Применение ИБП-24-60А (ИБП 24В на DIN-рейку или монтажную панель) в щитах автоматики инженерных систем.

Дата обновления: 30.01.2016


   Современные щиты автоматики все чаще предусматривают в своем составе источник бесперебойного питания, который обеспечивает защиту ПЛК от кратких скачков напряжения и самое главное от кратковременного отключения электричества.


   Современные микроконтроллеры выполняют ответственные задачи по управлению инженерными системами и при отключении питания возможны ситуации, когда инженерная система может остаться в состоянии, при котором будет нанесен вред ее элементам (например в системах вентиляции регулирующий клапан подачи теплоносителя может остаться в почти закрытом положении – возможна заморозка калорифера из за недостатка теплоносителя в калорифере.


   Также при отключении электропитания на объекте инженерам службы эксплуатации важно получать оперативную информацию о состоянии инженерных систем – использование источника бесперебойного питания в составе щита управления позволяет получать информацию даже при отсутствии питания на объекте. Кроме информации от ПЛК, также важно получать информацию и от ИБП – наличие/пропажа питания на шкаф автоматики и состояние батарей (для их замены при проведении ТО). К сожалению большая часть решений не позволяла получить эту информацию без дополнительных затрат на реле и монтаж.


   В процессе своей деятельности компания «СПб-Автоматика» в своих щитах испытала многие варианты ИБП (как бытовой серии, так и промышленной) и на основе этого опыта, мы создали собственный продукт ИБП-24-60А, который позволяет решить все те проблемы, с которыми мы столкнулись в процессе эксплуатации.


   Сводная таблица решений и недостатков этих решений приведена ниже:


НАИМЕНОВАНИЕ
ИБП

ИБП-24-60А



ОВЕН ИБП60Б-Д9-24

 

APC BR500RS 230В 230В/300Вт

APC BK500RS 230В 230В/300Вт

SIEMENS SITOP SMART 60W+ POWER DCUPS Bat pack

phoenix contact QUINT POWER 90W+ QUINT-UPS/1.3AH

APC SUA500PDRI 230В/325Вт

Дополнительное оборудование

 


БОКС ДЛЯ АКБ+РЕЛЕ наличия питания+

АКБ 2шт.+2 Авт. Выкл.

РЕЛЕ наличия питания+

БП 24В

РЕЛЕ наличия питания+

БП 24В

 

 

БП 24В

Установка на монтажную панель

Выходное напряжение, выходная мощность

24В/60Вт

24В/60Вт

24В/60Вт

24В/60Вт

24В/60Вт

24В/90Вт

24В/60Вт

Емкость батарей (12В)

2х1,2Ач

2х7Ач

5Ач

7Ач

2х1,2Ач

2х1,2Ач

2х4,5Ач

Время работы под нагрузкой 10Вт 24В (Плк и привод)

≈2ч.

≈13ч.

2ч.

≈1,5ч.

≈2ч.

≈2ч.

2ч.

Сигнализация наличия питания

Сигнализация низкого уровня заряда батареи

Необходимое место в щите, см2

150 СМ2

415 СМ2

540 СМ2

470 СМ2

370 СМ2

180 СМ2

540 СМ2

Минимальный размер «типового «щита

АВТОМАТИКИ с ИБП 24В шхвхг,мм

800х600х250

800х800х300

800х1000х300

800х1000х300

800х800х250

800х800х250

1200х800х300

Доп. затраты, на корпус «типового» щита автоматики

0 р

2600 р

3400 р

3400 р

2600 р

2600 р

6800 р

Полная стоимость решения с учетом доп. уомплектации и монтажных работ (прайс)

9400 р

10000 р

12200 р

13600 р

33400 р

49000 р

69000 р

Стоимость сменных батарей

760 р

2100 р

4500 р

4650 р

6950 р

14310 р

18180 р

Недостатки решений

 

x неудобный монтаж


x большие габариты


x отсутствие сигнала разряда АКБ







x неудобный монтаж


x большие габариты


x отсутствие сигнала разряда АКБ


x низкая эффективность





x неудобный монтаж


x большие габариты


x отсутствие сигнала разряда АКБ


x низкая эффективность


x малое время автономной работы

 

x большие габариты


x высокая стоимость решения






x высокая стоимость решения



x большие габариты


x высокая стоимость решения


x низкая эффективность




   Результаты проведенных тестирований и замеров:
 - Несмотря на значительно большую емкость АКБ у моделей APC BackUPS (5Ач и 7Ач) , APC SUA500PDRI(4.5Ач), время работы под тестовой нагрузкой 10 Вт оказалось меньшим, чем у ИБП-24-60А (1.2Ач). Это можно объяснить большими потерями на внутреннем преобразователе UPS (питание 220В преобразуется для хранения в 12В, потом снова в 220В, а после этого идет на преобразование 220В/24В на блоке питания) и потерями на блоке питания 24В.
 - При работе от UPS (220В) у тестового блока питания 24В появился значительный нагрев корпуса. Это можно объяснить тем, что в режиме работы источников питания APC Back UPS, APC SUA500PDRI от внутренней батареи, инвертор преобразует низкое постоянное напряжение аккумулятора в переменное напряжение с формой, далекой от синусоиды (т.н. пилообразное напряжение). Это оказывает дополнительную нагрузку на блок питания 24В и на элементы ПЛК.
 - При дежурном режиме работы автоматики потребление крайне мало (10-20 Вт), и, согласно графику эффективности работы UPS APC от нагрузки, размещенному на официальном сайте компании, при малых нагрузках эффективность работы UPS APC стремится к нулю. Это подтверждают результаты проведенных тестов.


   Основные недостатки существующих решений ИБП 24В на DIN-рейку (монтажную плату):


ОВЕН ИБП60Б-Д9-24:
 - Не предусмотрен штатный выключатель цепей питания – необходимо устанавливать 1-2 автоматических выключателя (питание 220В и питание 12В для батарей).
 - Не предусмотрено штатное крепление для АКБ - необходимо дополнительно приобретать и монтировать бокс для АКБ (например, монтажную коробку ДКС). Необходимо проводить трудоемкие монтажные работы.
 - Невозможность использования батарей малой емкости (7,2Ач) и следовательно большой дополнительный вес (5 кг) и
дополнительное место для их размещения.
 - Сигнал отсутствия сети реализован через транзисторный выход, что не поддерживается многими ПЛК. Штатный для ПЛК сигнал типа «сухие контакты» требует установки дополнительного реле, что влечет дополнительные затраты.
 - Отсутствие сигнала для диспетчеризации о низком уровне заряда аккумуляторной батареи.
 - Необходимость дополнительного места для размещения батарей – дополнительные затраты при подборе шкафа.


APC BR500 RS , APC BK500 RS:
 - Необходимость установки дополнительного БП на 24В.
 - В режиме «Резерв» выдает пилообразное напряжение, из-за чего греется БП на 24В., а также возникают частые проблемы с
контроллерами (перезагрузки, поломки линии питания, помехи).
 - Требует установки в щит розетки для подключения или "разделки" штатного кабеля.
 - Возможность применения данных ИБП «в быту» может значительно увеличить вероятность хищения продукции.
 - Устанавливается, как правило, на дно щита, тем самым препятствует нижнему вводу кабеля в щит, что часто необходимо для
выполнения условий по его защите от воды в венткамерах, теплопунктах и т.д. Зачастую приходится брать щиты больших размеров, чем необходимо.
 - Для надежной фиксации прибора необходимо применять дополнительные крепежные элементы.
 - Отсутствие сигнала о низком уровне заряда аккумуляторной батареи.
 - Отсутствие сигнала о наличии входного напряжения (решается дополнительным реле).


SIEMENS SITOP UPS, APC SUA500PDRI, PHOENIX CONTACT QUINT POWER:
 - Для решения с APC SUA500PDRI требуется установка и расключение дополнительного БП на 24В.
 - В режиме «Резерв» APC SUA500PDRI выдает пилообразное напряжение, из-за чего греется БП на 24В., а также возникают частые проблемы с контроллерами (перезагрузки, поломки линии питания, помехи).
 - Высокая стоимость данных решений (зачастую больше стоимости всего щита).
 - Большие габариты и вес APC SUA500PDRI не позволяют штатно устанавливать его на DIN-рейку, только на монтажную панель.


СКАТ-2400М:
 - Габаритные размеры (высота 205 мм) не позволяют установить ИБП в стандартную для щитовой продукции линейку
высотой 150 мм.
 - Конструкция устройства допускает установку и хранение только в вертикальном положении.
 - Для надежной фиксации прибора необходимо применять дополнительные крепежные элементы.
 - Отсутствие сигнала о низком уровне заряда аккумуляторной батареи.


   В результате сравнения различных решений компанией «СПб-Автоматика» был разработан свой собственный источник бесперебойного питания - ИБП-24-60А (ИБП 24В), который может быть использован в составе щитов электрики и автоматики, а также в других системах бесперебойного энергоснабжения, рассчитанных на номинал напряжения 24В.


      Основные цели, поставленные при разработке ИБП 24В:
 - размеры ИБП должны позволять устанавливать его в одной линейке с остальным оборудованием (не мешая кабельным каналам).
 - мощность ИБП должна необходимой и достаточной для большинства щитов локальной автоматики инженерных систем.
 - ИБП должен поддерживать диспетчеризацию (2 выхода): наличие питание в щите и состояние батарей.
 - ИБП должен быть создан на основе качественного БП 24В.
 - стоимость ИБП 24В (внутри щита) должна быть ниже, чем любые другие варианты.
 - монтаж оборудования должен занимать минимальное время, эксплуатация должна быть простой.
 - внешний вид изделия должен соответствовать стандартам качества и эстетике современного оборудования для автоматики.
 - обязательна индикация состояния ИБП 24В на лицевой панели.


Рис.1 - Внешний вид устройства.


   Изделие объединяет в металлическом корпусе аккумуляторные батареи и блок питания со схемами защиты и сигнализации. На корпусе устройства размещены индикаторы состояния, кнопка питания и разъемы для подключения. Разъемы подключения выполнены съемными винтовыми клеммными блоками для удобного и надежного монтажа. Устройство не содержит встроенных вентиляторов, охлаждается естественной воздушной конвекцией.


Рис.2 - Габаритные размеры устройства.


   На фото представлены образцы щитов автоматики с ИБП APC Back UPS и с нашим ИБП-24-60А. По фотографиям видно, что ИБП-24-60А занимает в щите гораздо меньше места.


Рис.3 - Щит с ИБП APC Back UPS, с ИБП-24-60А.


   Технические характеристики ИБП-24-60А:


Выходная мощность, Вт

60

Выходное напряжение, В

27.6

Выходной ток, А

1.4

Диапазон выходного тока, А

0…2.15

КПД ,  %

до 88

Диапазон входного напряжения, В

90…264AC
127...370 DC

Диапазон рабочих температур, °С

-10…+50

Сигнализация, «сухие контакты»

-наличие входного напряжения
- низкий уровень заряда аккумуляторной батареи

Функции защиты

-от короткого замыкания
-от перегрузок по току и по напряжению
-защита от включения обратной полярности (предохранитель)

Тип встроенной батареи, емкость

герметичные свинцово-кислотные батареи, 2х1,2 Ач

Тип крепления в щите

Крепление на монтажную панель

Габариты ШхВхГ, мм

165х110х150

Вес, кг

2,3

 

Рис.4 – Декларация о соответствии.


   Прибор ИБП-24-60А (ИБП) сертифицирован, имеет декларацию № ТС N RU Д-RU.ОС01.В.06335 о соответствии техническим регламентам:
ТР ТС 004/2011 "О безопасности низковольтного оборудования"
ТР ТС 020/2011 "Электромагнитная совместимость технических средств"


Разработка сайта - webness