工控系統(tǒng)供電的UPS解決方案

1、工控系統(tǒng)供電的UPS解決方案時(shí)間：2011-01-14 09:06:44 來源：微型機(jī)與應(yīng)用 作者：1.控制系統(tǒng)UPS選用 企業(yè)生產(chǎn)線的自動化控制系統(tǒng)一般由二級工控機(jī)和現(xiàn)場工作站(PLC、DSC)構(gòu)成，如何為上述設(shè)備提供一個(gè)良好可靠的電源環(huán)境，是保證自動化控制系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。為此要求所選用的UPS必須能向處于運(yùn)行中的各種關(guān)鍵設(shè)備(工控機(jī)、PLC、DSC、智能儀表等)的硬件木身提供供電安全保護(hù)，這就意味著用戶所選用的UPS應(yīng)該是可配置上相應(yīng)電源監(jiān)控軟件，SNMP(網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)適配器的智能化UPS。以使UPS成為自動化控制系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 由于后備式和在線互

2、動式UPS在應(yīng)用上的局限性，考慮到自動化控制系統(tǒng)在企業(yè)生產(chǎn)中的重要性，不考慮后備式和在線互動式UPS。根據(jù)負(fù)載設(shè)備的擺放位置，選用大容量的UPS集中供電方案。其原因是: 1)大容量的UPS的平均無故障時(shí)間較長，一般大于200000h，故障率較低。 2)UPS的每單位千伏安的價(jià)格，隨著UPS容量的增大而下降。 3)大容量UPS方便管理，維護(hù)較有保障。 4)有利于用戶更經(jīng)濟(jì)合理地使用蓄電池。 根據(jù)用戶的不同配送電系統(tǒng)選用不同的UPS機(jī)型，以適應(yīng)用戶配送電系統(tǒng)帶載能力的要求。由于大部分工業(yè)企業(yè)的用電環(huán)境波動較大，選用允許市電電源波動范圍大的UPS機(jī)型

3、，可以更好地適應(yīng)市電電網(wǎng)惡劣的供電環(huán)境。 選用UPS過載能力強(qiáng)和具有優(yōu)良抗輸出短路能力的機(jī)型，只要UPS執(zhí)行市電交流旁路供電與逆變器供電之間的切換操作，就總是存在著出故障的概率。顯然，UPS抗過載能力越強(qiáng)，客觀上UPS作上述切換的機(jī)會就越少，隨之而來的是UPS的故障率越低。要配置有適當(dāng)?shù)目顾矐B(tài)浪涌抑制器，以便更好地保護(hù)控制設(shè)備。 選用UPS輸出中線對地線電位低的機(jī)型，可以獲得盡可能高的數(shù)據(jù)傳輸速率，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率。根據(jù)用戶集中監(jiān)控系統(tǒng)不同級別的要求，組成具有不同網(wǎng)控功能的智能化UPS系統(tǒng)。為了維護(hù)管理上的方便及確實(shí)管理好UPS的運(yùn)行，監(jiān)控部分必須操作簡便且為全中文顯示

4、。 由上所述，在這里針對軋鋼系統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)設(shè)備選用了兩臺臺達(dá)的H系列UPS。因?yàn)閁PS雖然可靠性很高，一般單臺UPS的平均無故障時(shí)間在l0萬小時(shí)以上，但由于供電條件的變化，UPS本身電器裝置的老化，個(gè)別元件過早失效等都會引起UPS故障。由于自動化控制系統(tǒng)屬于整個(gè)生產(chǎn)線的中樞系統(tǒng)，為了保證其穩(wěn)定及高可靠地工作，采用了雙機(jī)熱備份，即冗余技術(shù)，其技術(shù)應(yīng)用如下: 1)可靠性比單機(jī)高，達(dá)到雙重安全保障。 2)停電時(shí)，一部UPS故障，另一部仍可提供高質(zhì)量的供電。 3)維護(hù)時(shí)，仍保持UPS的正常功能。 4)兩臺UPS壽命皆延長。 備機(jī)(UPS

5、1)的輸出端接至主機(jī)(UPS2)的"旁路電源"輸入端，并將兩臺UPS的"交流電源"輸入端接至同一市電電源，如圖所示。正常工作時(shí)，由主機(jī)(UPS2)提供給負(fù)載電源。當(dāng)主機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障，如門巳電壓過低、過熱、逆變器輸出電壓超出允許范圍、逆變器失效等，或者主機(jī)由蓄電池供電時(shí)，蓄電池電量耗盡，此時(shí)UPS2會發(fā)出告警，UPS輸出端靜態(tài)開關(guān)會自動切換至旁路，由UPS1的逆變輸出提供負(fù)載所需電源。當(dāng)異常狀況消除后，靜態(tài)開關(guān)會自動從旁路(UPS1)轉(zhuǎn)入U(xiǎn)PS2的逆變器輸出端，此時(shí)由主機(jī)(UPS2)繼續(xù)為負(fù)載提供電源。 在停電、一部UPS故障、系統(tǒng)維護(hù)等情況發(fā)生

6、時(shí)，靜態(tài)開關(guān)的切換有嚴(yán)密的電路控制，確保不會在切換時(shí)有任何斷電情況發(fā)生。 熱備份機(jī)的結(jié)構(gòu)可確保負(fù)載設(shè)備不會在市電停電或因UPS故障而斷電，以確保負(fù)載設(shè)備不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失、設(shè)備損壞、降級使用、系統(tǒng)崩潰等問題。2.安圣iTrust UPS的組網(wǎng)解決方案 企業(yè)工控系統(tǒng)采用分散供電方式使管理員難以實(shí)時(shí)了解遠(yuǎn)處的UPS運(yùn)行狀態(tài)，為此安圣電iTrust UPS提供了多種監(jiān)控組網(wǎng)方案，主要有RS232和SNMP卡。  通過UPSITE監(jiān)控軟件，可以實(shí)現(xiàn)UPS在網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在使用RS232接口時(shí)，可根據(jù)設(shè)備的具體情況采用不同組件，節(jié)省硬件資源。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或小型PC服務(wù)器僅需

7、要在市電停電后，能夠在無人值守的情況下自動保存數(shù)據(jù)并安全關(guān)機(jī)，可只安裝UPSITE守候程序;若需要實(shí)時(shí)顯示UPS的工作狀態(tài)，了解電力狀況，只需安裝后臺管理軟件即可;而在已使用RS232與UPS連接的計(jì)算機(jī)、服務(wù)器系統(tǒng)中，通過安裝監(jiān)控代理，即可將UPS的工作信息(包括電網(wǎng)電源的狀態(tài))自動發(fā)送到網(wǎng)上，使網(wǎng)絡(luò)上安裝了守候程序和后臺管理的設(shè)備能夠及時(shí)獲得電源信息。 此外，用戶還可以在遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)、服務(wù)器的地方，使用UPS內(nèi)置SNMP卡，直接接入網(wǎng)絡(luò)，使UPS成為網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，用戶可通過專用軟件或Web測覽器完成UPS監(jiān)控。 對于運(yùn)行網(wǎng)管平臺的服務(wù)器，只需將UPS監(jiān)控信息數(shù)據(jù)庫MIB加

8、入管理數(shù)據(jù)庫，即可通過RS232進(jìn)行UPS監(jiān)控。UPS是保障計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等電子設(shè)備安全、穩(wěn)定工作的重要設(shè)備，作為完整的電源保護(hù)方案，UPS智能監(jiān)控已成為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代UPS的基本特征。UPS ITECENTER網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡稱UPSITECENTER)是專為安圣iTrustUPS開發(fā)出的一套應(yīng)用軟件，可廣泛應(yīng)用于電信、銀行、證券、鐵路、化工、廣電、電力、企業(yè)、交易所等領(lǐng)域，尤其適用于大型網(wǎng)絡(luò)分散節(jié)點(diǎn)的電源保護(hù)和動力監(jiān)控，例如寬帶城域網(wǎng)、智能化小區(qū)、銀行自動柜員機(jī)營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、電力行業(yè)無人值守站。 (1)系統(tǒng)構(gòu)成。UPS ITECENTER由SNMP網(wǎng)卡、安全關(guān)機(jī)服務(wù)程序和后臺監(jiān)

9、控管理程序3部分組成。 l)SNMP網(wǎng)卡:使UPS具備以太網(wǎng)通信能力，成為網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，支持TCP/IP、HTTP、SNA促等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供Web測覽，NMS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)接人、UPS ITE-CENTERUPS代理等服務(wù)。 2)安全關(guān)機(jī)服務(wù)程序:通過Windows控制面板的設(shè)置程序，預(yù)先定義UPS故障時(shí)選擇關(guān)閉計(jì)算機(jī)或執(zhí)行外部文件。UPS故障告警時(shí)，自動保存用戶文檔，關(guān)閉計(jì)算機(jī)或執(zhí)行用戶指定的命令。 3)后臺監(jiān)控管理程序:對網(wǎng)絡(luò)UPS設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控和維護(hù)管理，提供UPS歷史數(shù)據(jù)查詢、UPS遠(yuǎn)程控制等功能。當(dāng)UPS故障時(shí)，可采用多種形式通知用戶，包括告警、發(fā)送

10、傳呼信息。發(fā)送E-mail、手機(jī)短信息等。 (2)系統(tǒng)功能。 l)分層管理。UPSITECENTER對UPS實(shí)行分層管理，它不限制接入U(xiǎn)PS的數(shù)量，響應(yīng)及時(shí)，占用網(wǎng)絡(luò)資源少。分層管理模式滿足用戶對數(shù)量龐大的 UPS進(jìn)行管理，不會在界面上出現(xiàn)大量的UPS，導(dǎo)致查詢困難，各行政區(qū)的UPS運(yùn)行狀況一目了然。用戶可以根據(jù)UPS數(shù)量的多少任意劃分，方便管理。 UPSITECENTER的這種管理方法稱為"UPS樹"。 2)告警通知。UPS告警時(shí)，UPSITECENTER自動彈出告警對話框，發(fā)出告警聲響、發(fā)送E-mail或發(fā)送傳呼信號等，通知維護(hù)人員。

11、60;3)安全關(guān)機(jī)程序。UPS告警時(shí)，根據(jù)預(yù)先定義的處理方式(具有7種事件處理能力)，執(zhí)行命令文件，自動保存用戶文檔，關(guān)閉計(jì)算機(jī)，最大程度地保護(hù)數(shù)據(jù)和設(shè)備的安全。 4)歷史記錄查詢。提供4萬條完備的歷史記錄，包括歷史事件、歷史控制和歷史數(shù)據(jù)。 a)歷史事件記錄查詢:通過歷史事件記錄可以查詢一段時(shí)間內(nèi)UPS的所有事件或某一種事件，甚至還可以根據(jù)事件的告警等級進(jìn)行查詢，對查詢結(jié)果可以進(jìn)行排序。 b)歷史控制記錄查詢:通過歷史控制記錄可以查詢一段時(shí)間內(nèi)的所有控制記錄或某一種控制記錄。甚至還可以根據(jù)控制的告警等進(jìn)行查詢，對查詢結(jié)果可以進(jìn)行排序。 c)歷史數(shù)據(jù)記表

12、查詢:通過歷史數(shù)據(jù)記錄可以查詢一段時(shí)間內(nèi)的所有歷史數(shù)據(jù)記錄或某一種信號的歷史記錄，并可以對查詢范圍進(jìn)行限制，查詢結(jié)果可以以曲線形式顯示。 5)服務(wù)功能。UPSITECENTERUPS集中監(jiān)控系統(tǒng)的安全關(guān)機(jī)程序以服務(wù)形式存在，計(jì)算機(jī)啟動時(shí)自動加載并駐留內(nèi)存。當(dāng)UPS發(fā)生告警事件時(shí)，根據(jù)設(shè)置執(zhí)行安全關(guān)機(jī)程序，自動保存用戶文檔。用戶可以通過控制面板中的設(shè)置程序?qū)?shù)進(jìn)行設(shè)置。 6)網(wǎng)絡(luò)測覽。SNMP卡提供上網(wǎng)功能，用戶可以通過IE、Netscape等測覽器觀察UPS的運(yùn)行情況，并進(jìn)行必要的控制。7)安全管理機(jī)制。SNMP卡具有嚴(yán)格的安全管理機(jī)制，具體體現(xiàn)在以下3個(gè)方面: 

13、;a)Web測覽權(quán)限分為管理員、操作員和一般查看用戶3個(gè)級別，一般查看用戶只能進(jìn)行UPS的數(shù)據(jù)捌覽，操作員用戶在此基礎(chǔ)上還可以對UPS進(jìn)行控制，而管理員還可以設(shè)置或修改SNMP卡運(yùn)行參數(shù)。 b)無論Web用戶、后臺監(jiān)控軟件還是NMS用戶，對UPS的控制都有詳細(xì)記錄，包括用戶名稱、時(shí)間和控制內(nèi)容。 c)只有管理員才可以通過TTY、TELNET登錄SNMP卡。 8)個(gè)性化顯示。提供柱狀圖、數(shù)據(jù)列表圖、曲線圖、碼表圖、狀態(tài)圖和組態(tài)圖等6種顯示界面，根據(jù)需要選擇響應(yīng)的顯示方式。 3.組網(wǎng)方案 UPSITECENTER采用主動上報(bào)告警策略，所有數(shù)據(jù)在SN

14、MP卡上進(jìn)行前置處理，數(shù)據(jù)保留在卡上。SNMP卡除了定時(shí)與中心保持聯(lián)絡(luò)外，只有告警時(shí)d與中心建立網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)資源占用極少。 方案一:本方案適用于企業(yè)或公司等以太局域網(wǎng)的UPS監(jiān)控，UPS需要外加SNMP卡。 每塊SNMP卡分配一個(gè)IP地址并接入計(jì)算機(jī)，通過超級終端設(shè)置IP地址，使UPS成為局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。用戶可以通過IE等Web測覽工具訪問SNMP卡所在的計(jì)算機(jī)IP地址，運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控軟件即可監(jiān)控UPS。 由于一個(gè)局域網(wǎng)的UPS數(shù)量較少，維護(hù)工作偏重于計(jì)算機(jī)保護(hù)。對于需要維護(hù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)行安全程序，在安全程序上設(shè)置UPSIP地址，與UPSSN-MP卡建立網(wǎng)絡(luò)連

15、接，同時(shí)設(shè)置安全關(guān)閉計(jì)算機(jī)的外部條件。 方案二:本方案主要適用于電信、化工、鐵路、銀行、特大型企業(yè)等需要對多個(gè)城市UPS進(jìn)行集中監(jiān)控和管理的廣域網(wǎng)應(yīng)用場合，這種組網(wǎng)方式要求具備基本的傳輸網(wǎng)和已組建的廣域網(wǎng)。 UPS監(jiān)控組網(wǎng)和計(jì)算機(jī)組網(wǎng)一樣，廣域網(wǎng)中的各局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)保護(hù)和監(jiān)控方案一相同，每塊SNMP卡在其所屬的網(wǎng)段中分配一個(gè)IP地址，成為廣域網(wǎng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 由于廣域網(wǎng)與每個(gè)局域網(wǎng)之間的通信帶寬較窄，因此UPS監(jiān)控不能影響正常的數(shù)據(jù)通信。UPS ITECENTER集中監(jiān)控軟件采用告警主動上報(bào)的處理策略。在沒有告警信息時(shí)，間隔一段時(shí)間與中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)聯(lián)絡(luò)一次，平時(shí)不

16、占用正常的通信帶寬。 方案三:本方案主要針對光纖已經(jīng)鋪設(shè)到位的電力系統(tǒng)。 實(shí)施條件:主站和分站安裝了SDH等接入網(wǎng)通信設(shè)備，有以太網(wǎng)接口設(shè)備，能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。 增加設(shè)備:SNMP卡、光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)信號光收發(fā)器。 接入方法:將SNMP卡插入U(xiǎn)PS，通過網(wǎng)線將SNMP卡與光收發(fā)器連接起來，光收發(fā)器通過光纖接大分站SDH以太網(wǎng)接口，使UPS成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分布情況，對每個(gè)SNMP卡分配IP地址，設(shè)置可以訪問SNMP的計(jì)算機(jī)，即可在中心監(jiān)控UPS。 方案四:寬帶互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行需要引入大量的UPS設(shè)備。一個(gè)電信智能小區(qū)寬帶互聯(lián)網(wǎng)往往涉及成百上千個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)的寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置一到兩臺UPS，這樣就有上千臺UPS需要投入人力、物力進(jìn)行維護(hù)。 通過給每臺UPS增加一塊SNMP卡，在中心增加一臺計(jì)算機(jī)，運(yùn)行集中監(jiān)控軟件，利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)即可組建一個(gè)UPS集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。通過集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可以隨時(shí)了解UPS的運(yùn)行狀況，及時(shí)準(zhǔn)確地對UPS進(jìn)行維護(hù)。 例如利用監(jiān)控系統(tǒng)對UPS蓄電池充放電進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池的異常情況，提早更新?lián)p壞的蓄電池，保證停電后蓄電池供電正常等。 UPSITECENTER網(wǎng)絡(luò)UPS集中監(jiān)控系統(tǒng)可