24 V DC Non-Stop: Alimentatori di continuità SITOP DC UPS e SIMATIC IPC

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1 24 V DC Non-Stop: Alimentatori di continuità SITOP DC UPS e SIMATIC IPC Guida alla configurazione e all utilizzo dei moduli SITOP per proteggere da cadute di tensione i SIMATIC IPC ed i nostri dati 1

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3 1. Generalità Nel caso in cui si verifichi un interruzione di corrente all interno di un impianto, tutto il sistema di automazione sarà privato sia dell alimentazione 230 V AC sia di quella a 24 V DC, necessaria al funzionamento dei dispositivi HMI / PLC. Da ciò possono derivare costosi tempi di inattività e stati del sistema non definiti e dannosi. Inoltre nel caso particolare dei PC, arresti del sistema improvvisi possono corrompere files o database e danneggiare l hardware. La linea SITOP DC UPS ha la funzione di prevenire questi inconvenienti, attraverso l utilizzo di gruppi di continuità che garantiscono una riserva di energia a 24 V DC per una continuità di funzionamento con tempi variabili da alcuni secondi a parecchie ore. Di seguito verranno illustrate le caratteristiche base del prodotto ed infine il modo di utilizzo e la configurazione di questi alimentatori UPS in abbinamento alla linea di PC industriali SIMATIC, tramite il software di gestione SITOP DC USV Monitor. 3

4 2. SITOP DC UPS 2.1. Linea Prodotti Per prevenire cadute di tensione dell alimentazione a 24 V DC, la rete di alimentazione può essere dotata di moduli di continuità della linea SITOP DC UPS. A seconda dell applicazione ed al campo di utilizzo, esistono due tipi di moduli di accumulo di energia, che differiscono per il tipo di tecnologia utilizzata: SITOP DC UPS a condensatori SITOP DC UPS con moduli batteria al piombo gel La nuova generazione di SITOP DC UPS utilizza condensatori a doppio strato ad alta capacità, che garantiscono una continuità di energia per alcuni minuti. Questo tipo di UPS è completamente esente da manutenzione e può essere installato laddove fattori esterni possono ridurre notevolmente la normale durata delle classiche batterie al Piombo gel. Dopo 8 anni di utilizzo è ancora disponibile oltre l'80% della capacità, persino a temperature di 50 C. Un ulteriore vantaggio è dato dai tempi di ricarica notevolmente più brevi che assicurano un rapido tamponamento dopo una caduta della rete. La versione SITOP UPS500S per il montaggio in quadri elettrici è costituita da un apparecchio base da 15 A con accumulatore di energia incorporato a 2,5 o 5 kws. Per prolungare i tempi di tamponamento è possibile espandere l'apparecchio base con moduli di ampliamento UPS501S da 5 kws. È possibile collegare fino a 3 moduli di ampliamento tramite un contatto ad innesto. I moduli SITOP DC UPS a batteria garantiscono invece una continuità di funzionamento nell ordine di qualche ora. Con l utilizzo di batterie al piombo gel (da 1,2 fino a 12 Ah) collegate esternamente ai moduli DC UPS, vengono mantenute correnti di carico fino a 40 A ed il passaggio dal funzionamento di rete alla modalità buffer avviene senza alcuna interruzione. I moduli DC-UPS con corrente di uscita di 6 A, 15 A o 40 A dispongono di numerose funzioni aggiuntive come ad esempio la sorveglianza dello stato di funzionamento e dell'invecchiamento e dello stato di carica della batteria. 4

5 2.2. SITOP UPS500S E il modulo alimentatore di continuità base, con tecnologia a condensatori, disponibile nelle versioni da 2,5kWs o 5kWs. Tramite i moduli UPS501S da 5kWs è inoltre possibile aumentare la capacità di accumulo, fino ad un massimo di 3 moduli. Utilizzato in combinazione con un alimentatore 24V DC, permette di tamponare eventuali cadute di tensione sull impianto Connessione Tramite la morsettiera(vedi fig. sopra), posta sulla parte inferiore del modulo, viene collegato ai contatti In L+ ed M (X1.1 / X1.2) l alimentatore a 24V DC (ad es. linea SITOP PSU). I carichi, per cui viene richiesta la continuità di funzionamento in caso di cadute di tensione, vengono connessi ai contatti Out L+ ed M del modulo UPS (X1.3 / X.1.4 X1.5 / 1.6). Se quindi l alimentazione a 24 V DC dovesse non essere presente o al di sotto della soglia stabilita, i carichi saranno alimentati dal modulo a condensatori. Tramite il connettore X10 è possibile connettere i moduli di ampliamento SITOP UPS501S. La gestione da remoto del modulo è permessa dal connettore USB X3, che comunica con il PC tramite il software Siemens SITOP DC USV Monitor. I contatti della morsettiera 2 (X2.1 X2.10) fanno parte della sezione di segnalazione, per cui si rimanda al manuale d uso dell SITOP UPS500S: 5

6 Di seguito è illustrato lo schema tipico di applicazione del modulo UPS500S: SIMATIC IPC SIMATIC HMI Settaggio DIP-Switch Sul dispositivo sono presenti una serie di DIP-Switch, che vengono utilizzati per configurare il modo di funzionamento del dispositivo

7 Soglia di intervento, DIP-Switches 1 / 2 / 3 : Se la tensione di ingresso ricade sotto questo valore, l UPS commuta in funzionamento con accumulatori (Range: +22 V / V). Corrente di carica, DIP-Switch 4 : Determina quanto velocemente viene ricaricato il sistema di accumulo di energia dopo un processo di scarica. Tempo di tamponamento, DIP-Switches 5 / 6 / 7 / 8 / 9 / 10 : Tramite i DIP-Switches 6 10 è possibile impostare il tempo di tamponamento, in step da 10 s, da un minimo di 5s fino a 315s. Attraverso il selettore 5 invece è possibile scegliere se tamponare per il tempo impostato come sopra oppure se mantenere la continuità di alimentazione fino a che il modulo a condensatori non è completamente scarico (tempo max). Quest ultima impostazione è necessaria nel caso in cui si alimenti un IPC e tramite SITOP DC USV Monitor si voglia comandare da remoto il tempo di funzionamento dell UPS. Interruzione temporanea dell uscita, DIP-Switch 11 : E possibile scegliere se la tensione di uscita debba essere interrotta, alla fine del tempo di tamponamento impostato, per circa 5s e con successivo ripristino, oppure no. Nello stato ON, in combinazione con il DIP-Switch 5, permette che lo spegnimento del PC venga deciso dal software SITOP DC USV Monitor. Nel caso in cui vi fosse ritorno della 24 V DC primaria durante la fase di spegnimento del IPC, il modulo DC-UPS provvede automaticamente al riavvio del PC togliendo e ripristinando l alimentazione. Stato di funzionamento (ON / OFF), DIP-Switch 12 : Determina se il modulo UPS debba funzionare come gruppo di continuità, utilizzando in caso di mancanza di tensione primaria la propria energia accumulata, oppure no. Fare riferimento al cap. 4 della presente guida per tutte le combinazioni possibili dei DIP-Switches, per i tempi massimi di tamponamento in dipendenza della corrente assorbita e per i tempi di ricarica del gruppo di condensatori. 7

8 3. Software SITOP DC USV Monitor Di seguito verrà illustrato come installare il software di comunicazione e gestione dei moduli SITOP DC UPS su un SIMATIC IPC e verrà presentata anche la configurazione ottimale per poter utilizzare tutte le funzionalità del prodotto Installazione Nel caso in cui l UPS debba essere utilizzato in abbinamento con un IPC con Microsoft Windows, è possibile installare il software di gestione SITOP DC USV Monitor, incluso all acquisto del modulo DC UPS, oppure scaricabile al seguente web link: Collegare il modulo SITOP DC UPS tramite cavo USB all IPC su cui si vuole installare il software di gestione. Procedere all estrazione dell installativo dal file.zip scaricato. Quindi lanciare Setup_Sitop_3.x.2.16.exe (o versioni successive). Proseguire con Avanti fino al menù Selezione dei componenti. Qui è possibile scegliere se installare il software come applicazione semplice oppure come servizio di windows. Per sfruttare a pieno le funzioni del presente software, scegliere Servizio. 8

9 Proseguire con Avanti fino al menù Configurazione. Qui si può stabilire l interfaccia di comunicazione con il modulo SITOP (USB), ed è già possibile configurare il tempo di tamponamento prima dell arresto dell IPC. Spuntando la voce Informare SITOP all uscita da Windows, si darà al modulo SITOP la possibilità di effettuare l interruzione temporanea dell uscita. In questo modo, se durante la procedura di arresto dell IPC dovesse riattivarsi la tensione 24 V DC primaria, l IPC potrà riavviarsi e ritornare al funzionamento a regime. 9

10 3.2. Interfaccia e configurazione Completata l installazione è possibile, tramite icona presente sul desktop o nella barra degli strumenti, accedere all interfaccia del software SITOP DC USV Monitor. Essa presenta una parte di segnalazione identica a quella luminosa situata fisicamente sul modulo, un campo testuale che indica il modello di modulo collegato e icone per accedere ai diversi sottomenù. Tramite sottomenù Configurazione è possibile impostare il comportamento del modulo DC UPS nei diversi stati che il sistema può assumere. Nello stato Funzionamento da batteria troviamo le voci Shutdown del PC dopo.. e Informare SITOP all uscita di Windows che sono le medesime impostate durante l installazione del software. 10

11 Per quanto riguarda la voce Shutdown del PC dopo.. viene consigliato un lasso di tempo, variabile a seconda del proprio sistema, di circa 30 s prima di cominciare la procedura di arresto, in cui sarà possibile chiudere le applicazioni attive in modo corretto al fine di preservare tutti i dati. Inoltre un altro aspetto da valutare nel calcolo della grandezza energetica dei moduli, sempre in dipendenza dal sistema, è il tempo per la procedura di arresto, che varia da circa 5 s fino a qualche minuto. Non da meno è il calo naturale di prestazioni del modulo nel tempo (dopo 8 anni -20%). La voce Avviare l applicazione dopo.. viene utilizzata per lanciare una applicazione quando il modulo UPS entra in modalità di tamponamento. Questa applicazione può essere, ad esempio, una procedura personalizzata che permette di chiudere un software runtime / applicativo in maniera corretta e salvare le modifiche e/o creare eventuali file di log, al fine di evitare perdite di dati importanti. Per quanto riguarda i software Siemens di automazione (ad es. WinCC flexible RT 2008, WinCC RT Advanced / Professional o WinAC RTX) sono presenti, all interno delle directory di installazione, delle procedure di arresto dei suddetti sistemi (file *.exe), che permettono di chiudere correttamente i programmi prima dell eventuale procedura di spegnimento dell IPC. Di seguito vengono elencati i percorsi dei suddetti file per l arresto dei software, installati su sistema operativo Microsoft Windows 7 / Windows Embbedded Standard 7: WinCC flexible RT 2008 : C:\Program Files\Siemens\SIMATIC WinCC flexible\wincc flexible 2008 Runtime\HmiRtmShutdown.exe WinCC RT Advanced V12: C:\Program Files\Siemens\Automation\WinCC RT Advanced\HmiRtmShutdown.exe WinAC RTX 2010: C:\Program Files\Siemens\WIN AC\WinLC_Shutdown.exe Tramite il tasto Sfoglia accanto alla voce spuntata è necessario inserire i suddetti files, dopodichè bisogna impostare il tempo di avviamento desiderato per la procedura. Gli altri stati presenti nel sottomenù di configurazione sono: Modalità tampone disponibile: indica mancata operatività del funzionamento a batteria Collegamento: indica che la comunicazione seriale sia difettosa o mancante. Sostituzione batteria Stato di carica: indica che lo stato di carica è sceso o salito rispetto alla soglia dell 85% Per tutti gli stati di funzionamento è possibile impostare l avvio di un applicazione dedicata. Tramite interfaccia principale possiamo poi accedere alla finestra Protocollo che è un log temporale delle comunicazioni avvenute con il modulo SITOP DC UPS. Il pulsante Avanzato invece mostra le comunicazioni in tempo reale con il modulo SITOP DC UPS. 11

12 4. Dati Tecnici Di seguito è mostrata la tabella delle configurazioni di energia possibili combinando i diversi moduli SITOP UPS con tecnologia a condensatori (UPS500S / 501S), la tabella che indica i tempi di tamponamento massimi in dipendenza della corrente assorbita dal carico e dal tipo di combinazione di modulo. Inoltre sono indicati i tempi di ricarica dei moduli, completamente scarichi. Vengono indicate inoltre le correnti tipiche e massime di assorbimento di alcuni prodotti SIMATIC IPC: SIMATIC IPC Assorbimento di corrente SIMATIC 24 V DC IPC 227D IPC 277D 19 IPC 427D IPC 477D 15 AtomE660@1,3Ghz AtomE660@1,3Ghz i3@1,6ghz i3@1,6ghz Typ. Curr. [A] 0,5 1,1 0,6 1,3 (senza dispositivi USB conessi, CPU al 50%) 12

13 Configurazione DIP-Switch per soglia di intervento / tempo di tamponamento : Grafici tempo / corrente delle diverse combinazioni dei moduli SITOP UPS500S / 501S : 13