Sockman工控系統(tǒng)供電的UPS電源解決方案

時間：2019-07-29作者：北京科迪艾斯科技有限公司瀏覽：154

工控系統(tǒng)供電的UPS解決方案

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)一般由二級工控機和現(xiàn)場工作站(PLC、DSC)構(gòu)成，如何為上述設備提供一個良好可靠的電源環(huán)境，是保證自動化控制系統(tǒng)安全可靠運行的基礎。為此要求所選用的UPS必須能向處于運行中的各種關(guān)鍵設備(工控機、PLC、DSC、智能儀表等)的硬件木身提供供電安全保護，這就意味著用戶所選用的UPS應該是可配置上相應電源監(jiān)控軟件，SNMP(網(wǎng)絡管理

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)一般由二級工控機和現(xiàn)場工作站(PLC、DSC)構(gòu)成，如何為上述設備提供一個良好可靠的電源環(huán)境，是保證自動化控制系統(tǒng)安全可靠運行的基礎。為此要求所選用的UPS必須能向處于運行中的各種關(guān)鍵設備(工控機、PLC、DSC、智能儀表等)的硬件木身提供供電安全保護，這就意味著用戶所選用的UPS應該是可配置上相應電源監(jiān)控軟件，SNMP(網(wǎng)絡管理協(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)絡中的一個節(jié)點。
 
由于后備式和在線互動式UPS在應用上的局限性，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)負載設備的擺放位置，選用大容量的UPS集中供電方案。其原因是:
 
1)大容量的UPS的平均無故障時間較長，一般大于200000h，故障率較低。
 
2)UPS的每單位千伏安的價格，隨著UPS容量的增大而下降。
 
3)大容量UPS方便管理，維護較有**。
 
4)有利于用戶較經(jīng)濟合理地使用蓄電池。
 
根據(jù)用戶的不同配送電系統(tǒng)選用不同的UPS機型，以適應用戶配送電系統(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機型，可以較好地適應市電電網(wǎng)惡劣的供電環(huán)境。
 
選用UPS過載能力強和具有優(yōu)良抗輸出短路能力的機型，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，客觀上UPS作上述切換的機會就越少，隨之而來的是UPS的故障率越低。要配置有適當?shù)目顾矐B(tài)浪涌抑制器，以便較好地保護控制設備。
 
選用UPS輸出中線對地線電位低的機型，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)。為了維護管理上的方便及確實管理好UPS的運行，監(jiān)控部分必須操作簡便且為全中文顯示。
 
由上所述，在這里針對軋鋼系統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)設備選用了兩臺臺達的H系列UPS。因為UPS雖然可靠性很高，一般單臺UPS的平均無故障時間在l0萬小時以上，但由于供電條件的變化，UPS本身電器裝置的老化，個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)屬于整個生產(chǎn)線的**系統(tǒng)，為了保證其穩(wěn)定及高可靠地工作，采用了雙機熱備份，即冗余技術(shù)，其技術(shù)應用如下:
 
1)可靠性比單機高，達到雙重安全**。
 
2)停電時，一部UPS故障，另一部仍可提供高質(zhì)量的供電。
 
3)維護時，仍保持UPS的正常功能。
 
4)兩臺UPS壽命皆延長。
 
備機(UPS1)的輸出端接至主機(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，由主機(UPS2)提供給負載電源。當主機內(nèi)部出現(xiàn)故障，如門巳電壓過低、過熱、逆變器輸出電壓**出允許范圍、逆變器失效等，或者主機由蓄電池供電時，蓄電池電量耗盡，此時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的逆變輸出提供負載所需電源。

當異常狀況消除后，靜態(tài)開關(guān)會自動從旁路(UPS1)轉(zhuǎn)入UPS2的逆變器輸出端，此時由主機(UPS2)繼續(xù)為負載提供電源。
 
在停電、一部UPS故障、系統(tǒng)維護等情況發(fā)生時，靜態(tài)開關(guān)的切換有嚴密的電路控制，確保不會在切換時有任何斷電情況發(fā)生。
 
熱備份機的結(jié)構(gòu)可確保負載設備不會在市電停電或因UPS故障而斷電，以確保負載設備不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失、設備損壞、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時了解遠處的UPS運行狀態(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，可以實現(xiàn)UPS在網(wǎng)絡中的實時監(jiān)控。在使用RS232接口時，可根據(jù)設備的具體情況采用不同組件，節(jié)省硬件資源。當網(wǎng)絡設備或小型PC服務器僅需要在市電停電后，能夠在**的情況下自動保存數(shù)據(jù)并安全關(guān)機，可只安裝UPSITE守候程序;若需要實時顯示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連接的計算機、服務器系統(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)絡上安裝了守候程序和后臺管理的設備能夠及時獲得電源信息。
 
此外，用戶還可以在遠離計算機、服務器的地方，使用UPS內(nèi)置SNMP卡，直接接入網(wǎng)絡，使UPS成為網(wǎng)絡終端設備，用戶可通過**軟件或Web測覽器完成UPS監(jiān)控。
 
對于運行網(wǎng)管平臺的服務器，只需將UPS監(jiān)控信息數(shù)據(jù)庫MIB加入管理數(shù)據(jù)庫，即可通過RS232進行UPS監(jiān)控。
UPS是**計算機、通信、網(wǎng)絡等電子設備安全、穩(wěn)定工作的重要設備，作為完整的電源保護方案，UPS智能監(jiān)控已成為網(wǎng)絡時代UPS的基本特征。UPS ITECENTER網(wǎng)絡集中監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡稱UPSITECENTER)是專為安圣iTrustUPS開發(fā)出的一套應用軟件，可廣泛應用于電信、銀行、證券、鐵路、化工、廣電、電力、企業(yè)、交易所等領域，尤其適用于大型網(wǎng)絡分散節(jié)點的電源保護和動力監(jiān)控，例如寬帶城域網(wǎng)、智能化小區(qū)、銀行自動柜員機營業(yè)網(wǎng)點、電力行業(yè)**站。
 
(1)系統(tǒng)構(gòu)成。UPS ITECENTER由SNMP網(wǎng)卡、安全關(guān)機服務程序和后臺監(jiān)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)絡上的一個節(jié)點，支持TCP/IP、HTTP、SNA促等網(wǎng)絡協(xié)議，提供Web測覽，NMS網(wǎng)絡管理系統(tǒng)接人、UPS ITE-CENTERUPS代理等服務。
 
2)安全關(guān)機服務程序:通過Windows控制面板的設置程序，預先定義UPS故障時選擇關(guān)閉計算機或執(zhí)行外部文件。UPS故障告警時，自動保存用戶文檔，關(guān)閉計算機或執(zhí)行用戶*的命令。
 
3)后臺監(jiān)控管理程序:對網(wǎng)絡UPS設備進行集中監(jiān)控和維護管理，提供UPS歷史數(shù)據(jù)查詢、UPS遠程控制等功能。當UPS故障時，可采用多種形式通知用戶，包括告警、發(fā)送傳呼信息。發(fā)送E-mail、手機短信息等。
 
(2)系統(tǒng)功能。
 
l)分層管理。UPSITECENTER對UPS實行分層管理，它不限制接入UPS的數(shù)量，響應及時，占用網(wǎng)絡資源少。分層管理模式滿足用戶對數(shù)量龐大的UPS進行管理，不會在界面上出現(xiàn)大量的UPS，導致查詢困難，各行政區(qū)的UPS運行狀況一目了然。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，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，通知維護人員。
 
3)安全關(guān)機程序。UPS告警時，根據(jù)預先定義的處理方式(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)閉計算機，較大程度地保護數(shù)據(jù)和設備的安全。
 
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)事件的告警等級進行查詢，對查詢結(jié)果可以進行排序。
 
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)控制的告警等進行查詢，對查詢結(jié)果可以進行排序。
 
c)歷史數(shù)據(jù)記表查詢:通過歷史數(shù)據(jù)記錄可以查詢一段時間內(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行限制，查詢結(jié)果可以以曲線形式顯示。
 
5)服務功能。UPSITECENTERUPS集中監(jiān)控系統(tǒng)的安全關(guān)機程序以服務形式存在，計算機啟動時自動加載并駐留內(nèi)存。當UPS發(fā)生告警事件時，根據(jù)設置執(zhí)行安全關(guān)機程序，自動保存用戶文檔。用戶可以通過控制面板中的設置程序?qū)?shù)進行設置。
 
6)網(wǎng)絡測覽。SNMP卡提供上網(wǎng)功能，用戶可以通過IE、Netscape等測覽器觀察UPS的運行情況，并進行必要的控制。
 
7)安全管理機制。SNMP卡具有嚴格的安全管理機制，具體體現(xiàn)在以下3個方面:
 
a)Web測覽權(quán)限分為管理員、操作員和一般查看用戶3個級別，一般查看用戶只能進行UPS的數(shù)據(jù)捌覽，操作員用戶在此基礎上還可以對UPS進行控制，而管理員還可以設置或修改SNMP卡運行參數(shù)。
 
b)無論Web用戶、后臺監(jiān)控軟件還是NMS用戶，對UPS的控制都有詳細記錄，包括用戶名稱、時間和控制內(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)需要選擇響應的顯示方式。
 
3.組網(wǎng)方案
 
UPSITECENTER采用主動上報告警策略，所有數(shù)據(jù)在SNMP卡上進行前置處理，數(shù)據(jù)保留在卡上。SNMP卡除了定時與中心保持聯(lián)絡外，只有告警時d與中心建立網(wǎng)絡連接，網(wǎng)絡資源占用較少。
 
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IP地址并接入計算機，通過**級終端設置IP地址，使UPS成為局域網(wǎng)網(wǎng)絡設備。用戶可以通過IE等Web測覽工具訪問SNMP卡所在的計算機IP地址，運行網(wǎng)絡集中監(jiān)控軟件即可監(jiān)控UPS。
 
由于一個局域網(wǎng)的UPS數(shù)量較少，維護工作偏重于計算機保護。對于需要維護的計算機應運行安全程序，在安全程序上設置UPSIP地址，與UPSSN-MP卡建立網(wǎng)絡連接，同時設置安全關(guān)閉計算機的外部條件。
 
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)等需要對多個城市UPS進行集中監(jiān)控和管理的廣域網(wǎng)應用場合，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)和計算機組網(wǎng)一樣，廣域網(wǎng)中的各局域網(wǎng)的計算機保護和監(jiān)控方案一相同，每塊SNMP卡在其所屬的網(wǎng)段中分配一個IP地址，成為廣域網(wǎng)中的一個節(jié)點。

 

由于廣域網(wǎng)與每個局域網(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的處理策略。在沒有告警信息時，間隔一段時間與中心監(jiān)控計算機聯(lián)絡一次，平時不占用正常的通信帶寬。
 
方案三:本方案主要針對光纖已經(jīng)鋪設到位的電力系統(tǒng)。
 
實施條件:主站和分站安裝了SDH等接入網(wǎng)通信設備，有以太網(wǎng)接口設備，能進行網(wǎng)絡通信。
 
增加設備:SNMP卡、光纖傳輸網(wǎng)絡信號光收發(fā)器。
 
接入方法:將SNMP卡插入UPS，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)絡設備。
 
根據(jù)網(wǎng)絡分布情況，對每個SNMP卡分配IP地址，設置可以訪問SNMP的計算機，即可在中心監(jiān)控UPS。
 
方案四:寬帶互聯(lián)網(wǎng)絡設備的運行需要引入大量的UPS設備。一個電信智能小區(qū)寬帶互聯(lián)網(wǎng)往往涉及成百上千個小區(qū)，每個小區(qū)的寬帶網(wǎng)絡設備配置一到兩臺UPS，這樣就有上千臺UPS需要投入人力、物力進行維護。
 
通過給每臺UPS增加一塊SNMP卡，在中心增加一臺計算機，運行集中監(jiān)控軟件，利用現(xiàn)有網(wǎng)絡即可組建一個UPS集中監(jiān)控網(wǎng)絡。通過集中監(jiān)控網(wǎng)絡，可以隨時了解UPS的運行狀況，及時準確地對UPS進行維護。
 
例如利用監(jiān)控系統(tǒng)對UPS蓄電池充放電進行分析，及時發(fā)現(xiàn)蓄電池的異常情況，提早較新?lián)p壞的蓄電池，保證停電后蓄電池供電正常等。
 
UPSITECENTER網(wǎng)絡UPS集中監(jiān)控系統(tǒng)可廣泛應用于電信、銀行、證券、鐵路、化工、廣電、企業(yè)、交易所等領域，其中:方案一適用于局域網(wǎng)，方案二適用于廣域網(wǎng)，方案三、四適用于城域網(wǎng)應用場合。
 
4.方案效果
 
該方案設計上留有了一定裕量，控制中心共配置兩臺臺達H系列UPS，為將來增加系統(tǒng)設備提供充足的用電容量，而且使用了雙機熱備份電源系統(tǒng)，相對提升了UPS設備的安全運行。同時由于安圣iTrustUPS具有多種組網(wǎng)方案，可實現(xiàn)遠程UPS集中監(jiān)控管理，達到遠端**的集中管理的功效，不但降低了操作者管理上的負擔，較可以達到即時通報、智能處理的電源管理效果。


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