工廠自動化適用的整合式高效能網路電源供應器

工廠自動化的目標是透過在製程中運用技術和先進控制系統，提升生產力並降低製造成本。為達成目標，工廠仰賴由電腦控制的工作站處理材料和工作流程，而操作人員只需進行監督、監測、調整和維護等工作。達成目標需要許多技術同時合力，而可靠、高效率的整合式電源供應器是重要的基礎。在設計和製造這些電源供應器時，都需要考量工廠自動化需求。

舉例來說，Siemens 的 SITOP 系列電源供應器提供基本級、標準級以及進階級三種選項。多年來，這家公司的進階級電源供應器因具備高效率、體積小、過載保護和系統整合等優勢，在考量最佳可靠性和自動化功能時，已成為首選產品。Siemens SITOP 標準級電源供應器是專為要求不那麼嚴苛，但仍需具備耐用性和全面診斷功能的工業應用而設計。

讓我們更仔細研究這兩種 SITOP 選項。

完全整合的進階電源供應器

Siemens SITOP 電源系統的進階級電源供應器包含 6EP34378MB002CY0，這款產品是該公司 PSU8600 電源供應器系列成員之一。6EP34378MB002CY0 是四輸出、24 V (標稱) 電源供應器，安裝在 DIN 軌道上。輸出電壓位準可在 4 至 28 V 的範圍內進行調整。每個輸出可提供高達 10 A 的電流，總輸出功率額定值為 960 W。輸出端 1 和 2，或輸出端 3 和 4 可以並聯在一起，兩個輸出端可在 20 A 下獲得 24 V 的電壓。輸入端是三相交流電源，電壓介於 400 至 500 V 之間。PSU8600 的其他版本有單相或雙相輸入可供選擇。

6EP34378MB002CY0 的整體效率為 93%，這有助於在運作時保持冷卻。這使得電源供應器可以透過自然對流進行被動冷卻。其金屬外罩兩側都不需要間隙，而且在頂端與底部只需 50 mm (1.97 in)的間隙。該產品的額定溫度範圍介於 -40 至 +60°C。

6EP34378MB002CY0 是一款小巧型系統，僅 125 mm (4.92 in) 寬，125 mm (4.92 in) 高，150 mm (5.9 in) 深。基本單元的實體尺寸可以搭配其他 PSU8600 補充型模組，包括電源供應器擴充模組、緩衝模組、不斷電系統 (UPS) 和電池模組 (圖 1)。

圖 1：此圖所示為 Siemens SITOP PSU8600 電源供應器基本單元，加裝有擴充模組和補充型模組。插圖顯示的是在模組間實現電氣連接的系統連結夾。(圖片來源：Siemens)

您可以使用獨特的系統連結夾新增其他模組，以強化 PSU8600 電源供應器基本單元。電源供應器擴充模組可額外增加電源輸出，最多可達 36 個。

短期斷電時，緩衝模組可提供 100 ms 至 10 s 的緩衝銜接，這段時間應該足以安全關閉製程。UPS 和電池模組則可作為更長時間的備用電源，供電可達數小時。

所有擴充模組皆透過系統連結夾，達成模組與基本單元之間的電氣連接。系統連結夾可以處理電源和資料傳輸，大幅減少額外佈線的需求。

PSU8600 電源供應器可以完全整合至自動化系統和全整合式自動化 (TIA) 入口網站中 (圖 2)。

圖 2：PSU8600 元件可以提供全面的資料交換和整合。(圖片來源：Siemens)

PSU8600 基本單元包括雙 PROFINET 連接埠。PROFINET 是 Process Field Network 的縮寫，這是一種採用工業乙太網路的自動化工業資料通訊標準。此標準設計用於收集並控制工業系統設備的資料。

基本單元還包括 OPC-UA，即「開放平台通訊統一架構」通訊標準。這是一種跨平台的開放原始碼標準，適合用於感測器到由 OPC 基金會開發的雲端應用的資料交換。本質上，這是一種用於工業自動化的「機器對機器」通訊協議。

此電源供應器支援 Siemens 的 SIMATIC WinCC (一種人機介面 (HMI) 系統)。Siemens 提供 SITOP 資料庫，提供模組和面板，以便直接整合至 SIMATIC PCS 7 中。此外，Siemens 還提供 SITOP Manager，透過此工具可為獨立於 SIMATIC TIA Portal 或 SIMATIC PCS 7 等工程架構的 SITOP 電源供應器進行初始配置 (調適)、工程和監控。

這些系統中的任何一個都可以監測並控制 PSU8600。使用者可以設定或更改輸出電壓，並對輸出電流、電壓以及過載或短路狀況等所有操作狀態和診斷資訊進行監控。

標準級電源供應器

標準級電源供應器體積小、堅固耐用、能效高，且安裝快捷方便。該裝置適用各種固定電壓的工業應用 (這些應用的控制能力並不需要與進階電源供應器一樣高)，其系統整合重點是操作狀態和診斷功能。

Siemens PSU6200 系列電源供應器及其附加模組是標準級電源的主幹 (圖 3)。

圖 3：圖中所示為 PSU6200 電源供應器範例，其中具有交流或直流電源，輸出電流範圍為 1.3 至 40 A。(圖片來源：Siemens)

PSU6200 系列電源供應器使用類似的 DIN 軌道外殼，可進行並排安裝和對流冷卻。該裝置可提供 12、24、48 V 電壓輸出，輸出電流額定值為 1.3 至 40 A。表 1 總結一些較常用的 PSU6200 電源供應器的規格。

這些電源供應器選擇多樣，具有通用電壓和不同輸出電流額定值，因此使用者可輕鬆升級至更高的功率等級。請注意，這些電源供應器的電源電壓可以是單相交流電或直流電；此系列中的其他電源供應器則使用三相交流電。

所有 PSU6200 系列電源供應器的效率都高達 95% 以上，因而可降低熱量並提高可靠性。

電源供應器基本單元可藉助附加模組進行強化，這些模組包括擴充模組、備援模組、選擇性模組、緩衝模組以及 UPS 模組 (圖 4)。

圖 4：附加模組可在電源和負載不穩定的情況下，提高電源匯流排的可靠性和穩定性。(圖片來源：Siemens)

擴充、緩衝和 UPS 模組已於前文討論，可同樣在標準級電源供應器中執行相同功能。備援模組將兩個電源供應器相連接，以便在一個單元出現故障時，由另一個單元接管並對負載供電，以防止停機。選擇性模組監測個別匯流排線路電流，如果電路短路或負載高於預期，此模組將關閉故障電路，以防止失去整個匯流排。

此表中的電源供應器最大輸出功率等級為 240 W 或更高，均配備主動功率因數校正 (PFC) 功能。此外，這些裝置還包括一個內建的診斷用 LED 顯示器和一個用於連接到自動化軟體的診斷連接埠。

診斷顯示器傳達關鍵的操作參數和狀態，包括電壓是否正常、電流利用率和使用壽命狀態。診斷介面是一種序列資料匯流排，連接到可編程邏輯控制器 (PLC) 或其他自動化軟體的數位輸入。診斷連接埠提供輸出電壓、負載電流狀態、操作時數和溫度狀態，以及元件類型 (圖 5)。

圖 5：診斷監視器螢幕 (左) 和 WinCC PSU6200 系列面板 (右) 顯示電源供應器狀態。(圖片來源：Siemens)

結論

無論您的自動化工廠的電源需求為何，Siemens SITOP 電源供應器和輔助附加裝置都能為關鍵的生產製程提供支援。電源產品系列品項齊全且可相互搭配，並配合易用的軟體，可保證提供可靠的電力系統，且可隨時整合至現代化工廠中。