煙草行業(yè)新型G.DX6工控機(jī)UPS系統(tǒng)的設(shè)計

【摘要】為避免G.D X6工控機(jī)因為UPS故障導(dǎo)致不正常的關(guān)機(jī)而造成工控機(jī)系統(tǒng)的崩潰，影響工控機(jī)的使用壽命并造成生產(chǎn)效率低下，降低設(shè)備的采購成本。利用價格比較低廉、質(zhì)量相對可靠的國產(chǎn)蓄電池組，重新設(shè)計外殼并優(yōu)化UPS管理軟件的參數(shù)，設(shè)計成新型G.D X6工控機(jī)的UPS管理系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】UPS軟件配置；UPS系統(tǒng)；GDX6工控機(jī)；蓄電池容量選擇

G.DX6是廈煙公司2011年從意大利G.D公司引進(jìn)的具有當(dāng)今世界先進(jìn)生產(chǎn)水平的新型高速包裝機(jī)。其生產(chǎn)速度可達(dá)到600包/分鐘，具有較高的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品質(zhì)量高。目前國內(nèi)其他卷煙廠也在陸續(xù)引進(jìn)此種設(shè)備。每臺G.DX6高速包裝機(jī)組有2臺工控機(jī)，每臺工控機(jī)配有1個UPS系統(tǒng)。

一、現(xiàn)狀分析

自從2011年引入G.DX6到2014年，UPS電池已經(jīng)使用了至少3年的時間。各機(jī)臺的UPS電池都開始老化，并漸漸顯現(xiàn)出來。工控機(jī)因為UPS故障導(dǎo)致不正常的關(guān)機(jī)會造成工控機(jī)系統(tǒng)的崩潰，一次系統(tǒng)的修復(fù)時間在2小時以上。另外，如果因此造成數(shù)據(jù)丟失，那對生產(chǎn)的影響可能長達(dá)數(shù)日。一臺G.D高速機(jī)的工控機(jī)高達(dá)10萬人民幣。不正常的關(guān)機(jī)可能會損壞工控機(jī)，減少設(shè)備的壽命，加重公司的生產(chǎn)成本。原裝的UPS電池是12顆進(jìn)口的cyclon2v4.5ah小型蓄電池，每顆價格達(dá)800元，整組采購共需9600元，采購時間長。

二、方案設(shè)計

新方案使用兩個12V蓄電池串聯(lián)后代替原UPS2V電池組模塊，使用散熱性能較好的不銹鋼板設(shè)計成蓄電池組外殼，并加裝保險絲以保護(hù)蓄電池組。由于采用空氣開關(guān)不便于安裝進(jìn)殼子里面，因此采用保險絲。安裝完成后再重新匹配并優(yōu)化UPS系統(tǒng)軟件參數(shù)，以更好地管理電源。注意UPS系統(tǒng)軟件參數(shù)的匹配要多次實際操作，斷接工控機(jī)電源，以獲得最佳的實驗數(shù)據(jù)，記錄如關(guān)機(jī)延時、UPS的供電時間、檢測到的UPS電池組最低電壓等數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

三、方案實施

1、電池容量計算。UPS蓄電池容量在負(fù)載一定時，可根據(jù)公式

C=W*T/（Ef*η*Vf）計算，

其中：C，電池容量（Ah）；W，負(fù)載容量（W）；T，放電時間（h）；Ef，轉(zhuǎn)換效率（約0.6～0.75）；η，電池放電效率（約0.7～0.8）；Vf，放電終止電壓。

根據(jù)公式，C=24*3.8*（1/6）/（0.7*0.7*10.7）≈2.90AH，選擇容量相近的12V3.2AH蓄電池。

2、計算普通保險絲的額定電流。通常，建議持續(xù)工作負(fù)載為保險絲額定電流的75%，即，按照式

If=In/（RR*0.75）進(jìn)行計算，選取合適的保險絲：

式中：If為理想的保險絲額定負(fù)載值；In為額定工作電流；RR為環(huán)境溫度修正系數(shù)。

因GDX6（S）電控柜空調(diào)溫度設(shè)置為33℃，修正系數(shù)為98%，所以

If=3.8A/（0.98*0.75）=5.17A

根據(jù)計算結(jié)果，選擇保險絲容量規(guī)格相近的5A。

3、安裝。根據(jù)電池的規(guī)格形狀、布線要求、安裝位置要求等設(shè)計電池組的外殼。選取電控柜中比較寬闊的位置，確定安裝位置并鉆孔。把兩個蓄電池串聯(lián)起來安裝，中間加裝5A250V保險絲。

4、優(yōu)化UPS系統(tǒng)軟件配置參數(shù)。從工控機(jī)開始菜單可以找到UPS系統(tǒng)軟件。根據(jù)測試的到的工控機(jī)最長關(guān)機(jī)時間設(shè)置工控機(jī)的關(guān)機(jī)延時、UPS的供電時間、UPS電池組的最低電壓、電池類型、最大電流、接口類型等數(shù)據(jù)。

四、改進(jìn)效果

首次使用3個月后，對UPS電池組進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)外觀完好，沒有膨脹、漏液現(xiàn)象。在2014年至今，未發(fā)現(xiàn)有UPS電池組報警或者是因電池組故障引起的工控機(jī)系統(tǒng)崩潰。UPS系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。并且，改進(jìn)后的電池組比原裝進(jìn)口電池組便宜很多，采購時間也比較短，達(dá)到預(yù)期效果。

參考文獻(xiàn)

[1]UPS用蓄電池的選擇和充電模式的研究www.upsii.com2014-6-25.

[2]UPS蓄電池的選擇.李菁.通信電源技術(shù)，2002-12（6）.

[3]李曉蓮，宋偉，王梅.淺談汽車用線路保險絲.客車空調(diào)與車身附件，2010年.

作者簡介

溫建城，男，1985年出生，漢族，助理工程師，本科學(xué)歷.

注釋

UPS：UPS（Uninterruptible Power System），即不間斷電源，是將蓄電池與主機(jī)相連接，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。