Fuentes de alimentación integradas, de alto rendimiento y conectadas para la automatización de fábricas

El objetivo de la automatización de fábrica es aumentar la productividad y reducir los costos de fabricación mediante la aplicación de tecnología y sistemas de control avanzados a un proceso de fabricación. Para ello, depende de estaciones de trabajo controladas por computadora para manejar el material y el flujo de trabajo, y los operarios humanos son necesarios sólo para la supervisión, el control, el ajuste y el mantenimiento. Aunque muchas tecnologías se combinan para hacer esto posible, en su base se encuentran fuentes de alimentación fiables, eficientes e integradas, que se han diseñado y fabricado teniendo en cuenta las necesidades de la automatización de fábrica.

Por ejemplo, la línea SITOP de fuentes de alimentación de Siemens ofrece una gama de opciones básicas, estándar y avanzadas. A lo largo de los años, su línea de fuentes de alimentación avanzadas se ha convertido en la mejor opción para obtener la máxima fiabilidad y funcionalidad automatizada, incluida la eficiencia, la compacidad, el comportamiento ante sobrecargas y la integración de sistemas. Las fuentes de alimentación SITOP de clase estándar de Siemens están diseñadas para aplicaciones industriales menos estrictas que siguen requiriendo robustez y diagnósticos completos.

Veamos más de cerca estas dos opciones SITOP.

Fuentes de alimentación avanzadas y completamente integradas

Las fuentes de alimentación SITOP de clase avanzada de Siemens incluyen la 6EP34378MB002CY0, que forma parte de la serie de fuentes de alimentación PSU8600 de la empresa. La 6EP34378MB002CY0 es una fuente de alimentación de cuatro salidas y 24 voltios (nominal) que se monta en un riel DIN. Los niveles de voltaje de salida son ajustables de 4 a 28 voltios. Cada salida puede suministrar hasta 10 amperios (A) para una potencia de salida total de 960 vatios. Las salidas 1 y 2, o 3 y 4 se pueden conectar en paralelo para obtener 24 voltios a 20 A en dos salidas. La entrada es trifásica de 400 a 500 voltios. Existen otras versiones de la PSU8600 con entradas monofásicas o bifásicas.

La eficiencia global de la 6EP34378MB002CY0 es del 93 %, lo que contribuye a que funcione en frío. Esto permite que la fuente de alimentación se refrigere de forma pasiva por convección natural. Su carcasa metálica no requiere espacio libre a ambos lados y sólo 50 milímetros (mm) (1.97 pulgadas [pulg.]) de espacio libre, arriba y abajo. Su temperatura de funcionamiento oscila entre -40 y +60 °C.

El 6EP34378MB002CY0 es un sistema compacto que mide sólo 125 mm (4.92 pulgadas) de ancho, 125 mm (4.92 pulgadas) de alto y 150 mm (5.9 pulgadas) de profundidad. Las dimensiones físicas de la unidad básica complementan las de los demás módulos suplementarios PSU8600, incluidos los módulos de expansión de la fuente de alimentación, buffer, sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) y baterías (Figura 1).

Figura 1: Se muestra una fuente de alimentación básica Siemens SITOP PSU8600 con módulos de expansión y suplementarios. El recuadro muestra el enlace de clip del sistema, que conecta eléctricamente los módulos. (Fuente de la imagen: Siemens)

Puede aumentar la fuente de alimentación de la unidad base PSU8600 utilizando el exclusivo enlace de clip del sistema para añadir módulos adicionales. Los módulos de expansión de la fuente de alimentación añaden salidas de alimentación adicionales, hasta 36 en total.

Los fallos de energía de corta duración se pueden puentear utilizando módulos de búfer durante periodos de 100 milisegundos (ms) a 10 segundos (s), lo que debería ser tiempo suficiente para apagar los procesos de forma segura. Los módulos UPS y de batería proporcionan energía de respaldo durante periodos más largos, en el orden de horas.

Todos los módulos de expansión se conectan eléctricamente a la unidad base a través del enlace clip del sistema, que se encarga de la alimentación y la transferencia de datos, minimizando la necesidad de cableado adicional.

Las fuentes de alimentación PSU8600 se pueden integrar totalmente en sistemas de automatización y en el portal de Automatización totalmente integrada (TIA) (Figura 2).

Figura 2: Los componentes del PSU8600 ofrecen un amplio intercambio e integración de datos. (Fuente de la imagen: Siemens)

La unidad base PSU8600 incluye puertos PROFINET duales. PROFINET significa Process Field Network y es un estándar de comunicación de datos del sector de la automatización que utiliza Ethernet industrial. Está diseñado para la recopilación de datos y el control de equipos en sistemas industriales.

La unidad base también incluye OPC-UA, que significa arquitectura unificada de comunicaciones de plataforma abierta. Es un estándar multiplataforma de código abierto para el intercambio de datos entre sensores y aplicaciones en la nube desarrollado por la Fundación OPC. En esencia, es un protocolo de comunicación de máquina a máquina utilizado para la automatización industrial.

La fuente de alimentación es compatible con SIMATIC WinCC de Siemens, un sistema de interfaz hombre-máquina (HMI). Siemens ofrece una biblioteca SITOP, que pone a disposición del usuario módulos y placas frontales para su integración directa en SIMATIC PCS 7. También ofrece SITOP Manager, una herramienta para la configuración inicial (puesta en servicio), ingeniería y monitorización de fuentes de alimentación SITOP que es independiente de marcos de ingeniería como SIMATIC TIA Portal o SIMATIC PCS 7.

Cualquiera de estos sistemas puede supervisar y controlar la PSU8600. Los voltajes de salida se pueden ajustar o cambiar, y se puede supervisar el estado operativo completo y la información de diagnóstico, como las corrientes de salida, los voltajes y las condiciones de sobrecarga o cortocircuito.

Fuentes de alimentación estándar

Las fuentes de alimentación estándar son compactas, resistentes, de bajo consumo y de instalación rápida y sencilla. Están destinadas a una amplia gama de aplicaciones industriales de voltaje fijo que no requieren el mismo alto grado de control que las fuentes de alimentación avanzadas. Su integración en el sistema se centra en el estado operativo y el diagnóstico.

Las fuentes de alimentación Siemens de la serie PSU6200, junto con sus módulos complementarios, son la columna vertebral de las fuentes de alimentación de clase estándar (figura 3).

Figura 3: Se muestran ejemplos de fuentes de alimentación PSU6200 disponibles con fuentes de alimentación de CA o CC y rangos de corriente de salida de 1.3 a 40 A. (Fuente de la imagen: Siemens)

Las fuentes de alimentación de la serie PSU6200 utilizan una carcasa de riel DIN similar, que permite el montaje lado a lado y el enfriamiento por convección. Están disponibles con voltajes de salida de 12, 24 o 48 voltios, y corrientes de salida de 1.3 a 40 A. Las especificaciones de algunas de las fuentes de alimentación PSU6200 más utilizadas se resumen en la Tabla 1.

La disponibilidad de múltiples suministros con un voltaje común y diferentes valores de corriente de salida hace que la actualización a un nivel de potencia más alto sea muy fácil. Tenga en cuenta también que las fuentes de voltaje para estas fuentes de alimentación pueden ser monofásicas de CA o CC. Otras fuentes de alimentación de la serie utilizan CA trifásica.

Todas las fuentes de la serie PSU6200 tienen una excelente eficiencia del 95 % o superior, lo que reduce el calor y mejora la fiabilidad.

La fuente de alimentación básica se puede ampliar con módulos complementarios, como módulos de expansión, redundancia, selectividad, búfer y UPS (Figura 4).

Figura 4: Los módulos complementarios mejoran la fiabilidad y estabilidad del bus de alimentación en presencia de fuentes de alimentación y cargas inestables. (Fuente de la imagen: Siemens)

Los módulos de expansión, búfer y UPS se comentaron anteriormente y realizan la misma función dentro de las fuentes de alimentación de clase estándar. Los módulos de redundancia conectan dos fuentes de alimentación entre sí, de modo que si una unidad falla, la otra se encarga de suministrar la carga, lo que evita el tiempo de inactividad. El módulo de selectividad supervisa las corrientes de línea de bus individuales y, en caso de cortocircuito o de una carga superior a la esperada, desconecta los circuitos defectuosos para evitar la pérdida de todo el bus.

Las fuentes de alimentación de la tabla, con niveles de salida de potencia máxima de 240 vatios o superiores, están equipadas con una corrección activa del factor de potencia (PFC). Además, incluyen una pantalla LED de diagnóstico integrada y un puerto de interfaz de diagnóstico para la conexión al software de automatización.

El monitor de la pantalla de diagnóstico transmite los principales parámetros de funcionamiento y el estado, incluido el voltaje OK, la utilización de corriente y el estado de la vida útil. La interfaz de diagnóstico es un bus de datos en serie que se conecta a una entrada digital de un controlador lógico programable (PLC) u otro software de automatización. El puerto de diagnóstico proporciona el voltaje de salida, el estado de la corriente de carga, las horas de funcionamiento y el estado de la temperatura, así como el tipo de dispositivo (Figura 5).

Figura 5: El monitor de la pantalla de diagnóstico (izquierda) y la placa frontal de la serie WinCC PSU6200 (derecha) muestran el estado de la fuente de alimentación. (Fuente de la imagen: Siemens)

Conclusión

Sean cuales sean las necesidades energéticas de su fábrica automatizada, las fuentes de alimentación SITOP de Siemens y las integraciones auxiliares están a su disposición para dar soporte a los procesos de producción más importantes. La gama completa y coordinada de productos de alimentación, junto con un software fácil de usar, garantiza un sistema de alimentación fiable que se integra fácilmente en la fábrica moderna.