Kādas problēmas var rasties, ja vienfazu jaudas regultoru aizvieto ar ABB RS sērijas regulatoru

I. Ievads

Aizvietojot ABB RS sērijas vienfazus sprieguma regultoru ar vienfazu sprieguma regultoru rūpnieciskos objektos, ir daudz būtisku grūtību, piemēram, neatbilstoši tehniskie parametri, nesaderīgas kontroles interfaces, sarežģīta sistēmas integrācija un atbilstība drošības standartiem. Ja šīs problēmas netiek pareizi atrisinātas, sistēma var nedarboties pareizi, strādāt nestabilā veidā vai pat radīt drošības riskus. Darbojoties ABB uzņēmumā 10 gadus, esmu ļoti iepazinies ar šiem ierīču. Tālāk tiks analizētas problēmas, kas rodas aizvietojuma laikā no tehnisko parametru, kontroles interfēšu, sistēmas integrācijas un drošības standartu aspektiem, kā arī tiks piedāvāti daži risinājumi.

II. Neatbilstoši tehniskie parametri

Starp vienfazu sprieguma regultoriem un ABB RS sērijas regultoriem ir zināmi atšķirīgi galvenie parametri, kas ir pirmā jārisina problēma aizvietojuma laikā. Kā rūpnieciskās klases ierīces ABB RS sērijas regultori ir aprīkoti ar lielāku jaudas jaudu, augstāku reglamentācijas precizitāti un plašāku ieejas-izejas diapazonu. Piemēram, ABB sprieguma regultori izmanto fāzes maiņas kontrolēšanu ar reglamentācijas precizitāti līdz 0,1° fāzes leņķim, savukārt parastie vienfazu sprieguma regultori nemaz nav tik precīzi.

(1) Atšķirības nomnākotajā spriegumā un izvadei

ABB RS sērija var atbalstīt plašāku ieejas spriegumu (piemēram, 180 - 260V) un elastīgāku izvades reglamentēšanu (piemēram, nepārtrauktu pielāgošanu no 0 - 250V). Parastie regultori ir ierobežoti savu mehānisko struktūru vai kontrolēšanas metožu dēļ, un šāda efekta sasniedzšana ir grūta. Ja jaunā ierīce nevar apmierināt sākotnējā sistēmas sprieguma reglamentēšanas prasības, tas būs ļoti slikti situācijās ar augstu kontrolēšanas precizitātes prasībām.

(2) Jaudas jaudas neatbilstība

ABB rūpnieciskās klases regultori var apstrādāt augstākas jaudas slodzes (parasti 3 - 30kVA), savukārt parasto vienfazu regultoru jauda var būt daudz mazāka (0,2 - 10kVA). Ja jaunā ierīces jauda ir nepietiekama, tai ir viegli pārslogoties, pārāk ātri siltēties vai pat tieši bojāties. Turklāt ABB sprieguma regultoru sildīšanas dizains ir vērojamākis, izmantojot augstaeffektīvas sildīšanas radiatorus un zema trokšņa, ilggadīgu ventilatorus, un sildīšanas efektivitāte var tikt palielināta par 30% vienādā tilpumā, ko parastie regultori nemaz nespēj.

(3) Regulēšanas metožu atšķirības

ABB RS sērija var izmantot digitālo kontrolēšanas tehnoloģiju, atbalstot mīkstu palaistu/mīkstu izslēgšanu, un regulēšanas process ir gļēts un precīzs; parastie regultori var izmantot mehānisku vai vienkāršu analogo kontrolēšanu, un regulēšana nav pietiekami gļēta, kas samazinās sistēmas reaģēšanas ātrumu un regulēšanas precizitāti.

III. Kontroles interfeisu saderības izaicinājumi

Kontroles interfeisu saderība ir otrā galvenā grūtība, galvenokārt saistībā ar komunikācijas protokoliem, signālu tipiem un signālu formātiem. ABB rūpnieciskās ierīces parasti izmanto standartizētus komunikācijas protokolus, piemēram, Modbus RTU vai Profibus DP, savukārt parastie vienfazu sprieguma regultori var atbalstīt tikai vienkāršus analoģsignālus vai mehānisko kontrolēšanu.

(1) Komunikācijas protokolu neatbilstība

ABB RS sērija var atbalstīt Modbus RTU protokolu caur RS485 interfeisu, lai mainītos datu apmaiņā ar PLC vai augstākiem datoriem. Piemēram, ABB frekvences pārveidotāji (piemēram, ACS355 un ACS580 sērijas) standarta veidā ir aprīkoti ar Modbus RTU komunikācijas funkcijām un var izmantot vispārpieejamus viena reģistra un vairāku reģistru lasīšanas/rakstīšanas funkcijas kodus. Tomēr parastie vienfazu sprieguma regultori var nebūt šāda veida digitālā interfeisa un atbalstīt tikai analoģsignālus, piemēram, 0 - 10V vai 4 - 20mA.

(2) Signālu tipu konflikts

Ja sākotnējā ABB ierīce izmanto 4 - 20mA strāvas signālu, lai kontrolētu izvades spriegumu, bet jaunā ierīce atpazīst tikai 0 - 10V sprieguma signālu, jāpievieno signāla pārveidošanas modulis; pretējā gadījumā kontrolēšanas signāls netiks pareizi nosūtīts, un sistēmas regulēšanas rīcība tiks ietekmēta.

(3) Signālu formātu atšķirības

ABB ierīču komunikācijas parametriem ir specifiskas iestatījumi, piemēram, baud rate 9600, bez paritātes, 8 biti datu biti, 1 bits stop biti un specifisks CRC pārbaudes paņēmiens. Ja jaunā ierīces parametri vai datu formāti ir atšķirīgi, komunikācija var nestrādāt, un datu analīze var būt nepareiza. Piemēram, kad ABB robots komunicē, izmantojot Modbus RTU, ir jāpārvieto virvi, lai savienotu ar 232 seriālo portu, un jāievēro specifiski funkcijas kodi (0x03, lai lasītu vairākus glabāšanas reģistrus, 0x10, lai rakstītu vairākos glabāšanas reģistros) un datu rāmis formāti. Tāpat ABB ierīces var atbalstīt specifiskas stratēģijas, piemēram, slēgtu loku kontrolēšanu un vektoru kontrolēšanu, savukārt parastie regultori var atbalstīt tikai atvērtu loku kontrolēšanu. Sistēmas reaģēšanas rakstura maiņa arī ietekmēs kopējo kontrolēšanas rīcību.

IV. Sistēmas integrācijas ietekmes analīze

Sistēmas integrācijai jātiecas pēc visaptverošas apsvēršanas, tostarp interakcija ar esošajiem PLC/HMI un kontrolēšanas stratēģiju pielāgošana. ABB rūpnieciskās ierīces ir dziļi integrētas ar automatizācijas kontrolēšanas sistēmu, un tieša regultora aizvietošana var izraisīt problēmas un ietekmēt kopējo kontrolēšanas efektivitāti.

(1) PLC komunikācijas pielāgošanas problēma

Ja sākotnējā ABB ierīce komunicē ar PLC caur Modbus RTU vai Profibus DP protokolu, bet jaunā ierīce atbalsta tikai analoģinterfeisu, ir jākonfigurē jauns PLC komunikācijas modulis vai jāpievieno protokola pārveidotājs. Piemēram, ABB frekvences pārveidotājs realizē Modbus RTU komunikāciju caur FMBA - 01 adaptēru un Profibus DP komunikāciju caur FPBA - 01 adaptēru. Ja jaunā ierīce neatbalsta šos protokolus, jāpielāgo papildu komunikācijas architektūra vai jāprojēto no jauna.

(2) HMI interfeisu saderība

Sākotnējā sistēmas HMI var būt izstrādāts, pamatojoties uz ABB specifiskajiem protokolu draiveriem, piemēram, ControlST V07.00.00C un jaunākās versijas. Ja jaunā ierīces protokols ir nesaderīgs, ir jāatkārto HMI interakcijas loģika vai jāizmanto middleware, piemēram, OPC UA, lai integrētu, un lietotāja interfeisam var būt jāatkārto, palielinot sistēmas atjaunināšanas izmaksas.

(3) Necessity for Control Strategy Adjustment

The original ABB device may use advanced algorithms such as closed-loop control, vector control, and direct torque control, while the new device may only support open-loop control. The change in system response characteristics requires re-designing PID parameters or adding external feedback modules. For example, the ABB frequency converter supports multiple control methods such as V/f coordination control, slip frequency control, and vector control, while ordinary single-phase voltage regulators may only support simple phase control. Moreover, differences in control strategies may lead to system oscillations and response delays. After replacement, closed-loop testing and parameter adjustment must be carried out. For example, when an ABB robot communicates through Modbus RTU, it is necessary to ensure data synchronization and accuracy to avoid control problems caused by communication delays.

V. Drošības standarti un atbilstības problēmas

Drošības standarti un atbilstība jāievēro stingri. Rūpnieciskās klases enerģijas ierīces jāatbilst stingrākiem drošības standartiem un sertifikācijām, lai nodrošinātu sistēmas uzticamu darbību.

(1) CE sertifikācijas saderība

ABB rūpnieciskās ierīces parasti atbilst standartiem, piemēram, CE - LVD (Zemā Sprieguma Direktīva, EN 60950 - 1), CE - EMC (Elektromagnētiskā Saderība, EN 55014 - 1/2) un RoHS III (Restriction of Hazardous Substances). Piemēram, ABB TruONE automātiskais pārslēgšanas ceļš atbilst CE standartam un iestata rūpnieciskās drošības paraugprakses. Ja jaunā ierīce atbilst tikai mājsaimniecības standartiem (piemēram, EN 60335 - 1), tā neatbilst rūpnieciskajām scenārijām CE prasībām.

(2) Elektromagnētiskās saderības problēmas

Rūpnieciskā vide satur stipru elektromagnētisko interferenci. ABB ierīces ir nonākušas caur stingriem EMC testiem (piemēram, EN 55014 - 2 anti-interference testiem) un var stabilā veidā strādāt smagās vides apstākļos. Ja jaunā ierīces EMC veiktspēja nav atbilstoša, tā var izraisīt sistēmas trokšņu un komunikācijas trūkumus, ietekmējot kopējo uzticamību.

(3) Materiālu un vides prasības

RoHS III ir pievienotas četras ierobežotas vielas: DEHP, BBP, DBP un DIBP. Ja jaunā ierīce neefektīvi kontrolē šīs vielas, tā pārkāps ES vides regulējumus, un produkts nevar tikt pārdots Eiropas tirgū.

(4) Trūkstošo drošības funkciju risks

Sākotnējā ABB ierīce varētu ietvert drošības mehānismus, piemēram, pārsprieguma/pārstrāvas aizsardzību un masas defektu detektājus, savukārt parastie vienfazu sprieguma regultori varētu trūkstēt šādas pašreizējās funkcijas. Piemēram, ABB sprieguma regultors ietver funkcijas, piemēram, mīksts palaists, mīksts izslēgšana un sildīšanas radiatori pārsilšanās detektāju aizsardzību, lai nodrošinātu sistēmas drošu darbību. Ja jaunā ierīce nemaz nesadarbojas ar līdzīgu dizainu, jāinstalē papildu aizsardzības moduli, palielinot sistēmas sarežģītību un izmaksas.

VI. Risinājumi un ieviešanas ieteikumi

Atbilstoši šīm problēmām, tālāk sniegti risinājumi un ieviešanas ieteikumi, lai palīdzētu lietotājiem veiksmīgi aizvietot ierīces un nodrošinātu sistēmas drošu un uzticamu darbību.

(1) Tehnisko parametru saderības stratēģija

Izvēloties jaunu ierīci, nodrošiniet, ka tehniskie parametri (nomnākotais spriegums, izvades diapazons, jaudas jauda utt.) būtiski atbilst sākotnējai ABB ierīcei. Ja parametri ir atšķirīgi, novērtējiet to ietekmi uz sistēmas darbību un apsvērējiet papildu ierīču vai programmatūras pielāgojumu. Piemēram, ja jaunā ierīces izvades diapazons ir mazs, sistēmā var pievienot sprieguma pastiprinātāju vai pielāgot kontrolēšanas loģiku, lai aptvertu sākotnējā sistēmas sprieguma reglamentēšanas prasības.

(2) Kontroles interfeisu pielāgošanas shēma

Izstrādājiet pielāgošanas shēmu atbilstoši sākotnējā ABB ierīces kontroles interfeisa tipam. Ja sākotnējā ierīce izmanto Modbus RTU vai Profibus DP protokolu, bet jaunā ierīce atbalsta tikai analoģinterfeisu, var izdarīt šādi: pirmais, izvēlieties jaunu ierīci, kas atbalsta to pašu protokolu; otrkārt, pievienojiet protokola pārveidotāju (piemēram, Modbus uz analoģpārveidotāju); treškārt, modificējiet PLC programmatūru, lai pielāgotu jaunā ierīces signālu tipu. Piemēram, kad Siemens PLC komunicē ar ABB frekvences pārveidotāju caur Modbus, ir jākonfigurē specifiski komunikācijas parametri un programmatūras bloki, lai nodrošinātu pareizo datu apmaiņu.

(3) Sistēmas integrācijas optimizācijas pasākumi

Lai nodrošinātu jauno ierīces bezsekošo integrāciju esošajā sistēmā, tiek veikti šādi optimizācijas pasākumi: pirmais, atkārtojiet PLC programmatūras novērtējumu, lai pielāgotu jaunā ierīces kontrolēšanas raksturlielumiem; otrkārt, atjauniniet HMI interfeisu, lai pareizi attēlotu un kontrolētu jauno ierīci; treškārt, testējiet sistēmas kopējo veiktspēju (reaģēšanas ātrumu, regulēšanas precizitāti, stabilitāti utt.); ceturtkārt, izstrādājiet detalizētu sistēmas testa plānu, lai pārbaudītu, vai aizvietota sistēma atbilst sagaidāmajai veiktspējai. Piemēram, kad ABB robots komunicē ar Modbus RTU ierīci, jāuzraksta specifiska kontrolprogramma, lai nodrošinātu datu sinhronizāciju un precizitāti.

(4) Drošības standartu atbilstības pārbaude

Pirms aizvietošanas, visaptveroši pārbaudiet jaunā ierīces drošības standartu atbilstību: pirmais, apstipriniet, vai tā ir nonākusi caur sertifikācijām, piemēram, CE - LVD, CE - EMC un RoHS III; otrkārt, pārbaudiet, vai materiāli atbilst vides prasībām; treškārt, novērtējiet, vai drošības funkcijas atbilst sistēmas prasībām; ceturtkārt, ja nepieciešams, pievienojiet papildu drošības aizsardzības ierīces, lai kompensētu jaunā ierīces trūkumus. Piemēram, ja jaunā ierīce nav nonākusi caur EN 60950 - 1 sertifikāciju, var izvēlēties produktu, kas sertificēts IEC 62368 - 1 (jaunais standarts, kas aizstāj EN 60950 - 1), lai nodrošinātu atbilstību jaunākajiem drošības standartiem.

VII. Fāzējoša aizvietošanas stratēģija

Lai samazinātu aizvietošanas riskus, ieteikts procedēt fāzējoši, lai ātrāk pārbaudītu sistēmas veiktspēju un pielāgotu kontrolēšanas parametrus.

(1) Sistēmas novērtēšana un prasību analīze

Visaptveroši novērtējiet sākotnējā sistēmas sprieguma reglamentēšanas prasības, slodzes raksturlielumus un drošības prasības, un nosakiet konkrētās sprieguma reglamentēšanas ierīces funkcionālās prasības. Īpašu uzmanību pievērsiet sākotnējā ABB ierīces nomnākotajam spriegumam, izvades diapazonam, jaudas jaudai un kontroles interfeisa tipam, lai nodrošinātu labu pamatu jaunā ierīces izvēlei.

(2) Atbilstoša alternatīvās preces izvēle

Atbilstoši sistēmas novērtējuma rezultātiem, izvēlieties jaunu ierīci, kuras tehniskie parametri būtiski atbilst sākotnējai ABB ierīcei. Ja parametri ir atšķirīgi, novērtējiet to ietekmi uz sistēmas darbību un apsvērējiet pielāgošanas shēmas. Piemēram, ja jaunā ierīce neatbalsta Modbus RTU protokolu, var pievienot protokola pārveidotāju vai modificēt PLC programmatūru.

(3) Profesionālā instalācija un iestatīšana

Atrast profesionālus cilvēkus ar elektriskās ierīču instalācijas un uzturēšanas kvalifikāciju, lai veiktu instalāciju un iestatīšanu. Pievērsiet uzmanību šādam: pārbaudiet, vai jaunā ierīces vadu savienojumi ir pareizi, lai nodrošinātu saderību ar sākotnējā sistēmas elektriskajiem savienojumiem; iestatiet sprieguma reglamentēšanas parametrus, lai atbilstu sākotnējā sistēmas prasībām; testējiet drošības funkcijas, lai nodrošinātu nepieciešamo aizsardzību; veiciet sistēmas iestatīšanu, lai pārbaudītu, vai jaunā ierīces veiktspēja atbilst sagaidāmajam. Piemēram, instalējot ABB sprieguma regultoru, ir jānodrošina, ka sildīšanas sistēma darbojas normāli un pareizi iestatīts mīksts palaists/izslēgšanas laiks.

(4) Sistēmas integrācija un optimizācija

Integrējiet jauno ierīci esošajā sistēmā un optimizējiet kontrolēšanas stratēģiju un interfeisu interakciju: atkārtojiet PLC programmatūras konfigurāciju, lai pielāgotu jaunā ierīces kontrolēšanas raksturlielumus; atjauniniet HMI interfeisu, lai pareizi attēlotu un kontrolētu jauno ierīci; testējiet sistēmas kopējo veiktspēju (reaģēšanas ātrumu, regulēšanas precizitāti, stabilitāti utt.); pielāgojiet kontrolēšanas parametrus saskaņā ar testa rezultātiem, lai optimizētu sistēmas veiktspēju. Piemēram, kad ABB frekvences pārveidotājs komunicē ar Siemens PLC caur Modbus, ir jākonfigurē specifiski komunikācijas parametri un programmatūras bloki, lai nodrošinātu pareizo datu apmaiņu.

VIII. Uzturēšanas un rezerves daļu piegādes apsvērumi

Pēc aizvietošanas, uzturēšanai un rezerves daļu piegādei jāpievērš īpaša uzmanība. Kā pasaules vadošais elektrikas un automatizācijas uzņēmums, ABB ir pilnīga rezerves daļu piegādes sistēma un atbilstoša tehniskā atbalsta. Parastie vienfazu sprieguma regultori var nebūt tik laba rezerves daļu piegādes un tehniskā atbalsta.

(1) Uzturēšanas prasmju neatbilstība