西门子SITOP直流电源简化冗余及电压监控实践

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2024年3月26日发(作者：)

西门子SITOP直流电源简化冗余及电压监控实践

孟涛，韩晓东

（一汽大众汽车有限公司，吉林长春130011）

摘要：介绍西门子SITOP模块化直流调节型电源冗余功能，以及西门子SITOP模块化直流调节型电源简化冗余实践和注意事

项。通过IV-U3直流电压检测控制延时继电器监控电压，控制西门子SITOP模块化直流调节型电源关断，IV-U3直流电压检测控

制延时继电器的参数设置。

西门子电源；冗余；测试

关键词：

TP23

中图分类号：

B

文献标识码：

10.16621/1001-0599.2021.06.36

DOI：

0

引言

西门子

SITOP

直流电源在工业领域有着广泛应用，特别

是老一代直流电源产品

6EP14373BA00

（

40A

）仍然大量使用

目前，冲压车间

4

条自动化生产线共装机使用

132

个西门

子

40A

直流电源，其中，

6EP14373BA00

（

40A

）装机量为

90

个，

42

个

6EP14373BA10

（

40A

）是近

3

年损坏更换的替代产

品，该电源也在

2021

年

3

月宣布淘汰，电源老化情况严重，故障

较多。电源损坏的主要原因有：

淤

电源损坏短路后保护开关脱

开，造成负载电器断电。

于

电压异常升高或降低，升高的电压烧

毁负载电器。采取并联供电冗余和电压监控相结合的方式，可以

有效应对以上突发故障。本文介绍西门子

SITOP

直流电源在国

内某大型汽车制造厂冲压车间冲压自动化生产线的简化冗余实

在工业生产中。

2014

年，（

40A

）直流电源已经

6EP14373BA00

正式宣布淘汰。很多仍在装机服役的

6EP14373BA00

电源因现

场温度、环境和电流冲击等因素，造成电源内部原件出现不同

程度老化，随时会损坏。尤其是给可编程序控制器和安全控制

器供电的直流电源，一旦损坏将会造成不可预估的停台和备

件成本的损失。

表

32016

年和

2017

年立式磨耗电量统计

年份

2016

2017

1

月

76068

49320

2

月

81312

98040

3

月

88368

4

月

83760

5

月

56880

6

月

7

月

48360

8

月

76152

0

9

月

122664

69720

10

月

78336

·

kWh

合计

989280

电单耗（·

/kWh/t

）

11.77

11.08

13

4

1

2

表

42016

年和

2017

年通风机设备耗电量统计

年份

2016

2017

1

月

81510

2

月

3

月

4

月

5

月

6

月

7

月

47400

8

月

0

9

月

90900

10

月

·

kWh

合计电单耗（·

/kWh/t

）

22.77

14.2

1531230

1363530

38.5

万元。

5.2

降低衬板消耗

改造后衬板备件不再申报，只需申报陶瓷焊条材料费，施工

强化后重复使用，全年节约备件费为

47.8

万元，采购焊条材料

经计

2017

年通风机设备耗电量统计见表

4

。

2017

年

1

—

10

月，

算节电

883904kW

·节约电费

44.19

万元。

h

，

6

结论

（

1

）立式磨作为石英粉体材料制备设备，与雷蒙磨相比，单

费为

19.8

万元，施工费为

3.6

万元，故衬板改造后节约总费用为

24.4

万元。

5.3

降低检修费用

辊套衬板改造后，年可减少辊套检修次数

8

次、衬板检修次

数

3

次、零星补漏次数

30

次。共可节约检修费用

53.7

万元。

5.4

降低设备能耗

磨机辊套、衬板技术创新改造后研磨石英效率提高，返料循

机生产能力高，能满足石英微粉行业大规模工业化生产的需要，

设备构造紧凑、物料外溢少、环保好。但是主要部件辊套、衬板的

磨损量较大，运行成本较高。

（

2

）公司通过研究试用辊套和衬板材料，改进设备部件结

构，取得较好经济效益，每年直接效益在

200

万元以上，同时

提高了生产系统运行保障能力。

（

3

）陶瓷耐磨件及复合材料是耐磨材料的发展方向，如果能

解决好硬度和耐冲击韧性的矛盾，市场环境将非常广阔。

〔编辑凌瑞〕

环量减少，在满足系统供料同时，立式磨与配套风机开车时间减

少，仓满停机，磨机和风机用电量大幅度降低。

2016

年和

2017

年立式磨耗电量统计见表

3

，

2016

年和

设备管理与维修

（上）

2021翼6

践情况。

（

40A

）系列产品介绍

1

西门子

SITOP

电源

西门子

SITOP

直流电源（）目前有

6EP14373BA00

（）、

40A40A

（

40A

）、（

40A

）等三代产

6EP14373BA106EP3437-8SB00-0AY0

品。按照排列顺序，各项

3

种直流

24V

电源具有体积逐渐减小，

能力逐步增强，功能逐步增加的特点。

6EP14373BA00

（

40A

）外

壳宽度

240mm

，无

13

、无

15

、

14

电压信号常开触点，

16

远程关

断触点。（

40A

）外壳宽度

150mm

，有

13

、

6EP14373BA1014

电压

信号常开触点，无

15

、

16

远程关断触点。

6EP3437-8SB00-0AY0

（

1

）只有订货号完全相同的西门子

SITOP

电源才可以直接

并联使用。

（

2

）从每个西门子

SITOP

电源的输出端子

L+

和

M

连接到

负载电流输出节点的导线长度和横截面积要尽量相等。

（

3

）西门子

SITOP

电源并联时，禁止将

2

个西门子

SITOP

电源的输出端

L+

和

M

分别短接在一起。

（

4

）西门子

SITOP

电源并联时，需要

2

个电源的输出端

L+

同时接到负载的正极，同理，

2

个

M

点需要同时接到负载的负极

（图

3

）。

40A

）外壳宽度

135mm

，有

13

、

14

电压信号常开触点，有

15

、

16

远程关断触点。体积减小可有效节约电柜内部空间，

13

、

14

电压

信号常开触点可对输出电压超出范围进行反应，

15

、

16

远程关断

功能通过短接（

约8k赘

）即可实现远程关闭。三代产品都具有拨码

开关

A

和

B

，用于控制输出特性曲线。并联使用时，拨码开关

A

拨到

ON

位置，相当于增加了二极管，自带去耦功能，防止电源并

联使用时，另一个电源损坏后形成负载，拉低正在工作的电源的

输出电压。拨码开关

B

具有锁定关断功能，控制输出电流在超载

状态下的恒定状态，如图

1

所示。

2

西门子

SITOP

电源（

40A

）冗余功能介绍

冗余功能是指

2

个电源并联供

电，当一个电源故障停止输出电流

后，另一个电源持续保持供电，不对

工作中的负载设备产生断电影响。西

门子

SITOP

电源（

40A

）的标准冗余

方案

6EP1961-3BA21

需要添加冗余模块，订

功能是对

2

台同型号的电源进行解

（

40A

）。冗余模块的

货号

耦操作，用于电源系统扩容或冗余，

图

1

开关

A/B

并且可以监控显示模块输出状态，附带

OK

触点可接入控制系

统。

2

个额定电流在

10耀20A

的

SITOP

电源进行冗余配置时，

只需要增加一个额定电流

40A

的冗余模块用于冗余组网配

置；

2

个额定电流

20A

以上的

SITOP

电源进行冗余配置时，必

须使用

2

个额定电流为

40A

的冗余模块才可以进行冗余组网

配置（图

2

）。

图

2

冗余配置

40A

使用冗余模块配置实现冗余存在

2

个问题：

淤

在成型的

电柜布局内，没有冗余模块的安装空间。

于

全部添加冗余模

块配置，需要较高的安装成本。鉴于这些问题，需要设计简

化冗余模式。不使用冗余模块配置的并联需要满足以下

5

个要求。

图

3

并联接线

（

5

）在新型的西门子

SITOP

电源中，有一个拨码开关

A

，并

联使用时，需要将

A

拨到

ON

位置，此时电源会改变输出特性，

自动在

2

个电源间分配负载电流。

3IV-U3

直流电压检测控制延时继电器的参数设置

为应对电源电压在工作中的异常升高或降低对负载电器产生的

6EP14373BA00

（

40A

）未装配

13

、

14

电压信号常开触点，

影响，需要使用电压监控模块对电压进行监控。在电压超出设定

范围时，通过有效动作终止故障电源供电，保护电路负载电器。

经过选型，

IV-U3

直流电压检测控制延时继电器具备要求的功

能，可通过设定的电压监控触发自带继电器动作，通过继电器的

动作信号关断电源供电接触器，实现终止故障电源的错误电压

输出，如图

4

所示。

IV-U3

直流电压检测控制延时继电器有

4

组

参数设置。

（

1

）

P1

参数组功能为延时设定，即设定继电器吸合延时

时间。

（

2

）

P2

参数组功能为电压检测控制，即设定检测电压的区

间，用于控制继电器动作，初始状态为释放状态。

图

4IV-U3

接线

设备管理与维修2021翼6

（上）

輷輫

（

（

3

）

P3

参数组功能为电压检测控制，即设定检测电压的区

间，用于控制继电器动作，初始状态为吸合状态。

（

4

）

P4

参数组功能为过压欠压控制，即设定两个上下限值

电压值，超过上限电压值或者低于下限电压值后，继电器产生动

作（图

5

）。

并联后引出模块负极。

（

10

）散热二极管（

50A

），隔离检测电压，防止一个故障电

源的电压升高，对另一个并联电源的电压检测造成影响。二极管

封装

M220.58

，散热器

HS1040

。

ZP50A.58

，

4.2

电路功能实现过程

（

1

）短路故障。

2

个电源并联均衡分配负载需要的电源，对

负载供电，当直流电源

1

发生短路故障时，直流电源

1Q2

脱开，

电源停止供电。同时，直流电源

2

的输出电流在

4耀10ms

内由

负载所需电流的

50%

提升至负载所需电流的

100%

，保证负载

稳定运行。同时散热二极管

1

防止损坏的电源形成负载，拉低直

流电源

2

的输出电压。

（

2

）电压异常。

2

个电源均衡并联分配负载需要的电源，对

负载供电，当直流电源

1

调节电压故障，输出电压异常升高超出

图

5P4

参数设定

在冲压车间的电压监控应用中使用

P1

和

P4

参数配置模

块。

P1

参数设置延时时间，（

40A

）输

P4

参数对

6EP14373BA00

出的直流电压进行压力监控范围设定。根据现场设备实际用电

需求情况，通过电位器调整电源的工作电压在

24.5耀26V

，设定

检测电压范围为

23.5耀27V

。

4

带电压监控的

6EP14373BA00

（

40A

）电源的简化冗余控制

（图

6

）

4.1

冗余简图

通过电压检测模块的常闭触点

1

检测电压接线，电压

27V

时，

检测模块

1

继电器吸合，常闭触点断开，切断直

KC1

失电释放，

流电源

1

供电。同时，直流电源

2

的输出电流在

4耀10ms

内由

负载所需电流的

50%

提升至负载所需电流的

100%

，保证负载

稳定运行。同时散热二极管

1

发挥隔离作用，阻断升高的电压通

过并联电路，对电压检测模块的常闭触

点

2

的检测电压产生影响。

3BA00

并联

输出特性曲线如图

7

所示。

5

结束语

西门子

SITOP

直流电源简化冗余

和电压监控适用于为重要的用电设备

供电的电源（如

CPU

等重要用电设备），

已经产生供电电源器件老化，进而有可

能导致发生严重停机故障，或者造成负

载电器损毁的控制电路中，有效提高用

（

40A

），可通过自带的

6EP14373BA10

13

、

14

电压信号常开触点代替电压监控

电安全性。对于升级的电源模块，

图

6

简化冗余简图

（

1

）总开关负责保证

2

个电源同时上电和失电。

（

2

）分开关，实现对电源供电的单独过载保护，保护设定电

流根据负载电器的满负荷值为基准值设定。额定输入电流

2.6

技术手册要求保护电流

3.0A

。

A

，

（

3

）继电器，在设备优先级满足条件下吸合供电，可通过电

压监控模块的常闭点控制关断。

（

4

）西门子电源，（

40A

）无

13

、

6EP14373BA0014

电压信号

常开触点。

（

5

）电源电压检测接线，由电源输出端引出接入检测模块检

测端子。

（

6

）电压检测模块的常闭触点，检测电压超出设定正常范

围后，继电器动作，常闭触点断开，继电器释放，切断电源模块

供电。

（

7

）电压检测模块，检测电压精度

0.1V

，带延时功能的继

电器控制，继电器带一个常开和一个常闭触点。

（

8

）电压检测模块供电接线，由

2

个直流电源的正极输出端

并联后引出模块供电，模块可接受的电压范围是

DC8耀35V

。

（

9

）电压检测模块负极接线，由

2

个直流电源的负极输出端

图

73BA00

并联输出特性曲线

模块，实现上述功能。

6EP3437-8SB00-0AY0

（

40A

）自带

13

、

14

电压信号常开触点和

15

、

16

远程关断功能，可减少电压监控模

块，以及根据实际需要，自行选择加装并控制继电器，控制执行

电源模块的关断或使用远程关断功能关闭电源。

参考文献

［

1

］西门子

SITOP

电源用户手册［

Z

］

.

［

2

］

IV-U3

直流电压检测控制继电器用户手册［

Z

］

.

〔编辑凌瑞〕

輮輬

设备管理与维修

（上）

2021翼6

本文标签： 电压电源检测