범용 시스템 통합 전류 및 에너지 처리는 발전에서 에너지 모니터링에 이르는 다양한 분야에서 최대 데이터 투명성을 보장한다. 이러한 투명성은 생산 기계의 효율성을 높이고 프로세스 시퀀스를 최적화하는 기반이 된다. Beckhoff의 PC 기반 제어는 전원 공급, 퓨즈 및 모니터링에 일치하는 구성 요소를 통해 이를 가능하게 한다.

 

 

전력 공급, 퓨즈 및 모니터링에 대한 시스템 조정으로 인한 데이터 투명성이 향상되면 생산 환경에서 에너지 관리가 수월해진다.

 

 

투명한 에너지 모니터링은 발전소 가용성을 이유로 해당 부품의 크기를 초과해야 하는 필요성을 없애 주고, 기계 가동 중단 시간을 줄여준다. 게다가 유지보수를 간소화시켜 궁극적으로는 생산 효율성을 크게 높여준다. 따라서 Beckhoff의 광범위한 PC 기반 제어 기술은 각 어플리케이션에 최적으로 적용할 수 있는 솔루션을 제공한다. 여기에는 AC 및 DC 전원 공급기의 통합 모니터링을 위한 수많은 SCT 변류기 및 EtherCAT 전력 측정 터미널을 비롯해 3개의 새로운 PS 장치 시리즈와 EL922x 전자 과전류 보호 터미널의 24/48 V DC 전원 공급 장치가 포함된다.

 

24V DC 및 230V AC에 대한 에너지 모니터링을 포함해 24V 전원 공급기의 안정적인 공급 및 퓨즈를 통해 비용이 절감되고 시스템 가용성이 개선된다.

 

 

 

범용 시스템으로 작업 및 비용 절감

 

기계나 공장을 가동하기 위해서는 신뢰할 수 있는 전원공급 장치와 해당 퓨즈가 필수적이다. 여기에 고성능 에너지 데이터 기록을 추가로 결합하면 전원 공급 입력에서 추가 전력 측정 기술은 모든 손실을 포함한 총 전력에 대한 개요를 제공하기 때문에, 기계 설계 시 이점이 된다. 모든 구성 요소가 서로 최적으로 일치해야 보편적으로 이점을 얻을 수 있기 때문에, PS 시리즈의 새로운 고품질 전원 공급 기능은 PC 기반 제어의 시스템 접근 방식을 가능하게 만든다. 특히 EtherCAT I/O 시스템에 직접 통합된 EL922x 과전류 보호 터미널은 개별 공급 경로의 전력을 지속적으로 측정하고 신뢰할 수 있는 수준까지 보호한다.

예를 들어, 기계 제조업체가 이러한 전체적인 접근 방식으로 전력 피크를 방지할 경우, 공급 케이블 크기가 작아 엔드 유저의 설치 비용을 줄여줄 뿐만 아니라 연결된 변압소의 부하도 줄일 수 있다. 또한 범용 시스템 통합 에너지 측정 기술은 기계 제어기 내부에서 발전소의 목표치와 실제 상태를 직접 비교가 가능한 전제 조건을 충족한다. 이러한 방식으로 심각한 손상이 발생하는 것을 초기에 감지할 수 있으며 공정 최적화 가능성을 더욱 향상시킬 수 있다.

지금까지 지속적인 데이터 모니터링을 위해서는 대부분 상당한 투자가 요구되었으며, 외부 센서를 통합하는 데 비용이 많이 들거나 특수 구성 요소의 지원이 필요한 경우도 있었다. 그러나 Beckhoff의 전력 측정 터미널과 변류기, 과전류 보호 터미널 및 전원 공급 장치를 사용하면 기존 기계와 발전소를 개조하는 경우에도 특수 부품 보관과 같은 물류 요구 사항을 줄여줄 수 있고 표준 구성 요소를 사용할 수 있다.

 

1 ~ 5,000A에 적합한 SCT 변류기는 링형(왼쪽 모두) 및 분할 코어 변형(오른쪽 모두)으로 제공된다.

 

 

완벽한 측정 체인을 통한 데이터 투명성

 

자동화 전문기업인 Beckhoff는 관련 전원 공급 장치 구성 요소를 결합해 투명하고 완벽한 시스템을 구성할 수 있다. 이러한 결합은 AC 및 DC 양쪽에서 기계의 에너지 및 전원 공급에 대한 포괄적인 개요를 제공하기 위해 필수적이다. 전체 측정 체인은 기계에 연결된 주 전원의 SCT 변류기에서 시작된다. PS 장치 시리즈의 전원 공급 장치는 연결된 모든 자동화 구성 요소와 과전류 보호 터미널에 안전한 24V DC를 제공하며, 이 구성 요소 뒤에 있는 개별 라인을 보호할 뿐만 아니라 현재 소비량을 지속적으로 모니터링한다.

SCT 시리즈 변류기를 통해, Beckhoff는 물리적 측정 값 기록부터 클라우드로의 데이터 전송에 이르기까지 전력 측정 체인을 완성했다. 변류기 포트폴리오에는 1 ~ 5,000A의 강도뿐만 아니라 링형 및 스플릿 코어 변압기 버전 또는 3상 변압기 세트와 같은 모든 관련 어플리케이션을 포함한다. 다양한 디자인과 성능 등급으로 인해 확장성이 뛰어나 다양한 어플리케이션에 적합한 두 가지 콘셉트를 선택할 수 있다. SCT 시리즈는 빌딩 서비스를 포함한 저가형 3상 변압기 세트와 제어 엔지니어링용 표준 산업의 변압기부터 특히 정확도가 높은 테스트 벤치용 솔루션에 이르기까지 매우 다양하다. 적합한 변압기 선택은 각각의 사용 분야마다 다르다. 특히 새로운 시스템에서는 링 유형의 변류기를 사용해 비용 효율적이고 높은 측정 정확도로 데이터 수집을 구현할 수 있다. 반면, 스플릿 코어 변류기는 부착이 간단하기 때문에 복잡하지 않은 개조 솔루션으로 사용하기에 이상적이다.

순수 그리드 모니터링 및 프로세스 제어에서 하이엔드 전력 모니터링에 이르기까지 기계 환경 및 에너지 경제의 에너지 관리에는 다양한 요구사항들이 존재한다. 4개의 새로운 EtherCAT I/O로 확장된 포괄적인 범위의 EtherCAT 터미널은 가격과 성능 측면에서 확장성이 뛰어나다. 검증된 EL37x3 그리드 모니터링 오버샘플링 터미널(및 관련 TF3650 TwinCAT Power Monitoring 소프트웨어 라이브러리)과 함께, 에너지 관리를 위한 새로운 EL34x3 EtherCAT 터미널은 광범위한 용도로 각 어플리케이션에 최적으로 적응할 수 있는 포괄적인 제품군을 제공한다.

 

 

분산 전력 측정에서 전류 측정 횟수는 디지털 방식으로 단일 전압 측정에 연결할 수 있기 때문에 최소 비용에도 불구하고, 각 개별 측정 지점에서 정확한 전력 값을 기록할 수 있다.

 

 

분산 전력 측정으로 비용 최소화

 

새로운 개념의 분산 전력 측정은 복잡한 시스템에서도 정확한 전력 측정 데이터를 얻을 수 있는 매우 효율적이고 저렴한 방법을 제공한다. 여기에서 중심 요소는 최대 1A AC/DC의 전류를 측정하기 위한 EL3446 6채널 전류 입력 터미널이다. 이를 통해 사용자는 물리적으로 분리된 전압과 전류 측정에 대해서도 정확한 전력 값을 측정할 수 있다. 여기서 결정적인 것은, 전원에 대한 실제 측정값을 포함한 공급 그리드의 모든 관련 전기 데이터가 전류 측정 터미널 EL3446만으로 결정될 수 있다는 것이다. 전력 데이터 계산에 필요한 전압값은 EtherCAT의 분산 클럭에 의해 정밀하게 동기화된 EL3443 3상 전력 측정 터미널을 통해 전송되며 각 시스템에 대해 한 번만 설치하면 된다. 이후 최대 6개의 연결 가능한 위상 각각에 대한 유효 전력과 에너지 소비가 EL3446에서 계산된다. 따라서 전압 및 전류의 유효 값뿐만 아니라 유효, 피상 및 무효 전력 또는 주파수, 위상 편이 각도 및 고조파도 사용할 수 있으므로 에너지 관리까지 포괄적 그리드 분석이 가능하다.

단 하나의 EL3443과 임의의 수의 EL3446을 사용하는 이러한 분산 전력 측정 콘셉트로 하드웨어 및 설치비용을 최소화할 수 있다. 따라서 전압 분배를 위한 배선 작업이 불필요하다. 또한 측정지점 수가 증가할 경우 샘플링 속도를 줄일 필요 없이 전력 측정의 채널 당 비용이 거의 50% 절감된다. 또한 EL3443 전력 측정 터미널만 전압 측에 퓨즈로 고정되어야 한다. 따라서 이후 모든 측정에서 기존 전력 측정에 필요한 퓨즈는 생략된다.

 

에너지 관리를 위한 EL34x3 EtherCAT 터미널은 전력 모니터링, 프로세스 제어 및 네트워크 모니터링 또는 확장 가능한 방식으로 유지보수 분야의 다양한 작업을 최적화한다.

 

 

최적화된 대류 냉각 기능이 있는 전원공급 장치

 

새로운 PS1000, PS2000 및 PS3000 전원 공급 시리즈는 변압기 내에서 강력하고 안전한 전원을 공급한다. 이 제품은 24V 및 48V DC 범위의 거의 모든 영역에 적합하며, 역기전력에 대한 요구 사항이 높은 모션 제어 어플리케이션까지 확장된다. 최대 96.3%의 높은 효율로 뛰어난 대류 성능과 전력 손실 최소화를 비롯해 장치의 수명 및 신뢰성을 최적화한다. 또한 최대 150%의 피크 전력 용량으로 단시간 동안 최대 1.44kW의 출력 전력을 제공할 수 있다. 여기에 공간 절약형 설계와 과도 및 과전압에 대한 높은 내성이 결합되어 열악한 산업 환경에서도 효율적이고 비용 효율적인 어플리케이션이 가능하다. 또한, 전원 공급 장치는 정확한 트립 기능(Tripping function)을 통해 회로 차단기를 빠르고 정확하게 끌 수 있기 때문에 기계 작동 중단 시간이 길어지는 것을 방지할 수 있다.

이 장치는 우수한 대류 냉각 특성을 염두에 두고 특수 설계되었다. 게다가, 특히 온도에 민감하고 빠르게 노후화되기 쉬운 구성 요소는 장치의 바닥에 배치된다. 즉, 들어오는 찬 공기에 최대한 가깝게 배치된다. 이러한 보편적인 온도 최적화 설계로 인해, 사용되는 모든 구성 요소는 열 응력(thermal stress)을 덜 받기 때문에 수명이 길어진다. 또한 응력이 적은 부품은 기술적 특성을 더 오래 유지하고 외부 열로 인한 영향이 최소화된다. 이러한 모든 요소가 신뢰성에 긍정적인 영향을 미친다.

 

24/48 V 전원 공급 장치의 새로운 PS 장치 시리즈는 까다로운 동작 제어 시스템을 포함해 광범위한 어플리케이션에 적용된다.

 

 

 

퓨즈 기능이 있는 아날로그 모니터링 터미널

 

EL922x EtherCAT 터미널 시리즈에서 Beckhoff는 종합적인 에너지 모니터링을 위한 기능과 24V DC 변압기 구성 요소를 융합하기 위해 전자 과전류 보호 기능을 결합했다. 따라서 이러한 아날로그 모니터링 터미널은 지속적인 전력 모니터링을 위해 전류 및 전압 값을 기록한다. 무엇보다도 이러한 데이터를 통해 전력 소비 및 전압을 자세히 분석하고 전압 제한 값을 모니터링할 수 있다. 또한 상태 정보(켜짐, 꺼짐, 트리거 됨), 트리거 이벤트 (과부하, 합선) 및 예비 경고를 표시할 수 있다.

EtherCAT I/O 시스템에 전자 과전류 보호를 직접 통합하면 기존의 전자 솔루션을 유연하지 않은 독립형 시스템으로 사용하지 않고도 다른 퓨즈 제품에 비해 제어 캐비닛에 필요한 비용과 공간을 줄일 수 있다. 또한 EL9227 EtherCAT 터미널은 투명한 시스템 모니터링을 가능하게 하는 다양한 설정과 프로세스 데이터 옵션을 통해 다양한 요구사항을 충족한다. 최대 10A의 전류 부하에 총 19개의 서로 다른 1 및 2 채널 과전류 보호 터미널을 사용할 수 있다.

시스템 통합 과전류 보호 기능은 여러 실질적인 이점을 제공한다. 이러한 이점을 통해 터미널이 연결되어 있을 때 인접 I/O 터미널에 대한 공급이 자동으로 연결되기 때문에 배선 작업이 줄어든다. 또한 제어 캐비닛 설계는 별도로 연결 장치나 디지털 I/O 또는 공급 제품을 추가할 필요가 없어 공간 및 비용 절감의 이점을 제공한다. 뿐만 아니라, EtherCAT를 통해 부하, 부하 전류, 입력/출력 전압, 저전압/과전압 및 역 공급과 같은 수많은 프로세스 데이터에 접근할 수 있다.

 

 

EtherCAT I/O 시스템에 직접 통합된 전자 과전류 보호 기능은 너비가 12mm에 불과한 EL922x EtherCAT 터미널 시리즈에서 사용할 수 있다.

 

 

링크

www.beckhoff.com/power-supply-and-energy-monitoring

 

사진

Beckhoff Automation

 

저자

Dr. Fabian Assion 및 Christian Jürgenhake, Beckhoff Automation I/O 제품 관리자

 

연락처

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Korea

이메일: info-kr@beckhoff.com, www.beckhoff.com