В производственных цехах программируемые логические контроллеры и преобразователи частоты часто работают стабильно. Никаких предупреждений об ошибках не появляется, а входная мощность кажется стабильной, однако эти устройства внезапно отключаются без предупреждения. Незапланированные остановки линий приносят существенные финансовые потери. Команды часто заменяют оборудование и проводят тщательные проверки программного обеспечения, но загадочные сбои продолжают повторяться. Почти во всех таких случаях настоящей причиной являются кратковременные провалы напряжения и кратковременные отключения электроэнергии в местной электросети.
-
Падение напряжения означает, что напряжение питания резко падает на короткое время, падая до 10–90 % от стандартного значения. Эти колебания могут длиться всего половину электрического цикла, около 10 миллисекунд, или растягиваться до одной минуты. Кратковременные отключения электроэнергии практически полностью прекращают подачу электроэнергии и также редко длятся дольше шестидесяти секунд.
-
Такие аномалии электропитания вызывают обычные ежедневные происшествия: удары молний поблизости, внезапный запуск крупных промышленных двигателей, автоматический сброс выключателя после короткого замыкания в распределительной линии и дуговой разряд от тяжелого сварочного оборудования на-площадке. Эти сбои в подаче электроэнергии очень кратковременны-, поэтому их трудно уловить. Обычным портативным мультиметрам не хватает скорости отклика для регистрации скачков и падений. Встроенные-записи ошибок устройства помечают проблемы только как общие неисправности пониженного напряжения или вообще не оставляют записей о сбоях, что объясняет, почему эти отключения кажутся необъяснимыми.
-
ПЛК очень уязвимы к таким колебаниям мощности из-за наличия у них внутренних импульсных блоков питания. Эти устройства преобразуют переменный ток в стабильный постоянный ток низкого-напряжения для работы центральных процессоров и модулей ввода-вывода, поддерживаемый внутренними конденсаторами большой-емкости, которые накапливают энергию в режиме ожидания. Когда входное напряжение резко падает, эти конденсаторы становятся единственным источником питания для поддержания нормальной работы.
Однако запасенной мощности конденсатора хватает всего на 10–20 миллисекунд. Сильные или продолжительные провалы напряжения приводят к тому, что напряжение конденсатора становится ниже порога стабильной работы. Выход постоянного тока мгновенно отключается, ПЛК перестает работать, а несохраненные рабочие данные безвозвратно теряются. К тому времени, когда питание сети восстанавливается и контроллер завершает само-проверку для перезагрузки, производство уже останавливается. Неожиданные простои иногда приводят к тому, что целые партии незавершенной продукции становятся непригодными для использования.
Частотно-регулируемые приводы сталкиваются с одинаковыми эксплуатационными рисками. Их внутреннее напряжение на шине постоянного тока сильно меняется вместе с входящим переменным током. Провалы напряжения быстро снижают напряжение на шине, достигая заданного предела защиты от пониженного напряжения и вынуждая привод блокироваться и отключаться.
Даже при наличии встроенных-функций автоматического перезапуска оборудование по-прежнему полностью отключается, переходит в режим ожидания и сбрасывает скорость. Такие перебои серьезно нарушают непрерывный производственный процесс. Большинство приводов сохраняют только последний код неисправности, обозначая кратковременные проблемы с питанием просто как неисправности пониженного напряжения без каких-либо подробных данных о продолжительности помех или частоте их возникновения. Обслуживающий персонал изо всех сил пытается определить точные причины и часто ошибочно расценивает сбои как внутреннюю нестабильность устройства.
Внезапные остановки наносят-далеко идущие производственные убытки. Незапланированные остановки останавливают линии экструзии пластика и сжигают остаточное сырье внутри шнековых бочек. Кратковременные перерывы в подаче электроэнергии во время упаковки полупроводников приводят к потере целых партий пластин. Короткие остановки линий розлива пищевых продуктов нарушают точность розлива и требуют повторной полной дезинфекции линии. Частые мелкие проблемы с электроэнергией накапливаются и приводят к неожиданно тяжелым экономическим потерям.
Полагаясь только на оригинальные характеристики защиты от помех-ПЧ и ПЛК, невозможно эффективно решить проблему. Стандартные промышленные устройства не соответствуют строгим критериям устойчивости к провалам напряжения, установленным для высокотехнологичного оборудования для производства полупроводников, например стандартам SEMI F47. Установка крупномасштабных-источников бесперебойного питания для полных производственных линий обеспечивает надежную защиту, но требует больших капитальных затрат, достаточного места для установки и высоких ежедневных затрат на обслуживание. Это решение оказывается непрактичным, особенно для мощных-систем частотно-регулируемого привода (от десятков до сотен киловатт). Направленная защита цепи управления является более экономичной и практичной альтернативой.
Мы рекомендуем устанавливать профессиональные интеллектуальные модули релейной защиты, предназначенные для противодействия воздействиям провалов напряжения. В сочетании с компактными накопителями энергии на основе суперконденсаторов эта установка обеспечивает стабильное питание только для плат управления ПЛК, систем управления ЧРП и катушек ключевых контакторов.
Модуль в режиме реального времени-отслеживает входное напряжение сети. При падении напряжения или кратковременном отключении электроэнергии он переключается на внутреннее резервное питание в течение одной миллисекунды и поддерживает постоянный выходной ток для компонентов управления. Напряжение главной цепи может упасть до чрезвычайно низкого уровня, в то время как ПЛК и панели управления ЧРП остаются включенными в обычном режиме. Ложные сигналы тревоги не активируются, а критические контакторы остаются закрытыми. Устройства возобновляют нормальную работу без каких-либо аномальных откликов после восстановления электропитания сети.
Данные полевых приложений, собранные в регионах с нестабильным электроснабжением-, включая Юго-Восточную Азию и Ближний Восток, подтверждают, что эта установка защиты сокращает число неспровоцированных отключений более чем на 90 %. Весь процесс установки остается простым и требует только прямого подключения проводов к существующим контурам управления питанием.
Если на вашем предприятии часто происходят необъяснимые отключения оборудования, сосредоточьте проверки на-колебаниях напряжения на объекте. Изменения мощности на миллисекундном-уровне лежат в основе большинства неуловимых проблем с отключением. Вместо многократного тестирования и замены контроллеров и приводов обновите ключевые контуры управления практичными средствами релейной защиты. Эффективная защита от колебаний напряжения обеспечивает бесперебойную работу производственных линий без сбоев из-за кратковременных колебаний напряжения.
