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过程控制

过程控制应用与普尔世工控电源

工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制,比如在石油天然气开采、传输、炼化等领域、电力行业、污水处理等领域、以及流程生产,如钢铁、食品、饮料、医疗、造纸等行业,都有典型的过程控制应用。过程控制系统普遍都有控制过程缓慢的特点,具有一定时间常数和时滞,控制并不急需在极短时间完成;控制过程大多复杂多样,底层数据传输量大且繁杂。

过程控制行业的典型应用方式有DCS/ESD/SCADA,仪器仪表,系统总线供电(AS-I, DeviceNet)等。大部分过程控制自动化都是由DCS(Distributed Control System, 分布式控制系统)来实现的。它与电源相关的设备或负载主要分为四种:系统机柜中的I/O控制器,系统机柜中的通讯设备,辅助机柜中的安全栅、继电器和终端,以及现场仪器仪表,如传感器、执行器等(图1)。同时,SIS(Safety Instrumented System, 安全仪表系统)也是DCS系统的重要环节。而每一种功用的负载对电源供电的重点要求也各有不同。

普尔世工控电源在过程控制行业累积了多年的经验,针对该应用的具体要求,产品普遍具备如下特点:

  • 可构建冗余电源系统
  • 高可靠性,长使用寿命
  • 稳健的直流电能质量
  • 耐受恶劣的工作环境:温湿度/高海度等
  • 优异的电磁兼容性
  • 全功率范围内的高转换效率
  • 体积小
  • UL1604, ATEX等认证.

普尔世电源适用于过程控制领域的五要素

以下就针对上文所述的DCS负载分类进一步分析其特点和对电源的关键要求。

1)系统机柜中的I/O控制器

I/O控制器对电源的可靠性和质量要求很高,方案一旦形成就意味着长远规划,这就需要与电源供应商结成长期稳定的合作关系,所提供的电源产品的生命周期应尽可能长。 普尔世电源成立已有34年,始终坚持自主研发和生产。时至今天,只要用户需要,仍能购买到普尔世上个世纪90年代以前的产品老款产品。

2)系统机柜中的通讯设备

高效、安全的通讯必然需要电源的高质量、无故障的长期供电。 普尔世的每款电源的产品数据表都详细列出了各项严谨的主要技术参数和特性,以及得出这些数据的环境温度、预热时间等客观实验条件,其中包括根据国际标准计算的MTBF和使用寿命预期。普尔世电源普遍具有工控电源行业领先的MTBF,某工业以太网产品的生产厂商正是因为普尔世电源产品的高可靠性,与普尔世结成二十多年的长期合作至今。

3)辅助机柜中的安全栅、继电器和终端

辅助机柜由于体积所限,要求电源体积小,发热量低。 普尔世电源在电源的体积和热设计方面有一个专业的研发团队,坚持功率电子元器件的基础理论研发,大胆创新核心转换器的拓扑结构,拥有多项专利电源技术,曾经多次首推市场上转换效率最高、体积最小,同时也具有最高可靠性的电源产品。普尔世重视电源的体积与发热,从详细标注的数据表中也有所体现,例如当用户由于机柜实际情况而不得不横向安装DIN导轨式电源时,可能会改变输出的特性曲线(图2)。

4)现场仪器仪表,如传感器、执行器等

分布在现场的传感器、执行器等仪器仪表必须尽量做到采集或动作的精确与精准,而工作现场往往多有纹波与噪声,对现场仪表造成干扰影响。这就要求电源亦不能再产生更多的纹波和噪声,叠加干扰影响。

普尔世电源在HART通讯基金会(HART Communication Foundation)的HCF_TEST-2测试中的表现(图3)可以证明,普尔世电源产品具有优异、稳定的输出特性。

5)安全仪表系统SIS

安全仪表系统SIS的主要功能是实现紧急停车、燃烧炉管理、火气检测等过程控制中的重要安全相关应用。系统中的电源关键要能达到SIL3 (Safety Integrity Level 3, 安全完整性等级3)。

普尔世精品电源QS10.241和QS20.241作为某用户的SIS系统电源,通过了SIL3的认证(图4)。

除了以上五个DCS的重要应用环节,普尔世工控电源技术服务团队还能够针对用户的特殊应用提供专业的电源解决方案。