Кои проблеми може да се појават кога ќе се замени еднофазен регулатор на напон со регулатор од серијата ABB RS?

I. Вовед

Кога се заменуваат ABB RS серии регулатори на еднофазна напонска регулација со еднофазни регулатори на променлив напон во индустриски локации, постојат многу основни тешкотии, како несовпаѓање на технички параметри, несврзани контролни интерфејси, комплексна системска интеграција и споредба со стандарди за безбедност. Ако овие проблеми не се правилно решени, системот може да не функционира правилно, да работи нестабилно или дури и да става под опасност безбедноста. Со 10 години работа во ABB, јас сум веќе познат со овие уреди. Следната анализа ќе ги разгледа проблемите кои се појавуваат при замена од аспекти на технички параметри, контролни интерфејси, системска интеграција и стандарди за безбедност, и ќе предложи неколку решенија.

II. Проблеми со несовпаѓање на технички параметри

Постојат значајни разлики во клучните параметри помеѓу еднофазните регулатори на променлив напон и ABB RS серијата регулатори, што е првиот проблем што треба да се реши при замена. Како индустриски уреди, ABB RS серијата регулатори имаат поголема капацитет на моќ, повисока точност на регулација и поширок опсег на вход-излез. На пример, ABB регулаторите на моќ користат фазно-преместување, со резолуција на регулација до 0,1° фазен агол, додека обичните еднофазни регулатори на променлив напон немаат таква точност.

(1) Разлики во номиналниот напон и опсег на излез

ABB RS серијата може да поддржува поширок опсег на входен напон (на пример, 180 - 260V) и погибка регулација на излез (на пример, непрекината регулација од 0 - 250V). Обичните регулатори се ограничени од нивната механичка структура или методи на контрола и е тешко да се постигне овој ефект. Ако новиот уред не може да исполнува барањето за регулација на напонот на оригиналниот систем, тоа ќе биде многу проблематично во сценарија со висока точност на контрола.

(2) Несовпаѓање на капацитетот на моќ

ABB индустриски регулатори можат да се справат со награди со висока моќ (3 - 30kVA е заедничко), додека капацитетот на моќ на обичните еднофазни регулатори може да биде многу помал (0,2 - 10kVA). Ако моќта на новиот уред е недостаточна, тој е склон на прекомерна наглас, прекомерно температурно надигравање или дури и директно повредување. Повторно, дизајнот на отстранување на топлина на ABB регулаторите на моќ е поголем, користејќи високо-ефикасни радијатори и нископатнички, долгоживеечки вентилатори, и ефикасноста на отстранување на топлина може да се зголеми за 30% при иста волумена, што обичните регулатори немаат.

(3) Разлики во методите на регулација

ABB RS серијата може да користи дигитална контролна технологија, со поддршка за меко пуштање/меко исклучување, и процесот на регулација е гладок и точен; обичните регулатори може да користат механична или проста аналогна контрола, и регулацијата не е доволно гладка, што ќе намали брзината на одговор на системот и точноста на регулација.

III. Предизвици со совместимоста на контролни интерфејси

Совместимоста на контролни интерфејси е втората главна тешкотија, главно во однос на комуникациони протоколи, типови на сигнали и формати на сигнали. ABB индустриски уреди често користат стандардизирани комуникациони протоколи како Modbus RTU или Profibus DP, додека обичните еднофазни регулатори на напон може само да поддржуваат проста аналогна сигнална вход или механична контрола.

(1) Несовпаѓање на комуникациони протоколи

ABB RS серијата може да поддржува Modbus RTU протокол преку RS485 интерфејс за размена на податоци со PLC-ovi или горни компјутери. На пример, ABB променувачи на фреквенција (како што се ACS355 и ACS580 серија) се оснашени со функционалности за комуникација со Modbus RTU по стандард, и можат да користат општи кодови за читање/пишување на едно-регистарски и многу-регистарски функции. Меѓутоа, обичните еднофазни регулатори на напон можеби немаат овој дигитален интерфејс и само поддржуваат аналогна вход како 0 - 10V или 4 - 20mA.

(2) Конфликт на типови на сигнали

Ако оригиналниот ABB уред користи 4 - 20mA токов сигнал за контрола на излезниот напон, а новиот уред само препознава 0 - 10V напонски сигнал, мора да се додаде модул за конверзија на сигнали; во спротивно, контролниот сигнал не може да се пренесе точно, и перформансата на регулација на системот ќе биде повреќена.

(3) Разлики во форматите на сигнали

Комуникационите параметри на ABB уредите имаат специфични поставувања, како што се 9600 бауд, без паритет, 8-битни податоци, 1-битен стоп-бит, и специфичен метод на CRC проверка. Ако параметрите или форматите на податоци на новиот уред се различни, комуникацијата може да не успее и парсирањето на податоци може исто така да биде неточно. На пример, кога ABB робот комуницира со Modbus RTU, потребно е да се кросира за поврзување на 232 серијски порт и строго да се следат функционалните кодови (0x03 за читање на повеќе одежни регистри, 0x10 за пишување на повеќе одежни регистри) и формати на рамки на податоци. Повторно, ABB уредите може да поддржуваат специфични стратегии како затворена контрола и векторска контрола, додека обичните регулатори може само да поддржуваат отворена контрола. Промената во карактеристиките на одговорот на системот исто така ќе влијае на целокупната контролна перформанса.

IV. Анализа на влијание на системска интеграција

Системската интеграција треба да се разгледа комплетно, вклучувајќи интеракција со постојечки PLC/HMI и прилагодување на контролни стратегии. ABB индустриски уреди се длабоко интегрирани со автоматизираната контролна система, и директната замена на регулаторот може да создаде проблеми и да влијае на целокупната контролна ефикасност.

(1) Проблем со прилагодување на комуникација со PLC

Ако оригиналниот ABB уред комуницира со PLC преку Modbus RTU или Profibus DP протокол, а новиот уред само поддржува аналоген интерфејс, потребно е да се ре-конфигурира модулот за комуникација на PLC или да се додаде конвертер на протокол. На пример, ABB променувач на фреквенција го реализира комуникацијата со Modbus RTU преку адаптерот FMBA-01 и комуникацијата со Profibus DP преку адаптерот FPBA-01. Ако новиот уред не поддржува овие протоколи, потребно е дополнително прилагодување или ре-дизајн на архитектурата на комуникација.

(2) Совместимост на HMI интерфејс

Оригиналниот систем HMI може да биде развиен на база на специфични за ABB протоколни возачи, како ControlST V07.00.00C и последни верзии. Ако протоколот на новиот уред е несовместим, потребно е да се ре-разработи логиката за интеракција на HMI или да се користи middleware како OPC UA за интеграција, и корисничкиот интерфејс може да треба да се ре-дизајнира, што ќе зголеми цената на надградба на системот.

(3) Необходимост за прилагодување на контролна стратегија

Оригиналниот ABB уред може да користи напредни алгоритми како затворена контрола, векторска контрола и директна контрола на момент, додека новиот уред може само да поддржува отворена контрола. Промената во карактеристиките на одговорот на системот бара ре-дизајн на PID параметри или додавање на надворешни модули за повратна врска. На пример, ABB променувач на фреквенција поддржува повеќе контролни методи како V/f координација, контрола на слизгање и векторска контрола, додека обичните еднофазни регулатори на напон може само да поддржуваат проста фазна контрола. Повторно, разликите во контролните стратегии може да доведат до колебања на системот и забавување на одговорот. По замена, потребно е да се направи тест на затворена контрола и прилагодување на параметрите. На пример, кога ABB робот комуницира преку Modbus RTU, потребно е да се осигура синхронизација на податоци и точност за да се избегнуваат проблеми со контрола причинети од забавување во комуникацијата.

V. Стандарди за безбедност и проблеми со споредба

Стандардите за безбедност и споредба мораат да се строго спазваат. Индустриски уреди за моќ мораат да исполнуваат построги стандарди за безбедност и сертификати за да се осигура надежна операција на системот.

(1) Совместимост со CE сертификација

ABB индустриски уреди обично се спроведуваат со стандарди како CE-LVD (Low Voltage Directive, EN 60950-1), CE-EMC (Electromagnetic Compatibility, EN 55014-1/2), и RoHS III (Restriction of Hazardous Substances). На пример, ABB TruONE автоматски превклучувач на напон се спроведува со CE стандард и поставува индустријски стандард за безбедност. Ако новиот уред само се спроведува со домашни стандарди (како EN 60335-1), тој нема да исполнува CE барањата за индустриски сценарија.

(2) Проблеми со електромагнетска совместимост

Индустрискиот окружен среда има силна електромагнетска интерференција. ABB уредите минуваат строги EMC тестови (како EN 55014-2 против интерференција) и можат да работат стабилно во тешки услови. Ако EMC перформансата на новиот уред не е на стандард, тоа може да создаде системски шум и проблеми со комуникација, што влијае на целокупната надежност.

(3) Барања за материјали и околина

RoHS III добавил четири ограничени состојки: DEHP, BBP, DBP, и DIBP. Ако новиот уред не ефективно контролира овие состојки, тој ќе наруши EU еколошки регулации и производот нема да може да се продава на Европскиот пазар.

(4) Ризик од недостаток на функции за безбедност

Оригиналниот ABB уред може да има механизми за безбедност како заштита од прекомерен напон/ток и детекција на земјиште, додека обичните еднофазни регулатори на напон може да немаат овие напредни функции. На пример, ABB регулатор на моќ има функции како меко пуштање, меко исклучување, и детекција на прекомерна температура на радијаторот за заштита на системот. Ако новиот уред нема сличен дизајн, потребно е да се инсталираат дополнителни модули за заштита, што ќе зголеми комплексноста и цената на системот.

VI. Решенија и препораки за имплементација

Во одговор на овие проблеми, се даваат следниве решенија и препораки за имплементација за да помогнат на корисниците успешно да ги заменат уредите и да осигураат безбедна и надежна операција на системот.

(1) Стратегија за совместимост на технички параметри

При избор на нов уред, осигурете дека техничките параметри (номинален напон, опсег на излез, капацитет на моќ, итн.) се слични на оригиналниот ABB уред. Ако има разлики во параметрите, евалуирајте влијанието на операцијата на системот и размислете за компензација со надворешни уреди или софтверски прилагодби. На пример, ако опсегот на излез на новиот уред е мал, може да се додаде усилувач на напон во системот или да се прилагоди контролната логика за да се покрие барањето за регулација на напонот на оригиналниот систем.

(2) Шема за прилагодување на контролни интерфејси

Дизајнирајте шема за прилагодување според типот на контролни интерфејси на оригиналниот ABB уред. Ако оригиналниот уред користи Modbus RTU или Profibus DP протокол, а новиот уред само поддржува аналоген интерфејс, следното може да се направи: прво, изберете нов уред кој поддржува истиот протокол; второ, додадете конвертер на протокол (како адаптер од Modbus во аналоген); трето, модификувајте програмата на PLC за да се прилагоди на типот на сигнал на новиот уред. На пример, кога Siemens PLC комуницира со ABB променувач на фреквенција преку Modbus, потребно е да се конфигурираат специфични параметри за комуникација и блокови на програма за да се осигура точна размена на податоци.

(3) Мерки за оптимизација на системска интеграција

За да се осигура беспрекинутата интеграција на новиот уред со постојечкиот систем, се применуваат следниве мерки за оптимизација: прво, повторно евалуирајте програмата на PLC за да се прилагоди на контролните карактеристики на новиот уред; второ, ажурирајте интерфејсот на HMI за да се точено прикажува и контролира новиот уред; трето, тестирајте целокупната перформанса на системот (брзина на одговор, точност на регулација, стабилност, итн.); четврто, разработете детален план за системски тестови за да се верификува дали заменетиот систем исполнува очекуваната перформанса. На пример, кога ABB робот комуницира со уред преку Modbus RTU, потребно е да се напише специфичен контролен програм за да се осигура синхронизација на податоци и точност.

(4) Верификација на споредба со стандарди за безбедност

Претходно на замена на уред, потполно верификувајте споредбата со стандарди за безбедност на новиот уред: прво, потврдете дали е преминувал сертификати како CE-LVD, CE-EMC, и RoHS III; второ, проверете дали материјалите исполнуваат еколошки барања; трето, евалуирајте дали функциите за безбедност исполнуваат барањата на системот; четврто, ако е потребно, додадете дополнителни уреди за заштита за да се поправат недостатоците на новиот уред. На пример, ако новиот уред не е преминал сертификатот EN 60950-1, може да се избере производ сертифициран со IEC 62368-1 (новиот стандард кој го заменува EN 60950-1) за да се осигура споредба со најновите стандарди за безбедност.

VII. Фазна стратегија за замена

За да се намали ризикот од замена, препорачува се да се изведе во фази, за да се постепено верификува перформансата на системот и да се прилагодат контролни параметри.

(1) Евалуација на системот и анализа на барања

Потполно евалуирајте барањата за регулација на напон, карактеристиките на наградата и барањата за безбедност на оригиналниот систем, и јасно дефинирајте конкретните функционални барања за регулаторот на напон. Платите особено внимание на номиналниот напон, опсегот на излез, капацитетот на моќ, и типот на контролен интерфејс на оригиналниот ABB уред за да се постават основите за избор на нов уред.

(2) Избор на одговарајачки альтернативен производ

Според резултатите од евалуацијата на системот, изберете нов уред чиито технички параметри се слични на оригиналниот ABB уред. Ако има разлики во параметрите, евалуирајте влијанието на операцијата на системот и размислете за шеми за прилагодување. На пример, ако новиот уред не поддржува Modbus RTU протокол, може да се додаде конвертер на протокол или да се модификува програмата на PLC.

(3) Професионална инсталација и комисионирање

Најдете професионални лица со квалификации за инсталација и одржуване на електрични уреди за инсталација и комисионирање. Обратете внимание на следното: проверете дали врските на новиот уред се точни за да се осигура совместимост со електричната врска на оригиналниот систем; комисионирајте параметрите за регулација на напон за да исполнат барањата на оригиналниот систем; тестирајте функциите за безбедност за да се осигура дека може да се даде неопходната заштита; извршете системско комисионирање за да се верификува дали перформансата на новиот уред исполнува очекуваната. На пример, при инсталација на ABB регулатор на моќ, потребно е да се осигура нормална работа на системот за отстранување на топлина и да се правилно постави временскиот период за меко пуштање/меко исклучување.

(4) Интеграција на системот и оптимизација

Интегрирајте новиот уред во постојечкиот систем и оптимизирајте контролната стратегија и интеракцијата на интерфејсите: ре-конфигурирајте програмата на PLC за да се прилагоди на контролните карактеристики на новиот уред; ажурирајте интерфејсот на HMI за да се точено прикажува и контролира новиот уред; тестирајте целокупната перформанса на системот (брзина на одговор, точност на регулација, стабилност, итн.); прилагодете контролните параметри според резултатите од тестовите за да се оптимизира перформансата на системот. На пример, кога ABB променувач на фреквенција комуницира со Siemens PLC преку Modbus, потребно е да се конфигурираат специфични параметри за комуникација и блокови на програма за да се осигура точна размена на податоци.

VIII. Рассмотрение на одржуване и доставување на запасни делови

После замена, треба да се акцентира на одржуване и доставување на запасни делови. Како светски водечко предпријствие за електрични и автоматски системи, ABB има комплетен систем за доставување на запасни делови и настането техничко поддршка. Доставувањето на запасни делови и техничката поддршка на обичните еднофазни регулатори на напон може да не бидат така добри