)和钳形(右边的两个设备)两种类型可选。

分布式电力测量助力实现成本最小化

新的分布式电能测量解决方案能够特别高效、经济地从高度复杂的系统中采集到准确的电力测量数据。其核心元件是用于测量高达 1 A 的交流/直流电流的 6 通道 EL3446 输入端子模块。用户可以使用它来测定精确的电力值,即使是物理上分离的电压和电流测量。EL3446 是一个纯电流测量端子模块,它能够测定供电网络的所有相关电气数据,包括所有电能测量值。计算电力数据所需的电压值由 EL3443 三相电力测量端子模块(每个网络只能安装一次)通过 EtherCAT 传输,并通过 EtherCAT 分布式时钟功能进行同步。然后计算 EL3446 中最多 6 个可连接的相位中每个相位的有功功率和电能消耗。电压和电流有效值以及有功功率、视在功率和无功功率、频率、相位角和谐波均可用于广泛的电网分析和电能管理。

这种分布式电力测量方案只需一个 EL3443 和任意数量的 El3446,能够最小化硬件和安装工作量,且电压分配无需额外使用电缆。此外,每通道电力测量的价格降低了近 50%,而不必随着测量点数量的增加而降低采样率。另外,只需要在 EL3443 的电压测量侧增加熔断保护。因此,在所有后续测量中,省去了传统电力测量所需的熔断器。

电源产品采用了优化对流冷却方案

新型 PS1000、PS2000 和 PS3000 系列电源产品为实现安全可靠的设备电源供应提供保障。它们几乎可为所有应用提供 24 V...48 V DC 范围内的高品质电源,包括对处理回馈电压(EMF)有严格要求的运动控制应用。出色的对流冷却性能、最低功耗及高达 96.3% 的高效率优化了设备的使用寿命和可靠性。它具有高达 150% 的峰值功率能力,可以在短时间内提供高达 1.44 kW 的输出功率。再加上节省空间的设计和对瞬态电压、过电压的高抗干扰性能,即使在恶劣的工况下也能高效、低成本地使用。此外,电源还可以通过精确的跳闸功能快速、准确地关闭断路器,避免设备不必要的停机。

这些设备在设计时已经考虑到要具备良好的对流冷却性能。除此之外,对温度特别敏感、容易老化的部件被放置在设备底部,即尽可能靠近冷空气进入的地方。这种温度优化的设计意味着所使用的部件将会承受较小的热应力,从而实现较长的使用寿命。而且,承受应力较小的部件也能更长时间地保持其技术特性不被改变,并将外部热量的影响降到最低。所有这些性能特点也提高了设备的可靠性。

带熔断保护功能的模拟量监测端子模块

倍福在 EL922x 系列 EtherCAT 端子模块中直接集成了电子式过电流保护功能,可在高度紧凑的 EtherCAT I/O 系统中断开 24 V 直流设备组件。因此,这些模拟量监测端子模块可以记录电流和电压值,以持续监测电力情况。通过这些数据能够对电力消耗以及电压进行详细分析,并对电压限值进行监测。此外,还可以显示状态信息(开、关、触发)、触发事件(过载、短路)和初级告警。

与其它熔断器产品相比,将电子式过电流保护直接集成到 EtherCAT I/O 系统中,不仅降低了控制柜成本和所需空间,而且不需要使用传统的、灵活性较差的独立系统。EtherCAT 端子模块 EL9227 可以借助大量的设置和过程数据选项满足多样化需求,实现透明系统监测。该系列共有 19 个单通道和双通道过电流保护端子模块型号,可用于各种电流负载(最高 10 A)。

系统集成过电流保护功能可以为用户带来许多实实在在的好处。由于在插接端子模块时,相邻的 I/O 端子模块的电源自动连接,因此可以减少布线工作。此外,由于不再额外的耦合硬件和其它数字量 I/O 或供电产品,因此可节省控制柜空间和成本。另外,还可以通过 EtherCAT 访问多种类型的过程数据,如利用率、负载电流、输入/输出电流、欠压/过压和反向供电。

Beckhoff Automation 公司总裁 Hans Beckhoff
Beckhoff Automation 公司总裁 Hans Beckhoff

电源作为系统组件提供

“每个自动化解决方案都需要用到电源。过去我们的产品目录中没有电源产品,但现在我们做了一些改变。”Hans Beckhoff 说道。可靠的 24 V 或 48 V 电源是确保自动化产品无故障、持久运行的前提。例如,倍福在紧凑型驱动产品和 XTS 系统使用的电源交互方面拥有丰富的经验。

拥有与电源的稳固交互也是确保工业 PC 和过电流保护端子模块(EL922x)可靠运行的关键。“我们充分利用我们在电源领域积累的丰富经验,开发出了 PS1000、PS2000 和 PS3000 系列单相及三相电源产品。”Beckhoff 说道。这些电源产品可以与倍福的自动化组件最佳匹配,效率非常高。“作为一家系统供应商,现在我们在电源领域也可以为客户提供综合建议和合适的解决方案。”这位物理学专业毕业的企业家强调道。