Issuu on Google+

Украинский промышленный журнал www.mmdt.com.ua

11 (143) ноябрь 2011

+СD

Спецпроект:

Интеллектуальная и силовая электроника в производстве, бесперебойное электропитание, солнечная электроэнергетика

Также в номере: Индустриальные компьютеры и операторские панели

Электротехника и электроника

Эффективность электросферы Внедрение иновационных электронных систем управления электротехническим оборудованием — основа повышения эффективности производства

Инверторы для фотовольтаических систем

Украинский рынок программируемых логических контроллеров Объектно-ориентированный подход в разработке сложных проектов силовой преобразовательной техники для ЧРП


СОДЕРЖАНИЕ

ноябрь 2011 Зеркало рынка 4

4

5

10 18

В Украине «НТТ Энергия» и General Electric о технологиях накопления и преоб разования энергии. С 2000 по 2010 год Украина снизила расход условного топлива на единицу ВВП с 0,98 кг до 0,64 кг. Сумское НПО им. М. В. Фрунзе приступает к внедрению системы автоматиза ции управления производством SAP ERP

Тактика внедрения

В мире Китай лидирует в производстве во локоннооптических кабелей. Уче ные ТельАвивского университета представили новую модель гибрид ной солнечной электростанции. Компания Huawei разработала ре шение PowerCube, обеспечиваю щее более 50 % экономии топлива

22

Накопители энергии Электрохимические аккумулято ры и кинетические накопители

12 26

Солнечная электроэнергетика Преобразователи тока для фото вольтаических систем со встро енными функциями защиты

24

8 10

14

Промышленные компьютеры В 1984 году компания IBM выпу стила первый промышленный компьютер. Сегодня в мире предлагаются сотни моделей ус тройств этого класса Промышленные контроллеры Обзор украинского рынка ПЛК. Часть XII: продукты компании GE Fanuc Инверторы для ЧРП Объектноориентированный подход в разработке сложных проектов си ловой преобразовательной техники

Форум

13 30

Рынок индустриального оборудования Интервью с директором компании «АББ Украина» Ярославом Веселы

15 33

Анонс Читайте в следующем номере журнала «ДиТ». Автономная теп лоэнергетика: независимость от внешних поставщиков тепла, диктующих непонятно по каким схемам рассчитанные и непред сказуемо повышающиеся тари фы на его оплату, — одна из ключевых задач обеспечения жизнеспособности предприя тия, решение которой может быть найдено только при созда нии собственных автономных систем отопления и горячего водоснабжения

Тема номера 6 6

Инверторы для ЧРП Обзор украинского рынка преоб разователей частоты для частот норегулируемого привода. Часть IX

РЕКЛАМА В НОМЕРЕ

Hess GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3, Kirchgeorg WerkzeugMaschinen . . . . 33, МВЦ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . НТпроект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19,

2

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

3 15 17 11

Проксис . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9, Промышленный Форум . . . . . . . . . . . 13, ПТА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . СмартЭкспо . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29,

7 5 25 9

ТАСК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ТермоКИПконтрол . . . . . . . . . . . . . . 19, 11 Технолинк Украина . . . . . . . . . . . . . . 11, 8


ОТ РЕДАКЦИИ

Тема с вариациями Э лектротехника, как и все традиционные области индустриального производства, прошла путь от создания простого и крупногабаритного оборудования до сложных схемотехнически и конструктивно миниатюрных устройств. В наши дни «отцы семейств» электротехнических изделий благополучно сосуществуют со своими «детьми и внуками», обслуживая «тяжелые» энергоемкие технологические решения и установки, а их «более образованные потомки» — электронные приборы — помогают «старшему поколению» многие годы сохранять активность и эффективность в тяжелых условиях промышленной эксплуатации, обеспечивая для его работы максимально комфортные режимы. За более чем вековую историю элетротехники во многих первых ее устройствах не произошло принципиальных конструктивных изменений и их совершенствование происходило в основном в части применения новых металлических сплавов и изоляционных материалов. Эти технологические коррективы шаг за шагом повышали пользовательские характеристики электрических машин и компонентов электросетей: коэффициент полезного действия, надежность, срок службы, устойчивость к воздействию повышенных температур, удобство в использовании и т. д. Например, коэффициент мощности асинхронных электродвигателей за счет применения в них материалов с улучшенными техническими показателями вырос за 10 лет более чем в два раза. А при регулировании частоты оборотов вала электронными устройствами посредством пространственно-векторных принципов управления или ориентацией магнитного поля коэффициент мощности двигателей достигает 98 %. При этом благодаря получению от двигателя именно той величи-

ны мощности, которая требуется для обслуживаемого им оборудования в каждый момент времени, годовая экономия электроэнергии, расходуемой электроприводной системой, может составлять от 30 до 40 %, по сравнению с использованием «неуправляемого» двигателя. Электроника, зародившаяся в недрах электротехники, дала жизнь множеству новых технических направлений, применяемых в медицине, авиации и космонавтике, исследованиях во всех отраслях науки, в военной технике и в быту. Она стала основой захватывающего дух роста коммуникационных возможностей людей и, соотвественнно, удовлетворения их повседневных потребностей в оперативной информации. Мобильная телефония, электронная почта, Интернет, обеспечивающий простую и бесплатную (!) видеосвязь по скайпу с любой точкой планеты и общение с друзьями в социальных сетях — все эти инструменты покорили мир практически в течение последнего десятилетия. Однако ни в одном из массовых применений электроники она не «сотрудничает» с электротехникой так тесно, как в области промышленной автоматизации. В индустриальной сфере в тандеме «электроника — электротехника» зачастую трудно определить, где заканчивается электроника и начинается «чистая» электротехника. Да и, пожалуй, не стоит заниматься таким разграничением. Важно то, что эти «электротемы», постоянно переплетаясь, создают все новые и новые вариации все более эффективных технологических «произведений», позволяющих промышленным предприятиям повышать производительность выпуска продукции и снижать ее энергоемкость.

Алексей РЫБКА, главный редактор, rybka@mmdt.com.ua

Желаю удачи!

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

3


ЗЕРКАЛО РЫНКА

в Украине

КОРОТКО

 По словам главы государст венного агентства по энерго эффективности и энергосбе режению Николая Пашкевича, Украина потребляет в два раза больше энергоресурсов на единицу выработанной вало вой продукции, чем евро пейские страны, хотя с 2000 по 2010 год наша страна сни зила расход условного топли ва на единицу ВВП с 0,98 кг до 0,64 кг, то есть более чем в 1,5 раза. Если мы будем про должать снижение энергоем кости продукции такими же темпами, то нам понадобится не менее 10 лет для того, что бы достичь среднеевропей ских показателей. 13 октября в рамках засе дания маркетингового клуба Американской торговой пала ты состоялась презентация компании E2Market.com, ко торая предлагает комплекс услуг для продвижения биз неса посредством новейших технологий, в том числе: стратегические решения под ключ (разработка креативной концепции, дизайн, разра ботка сайтов и хостинг, уп равление контентом, марке тинг, администрирование, логистические услуги, кли ентская поддержка), онлайн маркетинг (SEO & PPC, мар кетинг в социальных сетях, размещение баннеров, email маркетинг), консультации и менеджмент (изучение пове дения потребителей, реше ния для В2С, управление бизнеспроцессами, кон сультации по технологичес ким вопросам), разработка программного обеспечения. В сентябре на «Арселор Миттал Кривой Рог» компани ей «Сименс Украина» введена в эксплуатацию первая маши на непрерывного литья заго товок. Всего проект на сумму $100 млн предусматривает строительство пяти таких ма шин. Поставщик оборудова ния — австрийское подразде ление концерна Siemens — компания Siemens VAI Metals Technologies. Новая машина предназначена для производ ства заготовок сечением 150х150 мм, длиной от 9 до 12 м. Проектная мощность машины – 1,45 млн т сорто вой заготовки в год.

4

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

ИБП… что дальше? 9 ноября в Киеве состоялась ежегодная конференция, организованная компаниями «НТТ Энергия» и General Electric. Конференция «ИБП … что дальше? Технологии будущего в накоплении и преобразовании энергии» была посвящена теме технологий накопления и преобразования энергии. По словам господина Розенберга, за последнее время GE приобрела 16 патентов на изобретения касающихся бизнеса UPS. Он подчеркнул, что несмотря на экономический Директор департамента продаж EMEA компании General Electric кризис, ИТ-индустрия развива(GE) Кас Розенберг и руководитель отдела продаж GE Digital ется, что требует новых интел- Energy Алексей Савкин рассказали об истории становления в GE лектуальных решений, поддер- бизнеса UPS, которому в этом году исполнилось 45 лет живающих работу ИТ-систем. представлены доклады об особенностях реТак, по оценкам GE, прирост мирового рынка ализации проектов бесперебойного электИБП за уходящий год составил 7-8 %. Далее с ропитания, об использовании в них инвертодокладом выступил директор департамента ров и зарядных устройств, дизельных ИБП «НТТ Энергия» Павел Хведынич, котогенераторов, вводно-распередлительных усрый поделился опытом реализации энерготройств и стабилизаторов напряжения. эффективных решений на примерах систем, Работа второй секции прошла в формате построенных компанией. Менеджер департакруглого стола и была посвящена вопросам, мента энергогенераторов «НТТ Энергия» которые появляются у заказчиков при внедИгорь Строцюк на примере реализованного рении системы электропитания в инфрастпроекта рассказал о системе автономного руктуру своего предприятия, а также техноэлектропитания удаленных объектов на базе логиям и расчетам конфигураций систем солнечных модулей, аккумуляторных батаИБП, преимуществам ИБП производства GE рей и дизель-генераторов. и особенностям применения серий мощных В первой секции конференции предстаИБП в различных системах питания. вителям партнерских организаций были Управление предприятием — на мировой уровень В сумском НПО им. М. В. Фрунзе принято решение о внедрении системы автоматизации управления производством SAP ERP, которое должно решить следующие задачи: наладить оперативный учет в режиме реального времени «сегодня на сегодня»; дать возможность руководству выполнять оперативный контроль финансового состояния предприятия; повысить информационную интеграцию управлений и отделов предприятия, ускорить документооборот между службами; интегрировать оперативную и бухгалтерскую сферы управления; обеспечить руководство и пользователей информацией для проведения анализа деятельности предприятия и принятия решений; повысить организационный уровень управления производством за счет информационной согласованности работы цехов, административных и сбытовых подразделений;

• • • • • •

обеспечить оптимальное и эффективное выполнение бизнес-процессов. Кроме того, задачей проекта является модернизация существующей на предприятии системы управления, в рамках которой будет осуществлен переход к единой комплексной АСУ предприятием, переход к системе распределенной обработки информации, повышение надежности, экономической эффективности и безопасности системы. В рамках проекта планируется автоматизация следующих бизнес-процессов: финансовый и бухгалтерский учет; учет и распределение затрат; материальный учет. учет себестоимости готовой продукции Подрядчик проекта — компания Conim Group уже реализовала ряд проектов по внедрению SAP ERP на предприятиях ДТЭК, «Метинвест холдинг», «AES Киевоблэнерго», НАЭК «Энергоатом».

• • • •


ЗЕРКАЛО РЫНКА

в мире

КОРОТКО

Оптоволоконный бум в Китае Стремясь ликвидировать в стране дефицит оптоволоконного кабеля, китайские производственные компании, такие как Hengtong, строят новые заводы для производства заготовок оптических волокон. В мае этого года компания открыла новое производство, которое должно выйти на расчетную производительность — 500 т/год к концу 2011 года. Компания Jiangsu Zhongtian запустила в 2010 году проект стоимостью $174 млн, который после его окончательной реализации в 2013 году бу- Китай стал мировым лидером по производству волоконно дет выпускать 400 т оптоволоконных оптических кабелей с ежегодным выпуском 57 млн км этой заготовок. Самая крупная производ- продукции ственная база в Китае - производственное предприятие компании Fujikura в гоства в 2015 году. Как отмечают эксперты, при роде Ухань (провинция Хубей), годовая таких темпах развития производства Китай производительность которого достигнет 900 планирует достичь выпуска 4000 т оптоволот оптоволокна после завершения строительконных заготовок за 3-5 лет и таким образом Энергетический тандем чем воздухе, а не на пару. В середине процесса в турбину вводится пар, произведенный солнечной термальной установкой. Для того чтобы нагреть воздух, необходимо сжигать топливо, но добавляемый в середине процесса пар является низкотемпературным Ученые ТельАвивского университета представили новую модель гибридной (около 200 С о). солнечной электростанции (СЭС) стоимость которой существенно ниже применяемых сегодня в мире СЭС Именно то, что используется В гибридной солнечной электростанции, пар пониженной температуры, позволяет разработанной в Израиле, сочетается испольиспользовать в гибридной электростанции зование природного газа и солнечных техноболее дешевые солнечные элементов, изгологий. В этой электростанции 25—50 % топлитавливаемые из менее дорогих металлов и ва может быть заменено «зеленой» энергией, изоляционных материалов, чем в обычных поставляемой фототермальными коллекторасолнечных электростанциях. ми. При этом воздушно-газовую смесь в новой Хоть гибридный цикл производства модели турбины необходимо подвергать дейэнергии и не полностью «зеленый», он моствию более низких температур и давления, жет стать оптимальным вариантом для чем в традиционных газовых турбинах. многих стран и предприятий в краткосрочРазработанная учеными Тель-Авивского ной и долгосрочной перспективе, пока альуниверситета пароинъекционная газовая тернативные источники энергии не станут турбина в начале процесса работает на горяболее дешевыми.

Компания Huawei продемон стрировала на INTELEC2011 (International Telecommunications Energy Conference) в Амстерда ме серию «зеленых» высокоэф фективных энергетических ре шений, разработанных для операторов связи, которые сталкиваются с проблемами электропитания. Среди них — решения PowerCube для мест с недоступной сетью электро снабжения, обеспечивающие более 50 % экономию топлива. Грузинская телекоммуника ционная компания Caucasus Online подписала с компани ей SAP Украина договор на приобретение решения для управления ресурсами пред приятия SAP ERP. Заказчик планирует автоматизацию следующих направлений биз неса: финансовая отчетность и планирование, внутренний учет, управленческий учет, управление материальными потоками, кадровый учет и заработная плата. Партнером по внедрению решений SAP выбрана компания «Софт Рейтинг Консалт», имеющая опыт работы в проектах SAP в Грузии и реализовавшая ряд успешных проектов в Украи не. Реализация проекта рас считана на 12 месяцев. За 10 лет Российская Федера ция планирует снизить энерго потребление вдвое. Такой ре зультат может быть достигнут за счет полной технологической модернизации промышленнос ти и бытового сектора ЖКХ. По тенциал экономии равен 300 млн т нефти. К 2020 году рост российской экономики по требует инвестирования в топ ливноэнергетический комплекс $1 трлн, а использование энер гоэффективных технологий обойдется в три раза дешевле. Об этом говорится в совмест ном исследовании агентства RPI и нефтехимического комплекса «Сибур». Наибольший потенци ал энергоэффективности зало жен в применении полимерных материалов в жилом секторе, на транспорте и в промышленнос ти. Россия в ближайшие пять лет сэкономит не менее 100 млн т в нефтяном эквиваленте за счет использования достижений нефтехимии в области произ водства новых видов полимер ной теплоизоляции.

ММ. Деньги и Технологии Сентябрьоктябрь 2011

5


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации

Промышленные компьютеры В 1984 году компания IBM начала массовое производство промышленного компьютера IBM 5531 Industrial Computer. Сегодня сотни моделей компьютеров этого класса выпус кают десятки производителей во многих странах мира, обеспечивая непрерывно растущий спрос на эти наукоемкие устрой ства, работающие в системах промышлен ной автоматизации Александр ТЕПЛОВ

Цеховой разум П

ромышленный компьютер — техническое средство, предназначенное для обеспечения работы программного обеспечения для автоматизации производственных процессов и отдельных технологических установок, например, в АСУ ТП, станках с ЧПУ и т. д. Промышленный компьютер - универсальный термин который может обозначать любой компьютер, не обязательно IBM PC-совместимый, не обязательно с архитектурой x86 (хотя эта архитектура — самая распространенная). Его характеристики определяются потребностями конкретной задачи. Области применения промышленных компьютеров: в составе управляющих, контролирующих и измерительных комплексов в промышленности; при создания SCADA-систем для управления ПЛК; в качестве аппаратной платформы для реализации визуализации и человеко-машинного интерфейса. Зачастую в комплекс требований к такому компьютеру включают следующие потребительские свойства: длительная доступность модели на рынке; надежность, прочность конструкции корпуса; высокий срок наработки на отказ (MTTF, MTBF) который обычно составляет около 160 000 часов бесперебойной работы. наличие промышленных интерфейсов. Типичная спецификация: защита фронтальной панели от пыли и воды до класса IP 65; возможность работы в широком диапазоне питающих напряжений (10—28 В); экран с размером по диагонали не менее 8,9 дюймов. Интерфейсы и разъемы: 2 x Gigabit Ethernet; 1 Compact Flash; два COM-порта (RS-232, RS-232/422/485); четыре USB 2.0; дополнительный разъем VGA; разъем miniPCIe.

• • • • • • • • • • • • • • • •

6

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

На украинском рынке предлагаются компь��теры в основном зарубежных производителей, среди которых наиболее популярны продукты, выпускаемые компаниями Siemens (Германия, www.siemens.de), Kontron (Германия, www.kontron.de), Advantech (Тайвань, www.advantech.com)и МОХА (Тайвань, www.moxa.com). И лишь небольшую часть рынка промышленных компьютеров занимают отечественные предприятия, например, «ПРОКСИС» (www.proxis.com.ua). Значительная часть корпусов промышленных ПК имеет конструкцию для размещения в стандартной 19-дюймовой стойке (их обычно называют стоечными или rackmount). Менее распространены встраиваемые бокс- и Din-rail-компьютеры

Компактный промышленный компьютер Advantech ARK6622H в корпусе формата miniITX с фронтальным расположением интерфейсных разъемов и одним слотом расширения. Основные достоинства:

• защищенный от ударов и вибрации отсек для 2,5" жесткого диска; • дверца на нижней стенке корпуса для доступа к обратной стороне материнской платы; • светодиодные индикаторы отказов; • легкосъемный вентилятор охлаждения и сменный противопылевой фильтр; • возможна установка модулей беспроводной связи.


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации (компьютеры для монтажа на дин-рельсу (рейку). Особую группу составляют панельные компьютеры и операторские панели (что, собственно, практически одно и тоже).

Панельные компьютеры

В панельных компьютерах системный блок и экран размещены в одном корпусе. Эти устройства позволяют организовать обработку и отображение информации непосредственно на рабочем месте, где обычные компьютеры использовать нельзя из-за неблагоприятных условий работы или недостатка места. Панельные компьютеры защищены от воздействия экстремальных температур, скачков напряжения и могут работать в жестких промышленных условиях. К основным особенностям следует отнести их возможность работы без вентиляторов охлаждения, прочный корпус, высокие значения яркости свечения монитора и показателей ударопрочности и виброустойчивости. Сетевые и мультимедийные возможности, а также высокие характеристики дисплея позволяют успешно использовать панельные компьютеры в различных промышленных решениях. Панельные компьютеры обеспечивает высокий уровень надежности, непрерывную эксплуатацию и удобство сопровождения. Они защищены от воздействия экстремальных температур, скачков напряжения и могут работать в жестких промышленных условиях. К основным особенностям следует отнести их возможность работы без вентиляторов охлаждения, прочный корпус, высокую яркость свечения монитора, высокие показатели ударопрочности и виброустойчивости. Сенсорный экран, ориентированный на пользователя улучшает связь с оператором, и дает ему возможность контролировать каждый прибор на расстоянии. Модульный дизайн, позволяющий быстро и легко произвести замену установленных LCD, CD-ROM, FDD и винчестера, значительно сокращает время и расходы на обслуживание. Функции управления питанием и мониторинга делают работу надежной даже в условиях круглосуточного использования в необслуживаемом режиме (без присутствия человека).

Монтируемый в стойку промышленный компьютер IPC510 высотой 4U с USB и PS/2портами на передней панели

Операторские панели

Операторские панели (ОП) — это, по сути, компьютеры, имеющие средства отображения информации в виде текстового дисплея или графического экрана, и технические средства, обеспечивающие выполнение манипуляций оператора (клавиатура, кнопки, сенсорный экран, встроенный или подключаемый джойстик или трекбол). Конструкция ОП обычно представляет собой плоскую форму, которую удобно разместить на панели управления, пульте оператора, или на дверце шкафа, содержащего устройства автоматизации. Внутреннее устройство панели аналогично устройству компьютера, с учетом особенностей эксплуатации, в частности, поддержка сетевых интерфейсов, применяемых в промышленности. ПО панели включает операционную систему (или firmware — операционная система от производителя, не имеющая названия, или одна из ОС широкого применения, например, один из вариантов Windows) и прикладное ПО пользователя. Программа пользователя обычно создается на отдельном компьютере с помощью конфигурационных программ, которые, как правило, поставляются изготовителями операторских панелей, после чего программа пользователя загружается (переносится, копируется) в ОП.

Основные характеристики промышленного компьютера Advantech IPC-510

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

7


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации В системах автоматизации ОП работает во взаимодействии с промышленным контроллером, которое обычно осуществляется через промышленную сеть. Операторские панели, как правило, могут взаимодействовать с несколькими контроллерами одновременно, а также с контроллерами различных производителей, однако использование панели и контроллера от одного производителя (однородная система), как правило, обеспечивает наиболее простое решение задачи и иногда предоставляет дополнительные технические возможности.

Высокая эффективность запатентованной электроники компьютеров noax позволила создать полностью герметичный корпус без использования вентиляторов. Выделяемое тепло поглощается специально разработанным корпусом с ребрами охлаждения. Внутренняя электроника защищена от грязи, пыли и влаги. Все внутренние детали защищены от ударов, сотрясений и вибрации. В паре «контроллер—панель» контроллер должен обеспечивать автоматическое управление технологическим оборудованием без вмешательства оператора и операторской панели. Операторская панель служит для запуска и останова оборудования, выбора режимов работы, введения новых рецептур, наблюдения за ходом процесса, отображения сообщений о неполадках и авариях, архивации и протоколирования данных технологического процесса. Многие панели снабжены интерфейсом для подключения к принтеру. ОП могут быть интегрированы в системы управления более высокого уровня (АСУ ТП или АСУП), предоставляя им необходимые данные и получая от них данные для управления технологическим процессом. Часто эта связь производится через интерфейс Ethernet и локальную сеть предприятия. Операторские панели производятся компаниями, выпускающими технические устройства систем автоматизации: Siemens, Advantech, Maple Systems, VIPA, Brainchild. Производители часто используют другие названия ОП, подчеркивая особенности их устройства: сенсорная панель — ОП с сенсорным (чувствительным к нажатию) дисплеем, обычно не имеет кнопок текстовый дисплей — ОП с отображением информации в текстовых строках. Может не иметь программы пользователя и управляется подключенным промышленным контроллером графическая панель — ОП с графическим дисплеем панельный промышленный компьютер (Panel PC) — ОП по своему внутреннему устройству и производительности максимально приближенная к персональным компьютерам, может программироваться с использованием любых инструментальных средств программирования, применимых для промышленных компьютеров.

• • • •

8

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

Панельные компьютеры в герметичных корпусах

Компания Noax Technologies (www.noax.com, США) производит промышленные компьютеры для тяжелых условий эксплуатации. Эти компьютеры «вписывают» промышленные требования в современные компьютерные технологии. Высокая эффективность электроники компьютеров noax позволила создать полностью герметичный корпус без использования вентиляторов. Выделяемое тепло поглощается специально разработанным корпусом с ребрами охлаждения. Внутренняя электроника защищена от грязи, пыли и влаги. Все внутренние детали защищены от ударов, сотрясений и вибрации. При компактных размерах промышленные компьютеры noax имеют высокую производительность и широкие возможности апгрейда. Запатентованные материнские платы являются основным элементом каждого компьютера. Все они комплектуются процессорами Intel и наиболее распространенными интерфейсами, такими как последовательные входы/выходы, USB и Ethernet. В дополнение, две шины PCI доступны для дополнительных специальных интерфейсов, что обеспечивает простое подсоединение внешних периферийных устройств. Все промышленные компьютеры noax оснащены встроенным в основную плату микроконтроллером, который отслеживает основные функции компьютера и дает оператору возможность установки параметров работы ПК. Через дружественную пользователю программу под ОС Windows оператор имеет возможность контролировать все функции на экране компьютера или через сеть на сервере. В критических операционных ситуациях микропроцессор посылает предупреждающее сообщение и выполняет выключение компьютера, если оператор не предпринимает никаких действий, благодаря чему повышается безопасность системы.

Компактная серия

Сенсорные компьютеры noax серии Compact имеют очень прочные и ударостойкие алюминиевые корпуса. Компактная, прочная и полностью герметичная конструкция позволяет использовать их в любых применениях в экстремальных условиях. Применяются эти ПК для сбора операционных и машинных данных, учета времени, посещения, обслуживания, управления машинами и визуализации процессов. Другой широкой областью применения являются мобильные инфо��мационные технологии - складское хозяйство, логистика и некоторое конструкционное оборудование, как то погрузчики, краны и пр. Компактная серия выпускается с дисплеями 8.4/12.1/15 дюймов.

Стальная серия

Основной особенностью ПК noax стальной серии является корпус из нержавеющей стали V2A (304) с абсолютно гладкой поверхностью. Специальные уплотнения позволяют изготовление ПК без перепада уровня между корпусом и экраном. ПК noax удовлетворяют жесточайшим гигиеническим стандартам медицинской, химической и пищевой промышленностей. Благодаря полностью герметичному корпусу все ПК защищены от воды и позволяют мытье (NEMA 4X/ IP65). Стальная серия выпускается с дисплеями 12.1/15/19 дюймов.

Панельная серия

ПК noax панельной серии спроектированы для инсталляции в панели или стойки. Лицевая часть корпуса водозащищена (IP65) и выполнена из нержавеющей стали V2A (304) со специальным уплотнителем для герметизации между панелью и компьютером так же, как и между корпусом и экраном. Это позволяет легко производить чистку или дезинфекцию лицевой панели ПК, которые выпускаются с дисплеями 8.4/12.1/15 дюймов. ДТ&


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации

Рынок программируемых логических контроллеров. Часть XII Обзор украинского рынка промыш ленных ПЛК продолжают продукты компании GE Fanuc — совместного предприятия General Electric (США) и Fanuc (Япония)

Александр ТЕПЛОВ

Техническая платформа АСУ ТП В

предыдущих частях обзора украинского рынка программируемых логических контроллеров (ПЛК) были описаны основные функциональные возможности и характеристики ПЛК производства компаний Siemens (Германия), Allen-Bradley (США), Mitsubishi Electric (Япония), AutomationDirect (США), Control Microsystems (Канада), Unitronics (Израиль), Fatek Automation (Тайвань), «ИКСтехно» (Украина, Киев), «Констар» (Украина, Харьков) и «ОВЕН» (Россия, Москва). В предлагаемой публикации представлены ПЛК, выпускаемые транснациональной фирмой GE Fanuc Intelligent Platforms (GE Fanuc), являющейся совместным предприятием компаний General Electric Co. (США) и Fanuc Ltd. (Япония, www.gefanuc.com). GE Fanuc выпускает широкий перечень законченных решений — от компактных и экономичных программируемых логических микроконтроллеров до инновационных программируемых автоматизационных контроллеров (PACs) и

10

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

других средств помышленной автоматизации с открытой архитектурой. Благодаря применению единой универсальной среды разработки для контроллеров, станций ввода/вывода и интерфейсов оператора, можно легко переходить с одной платформы на другую.

Контроллеры PACSystems

Продукты семейства PACSystems (PACs) реализуют, в первую очередь, программируемое автоматизированное управление — одно устройство управления и одна среда разработки для множества аппаратных платформ. Эти контроллеры обеспечивают повышенную скорость обработки и передачи данных, а также больший объем хранимых программ (по сранению с аналогичными продуктами других производителей), благодаря использованию инновационных технологий для ПЛК и реализации высокоскоростного сбора и обработки данных для решения задач,


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации требующих большого объема памяти, например хранение рецептов и регистрация данных. Контроллер RX7i, использующий шину VME, и базирующийся на шине PCI контроллер RX3i поддерживают мощные центральные процессоры и базовые платы с высокой пропускной способностью, обеспечивая упрощение создания сложных программ и увеличение скорости их выполнения. В системе PACSystems также используется ведущая миграционная платформа для ПЛК Series 90 с взаимозаменяемыми модулями ввода/вывода и простыми программными средствами преобразования программ. Контроллер PACSystems RX7i —первый продукт семейства программируемых автоматизационных контроллеров (PACs), предназначенный для поддержки систем среднего и высшего уровня для производителей комплексного оборудования, интеграторов и конечных пользователей. Этот контроллер оптимизирован для интегрированных решений, требующих открытой архитектуры, большого объема памяти, распределенного ввода/вывода и высокой производительности. Контроллер PACSystems RX3i, используя тот же механизм управления, что и RX7i, обеспечивает высокий уровень функциональности для задач промышленной автоматизации, имея компактный и экономичный корпус. Портативный управляющий процессор PACSystems обеспечивает высокую производительность на нескольких различных платформах, что предоставляет возможность производителям комплексного оборудования и конечным пользователям выбирать аппаратное обеспечение для систем управления, максимально соответствующее их требованиям.

«Серийные» линейки ПЛК

Программируемые логические контроллеры семейства Series 90-70 стали промышленным стандартом для решения сложных задач, для которых требуются системы обеспечения безопасности со значительным количеством входов/выходов и большой оперативной памятью. Базовые платы этих ПЛК, имеющие открытую архитектуру, позволяют реализовать многочисленные возможности сотен уникальных плат стандарта VME в системах, включающих такие элементы, как техническое зрение, высокоспециализированное перемещение или волоконнооптические сети. Контроллеры семейства Series 90-30, обладая модульной конструкцией, позволяющей подключить более ста различных устройств ввода/вывода, и центральным процессором с широким диапазоном возможностей, обеспечивают гибкость при конфигурировании систем, удовлетворяющих любым индивидуальным потребностям пользователя. Возможности модулей контроллера выступать в качестве сетевых и коммуникационных устройств высшего уровня позволяют организовывать сеть, передавать данные по ней, загружать и выгружать программы и выполнять диагностику внешней сети.

СПРАВКА

Программируемые автоматизационные контроллеры Контроллеры семейства PACSystems обеспечивают следую" щие функциональные возможности:

• • • • • • •

многопрофильное детерминированное управление для каж" дой задачи; перенос прикладного ПО на различные платформы; усовершенствования технологии для непрерывного улучше" ния эффективности; предоставление единой многопрофильной платформы раз" работки; выбор пользователем соответствующей платформы, языка программирования и схемы коммуникаций; связи с технологическими операциями всех уровней; разрабатываемые системы будут применимыми и в буду" щем, что позволит защитить инвестиции в интеллектуальную собственность и оборудование, а также исключит неоправдан" ное увеличение стоимости.

да, клеммных колодок и модулей питания, а также коммуникационных модулей для связи с различными сетями. Мощные и экономичные нано- и микро-ПЛК серии VersaMax, обладая компакными размерами, имеют функционально законченную конструкцию, позволяющую экономить места на панели. Эти простые устройства позволяют быстро собрать систему путем защелкивания на DIN-направляющей или монтажа на панели. Компактный ПЛК VersaMax Micro предлагает гибкость модульной конструкции и разнообразие встроенных функций, включая до 64 каналов ввода-вывода (с возможностью расширения до 170 каналов ввода-вывода), быстрые

ПЛК и устройства распределенного ввода/вывода VersaMax

Будучи модульным и расширяемым, ПЛК VersaMax представляет собой контроллер большой мощности в маленьком корпусе. Он является частью семейства новых устройств управления, которые сочетают мощный центральный процессор с широким выбором дискретных, аналоговых, смешанных и специальных модулей ввода/выво-

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

11


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации

Контроллеры серии DURUS являются устройствами нижнего уровня автоматизации со встроенным операторским интерфейсом (LCD экраном и программируемыми клавишами), рядом коммуникационных опций, комбинаций каналов ввода/вывода и возможностью подключения модулей расширения циклы, комплект подробных инструкций и большую память, что увеличивает возможности программирования. Контроллер QuickPanel Control сочетает в себе гибкое интегрированное управление с визуализацией на единой аппаратной платформе, которая предоставляет большую функциональность, занимая меньший объем. Он обеспечивает доступ к широкому диапазону устройств ввода/вывода, реализует связь через различные сети и позволяет выполнять удаленный мониторинг систем пользователя. Управляющие панели QuickPanel Control разработаны для удовлетворения пересекающихся требований приложений к управлению и визуализации в сочетании с яркими сен-

сорными цветными пленочными или монохромными ЖКдисплеями, большим количеством опций и программированием Proficy Logic Developer. Размер дисплея QuickPanel Control — от 6 до 15 дюймов. Операционная система Microsoft CE. Платы расширения памяти и опций связи. Функции от сбора данных и вычисления трендов до обеспечения системной безопасности и тревожной сигнализации. Встроенные данные доступа к вебсерверу и панели для сети Internet или вашей сети Intranet с использованием стандартной программы для просмотра. Общая база данных для повышения производительности значительно снижает время на разработку, избавляя от необходимости повторного ввода тегов. Большая библиотека предварительно сконфигурированных анимированных объектов.

Новые продукты на рынке

Мощные и экономичные нано и микроПЛК серии VersaMax, обладая компакными размерами, имеют функ ционально законченную конструкцию, позволяющую экономить места на панели. Эти простые устройства позволяют быстро собрать систему путем защелкивания на DINнаправляющей или монтажа на панели

12

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

В следующих статьях мы продолжим обзор украинского рынка ПЛК, в котором будут описаны как новые продукты уже представленных на страницах журнала вендоров, так и промышленные контроллеры других отечественных и зарубежных производителей этого важнейшего компонента автоматизированных систем управления технологическими процессами. ДТ&


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации

Объектноориентированный подход в разработке сложных проектов силовой преобразовательной техники

Применение преобразователей частоты для регулирования скорости вращения вала высоковольтных двигателей — кардинальное решение разработки современного энергоемкого приводного оборудования, обеспечивающее энергосбережение и расширение технических возможностей исполнительных механизмов в автоматизи! рованных системах управления различного назначения Валерий СУМИН

Ресурс эффективности И

звестно, что вся генерируемая в мире электроэнергия имеет стандартную частоту и фиксированные значения напряжений. Для значительной же части электрооборудования, используемого в промышленности, комму-

14

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

нальном хозяйстве и электротранспорте, в процессе его работы требуется обеспечение возможности регулирования в широких пределах частоты, напряжения, мощности, тока и других параметров. Решение этих задач достигается


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации применением специализированных электронных преобразователей, с выходов которых потребитель получает электроэнергию с необходимыми показателями. При этом современная силовая полупроводниковая электроника обеспечивает выполнение самых разнообразных требований целенаправленной конвертации характеристик электрической энергии для эффективного и экономичного ее транспортирования и потребления, предоставляя широкий диапазон возможностей работы электрооборудования в режимах высокоэффективного энергосбережения.

Искусство управления скоростью

точного преобразования частоты, а также с понижающим на входе и повышающим на выходе трансформаторами (последнее решение часто становится неприемлемым, особенно при необходимости размещения приводного оборудования в ограниченном пространстве, так как трансформаторы имеют большие габариты и ограничения по мощности). Регулирование скорости вращения вала электродвигателя обеспечивается в соответствии с задающими сигналами системы автоматического регулирования в зависимости от необходимости изменения производительности привода, задаваемой в соответствии с технологическим циклом. Высоковольтный преобразователь частоты состоит из регулируемого выпрямителя, подключаемого непосредственно к сети 6 или 10 кВ, фильтра, инвертора, питающего электродвигатель, и шкафа управления. Использование возбудителя для синхронных двигателей, необходимость применения реакторов для ограничения токов короткого замыкания в питающей сети и другие вопросы решаются отдельно для каждого потребителя. ВПЧ формирует трехфазное напряжение питания для двигателя с заданной величиной частоты. Амплитуда напряжения устанавливается автоматически в соответствии с частотой по определенному закону, обеспечивая наиболее оптимальные энергетические показатели. Преобразователи выполняются в металлических шкафах двухстороннего обслуживания и могут устанавливаться в машинных залах, распределительных устройствах и других электротехнических помещениях.

Одним из наиболее ярких примеров энергосбережения, достигаемого при применении преобразовательной техники, является регулирование скорости вращения вала в асинхронных и синхронных электродвигателях (АД и СД) с помощью преобразователей частоты. Благодаря применению такого управления в регулируемом приводе (РП) для достижения требуемых характеристик затрачивается в 1,5—2 раза меньше энергии, чем при использовании нерегулируемого по скорости электропривода (НРП). К тому же расходы на обслуживание РП в несколько раз ниже, чем на эксплуатацию НРП. Особое место среди различных классов исполнительных механизмов принадлежит приводам, оснащенным мощными высоковольтными электродвигателями. Высоковольтные АД и СД с номинальным питающим напряжением 6 или 10 кВ большой мощности применяются для привода стационарных насосов, компрессоров, нагнетателей, тяго-дутьевого и углеразмольного оборудования электростанций и горно-металлургических предприятий. При этом в отличие от маломощных При использовании частотнорегулируемого двигателей, для которых основным крипривода в системах водоснабжения городского терием применения являются возможности, предоставляемые ими для автоматинаселения Украины экономия электроэнергии по зации различных технологических стране за год может достичь 433 000 МВтч процессов, для машин высокой мощности по мере увеличения их энергоемкости, а значит и цены, при выборе приводного оборудования, все больший вес приобретают следующие критерии: Теория и практика энергосбережения возможность уменьшения энергопотребления; Экономию электроэнергии можно продемонстрирообеспечение ресурсосбережения; вать на применении ВПЧ в системах автоматического упувеличение срока службы электродвигателя и исполниравления широко распространенными в различных отрастельного механизма. лях промышленности и коммунального хозяйства В силу специфичности схемотехнических и конструкцентробежными насосами. Для этого сравним затраты элеторских решений и довольно высокой стоимости большая ктроэнергии при традиционном способе регулирования часть приводного высоковольтного оборудования произворасхода воды в системе водоснабжения с помощью дросдится индивидуально (под заказ), с согласованием всех треселирования и при использовании регулируемого по скобуемых технических параметров и характеристик проекта, рости электропривода насоса. поэтому такие решения относят к разряду объектно-ориенНапример, в системе необходим расход воды Q с напором тированных. Н2 (H1 — напор, создаваемый насосом). При регулировании Образно говоря, если в качестве аналогов маломощных расхода воды с помощью дросселирования напор Н2 достиганизковольтных преобразователей принять легковые автомоется потерями напора на заслонке Нп = Н1 — Н2, потребляебили, то мощные высоковольтные преобразователи частоты мая при этом насосом мощность равна Р1. (ВПЧ) можно уподобить крупным авиалайнерам, поскольку и При регулировании расхода воды с помощью преобразосамолеты, и ВПЧ выпускаются буквально поштучно. вателя частоты расход воды Q и напор Н2 достигается за счет К тому же ВПЧ высокой мощности могут быть как с управления оборотами вала двигателя, при этом потребляевоздушным принудительным, так и с масляным охлаждемая мощность насоса (Р2) рассчитывается по формуле нием, как прямого преобразования (бестрансформаторным с прямым подключением к сети 6 или 10 кВ), так и Р2 = Р1 x (Н2/H1)3/2 трансформаторными — с низковольтным звеном промежу-

• • •

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

15


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации И экономия электроэнергии (Э) за интервал времени t равна

Однако при использовании гидромуфты максимальная скорость вращения вала турбины достигает лишь 2900 об./мин при мощности до 12 МВт. При этом обеспеЭп = t x Р1 x (1 - (Н2/H1)3/2. чивается очень низкий КПД турбины (до 20-25 %), особенно на пониженных оборотах, невысок и коэффициент В качестве примера обеспечения энергосбережения, комощности (0,35). торое может быть достигнуто на реальном объекте, рассмоК тому же с помощью гидромуфты обеспечивается малая трим насос второго водоподъема водоснабжения района скорость регулирования, а затраты на эксплуатацию такой сикрупного города (мощность насоса — 400 кВт, напряжение стемы управления непомерно высоки. питания — 6 кВ). За год работы такого насоса с применениПри применении же высоковольтного преобразоватеем регулирования подачи воды дросселированием он поля частоты технические характеристики регулирования требляет 3439,8 МВтч. становятся значительно выше. Так, ограничения в мощноПри использовании же преобразователя частоты, пости практически нет, а максимальная скорость вращения требление этим агрегатом электроэнергии за год составит вала турбины достигает 12 000 об./мин при мощности до 1707,8 МВтч, а ее экономия — (3439,8-1707,8) МВтч = 20 МВт. 1732 МВтч. Коэффициент полезного действия привода с испольПо нашим данным, в системах водоснабжения городскозованием ВЧП близок к КПД привода постоянного тока го населения Украины работает не менее 250 таких насосов. (самому высокому в приводной технике). При этом обесТо есть при использовании ВПЧ экономия электроэнергии печивается большая скорость регулирования и, что немапо стране за год может достичь 433 000 МВтч. ловажно, — техническое обслуживание требует значительно меньших затрат, чем при Управление приводами исполнительных механизмов управлении турбиной традиционным способом с применением гидромуфты. котельного оборудования на ТЭС благодаря Еще один пример эффективного применения высоковольтных преобраоптимизации работы привода существенно снижает зователей частоты на энергогенерируювыбросы в атмосферу пыли и токсичных газов щих предприятиях — управление приводами исполнительных механизмов А с учетом других потребителей, которых в нашей котельного оборудования на теплоэлектростанциях. стране на порядок больше, эта величина составит не менее В этих приложениях благодаря оптимизации работы при4 330 000 МВтч. вода и полной автоматизации управления оборудованием При подаче воды в водонапорные трубы систем водоудается существенно уменьшить выбросы в атмосферу пыли снабжения населения и крупных промышленных объектов и токсичных газов. применение частотно-регулируемого привода в насосном оборудовании обеспечивает следующие показатели: Неожиданный показатель экономического развития снижение потребления воды благодаря исключению или уменьшению величины гидравлического удара; В мировой экономике для оценки технического развиповышение срока службы насосов и двигателей вследствие тия и эффективности экономики страны в качестве интегплавного пуска и быстрого регулирования скорости, а также рального показателя принят процент использования электработы на пониженных скоростях; роэнергии в преобразованном виде. В развитых странах он уменьшение потерь воды благодаря точному поддержадостигает 40—50 % с тенденцией роста до 60 %. В Украине нию требуемого давления; же его величина на сегодняшний день — менее 30 %. сокращение трудовых затрат на обслуживание по сравнеИзвестно, что эффективность инвестиций в энергонию с расходами на эксплуатацию трубопроводов, насосов и сбережение в 2—3 раза выше, чем в развитие энергогенедвигателей в системе с нерегулируемым по скорости электрорирующего оборудования. Учитывая, что высоковольтная приводом; техника маневрирует большими мощностями, энергосбеснижение расхода электроэнергии до 50 %. регающие характеристики высоковольтных преобразоваВо всех городах Украины с централизованным водоснабтелей разительны, - применение ВПЧ для решения вопрожением существует проблема рентабельности работы водосов энергосбережения сегодня является назревшей каналов, решение которой руководство этих организаций и необходимостью. муниципальные власти видят лишь в повышении тарифов за Экономия энергии в высоковольтных приводах в сочетапредоставленную населению воду. нии с тиражированием проектов предоставляет возможность А может быть, им все же стоит обратить внимание на внедостичь высоких результатов в решении насущной для Украины проблемы энергосбережения. Д&Т дрение в энергоемких насосных станциях энергосберегающих технологий?

• • • • •

ВПЧ в управлении турбинами и котлами

На гидроаккумулирующей электростанции для запуска мощной турбины, имеющей большое значение момента инерции, требуется ее начальный разворот. Эта задача обычно решается регулированием скорости вращения вала турбины с помощью гидромуфты.

16

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации

Обзор рынка преобразователей частоты для ЧРП. Часть IX Краткое описание технических возможнос тей некоторых моделей инверторов произ водства компаний ABB и Hitachi

Валерий ЛЮСТИК

Профессия — управленец П

реобразователи частоты (ПЧ) в электроприводных системах служат для плавного регулирования скорости асинхронного электродвигателя за счет создания на выходе преобразователя электрического напряжения заданной частоты. В простейших случаях регулирование частоты и напряжения происходит в соответствии с заданной характеристикой V/f, а в наиболее совершенных преобразователях реализовано так называемое векторное управление. ПЧ состоит из электрического привода и управляющей части. Электрический привод состоит из схем, в состав которых входит тиристор или транзистор, которые работают в режиме электронных ключей. Основа управляющей части - микропроцессор, обеспечивающий управление силовыми электронными ключами, а также решение вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита). В зависимости от структуры и принципа работы электрического привод выделяют два класса преобразователей частоты: с непосредственной связью; с явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока. В ПЧ с непосредственной связью электрический привод представляет собой управляемый выпрямитель. Система управления поочередно отпирает группы тиристоров и подключает статорные обмотки двигателя к питающей сети. Таким образом, выходное напряжение преобразователя формируется из «вырезанных» участков синусоид входного напряжения. Частота выходного напряжения не может быть равна или выше частоты питающей сети (она находится в диапазоне от 0 до 30 Гц). Следствием этого является малый диапазон управления частоты вращения двигателя (не более 1:10). Это ограничение не позволяет применять такие преобразователи в современных частотно-регулируемых приводах (ЧРП), для которых требуется широкий диапазон регулирования технологических параметров. Использование незапираемых тиристоров требует относительно сложных систем управления, которые увеличивают стоимость преобразователя. «Резаная» синусоида на выходе преобразователя с непосредственной связью является источ-

• •

18

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

ником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электрическом двигателе, перегрев электрической машины, снижение момента, очень сильные помехи в питающей сети. Применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению КПД системы в целом. Наиболее широкое применение в современных ЧРП находят преобразователи частоты с явно выраженным звеном постоянного тока. В устройствах этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется, фильтруется, сглаживается, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды. Двойное преобразование энергии приводит к снижению КПД и к некоторому ухудшению массо-габаритных показателей по отношению к ПЧ с непосредственной связью. Для формирования синусоидального напряжения используют автономный инвертор, который формирует напряжение заданной формы на обмотках двигателя (как правило, с использованием ШИМ). В качестве электронных ключей применяются запираемые тиристоры GTO и их усовершенствованные модификации GCT, IGCT, SGCT, и биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT. Главным достоинством тиристорных ПЧ, как и в схеме с непосредственной связью, является способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействия. Они имеют более высокий КПД (до 98 %) по сравнению с ПЧ на IGBT-транзисторах. В настоящее время на отечественном рынке представлено множество марок низковольтных частотных преобразователей европейских производителей: ABB, Control Techniques (Emerson), Danfoss, Lenze, Bosch Rexroth, Siemens, SEW Eurodrive, Schneider Electric, K.E.B., Allen-Breadly (Rockwell Automation) и другие. Продукция этих разработчиков обширно представлена, существует разветвленная дилерская сеть. Пока менее известны преобразователи частоты таких компаний из Европы, как Vacon, Elettronica Santerno, Emotron и SSD Drives (корпорация Parker). Присутствуют и продукты американских производи-


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации один из режимов работы частотных преобразователей телей — корпорации General Electric, AC Technology Unidrive SP, тем самым получая существенную экономию International (входит в концерн Lenze) и WEG (Бразилия). энергии и высокий КПД системы. Азиатские производители могут составить серьезную конкуренцию европейским и американским кoмпаниям. В основном, это компании из Японии: Panasonic, Toshiba, Hitachi, Инверторы компании ABB ACS55 — преобразователь частоты компании АВВ Omron-Yaskawa, Fuji Electric, Mitsubishi Electric,. Также широприменяется в технологических установках и линиях неко представлены корейские и тайваньские марки Hyundai Electronics, Tecorp, Mecapion, LG Industrial Systems, Delta большой мощности, где критичными параметрами являются габаритные размеры и стоимость оборудования. Он Electronics, Long Shenq Electronic, INVT. ACS50 содержит все необходимые параметры управления Как правило, производители предлагают ПЧ, которые мои функции защиты, не требуя при этом специальных нагут работать в разомкнутом и замкнутом контуре управления (векторное управление), с наборами программируемых вховыков по программированию и наладке ПЧ. Данная модель является оптимальным выбором для производителей дов и выходов, со встроенным ПИД-регулятором. Иногда упаковочного и дозирующего оборудования, которое тревстречается так называемый бессенсорный (то есть без датчибует плавного регулирования скорости процесса, но в то ка положения ротора) векторный режим работы. Диапазон регулирования может составлять 1:50. же вре��я предъявляет высокие требования к габаритам и стоимости оборудования. Диапазон мощностей инвертоОднако существует более совершенный режим векторного управления без датчика обратной связи, основанный на перов ACS50 составляет от 0,18 до 2,2 кВт. Диапазон напряредовых алгоритмах управления. Его и предлагают ведущие жений питания — от 110 до 240 В, 1 фаза кампании-производители. Одним из первопроходцев в этой Для обеспечения рекуперации, то есть способности сфере была компания ABB предложиввозвращать энергию, выделяемую при торможении шая метод управления скоростью и моментом без датчика обратной связи — двигателя, обратно в сеть применяется специализи DTR (Direct torque control). рованный привод с управляемым выпрямителем Британская компания Control Techniques реализовала режим управления потокосцеплением ротора (RFC) без использования датACS150 — ПЧ компании ABB предназначен для управчика обратной связи, что дает возможность управлять моменления приводами вентиляторов, насосов, ворот, обработки том с точностью, достаточной для большинства задач, материалов, конвейерами. Монтаж ПЧ осуществляется на увеличить диапазон регулирования до 100, гарантировать вывертикальной поверхности с помощью винтов или на DINсокую точность поддержания скорости при низкой частоте рейку. Возможны варианты установки узкой (торцевой) вращения и добиться такого же тока перегрузки, как в режиили широкой (боковой) стороной наружу. Диапазон мощмах замкнутого контура. ностей — от 0,37 до 2,2 кВт (1 фаза, 200-240 В), от 0,37 до Крупные производители предлагают многофункциональ2,2 кВт (3 фазы, 200—240 В), от 0,37 до 4 кВт (3 фазы, ные приборы с целым комплексом опций (модули расшире380—480 В). Метод регулирования — бездатчиковое векния, встраиваемые контроллеры, тормозные резисторы, торное управление. В ПЧ встроены панель управления, пофильтры, дроссели и т .д.) или комплектуют их контроллератенциометр, тормозной прерыватель, фильтр ЭМС. ми движения или системами ЧПУ. ACS350 — ПЧ компании АВВ с бездатчиковым векторным Часто можно повстречать эксплуатацию привода в управлением предназначен для управления низковольтными рекуперативном режиме, то есть со способностью возасинхронными электродвигателями, работающими с различвращать энергию, выделяемую при торможении, обратно ными типами нагрузки на валу электродвигателя, а также для в сеть (эскалаторы, лифты, подъемные краны). Как правиуправления высокомоментными двигателями с постоянными ло, для этого применяется специализированный привод с магнитами на роторе. Этот инвертор обладает широким спеуправляемым выпрямителем. Ведущие предприятия, нактром возможностей, что позволяет применять его для решепример, Control Techniques, предлагают рекуперацию как

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

19


ТЕМА НОМЕРА

средства автоматизации ния сложных задач управления. Преобразователь частоты имеет следующую стандартную комплектацию: защитные крышки для панели управления и клеммной колодки; монтажная плата с зажимами для крепления кабелей; встроенный тормозной прерыватель; встроенный фильтр ЭМС для промышленных сетей электропитания; для увеличения срока службы все платы покрыты дополнительным защитным покрытием; все входы и выходы защищены от неправильного подключения.

• • • • • •

• выходная частота — 0,5—400 Гц; • точность частоты — при цифровой установке — ±0,01 % от

максимального значения, при аналоговой установке — ±0,4 % от максимального значения; шаг изменения частоты — при цифровой установке — 0,1 Гц, при аналоговой установке - максимальная частота/1000; характеристика «напряжение/частота» — постоянный момент, сниженный момент, высокий пусковой момент; перегрузка по току — 150 % от номинального тока в течение 60 с; время ускорения и замедления — 0,01—3000 с устанавливается индивидуально для каждого процесса, может задаваться в форме линейной или S-образной кривой, возможна Диапазон мощностей от 0,37 кВт до 22 кВт. двухступенчатая установка; ACS800 — ПЧ компании АВВ предназначены для испусковой момент — 100 % от номинального момента на пользования в промышленности, особенно в таких пере6 Гц, торможение — регенеративное, динамическое, с рабатывающих отраслях, как целлюлозно-бумажное пропрограммируемыми параметрами, двухступенчатый разизводство, металлообработка, горнодобывающая и гон/остановка; цементная промышленность, электроэнергетика, химичерабочие функции — установка частоты, цифровая устаская и нефтегазовая промышленность. Инверторы выпусновка: цифровым оператором, пультом дистанционного каются как в виде полнофункциональных приводов переуправления, с помощью персонального компьютера, анаменного тока, так и в виде модулей, для удовлетворения логовая установка: встроенным переменным резистором, требований потребителей, изготовителей комплектного с клемм входного терминала: переменным резистором оборудования (ОЕМ) и компаний системных интеграто1—2 кОм (1 Вт), напряжением 0-10 В (входное сопротивров. Это универсальные, гибкие в использовании, приволение 10 кОм), — токовым сигналом 4—20 мА (входное ды переменного тока, которые могут быть сконфигуриросопротивление 250 Ом); ваны точно в соответствии с требованиями конкретных рабочие функции — «пуск/стоп/реверс» — цифровым опепромышленных применений. Номенклатура полнофункратором, пультом дистанционного управления, сигналом, поциональных приводов и модулей приводов охватывает данным на клеммы входного терминала; широкий диапазон мощностей и напряжений, включая дополнительные рабочие функции — работа в многопромышленные сети с напряжением до 690 В. ПЧ ACS800 скоростном режиме (16 фиксированных частот), пропуск поставляются с широким ассортиментом встраиваемых резонансных частот, блокировка изменения параметров, дополнительных устройств. Главной особенностью этих автоматический перезапуск, встроенный двуступенчатый приводов является возможность программирования сисПИД-регулятор, толчковый режим, возможность подклютемы управления, что обеспечивает легкую адаптацию чения термодатчика (термистора); к различным применениям. Диапазон мощностей от функции защиты - защита от перегрузки по току, от повы0.55 кВт до 5.6 MВт. шенного и пониженного напряжения, от перегрева, от короткого замыкания, ограничение перегрузки; входной терминал - два аналогоУниверсальные гибкие в использовании, приводы вых входа управления частотой, пять ципеременного тока могут быть сконфигурированы фровых программируемых многофункточно в соответствии с требованиями конкретных циональных входов; выходной терминал — аналоговый промышленных применений выход, один бесконтактный цифровой выход (открытый коллектор — программируется сигнал достижения частоты, момента, работа в заПЧ серии JX/X200 компанииHitachi данном интервале частот), один релейный перекидной конВажные функции: такт; переключатель входной логики «Сток/Исток»; температура окружающей среды — от -10 до +50 °С; функция безопасной остановки; влажность воздуха — 20—90 %, без конденсата; встроенный ПИД-регулятор; уровень вибрации — не более 5,9 м/с2 (0,6 g), 10—55 Гц.Д&Т интерфейс RS485 с поддержкой протокола Modbus и совместим с Profibus DP, DeviceNet, CANopen; встроенный EMC-фильтр класса С1 и С2; функция автоматического энергосбережения; широкая гамма дополнительного оборудования. Технические характеристики: напряжение питания - одна фаза 200 В -15 %, 240 B +10 %, 50, 60 Гц ±5 %, три фазы 380 В -15 %, 460 B +10 %, 50, 60 Гц ±5 %; выходное напряжение — три фазы от 0 В до напряжения питания;

• • • • • •

• •

• •

• • • • • • • • •

20

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

• • •


ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ

накопители электроэнергии

Системы и компоненты бесперебойного питания Более ста лет электрохимические акку муляторы, бывшие единственным нако пителем электроэнергии, портили нервы энергетикам заводов своими проблемами эксплуатации и утилиза ции. Недавно у них появился конкурент — кинетический накопитель — надеж ное, долговечное и экологически чистое устройство

Валерий ЛЮСТИК

Конец монополии О

дин из основных недостатков электрической энергии — трудность ее непосредственного накопления (количество энергии, непосредственно накапливаемое в конденсаторах, крайне незначительно для суммарного потребления энергии). Поэтому для накопления электроэнергии ее преобразуют в другие формы. До настоящего времени во всех практически важных сферах применялся только один вид накопителей —электрохимические, использующие энергию химических реакций. Они называются гальваническими элементами, батареями или аккумуляторами. Однако уже более четверти века параллельно с этими традиционными изделиями развиваются механические или кинетические накопители (назовем их электромеханическими), в которых энергия запасается во вращающихся маховиках и при пропадании электроэнергии в питающей сети передается на вал автономного электрогенератора. В предлагаемой статье проведен сравнительный анализ возможностей электрохимических и электромеханических накопителей энергии.

22

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

Аккумуляторная классика

В первой части обзора мы расскажем о современном конструкторском уровне и технических гр��ницах применения электрохимических накопителей энергии. В ней частично использованы материалы доклада доктора Дитриха Берндта, работающего в научно-исследовательском центре компании VARTA Batterie (редакция «ДиТ» благодарит компанию «Селком» за предоставление этого доклада). Итак, сегодня различают два основных типа электрохимических накопителей энергии: батареи первичных элементов, которые разряжаются только один раз и не могут заряжаться вновь, так как в них химическая энергия связи преобразуется в электрическую, а обратная реакция (повторный заряд) невозможна; батареи вторичных элементов, которые могут вновь заряжаться посредством подачи электрической энергии, то есть они являются промежуточными накопителями электрической энергии. Основой батареи является электрохимический аккумулятор. Посредством включения нескольких таких изделий

• •


ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ

накопители электроэнергии собирается батарея (часто батареей называют отдельный аккумулятор). Принцип работы электрохимического аккумулятора заключается в следующем. Положительный и отрицательный электроды погружаются в электролит, на обоих электродах идут химические реакции, при этом присоединяются и отдаются электроны. Свинцово-кислотные (или свинцовые) и никель-кадмиевые батареи используются уже более 100 лет. Они до сих пор являются самыми распространенными заряжаемыми батареями. В никель-металлгидридных и никель-гидридных батареях в качестве отрицательного электрода используется водород, однако он не аккумулируется в форме газа, а связывается специальными сплавами. Никельгидридная батарея выступает конкурентом герметичной никель-кадмиевой батарее и, вероятно, скоро займет прочное место на рынке. Натрий-кислотная, натрий-никельхлоридная и литийсульфид-железная батареи работают при температурах около 300 °С, поэтому их называют высокотемпературными батареями. Натрий-кислотные и натрий-никельхлоридные батареи содержат твердый электролит, который одновременно является разделителем между электродами. Он представляет собой оксид алюминия, содержащий ионы натрия (Na+), которые при высоких температурах могут проходить через оксид и обеспечивают в батарее достаточную проводимость.

Факторы, определяющие вес батареи

Удельная энергия отдельных элементов аккумулятора измеряется в Вт х час/кг. Используется также обратное значение этой величины: вес батареи, имеющей емкость в один киловатт-час (кг/кВт х час). В свинцовых аккумуляторах каждые шесть килограммов веса активных компонентов реакции позволяют запасти емкость 1 кВт х час. При этом удельная энергоемкость аккумулятора составляет 161 Вт х час/кг. Однако с чистой серной кислотой свинцовый аккумулятор работать не может, так как она не обладает необходимой электропроводностью. Кроме того, повышенная концентрация серной кислоты приводит к усиленному образованию сульфата. Поэтому в качестве электролита в свинцовых аккумуляторах используется разбавленная серная кислота (35 % H2SO4). Электролит необходимо иметь в избытке для того, чтобы при полном разряде аккумулятора вместо него не осталась чистая вода, которая вызывает нежелательные химические реакции (из-за повышенной растворимости свинца) и ухудшает электропроводность так, что повторный заряд становится невозможен. В результате разбавления кислоты и необходимости иметь избыток электролита удельный вес возрастает до 11,5 кг/кВт х час, а аккумулированная энергия сокращается до 87 Вт х час/кг (в аккумуляторных батареях для тяговых электродвигателей в химической реакции используется 35—50 % активного материала). Дополнительный вес возникает также в результате разделения реакции на двух электродах. Необходимые для этого токосъемники, а также сепараторы, которые устанавливаются между пластинами для предотвращения короткого замыкания, имеют определенный вес. К тому же следует учесть и вес корпуса аккумулятора. Таким образом, вес обычных аккумуляторных батарей для тяговых электродвигателей, используемых в транспортных сред-

ствах, достигает примерно 25—30 Вт х час/кг. Компоновка в аккумуляторные ящики или другие конструкции приводит к дальнейшему уменьшению этой величины. Автомобильные стартерные аккумуляторы обладают удельной энергией до 45 Вт х час/кг. Свинцовые аккумуляторы для стационарного использования имеют в основном низкую удельную энергоемкость. Для них вес не играет решающей роли, а важны параметры, которые обеспечивают длительную эксплуатацию, например избыток кислоты и увеличенная поверхность токосъемника положительного электрода.

Научные основы заряда

Заряд никель-кадмиевого аккумулятора сложнее, чем свинцового аккумулятора. Полный заряд достигается только при достаточно высоком напряжении аккумулятора, а не при напряжении постоянного подзаряда. Во время эксплуатации аккумулятора с постоянным подзарядом его емкость снижается на 10—20 %. Для поддержания или восстановления полной емкости необходим уравнительный заряд. Снижение емкости должно компенсироваться увеличением размера никель-кадмиевого аккумулятора (примерно на 30 %). Коррозия материала решетки в положительном электроде свинцовой батареи неизбежна и ограничивает ее срок службы, если она не выходит из строя по другой причине. Для постоянного возобновления покрывающего слоя необходим антикоррозионный ток подзаряда в пре-

Отсек электрохимических аккумуляторов корпоративного источника бесперебойного питания. В промышленных системах гарантированного электроснабжения технологического оборудования могут быть установлены десятки таких «складов» электроэнергии

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

23


ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ

накопители электроэнергии делах 2 мА на каждые 100 А x час номинальной емкости. Если свинцовая батарея остается продолжительное время незаряженной, то промежуточный слой растет за счет покрывающего слоя PbO 2 (PbO 2 + Рb = 2РbО), и это может привести к тяжелым коррозионным повреждениям, так как оксид свинца (РbО), взаимодействуя с кислотой, образует сульфат свинца (PbSO 4 ). Если (средняя) температура возрастает на 10 °С, то коррозия удваивается в соответствии с правилом, действующим для химических процессов. Если оба параметра будут иметь плохие значения, коррозия решетки приведет к повреждению аккумулятора. В никель-кадмиевых батареях практически нет проблем с коррозией на материале подложки и на проводниках (из никеля), поэтому такие батареи могут храниться длительное время в заряженном или разряженном состоянии. Внутренняя циркуляция кислорода имеет большое значение для батарей с водосодержащим электролитом, так как этот процесс позволяет изготовить полностью герметичные никель-кадмиевые батареи и герметизированные свинцовые батареи. В первом случае потери воды полностью отсутствуют, а во втором — во время всего срока службы вода не доливается. Неизбежность протекания побочных реакций выделения водорода и коррозии решетки приводит к следующим процессам: Герметизированный свинцовый аккумулятор должен иметь клапан, который периодически открывается и выпускает газ при нормальных условиях эксплуатации (это свойство герметичных свинцовых батарей отражено в их английском названии — Valve Regulated Lead Acid Battery — VRLA). В соответствии с устройством аккумулятора стравливаемый из свободного объема аккумулятора газ преимущественно состоит из водорода. Выделение водорода и коррозия решетки ведут к постепенной потере воды. Поэтому потеря воды неизбежна в герметизированных свинцовых батареях. В результате этого, прежде всего, изменяются объем и концентрация электролита. Это приводит к увеличению сопротивления электролита и тем самым к повышению внутреннего сопротивления батареи. При нормальных условиях эксплуатации потери воды настолько малы, что электрические параметры батареи в течение предусмотренного срока службы меняются незначительно, то есть такие отклонения допустимы. Колебания внутреннего сопротивления могут возникнуть также при перегрузках батареи. Выделение водорода, коррозия решетки и, соответственно, потери воды резко возрастают при повышении рабочей температуры и напряжения заряда. Поэтому старение герметизированных свинцовых аккумуляторов в значительной степени определяется условиями эксплуатации. При неблагоприятных условиях, например при высокой температуре и высоком напряжении избыточного заряда, потери воды могут привести батарею к преждевременному выходу из строя. При заряде аккумулятора подводимая к нему энергия изменяет направление электрохимической реакции и поступает в батарею. Допустимое число зарядов накопителя, как и срок его службы, зависят не только от конструкции аккумулятора и вида нагрузки, но и от способа заряда. Поэтому батарею и зарядное устройство необхо-

24

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

димо рассматривать как единое целое, отвечающее условиям применения. Процесс заряда не может быть определен однозначно, поскольку в свинцово-кислотных и никель-кадмиевых батареях при заряде происходит усиленное электролитическое расщепление воды в результате неизбежного по��ышения напряжения в аккумуляторе. При этом способ заряда является компромиссом между высокоэффективным зарядом при низком напряжении и быстрым, но менее эффективным зарядом. Исходя из этих предпосылок существует несколько способов заряда, которые соответствуют как типу батареи, так и специальным условиям ее эксплуатации. Процесс заряда в значительной степени определяется тремя параметрами: ток заряда; напряжение заряда; температура батареи. При повышенном напряжении заряд идет дольше, так как более высокое зарядное напряжение (2,4 В) будет достигнуто позднее. При этом уменьшение тока в конце заряда происходит быстрее. Спустя 10 часов батарея полностью заряжена, кривая тока проходит горизонтально, и ток влияет только на выделение водорода и кислорода. Побочные реакции при напряжении подзаряда 2,4 В на элемент проходят быстрее (при увеличении напряжения на 170 мВ примерно в шесть раз), поэтому после 24 часов заряд на 48 А х час больше, чем номинальная емкость 200 А х час. При зарядном напряжении 2,23 В на элемент после 24 часов аккумулятор еще не накопит полный заряд, а только его часть — 196 А х час, из которых небольшая доля (не более 1 А х час) потеряна в результате выделения водорода и кислорода. При напряжении 2,4 В на элемент батарея заряжается быстрее при больших потерях воды, то есть менее эффективно. Какой будет эффективность реакции заряда на практике, зависит от условий заряда, так как более быстрый заряд требует всегда большего напряжения аккумулятора, что ведет к усилению побочных реакций. Очевидно, что необходимое время заряда является критичной величиной для выбора наиболее эффективного способа заряда. Сравнение коэффициентов отдачи электрохимических накопителей энергии показывает, что промежуточное аккумулирование электрической энергии всегда связано с потерями минимум 10—20 % энергии. При электрохимическом накоплении энергии неизбежны потери, которые проявляются в виде тепла: выделение тепла происходит в период между получением и возвратом энергии; выделение тепла может ограничивать режимы заряда батареи большими токами или ее быстрого разряда; выделение тепла может вызвать опасное состояние батареи. В следующей части нашего обзора мы приведем ряд выводов, вытекающих из изложенного в данной статье материала, представим основые характеристики электромеханических накопителей энергии и проведем сравнительный анализ этих резервных хранилищ применительно к использованию в промышленных системах бесперебойного электроснабжения. Д Т &

• • •

• • •


ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ

солнечная электроэнергетика

Эффективность и практичность Юкка НУРМИ, подразделение солнечных инверторов компании АББ (по материалам «АББ ревю» №3/2011) Благодаря технологическим разработкам качество и экономическая эффективность фотоэлектрических систем постоянно совершенствуются. Компания АББ является лидером в области инверторных технологий и технологий преобразования энергии и использует свои знания и опыт для представления передовых и высокоэффективных решений для фотоэлектрических систем. Серия солнечных инверторов АББ представлена различными моделями: от небольших однофазных до центральных инверторов с разИнвертор компании АББ, спроектированный для фотоэлектри ницей мощности в сотни килоческих систем, устанавливаемых на жилых, а также малых ватт. Последней разработкой в и средних коммерческих зданиях, оснащен встроенными функ рамках этой серии является инвертор PVS300 с диапазоном циями защиты, что позволяет сократить потребность в дорого мощности от 3,3 до 8 кВт, котостоящих и крупногабаритных внешних устройствах защиты рый подходит для жилых, а также малых и средних коммерческих и промышленных зданий. Дизайн модели обеспечивает связи с обеспокоенностью, вызванной глобальным ее надежное, безопасное использование и высокую рентапотеплением и стремительно растущими ценами на бельность (особенно в установках с применением многочиснефть и газ, усиливается тенденция использования ленных инверторов). возобновляемых источников энергии для удовлетворения Сердце инвертора PVS300 — несложное контрольное усрастущих энергетических потребностей во всем мире. На тройство с доступным и понятным для пользователя графичепротяжении долгого времени наша планета получала и поским дисплеем, отображающим три основных параметра: лучает значительное количество энергии за счет одного из показатель солнца; возобновляемых источников энергии — солнечных лучей. информация о выработке Простейшим способом использования солнечной энергии солнечной энергии; является применение фотоэлементов. Фотоэлементы производят постоянный ток (DC), который впоследствии необхоменю справки/настроек. димо преобразовывать в переменный ток (АС). Подобное преобразование выполняется с помощью инвертора. Компания АББ разработала специальные инверторы для фотоэлеИнвертор PVS300 выпускается для ктрических систем, которые устанавливают главным обраработы в диапазоне мощностей от 3,3 до 8 кВт. Дизайн «все в одном» зом на жилых, а также небольших и средних коммерческих обеспечивает надежную и безопас зданиях. Эти устройства снабжены встроенными функциями ную работу устройства, что особен защиты, что позволяет сократить потребность в дорогостоно важно в установках, где необхо ящих и крупногабаритных внешних устройствах защиты и димо использование большого больших огражденных территориях. количества инверторов.

В

• • •

26

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011


ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ

солнечная электроэнергетика

Значок показателя солнца отражает силу освещенности: 10 лучей обозначают ясный день с максимальным освещением, 1 луч — дождливая погода. Значок показателя солнца отражает силу освещенности (рисунок вверху): 10 лучей обозначают ясный день с максимальным освещением, 1 луч указывает на дождливую погоду). Ночью инвертор переходит в спящий режим работы, потребляя не более 1 Вт энергии. Дисплей с информацией о вырабатываемой солнечной энергии предоставляет необходимые данные для всех заинтересованных в использовании льготных тарифов (зеленого тарифа), принятых многими странами в отношении экологически безопасного производства, такого как выработка солнечной энергии (льготный тариф — FiT — это механизм, направленный на стимулирование использования возобновляемых источников энергии и ускорение движения к сетевому паритету. По льготному тарифу производители энергии из возобновляемых источников (как дома, так и на предприятиях), которые продают ее в общую сеть, получают премиальный тариф). Встроенный регистратор данных отображает и хранит точные данные о суточной, месячной и годовой выработке за период до 24 лет. Кроме того, инвертор подсчитывает уменьшение выделения СО2. Для тех, кому недостаточно общей информации о выработке солнечной энергии, представлены подробные технические данные. С помощью клавиши вызова справки (help) и встроенного руководства пользователя можно получить объяснения различных параметров и возможностей их настройки. Панель дисплея поддерживает до 24 языков. Запуск в работу осуществляется в четыре простых этапа и сопровождается «помощником запуска», который активируется при подключении инвертора. Настройки инвертора можно легко менять с помощью простого меню, структура кото-

водное соединение дисплея с инвертором; радиопередатчик и приемник спаривают еще на заводе, тем самым избавляя пользователя от необходимости установки сложных настроек, что часто требуется при беспроводных соединениях. Технологии и диапазон частот аналогичны тем, что используются в метеорологических датчиках; при этом радиус покрытия у этого инвертора больше, чем у Bluetooth, а энергопотребление значительно ниже, чем у Wi-Fi.

Встроенная функция защиты

Внимание, которое компания АББ уделяет внешнему виду, а также внутренний дизайн и компоновка инвертора PVS300 имеют большое значение для работы системных интеграторов и специалистов по установке фотоэлектрических систем. Использование комплексного встроенного механизма защиты освобождает от необходимости во внешних компонентах, применяемых в большинстве традиционных фотоэлектрических систем. Прежде всего, ток короткого замыкания, образуемый в незаземленных системах, где существует вероятность двух замыканий на землю или двухфазного короткого замыкания, может повредить модули или вызвать перегрев в некоторых частях системы. Системы требуют защиты от таких довольно редких случаев короткого замыкания за счет установки предохранителей на положительном и отрицательном плече распределительного кабеля линии панелей. Кроме того, солнечные батареи подвержены атмосферному воздействию и могут быть повреждены вследствие избыточного напряжения, во время грозы. Для снижения этого риска до минимума необходимо установить ограничители перенапряжения (ОПН) на каждом полюсе. Полное сопротивление этих устройств варьируется в зависимости от используемого напряжения; например, в нормальных рабочих условиях полное сопротивление очень высоко и может снижаться — в случае перенапряжения — только за счет разряда на землю. К сожалению, работа стандартных ОПН не соответствует нормам в фотоэлектрических системах. В качестве альтернативы необходимо использовать специально созданные ОПН для применения в фотоэлектрических системах с высоким номинальным напряжением постоянного тока и низкой предельно допустимой мощностью КЗ. Как правило, подобные ограничители перенапряжения помещают в отдельный кабельный шкаф между солнечными модулями и инвертором. Встроенная функция предохранения в инверторе PVS300 компании АББ экономит время и средства на выбор, разработку и установку внешних предохранителей и ограничителей. Рациональное Для тех, кому нужна более полная картина производственного процесса выработки использование встроенных в систему солнечной энергии, представлены подробные технические характеристики компактных устройств значительно экоа. Информация о производстве солнечной энергии б. С помощью клавиши вызова справки (help) можно получить объяснения различных номит рабочее пространство, что особенно важно в установках с применением параметров многочисленных инверторов. Для конечных пользователей внутренний дизайн инвертора значирого аналогична структуре меню других повседневных тельно облегчает процесс выявления и устранения неисустройств, например, мобильного телефона. правностей, а также ремонт оборудования при Дисплей можно отсоединять от инвертора и монтировать возникновении проблем. Например, встроенный микропроотдельно на стену для наблюдения за работой инвертора снацессор отражает состояние внутренних защитных устружи помещения установки. Кроме того, возможно беспро-

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

27


ТАКТИКА ВНЕДРЕНИЯ

солнечная электроэнергетика максимально разрешенным напряжением постоянного тока. Высокая эффективность обоснована простотой, которая очевидна при сравнении определенных аспектов конструкции традиционных солнечных инверторов и конструкции модели PVS300. Например, в традиционном инверторе используется дополнительный повышающий преобразователь на входе или повышающий трансформатор на выходе, в то время как в инверторе АББ используется только один каскад преобразования постоянного тока в переменный. Отсутствие необходимости в прохождении дополнительных стадий преобразования тока повышает не только качество, но и надежность системы. Более высокие показатели Единый мост инвертора PVS300, конфигурация с фиксированной нейтральной точкой (NPC). эффективности достигаются за счет испольКонфигурация с фиксированной нейтральной точкой (NPC) в сочетании со схемой модуляции зования рациональной логики ждущего рекомпании АББ, обеспечивает инвертору предельную производительность с минимальным жима и материалов с улучшенными свойстобратным током и с высоким максимально разрешенным напряжением постоянного тока. вами, таких как магнитные сердечники из аморфного сплава на выходе фильтра LCL. На рисунке внизу изображена типичная незаземленная ройств (плавких предохранителей и ограничителей перенафотоэлектрическая система. Соединение солнечных модулей пряжения, например) и в случае неполадок немедленно пес землей всегда осуществляется через паразитную емкость редает сообщение об ошибке или информацию на дисплей (CPVg). Любой компонент переменного тока в напряжении Un инвертора и, в качестве альтернативного варианта, отправбудет пропускать ток через эту емкость на землю. Если напряляет электронное сообщение через Интернет; при этом сожение в емкости содержит крайне высокочастотные компоставные части, такие как сменные картриджи ОПН, можно ненты, оно может создавать равноценные крайне высокочаслегко и безопасно заменить. В итоге сокращение объема тотные блуждающие токи, которые могут либо поставить под расходного материала является важнейшим фактором для вопрос электромагнитную совместимость, либо повредить со минимизации выделения СО2 в течение всего срока эксплувременем солнечные модули. Схема модуляции высокочасатации изделия. тотного подавления производства компании АББ, патентная Переключатель постоянного тока (DC), плавкие предозаявка на которую находится на рассмотрении, исключает выхранители и ограничители перенапряжения размещены в сокочастотные составляющие из Un, которые некоторые инглавным корпусе. Использование комплексного встроенного верторы, имеющиеся в продаже, наоборот вносят. механизма защиты освобождает от необходимости во внешНапряжение постоянного тока в фотоэлектрической синих компонентах, используемых в большинстве традиционстеме зависит от конфигурации системы, температуры и ных фотоэлектрических систем. солнечного излучения. Благодаря широкому диапазону входного напряжения переменного тока, инвертор компании Внутри только производительность АББ можно легко адаптировать к большому количеству поОснова инвертора PVS300 представляет собой единый следовательных и параллельных конфигураций, а также к мост, конфигурация с фиксированной нейтральной точкой различным типам фотоэлектрических модулей. Высокое (NPC), который объединяется со схемой модуляции компамаксимальное напряжение постоянного тока позволяет сонии АББ, патентная заявка на которую находится на рассмотединять модули последовательно, что в свою очередь сокрарении, для обеспечения инвертору предельной производищает издержки, а также потери в кабельной разводке постотельности с минимальным обратным током и с высоким янного тока. Инвертор PVS300 был впервые представлен в 2010 году на крупнейшей мировой выставке в сфере солнечной энергетики Intersolar в Мюнхене. За год до этого компания АББ выпустила семейство центральных инверторов для фотоэлектрических станций. Увеличенное напряжение постоянного тока позволяет последовательно соединять все большее количество модулей. Такой подход не только снижает потери в кабельной разводке постоянного тока, но и уменьшает Фотоэлектрическая система с паразитной емкостью себестоимость. Д Т &

28

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011


ФОРУМ рынок индустриального оборудования

Энергоэффективность производства Интервью с директором компании «АББ Украина» Ярославом Веселы

Беседу вел Алексей РЫБКА

Промышленные ориентиры а украинском рынке индустриального оборудования доля импортируемой продукции, по нашим оценкам, составляет около 80 %. А в этом объеме львиную долю составляют электротехнические и электронные устройства для автоматизации технологических процессов, поставляемые практически всеми широко известными в мире производителями. Среди таких именитых вендоров — компания АББ. О том как работает ее подразделение в нашей стране мы попросили рассказать директора «АББ Украина» господина Ярослава Веселы. ДиТ: Компания АББ позиционирует себя как производителя продукции, помогающей повысить энергоэффективность и производительность промышленных предприятий. Какие, по вашему мнению, перспективы у такого оборудования на украинском рынке?

Н

30

ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

Ярослав Веселы: Известно, что сокращение потребления энергоносителей (угля, нефтепродуктов, газа, электроэнергии) приводит не только к снижению влияния производства на окружающую среду, но и к уменьшению денежных затрат на проведение производственных процессов. Именно этот фактор экономии финансов является действенной мотивацией для частных предпринимателей, организаций и структур инвестировать в энергоэффективные технологии и оборудование, так как они довольно быстро окупаются и позволяют снизить энергоемкость выпускаемой продукции, благодаря чему уменьшается ее себестоимость. И чем больше стоит энергоноситель, тем короче срок окупаемости — известны решения где он составляет менее одного года. Конечно, на первом этапе требуются финансовые вложения, но зачастую они не такие большие, как кажется большинству

предпринимателей. Тема энергоэффективности сегодня актуальна в Украине как никогда ранее, и это понимают на самом высоком уровне руководства государства, где обсуждается задача снижения зависимости страны от импорта газа. А один из путей ее решения — внедрение энергосберегающих технологий. Дополнительным стимулом к движению по этому пути служит постоянное повышение стоимости энергоносителей на мировом рынке и, соответственно, в Украине. При этом в области автоматизации уже есть довольно простые решения, например, применение частотно-регулируемого привода (ЧРП) в водоканалах, которое позволяет не только экономить энергию, но и снизить затраты на эксплуатацию, а также аварийность трубопроводной системы. Поэтому мы, как и другие производители средств автоматизации, стремимся донести эту и другую информацию о выгодах внед-


ФОРУМ рынок индустриального оборудования рения энергосберегающего оборудования до руководителей предприятий, которые принимают решения об управлении производством. Такое информирование АББ проводит на специальных семинарах для отдельных предприятий или отраслевых конференциях, для групп специалистов по определенным видам продукции, размещая информацию о своих новинках через Интернет, рассылая ее адресно по электронной почте, а также с помощью других современных инструментов коммуникации. ДиТ: Продукция каких направлений бизнеса АББ наиболее востребована в Украине? Как в общем обороте компании «АББ Украина» распределяются доли различных отраслей промышленности и энергетики? Я. В.: Ведущую роль в нашем бизнесе в Украине играет оборудование для энергетики, что, собственно, определено структурой экономики страны. В украинской энергетике используется устаревшее оборудование, поэтому для нее требуются большие инвестиции в модернизацию, чтобы обеспечить необходимую функциональность. АББ является глобальным лидером в области производства электротехнического оборудования и имеет самый широкий спектр предложений для энергетической отрасли, благодаря чему доля энергетики в наших продажах занимает первую позицию. Второе по объемам бизнеса направление — «Низковольтное оборудование» (на мировом рынке в этом направлении АББ также занимает одно из первых мест). Продукция направления имеет в Украине высокий спрос, во многом вследствие того, что компания АББ одной из первых стала предлагать на украинском рынке низковольтную продукцию со склада в Киеве, обеспечивая короткие сроки поставки. Третье по успешности направление нашего бизнеса — «Дискретная автоматизация и электропривод» (моторы, ЧРП, контроллеры, робототехника). Это направление мы развиваем уже достаточно долго, но только в последние 2—3 года мы стали в него больше инвестировать, что привело к росту продаж. Это направление имеет большой потенциал в решениях по экономии электроэнергии (например, использование ЧРП дает до 40—50 % экономии). Поэтому в этом направлении у нас самые высокие ожидания по сравнению с другими нашими подразделениями. Направление «Автоматизация промышленных процессов» — самое молодое: в Украине мы его открыли в начале 2009 года, когда мировой финансовый кризис достиг своих самых тяжелых показателей. Но АББ как большая международная компания могла себе позволить работать на перспективу, не ожидая быстрого возврата инвестиций. И

сегодня мы видим подтверждение правильности этого шага: направление «Автоматизация промышленных процессов» по темпам роста не отстает от наших лидеров, а если учесть его низкий стартовый уровень, то даже обгоняет их. В структуре украинской экономики наибольший вес имеют тяжелая промышленность, добыча угля и руды, производство цемента, транспорт, и именно в этих отраслях направление «Автоматизация промышленных процессов» предлагает решения АББ, поэтому мы считаем, что перспективы у этого направления нашего бизнеса очень хорошие. ДиТ: Назовите, пожалуйста, самые важные ваши достижения и значимые, по вашему мнению, проекты, реализованные АББ в Украине с 1992 года. Я. В.: Одним из своих важнейших достижений мы считаем то, что смогли построить организацию, которая работает с украинской промышленностью и энергетикой в области модернизации производственного оборудования. И на сегодняшний день, по моему мнению, в областях электротехники, энергетики и автоматизации наша компания — одна из самых значимых для развития украинской экономики. Это то, чем мы гордимся. Теперь о наших крупных проектах. В конце 90-х годов мы поставили в Киеве под ключ первую в Украине подстанцию 110/10 кВ, где впервые в стране были применены комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ). Затем мы поставили четыре таких подстанции на цементных заводах и металлургическом заводе, а в 2011 году — для «Киевэнерго» и нового аэропорта в Донецке. Под финансирование мирового банка мы поставили 40 генераторных выключателей и систем возбуждения для ГЭС Днепровского каскада. В 2009 году мы поставили для самой большой в Европе Днестровской ГАЭС КРУЭ на 330 кВ, генераторные выключатели, распределительные устройства на 6 кВ, ограничители перенапряжения, большую часть электрооборудования. В том же году на подстанции «Джанкой» 330 кВ мы внедрили установку компенсации реактивной мощности, благодаря которой существенно увеличилась пропускная способность ЛЭП, снабжающей АР Крым. Мы также считаем своими большими достижениями выполнение самой большой в Украине инсталляции роботов АББ на «АвтоЗАЗе», внедрение роботов для упаковки сухих строительных смесей на заводе «Кнауф Гипс Киев», в сварочном производстве и на кондитерских фабриках Украины.

В 2010 году для компании De Novo мы поставили низковольтное щитовое оборудование на 6300 А, а работу с такой величиной тока не каждый производитель способен обеспечить. Для сравнения скажу, что такой уровень тока считается большим даже на выходе с электростанции, а здесь, как бы это ни было неожиданно, он потребовался для нового дата-центра. Попутно отмечу, что компания АББ разработала для датацентров очень интересное инновационное решение, позволяющее экономить около 20 % электроэнергии. Любой микропроцессор работает на постоянном токе, и мы, традиционно подключая компьютерное оборудование в электросеть переменного тока, вынуждены вводить в его состав выпрямители, которые выделяют большое количество тепла и требуют охлаждения. АББ предлагает подключать дата-центры к линии постоянного тока, то есть на подстанции, питающей дата-центр, устанавливается один мощный выпрямитель, благодаря чему локальные выпрямители во всем компьютерном парке исключаются. В разработке технологии электроснабжения дата-центров постоянным током вместе с АББ приняли участие такие известные лидеры в производстве серверов для дата-центров как IBM и HewlettPackard. Сегодня мы надеемся, что можем помочь развитию в Украине альтернативной энергетики, поставляя для ветровых и солнечных электростанций (СЭС) весь спектр электротехнического оборудования АББ — от инверторов, низковольтных щитов, средневольтовой продукции до подстанций, предназначенных для подключения СЭС к энергосетям, и установок компенсации реактивной мощности. ДиТ: Как вы оцениваете ближайшие перспективы продажи оборудования АББ в Украине? Я. В.: В декабре 2010 года была принята стратегия развития АББ в Украине до 2015 года. В ней предусматривается пятикратное увеличение наших объемов продаж в течение пяти лет. Я уверен в том, что эта задача выполнима, так как уже по результатам 2011 года благодаря оживлению украинской экономики, подготовке к «Евро-2012», продолжающейся модернизации энергетики, мы ожидаем рост продаж на 200—250 %, по сравнению с 2010 годом. Для достижения поставленных целей мы планируем открыть новые направления и значительно усилить и развивать область сервисных услуг.Д Т ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

31


Подписной центр: http://www.ht.ua/subscribe/

2 компакт-диска, 9 изданий

VIP-версию журнала!

Выписывай и читай

ноябрь 2011 январь-февраль 2010

CD «Высокие технологии для бизнеса»

CD «Высокие технологии для бизнеса»


www.mmdt.com.ua

11/2011

№ 11 (143) ноябрь 2011

Интернет: www.mmdt.соm.ua Е-mail: mmdt@mmdt.соm.ua (информационные сообщения) Для писем: Украина, 03005, г. Киев-5, а/я 5

Подписной индекс в каталогах «Укрпошта» и «Роспечать» — 22858 Издатель: © Издательский дом СофтПресс © Copyright by MM, Vogel Business Media GmbH & Co KG. Wuerzburg, Germany Издатели: Евгений Шнурко, Владимир Табаков Главный редактор: Алексей Рыбка Ответственный секретарь: Анна Лебедева Производство: Елена Корж, Иван Таран Фото: Александр Зенич Маркетинг, распространение: Ирина Савиченко, Екатерина Островская Региональные представительства: Днепропетровск: Игорь Малахов, тел. (056) 744977936, e9mail: malahov@mercury.dp.ua Донецк: Begemot Systems, Олег Калашник, тел. (062) 312955949, факс (062) 304941958, e9mail: kalashnik@hi9tech.ua Львов: Андрей Мандич, тел. (067) 799951953, e9mail: mandych@mail.lviv.ua Тираж — 10 000 экземпляров Цена договорная Издание зарегистрировано Министерством юстиции Украины. Свидетельство о государственной регистрации печатного средства массовой информации. Серия КВ № 1520293774ПР от 12.05.2009 г. Адрес редакции и издателя: г. Киев, ул. Героев Севастополя, 10 телефон: 585982982 (многоканальный) факс: (044) 585982985 Germany: Vogel Business Media GmbH & Co KG. Wuerzburg, Tel. 049 931 418 2545, Fax 049 931 418 2640 Международные отделы: Austria: Technik & Medien Verlagsges.m.b.H., Hietzinger Kai 175, A91130 Wien Tel. 0043 1876 8379 0, Fax 0043 1876 8379 15 Great Britain: Crane Media Partners Ltd. Tel. 044 208 237 8601, Fax 044 208 748 6580 Hungary: Vogel Publishing Kft., Tel. 000361 327 4568, Fax 000361 267 9100 Poland: MM Edytor S.C.,ul. Powstancow 34, PL9409954 Katowice, Tel./Fax 0048 32 256 3277 USA and Canada: Vogel Europublishing, Inc. Tel. 001 925 648 1170, Fax 001 925 648 1171 Taiwan: Taiwan Bright Marketing & Communication Co., Ltd. Tel. 0886 22755 7901, Fax 0886 22755 7900 Turkey: Duenya Yayincilik A.S., «GLOBUS» Duenya Basinevi, 100, Yil Mah., TR934440 Bagcilar9Istanbul, Tel. 090 212 629 0808, Fax 090 212 431 3815 Czech Republic: INDUSTRIA Press s.r.o., U Seradiste 7, CZ910100 Praha, Tel. 0420 267 216 405, Fax 0420 267 216 440 Switzerland: Fachpresse Zuerich AG, Trudi Halama, Tel. 00041 1445 3333, Fax 00041 1445 3344 Japan: Mr. C. H. Yiu,Tel./Fax 00813 3488 3823 Israel: Israeli9German Chamber of Commerce and Industry, P.O.B. 3488, IL9Ramat9Gan 52 134, Tel. 009723 613 3515, Fax 009723 613 3528 Отпечатано: ООО «Юнивест Принт» 08500, Киевская обл., г. Фастов, ул. Полиграфическая, 10 Полное или частичное воспроизведение или размножение каким бы то ни было способом материалов, опубликованных в настоящем издании, допускается только с письменного разрешения ИД СофтПресс. Все упомянутые в данном издании товарные знаки и марки принадлежат их законным владельцам. Редакция не использует в материалах стандартные обозначения зарегистрированных прав. На обложке использована фотография, предоставленная компанией Siemens. За содержание рекламных материалов ответственность несет рекламодатель.

БИРЖА

АНОНС

читайте в следующем номере

Автономная теплоэнергетика

Независимость от внешних поставщиков тепла, диктующих непонятно по ка9 ким схемам рассчитанные и непредсказуемо повышающиеся тарифы на его оплату, — одна из ключевых задач обеспечения жизнеспособности предприя9 тия, решение которой может быть найдено только при создании собственных автономных систем отопления и горячего водоснабжения

Статьи и обзоры: z Адресное тепло: газовые и элект9 рические инфракрасные обогре9 ватели для производственного персонала. z Твердотопливные котлы для сис9 тем отопления и горячего водо9 снабжения предприятий. z Ультразвуковые тепловодосчетчи9 ки: оперативный и объективный контроль отопления горячего во9 доснабжения.

Фототермальные коллекторы для отопления и горячего водоснабжения

z Технологии и системы деминера9 лизации и дезактивации воды.

Возможны изменения, вызванные приоритетностью публикаций ММ. Деньги и Технологии Ноябрь 2011

33



MM11 2011