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  • IDC等数据中心随着业务的飞速发展,对业务的重要性和可用性要求逐渐提高,过去对供电系统的可用性要求为99.9%~99.999%,采用的方案为单机UPS工作,或串联UPS工作,或N+1并联工作。99.9%~99.999%的可用性,年平均的...
  • 早期应用于数据中心的UPS供电方案多为单机方案或UPS串联方案,均存在输出单点故障瓶颈问题,现如今有没有办法彻底解决呢?
  • 该方案展示了最新专业机房系统全貌,为最安全最可靠的UPS并机母线冗余供电系统。1 机房配电方案根据机房的实际情况,配置情况如图1所示。配置4台容量为300kVA的Hipulse系列12脉冲整流UPS,每2台(1+1)带并机柜...
  • 文|红云红河烟草(集团)有限责任公司徐跃明、王磊昆明昆船物流信息产业有限公司姚正亚、王响雷昆明船舶设备集团有限公司曾学冗余设计是提升自动化物流系统可靠性、可用性的主要方法之一,本文通过对大型自动化物流...

    文|红云红河烟草(集团)有限责任公司

    徐跃明、王磊

    昆明昆船物流信息产业有限公司

    姚正亚、王响雷

    昆明船舶设备集团有限公司

    曾学

    冗余设计是提升自动化物流系统可靠性、可用性的主要方法之一,本文通过对大型自动化物流系统的特点进行分析,从冗余设计的六个方面说明提升自动化物流系统可靠性和可用性的方法。经实践证明,冗余设计可提升自动化物流系统可靠性、可用性,实现物流系统不间断运行的目标。

    一、概述

    在关系国计民生和经济社会发展的大型自动化物流系统中,系统的高可靠、高可用等不间断运行特性是系统建设的主要目标之一。此类大型物流系统一般具有如下特点:

    1.规模大

    设备数超千套,货物输送线路总长达数十公里。

    2.技术复杂

    系统包括机械、自动化控制、计算机等硬件设备;采用自动检测与控制,信息识别、处理与交换等技术;涉及物联网、大数据、云计算等高新技术领域,具有很高的技术难度和技术复杂度。

    3.集成度高

    系统集成多种功能性输送设备(带式输送机、收集输送机等)、分拣设备(交叉带式分拣机或倾翻式托盘分拣机、垂直分流器、水平分流器等)、装卸设备(机器人、AGV等)、存储设备(堆垛机、多层穿梭车等),集成多种物联网设备(条码扫描器、RFID识读器、图像识读器、工业照相机等)等;系统需要与多个控制和信息系统接口,完成数据交互,实现相关业务流程。

    4.可靠性、可用性要求高,系统须支持不间断运行

    为了降低系统的平均故障停机时间,保障货物的持续收发,让物流系统相关方的经济效益和社会效益最大化,“冗余”是设计师常用的方法之一。

    二、冗余设计的思路

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    冗余设计,是利用系统思维模式对系统进行设计规划。系统的总体工艺、单机控制、管理控制软件等都应该遵循冗余思路完成规划设计,让系统所有关键组件都有冗余,任何单点发生故障都不会影响系统正常运行。即使是关键节点出现故障,系统中其他部分也应具备热备和应急功能,确保系统的持续运行。

    大型自动化物流系统中的冗余设计可以从六个方面考虑:

    1.布局冗余

    大型物流系统一般分区域实现业务功能,在总体规划中应区内高集合、区间低耦合。设计时需对关键区域实现冗余备份,避免因某个区出现故障导致整个系统或物流园区的作业受到影响。

    2.功能组冗余

    对实现系统的关键功能组进行冗余设计。也可以采用一些柔性自动化搬运设备,替代传统的输送机链接模式。在采用穿梭车、AGV、KIVA等柔性设备时,需要预留好刚性输送设备与柔性设备的接驳接口,实现功能组冗余。

    3.物流路径冗余

    物流关键输送路径中避免单节点设计,源到目的地至少有两条以上路径。

    4.控制系统硬件冗余

    计算机系统、自动控制系统中的硬件关键组件应有冗余设计。

    5.支撑软件冗余

    通过选择适当的支撑软件,实现计算机系统的集群化。

    6.应用软件冗余

    应用软件要在支撑软件的集群中运行,也须进行相应的冗余设计。应用软件不仅需要实现分布式部署,通过负载均衡的技术来满足系统的可靠性,同时还需要具备某一节点输送设备故障时,自动切换物流路径、操作模式或者采用人机调度结合的模式来达到系统持续稳定运行目的。

    三、应用案例

    某大型自动化物流系统,集成约4000台(套)设备、货物输送线总长达15公里,各类线缆长度400公里、急停控制点超1500个、交叉安全区域近200个,货物信息识别比率高于99%,高峰小时货物分拣量大于5000件,系统建设要求实现不间断运行。此物流系统设计方案遵循了上述的冗余设计思想。

    1.布局冗余

    如图 1,此布局中包含东、西两区,两个区互为镜像。在系统调试阶段,可一个区运行、一个区调试,实现整个物流系统分区上线的“热插拔”功能,践行“统一规划、分步实施”的科学发展观。高峰时段两个区同时运行,高效处理货物的分拣收发;非高峰时段可以根据实际需要关闭某个区,实现物流中心节能环保的目标。若某区故障完全实效时,另外一区可继续运行,不受故障区的影响。

    2.功能组冗余

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    图1中,系统中的关键功能组实现了冗余,每个区配置了两套分拣机,若其中一套分拣机故障,另外一套分拣机可接收该区内所有的货物进行分拣。在该系统中,人工处理站台、信息识读检测设备等也进行了冗余配置。设备数据采集与监控系统SCADA与PLC主控柜上的本地监控功能互为冗余,若SCADA与PLC失去连接或完全宕机,可以使用PLC主控柜上的监控功能继续对系统进行监控。

    3.物流路径冗余

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    如图2,所有导入货物有两条以上的路径到达冗余分拣机,经分拣机分拣后达到目的地,避免了因设备故障导致货物不能被及时分拣风险。

    4.控制系统硬件冗余

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    如图3,可编程控制器PLC的CPU采用冗余的多处理器结构。各个处理器之间相互监控,若一CPU出现故障,控制系统立刻切换至另一个CPU运行,并且发出报警信息。同时可编程控制器PLC还对内部的RAM、EPROM、输入输出寄存器等元件进行实时监控,并且采用特殊的测试脉冲对输入信号和输出被控元件进行检测,如出现任何异常,控制器立刻切换至安全保护状态并且发出报警信息。

    PLC配置如表1。

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    PLC系统在主流的工业现场总线基础上,采用了一系列的时间检测、地址检测、连接检测和冗余校验等措施,达到更高的可靠性和安全等级。

    对于整个系统的核心管理部分,计算机系统配置两个UPS,两个UPS分别给每个机柜的两个PDU供电。所有服务器主机均配置有两个电源模块,两个电源模块连接至不同的PDU,当某个电源模块故障时,主机自动切换至另一电源模块,不会造成服务器断电停机。

    计算机系统网络结构中配置有冗余的接入层交换机、核心交换机、防火墙以及区域存储网SAN。计算机主机(服务器、工作站等)配置两块以上网卡,通过使用网卡绑定策略将多块网卡转换成一块逻辑网卡接入网络,当计算机主机的某块网卡故障或某个网络设备故障时,不会因网卡导致系统单点通讯故障,影响系统运行。如图4。

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    服务器和磁盘整列配置有冗余硬盘,配置为RAID1或RAID5,可确保一块硬盘故障时数据不会丢失。

    5.支撑软件冗余

    针对如WEB服务等允许短时中断的应用系统,设计部署在由VMWare管理的服务器虚拟化环境中,在这个环境下,WEB应用服务可以实现系统级高可用、应用级高可用、容错、系统在线迁移、存储在线迁移、资源动态负载均衡、虚拟机自动备份等功能。迁移通过重启虚拟机的方式完成,在迁移的过程中,系统可能会中断服务几分钟。负载均衡功能可以让用户的查询业务、报表业务分布在不同虚拟机上执行,可有效降低网络负载,提高系统的可用性。

    针对如物流控制核心服务等必须连续运行的应用系统,设计部署在由VMWare管理的服务器虚拟化环境中,并通过Veritas的InfoScale-Enterprise作为系统无缝切换的集群管理软件, InfoScale-Enterprise由两部分组成,一部分是主机及应用端的高可用系统VCS,另外一部分是存储管理和虚拟化系统Store Foundation。两者接合,就可以实现存储到主机再到应用的无任何单一故障的高可用系统,结合VCS GCO选件和InfoScale-Enterprise 的VVR选件,整个系统可以扩展到国家规定的最高容灾标准。

    Veritas支持应用程序Singleton类型的服务,这些服务只能运行于一个节点上,当该节点出现故障时,它将迁移到其它节点上。例如:与MES的接口,它负责接受来自MES的指令,此类接口一般只活动于一个节点上。当接口节点故障,集群管理软件Veritas能识别其故障,然后将其迁移至第二个节点上并激活,继续接收MES的生产指令,不会造成系统整体故障。

    针对系统数据中心,设计部署支撑软件Oracle Real Application Cluster (RAC,实时应用集群)。用于在集群环境下实现多机共享数据,自动实现并行处理及负载均衡,并实现数据库在故障时的容错和无断点恢复。

    6.应用软件冗余

    系统包含多个关键应用软件,例如:设备数据采集与监控SCADA,物流调度与控制系统等。关键应用软件设计部署在多个虚拟机节点上,在这些虚拟机节点上,使用分布式缓存技术实时复制数据,达到数据在多个服务器上同步的目的。货物的位置信息、设备的运行状态等数据在应用软件部署的多个节点上实时更新,当某一个节点故障时,另外一个节点接管其工作,继续处理业务。

    四、结语

    上述物流系统已平稳运行近3年,无重大停机事故发生,实践证明:在大型自动化物流系统中,通过布局冗余、功能冗余、路径冗余、硬件冗余、支撑软件冗余、应用软件冗余等方法,可显著提升系统的可靠性、可用性,实现不间断运行的目标,使系统相关方经济、社会效益最大化。

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  • 电源是数据中心的基础...在数据中心,有如下几个关键的基本电源组成部分:公用电源和主电源板备用发电机和自动转换开关(ATS)不间断电源(UPS)和支路维护板(maintenancebypasspanel)电源分配单元(PDU)机架级...

    电源是数据中心的基础要素之一,通常由服务器管理员负责管理。而且,断电或低质量电源是造成数据中心服务器停机的一大主要因素。这里,我指的不是公用电源故障,而是电源分布系统的操作和管理的通病。

    在数据中心,有如下几个关键的基本电源组成部分:

    公用电源和主电源板

    备用发电机和自动转换开关(ATS)

    不间断电源(UPS)和支路维护板(maintenancebypasspanel)

    电源分配单元(PDU)

    机架级PDU

    服务器的内部电源

    在大多数情况下,服务器管理员都不会涉及到前四项的设计或操作。不过,他们会直接掌管着机架级PDU和服务器电源。大多数电源故障都发生在这里。

    双电源服务器的实际情况

    在关键任务环境下,双电源服务器是比较普遍的做法,它可以提高数据中心的可靠性。然而,尽管服务器管理员想尽可能地充分利用双电源提高冗余,但有时这些双电源服务器并未得到合理地部署。有时,不合理的操作实际上反而会降低电源的冗余。在“完美”的安装执行中(如,Tier4数据中心),应该有两条完全独立的电源线路,每条线路分别由上述6个部分组成。而且,每条线路必须能够独立承载整个数据中心的负载。这就是我们所说的2N冗余。

    2N冗余意味着电源故障绝不会中断数据中心设备的运行。当然,并不是每个人都那么走运能操作一个Tier4数据中心。尽管我们谁都想拥有完全的电源冗余,但鉴于成本因素,我们通常不得不采取一些折中的做法。由于受到成本预算的限制,所以通常尽管服务器有双电源,但其它5项却没有两条完全独立的线路。

    服务器管理员对冗余的理解通常有偏差

    在本文前面已提到,管理员直接负责服务器和机架级PDU的安装和管理。通常,每个机架只有一个PDU。因此,双电源服务器的冗余度就仅限于服务器电源本身的故障。

    然而,更普遍的情况是有两个机架级PDU,服务器的两条电源线分别插到不同的PDU上。这让大多数管理员有了一种冗余的错觉,实际上其中也隐藏着电源故障的威胁。

    通常,服务器安装和操作环境的两个机架级PDU都是可用的。当两个电源都正常时,双电源会分担服务器负载,大概各占50%。当其中一个发生故障或失去电源输入时,剩下的一个电源必须承担100%的负载。因此,最佳的做法应该是PDU的负载不要超过短路开关的跳闸值。

    即使每个PDU的负载只占它最大额定负载的60%,也可能会出现问题。实际上,即使PDU有测流计显示负载达到额定功率的60%,大多数管理员也会以为机架级PDU还可以承载更多的服务器,因为现在“才使用了60%的功率”。实际上这已经超载了,但很多管理员没有意识到这一点。

    为什么呢?如果服务器的电源发生故障,那么剩下的电源和PDU就要承担服务器的全部负载。这意味着120%的PDU功率负载会落到剩下的那个PDU身上,短路开关会跳闸,关闭机架内所有设备。这是一个典型的串联故障。同样,如果添加服务器或其它设备使负载超过其中任何一个PDU的跳闸负载值,也会出现这样的问题。

    正确地执行双电源服务器

    要确保双电源服务器和双PDU机架的安全,唯一的办法是不要超过机架PDU额定值的40%。PDU和它的供电电路必须总是受到断电开关的保护。根据UL和NEMA的规范要求,只有不超过PDU额定值的80%才是安全的。

    例如,一个额定值为20安的PDU,负载不能超过16安。这就是说,在一个双PDU机架里,所有设备负载不应该超过16安。因此,每个PDU应该只有8安的负载,以免出现超负荷。

    现在,很多机架的PDU都没有测流计,有时是因为它们太老式,有时是因为预算不足。不过,即便是有测流计,有些管理员也不会意识到如果它们负载超过了40%,就会有串联电源故障的危险。另外,由于服务器随时都有可能更新和添加,所以危险会不知不觉地越来越高,直到问题出现时已为时已晚。从这一点来看,很多人都误以为它们是“完全冗余的”。

    如果你有幸能避免这个错误的观点,我建议你检查一下每个机架级PDU的使用情况。如果没有PDU测流计,可以考虑一下升级。如果你的机架数量较多,那么可以考虑远程监测(通过SNMP或网络)PDU。这可以减轻你手动监测成百上千PDU的沉重负担。实际上,上述方法适用于电路中的所有部分。

    总之,在执行冗余时如果要确定当其中一条线路发生故障时另一条线路是否能承担全部的负载,就审查一下负载结构,主动监测和管理所有PDU的负载程度和电路中其它所有要素。更改PDU布置可能会需要一些停机时间。不过,和其它任何电路维护一样,如果要实现真正的2N冗余,一定的停机时间可能是必要的。要么是一些计划内停机时间,要么是意外的断电停机风险,你可以任选一种。

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  • 为保证数据中心机房内所有设备24小时不间断优质供电,数据中心机房供电系统采用两路在线式UPS供电(每路均为1+1并联冗余配置,提高供电系统的冗错性和可靠性)
  • 本实用新型涉及电源设备领域,尤其涉及一种DCS系统冗余网络设备电源配置。背景技术:火力发电厂机组DCS系统采用的美卓公司的MAXDNA系统,现场信号经卡件处理后进入处理器内进行运算,并进行现场信号控制指令输出,并...

    本实用新型涉及电源设备领域,尤其涉及一种DCS系统冗余网络设备电源配置。

    背景技术:

    火力发电厂机组DCS系统采用的美卓公司的MAXDNA系统,现场信号经卡件处理后进入处理器内进行运算,并进行现场信号控制指令输出,并通过系统MAXNET网络与工作站进行通信。maxNET通信系统是一个冗余的全双工100Mbps交换式快速以太网,分为A、B网。所有站点(maxSTATION工作站,maxLINK,以及联网的DPU)通过冗余的全双工5类UTP RJ45电缆直接连接到安装在本DCS系统中的3组以太网交换机。其中2SW1A交换机连接2SW2A、2SW3A交换机,同时连接所有工作站的A网,包含操作员站、工程师站等;2SW1B交换机连接2SW2B、2SW3B交换机,同时连接所有工作站的B网,包含操作员站、工程师站等;2SW2A交换机连接2SW1A交换机,同时连接锅炉侧所有DPU的A网;2SW2B交换机连接2SW1B交换机,同时连接锅炉侧所有DPU的B网;2SW3A交换机连接2SW1A交换机,同时连接汽机侧所有DPU的A网;2SW3B交换机连接2SW1B交换机,同时连接汽机侧所有DPU的B网。

    (1)机组DCS系统提供的两路电源经B05柜KM1接触器切换后送至一小UPS装置,小UPS装置输出电源供2SW2A、2SW2B交换机使用,在小UPS装置或接触器故障时,会造成两个交换机同时失电,导致运行人员无法监视和操作锅炉侧设备。

    (2)机组DCS系统提供的两路电源经操作台KM1接触器切换后送至一小UPS装置,小UPS装置输出供2SW1A、2SW1B交换机使用,在小UPS装置或接触器故障时,会造成两个交换机同时失电,造成全机组网络中断,运行人员无法对整个机组的设备进行控制,极易导致机组非停、保护误动或拒动,造成设备损坏。

    中国发明专利,公开号:1455546,公开日:2003年11月12日,公开了一种网络通信设备的供电方法,及一种电源装置。将一组同功率的一次电源模块整合在一电源背板上,每一次电源模块具有一个电源输入端口;电源背板具有电源输出端口,通过冗余电路和负载均衡电路,实现该组一次电源模块的冗余和负载均衡输出;将外电源通过电源背板输入端口输入到一次电源模块中;对于不需要冗余电源的设备,由电源背板的一个输出端口向该用电设备输出电源;对于需要冗余电源的设备,由电源背板的若干输出端口冗余且负载均衡地向该设备输出电源。在没有成本压力的前提下使得所有设备的电源冗余成为了现实,使得网络设备每年365天、每天24小时无间断提供服务真正成为可能。可广泛应用于网络设备供电领域。其不足之处是:该专利的电源输入口是集成在电源背板上的,而且电源输入端口的供电来源单一,一旦供电线路出现故障,整个网络失电,将不能够继续工作,影响正常的运行。

    技术实现要素:

    1.实用新型要解决的技术问题

    针对现有技术的机组DCS系统中,UPS装置或接触器故障时,会造成两个交换机同时失电,造成全机组网络中断的问题,本实用新型提供了一种DCS系统冗余网络设备电源配置。它采用厂用保安段电源和厂用UPS电源共同供电的方式,确保DCS系统冗余网络设备正常运行。

    2.技术方案

    为解决上述问题,本实用新型提供的技术方案为:

    一种DCS系统冗余网络设备电源配置,它包括厂用UPS电源和厂用保安段电源,其中,所述厂用UPS电源输出端与一个单刀开关串联,接触器的线圈跨接在UPS电源输出端上后串联接触器的常开触点,最终向交换机的电源输入端供电;厂用保安段电源依次串联另一个单刀开关和接触器的常闭触点后,最终也向交换机的电源输入端供电。

    优选地,交换机有两个组网,分别为A网和B网,A网的组网方式为,2SW1A交换机通过2SW2A通讯光纤收发器与2SW2A交换机之间传递数据,2SW1A交换机通过2SW3A通讯光纤收发器与2SW3A交换机之间传递数据;

    B网的组网方式为,2SW1B交换机通过2SW2B通讯光纤收发器与2SW2B交换机之间传递数据,2SW1B交换机通过2SW3B通讯光纤收发器与2SW3B交换机之间传递数据。

    优选地,对于A网,所述厂用UPS电源输出端与单刀开关1/2A串联,接触器KM1的线圈跨接在厂用UPS电源输出端上后串联接触器KM1的常开触点,最终向2SW1A交换机的电源输入端供电;厂用保安段电源依次串联单刀开关1/2B和接触器KM1的常闭触点后,最终也向2SW1A交换机的电源输入端供电,其中厂用UPS电源为A网中2SW1A交换机的优先供电电源。

    优选地,对于B网,所述厂用保安段电源输出端与单刀开关3/4B串联,接触器KM2的线圈跨接在厂用保安段电源输出端上后串联接触器KM2的常开触点,最终向2SW1B交换机的电源输入端供电;厂用UPS电源依次串联单刀开关3/4A和接触器KM2的常闭触点后,最终也向2SW1B交换机的电源输入端供电,其中厂用保安段电源为B网中2SW1B交换机的优先供电电源。

    优选地,所述的接触器KM1的常开触点和接触器KM1的常闭触点并联,通过插排向2SW1A交换机的电源输入端供电。

    优选地,2SW2A通讯光纤收发器的电源输入端和2SW3A通讯光纤收发器的电源输入端,与2SW1A交换机的电源输入端并联。

    优选地,所述的接触器KM2的常开触点和接触器KM2的常闭触点并联,通过插排向2SW1B交换机的电源输入端供电。

    优选地,2SW2B通讯光纤收发器的电源输入端和2SW3B通讯光纤收发器的电源输入端,与2SW1B交换机的电源输入端并联。

    3.有益效果

    采用本实用新型提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:

    (1)本实用型设备冗余配置中电源冗余彻底,为消除DCS网络系统内单个电源故障或单个设备故障造成的设备重大隐患,确保机组稳定可靠运行;

    (2)本实用新型实施后进行试验,切除单路电源或单个网络交换机,均未出现网络中断现象,并且经改造实施至今机组运行中也未再发生全单元机组DCS系统全网络中断的事件;

    (3)本实用新型2SW2A、2SW2B交换机使用的优先电源不同,能够防止出现厂用UPS电源或厂用保安段电源故障时,所有交换机都不能工作的现象,确保运行人员通过交换机监视和操作锅炉侧设备;

    (4)本实用新型采用厂用UPS电源和厂用保安段电源同时供电的方式,减少了接触器切换的频次,延长了接触器的使用寿命;

    (5)本实用新型的每个交换机采用独立供电的方式,且是厂用UPS电源和厂用保安段电源同时供电的方式,防止故障发生时造成所有交换机出现故障的现象。

    附图说明

    图1为本实用新型的操作台交换机A网实施方案;

    图2为本实用新型的操作台交换机B网实施方案。

    具体实施方式

    为进一步了解本实用新型的内容,结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。

    实施例1

    结合图1-2,一种DCS系统冗余网络设备电源配置,,它包括厂用UPS电源和厂用保安段电源,其中,所述厂用UPS电源输出端与一个单刀开关串联,接触器的线圈跨接在UPS电源输出端上后串联接触器的常开触点,最终向交换机的电源输入端供电;厂用保安段电源依次串联另一个单刀开关和接触器的常闭触点后,最终也向交换机的电源输入端供电。

    实施例2

    本实施例的一种DCS系统冗余网络设备电源配置,与实施例1类似,其中不同之处在于,交换机有两个组网,分别为A网和B网,A网的组网方式为,2SW1A交换机通过2SW2A通讯光纤收发器与2SW2A交换机之间传递数据,2SW1A交换机通过2SW3A通讯光纤收发器与2SW3A交换机之间传递数据;

    B网的组网方式为,2SW1B交换机通过2SW2B通讯光纤收发器与2SW2B交换机之间传递数据,2SW1B交换机通过2SW3B通讯光纤收发器与2SW3B交换机之间传递数据。

    实施例3

    本实施例的一种DCS系统冗余网络设备电源配置,与实施例1类似,其中不同之处在于,对于A网,所述厂用UPS电源输出端与单刀开关1/2A串联,接触器KM1的线圈跨接在厂用UPS电源输出端上后串联接触器KM1的常开触点,最终向2SW1A交换机的电源输入端供电;厂用保安段电源依次串联单刀开关1/2B和接触器KM1的常闭触点后,最终也向2SW1A交换机的电源输入端供电,其中厂用UPS电源为A网中2SW1A交换机的优先供电电源。

    实施例4

    本实施例的一种DCS系统冗余网络设备电源配置,与实施例1类似,其中不同之处在于,对于B网,所述厂用保安段电源输出端与单刀开关3/4B串联,接触器KM2的线圈跨接在厂用保安段电源输出端上后串联接触器KM2的常开触点,最终向2SW1B交换机的电源输入端供电;厂用UPS电源依次串联单刀开关3/4A和接触器KM2的常闭触点后,最终也向2SW1B交换机的电源输入端供电,其中厂用保安段电源为B网中2SW1B交换机的优先供电电源。

    实施例5

    本实施例的一种DCS系统冗余网络设备电源配置,与实施例1类似,其中不同之处在于,所述的接触器KM1的常开触点和接触器KM1的常闭触点并联,通过插排向2SW1A交换机的电源输入端供电。

    实施例6

    本实施例的一种DCS系统冗余网络设备电源配置,与实施例1类似,其中不同之处在于,2SW2A通讯光纤收发器的电源输入端和2SW3A通讯光纤收发器的电源输入端,与2SW1A交换机的电源输入端并联。

    实施例7

    本实施例的一种DCS系统冗余网络设备电源配置,与实施例1类似,其中不同之处在于,所述的接触器KM2的常开触点和接触器KM2的常闭触点并联,通过插排向2SW1B交换机的电源输入端供电。

    实施例8

    本实施例的一种DCS系统冗余网络设备电源配置,与实施例1类似,其中不同之处在于,2SW2B通讯光纤收发器的电源输入端和2SW3B通讯光纤收发器的电源输入端,与2SW1B交换机的电源输入端并联。

    实施例9

    本实施例提出了一种DCS系统冗余网络设备电源配置,现建议改造方案如下:

    1、取消2B05柜和操作台下的小UPS装置。

    2、在2B05柜增加两路电源和一个接触器KM2。

    3、锅炉侧交换机实施方案:2SW2A交换机及其附属光纤收发器采用2B05柜KM1接触器供电,2SW2B交换机及其附属光纤收发器采用2B05柜KM2接触器供电;且2B05柜KM1接触器采用厂用UPS电源优先,厂用保安段备用方式供电;2B05柜KM2接触器采用厂用保安段优先,厂用UPS电源备用方式供电。参照附图1、附图2。

    4、操作台交换机实施方案:2SW1A交换机及其附属光纤收发器采用操作台KM1接触器供电,2SW1B交换机及其附属光纤收发器采用操作台KM2接触器供电,操作台KM1接触器采用厂用UPS电源优先,厂用保安段备用方式供电;操作台KM2接触器采用厂用保安段优先,厂用UPS电源备用方式供电。

    以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本实用新型的保护范围。

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  • UPS的作用及特点

    2021-08-02 03:39:08
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    原标题:UPS的作用及特点

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    1、UPS的作用

    UPS的作用主要有以下几个:

    (1)市电中断的情况下,能利用自身所带的蓄电池通过逆变电路将直流电转换为220V交流电给计算机及网络系统供电,保证计算机及网络系统能正常运转。

    (2)对市电有稳压作用,能在电网电压波动时稳定电压。

    (3)能抑制电网的电力谐波干扰、电压瞬间跌落、高压浪涌、电压波形畸变、电磁干扰等电力污染,为计算机及其它设备提供电压稳定、波形纯正的电力供给,保证计算机及网络系统的正常工作和数据不受干扰。

    1.2 UPS的特点

    对于一套高质量UPS供电系统来说,它应具有如下特性:

    (1)高可靠性

    系统应具有能提供365×24连续提供高质量的UPS逆变电源的供电能力。这就意味着,在UPS供电系统的运行中,既不允许出现任何瞬间供电中断/停电事故,也不允许出现由普通的市电经交流旁路直接向用户负载供电的情况。为此,要求UPS供电系统应满足如下要求:

    ——由于UPS单机本身的故障率低,因此目前大型UPS产品的平均无故障工作时间(MTBF)为20万~40万小时。——采用具有高度容错功能的“N+1”型UPS冗余并机系统来进一步提高UPS供电系统的可靠性(“1+l”型冗余并机系统的典型MTBF值可达140万~200万小时)。

    ——在整套UPS供电系统中,不应存在单点瓶颈故障隐患。

    ——允许在UPS逆变电源连续供电的条件下,执行不停电的维护和检修操作。

    ——万一在用户设备端出现短路故障时,应将故障的影响缩小到尽可能小的范围。

    (2)高抗干扰性

    UPS供电系统能使互联网设备获得高“可利用率”,并可为其创造优良的运行环境。

    大量的运行实践表明:电源干扰问题是造成互联网设备的“可利用率”下降的重要原因之一。在此需说明的是:电源干扰不仅来源于普通的市电电网,它还来源于设计不完善的UPS本身及用户的互联网设备本身。这是因为配置在IDC和MDC机房内的服务器、磁盘阵列机和交换机等均内置有开关电源,这种整流滤波型非线性负载会向UPS供电系统反射3~23次低次谐波干扰,可能带来降低话音质量的恶果。实践证明,过大和过频地出现电源干扰,轻者会导致互联网的传输速率下降,网络服务器的数据丢包率增大等隐性故障,从而导致互联网设备被迫进入“降额使用”状态,严重时会导致网络瘫痪。

    由此可见,高速信息网络技术的迅猛发展,对UPS 供电系统所能提供的电源质量提出更为严格的要求。

    2、UPS的分类

    UPS分为后备式、在线式和在线互动式三种。

    (1)后备式UPS

    当市电正常时由市电给负载设备供电,并给蓄电池浮动充电。当市电电压波动超过规定值时时启动逆变电路将电池的直流电转换为稳定的交流电输出,给负载供电。后备式UPS平时由于是由市电直接给负载供电,所以无法消除市电电网上存在的浪涌、尖峰、频率漂移等电气污染,而且容量比较小。但是它的技术简单,成本较低,价格相对低廉,用于许多对电压稳定性要求不高的场合。

    (2)在线式UPS

    在线式UPS一直使其逆变器处于工作状态,市电正常时它是首先通过电路将市电交流电转换为直流电,再通过逆变器将直流电转换为正弦波交流电给负载供电,在供电情况下还能对输出进行稳压及防止电磁干扰,而且还通过充电电路给蓄电池浮动充电。当停电时,则使用电池的直流电,所以逆变器不存在切换时间,所以适用于对电源有较高要求的场合。

    (3)在线互动式UPS

    这是一种智能化的UPS,除具有在线式UPS的功能外,还可以自动侦测市电的电压,可以提供高精度的正弦波交流电输出。在线互动式UPS 还具有与计算机进行通讯的功能,有的还可以连接互联网,可以通过网络对UPS 进行管理,而且可以根据计算机及网络系统的工作状况自动调整UPS 本身的工作状况和输出状况,并且在UPS 出现故障时,可以通知计算机系统,启动冗余的备用电源,所以称之为智能型UPS。一般用于网络系统中的服务器、路由器和大型骨干网的交换机以及部分工作站等对电源要求较高的场合。它将大大提高计算机系统的可靠性。

    3、UPS技术的发展与应用

    3.1智能型UPS

    随着电子技术的不断发展,有很多新技术、新元件不断应用到UPS 产品中,所以UPS 产品的发展己经走出了一味追求高电气性能的老路,开始追求产品的高可靠性和高稳定性。

    现在的在线互动式UPS都具备通过RS232/ RS485或者是以太网的网络接口与计算机进行通讯的功能,配合相应软件就能对UPS 进行本地/远程监控,大大提高了UPS 的可用性。在计算机网络及通信事业迅猛发展的推动下,当今的UPS已在大量引进微处理器监控技术的基础上发展成为智能化UPS。所谓“智能化UPS”是指在UPS主机上增设通信接口,利用它经过专用的通信电缆或经过调制解调器等与计算机服务器、路由器、网关等设备上相对应的通信接口相连,建立起双向通信调控管理功能,并安装能适应各种操作平台的电源监控软件,管理UPS的运行、操作,提高UPS效能的供电系统。智能化UPS能实时监视UPS的输入、输出电压,输入、输出频率,输出电流,电池电压,UPS主机温度等运行参数,在UPS故障或电池供电规定时间后将计算机中的数据自动存档,退出并关闭系统,能通过传呼、E-mail等方式通知系统管理人员等。对于网络化智能UPS还必须配置相应的网卡,将UPS管理纳入网络管理系统中来。

    3.2 UPS的智能化管理

    为了达到UPS对整个局域网系统进行保护的目的,UPS的智能化管理功能显得尤为重要。因此,内部配置微处理器的智能化UPS是当今UPS发展的一个新趋势。它通过UPS 内部硬件与软件的结合,并利用接口或网络专用的适配器,由系统管理员对UPS 的运行工作状态进行远程化和智能化控制,以大幅度提高UPS 的功能。例如,它可以用作监控UPS 的输出电压频率、市电电压频率、蓄电池状态以及故障记录等。它还可以通过软件对蓄电池进行检测、自动充放电以及遥控开关机等。

    3.3 UPS的监控技术

    要实现UPS的管理,就必须建立有效的电源管理系统,即建立物理上的信息传输接口和逻辑上的通信协议以及UPS信息数据库的管理。一个完整的电源管理系统,通常由电源管理软件和智能附件组成,也就是说,智能UPS的监控是由硬件、软件监控两部分组成。

    一般UPS 监控技术可分为以下几种:

    (1)基于串行通信方式的监控技术

    串行通信是传统的UPS 软件/附件通信方式,多用于中小功率UPS 解决方案,其优点是安全、可靠、安装简单,但这种通信方式的局限性是通信距离短,主要用于局域网中UPS的监控及其所连接计算机的安全保护。

    (2)基于Web 的监控技术

    基于Web的软件/附件监控技术是随着Internet的发展而诞生的,附件主要是Web/ SNMP Management Card。在数据中心或大型计算机网络中,UPS 通常要保护多台计算机。通过TCP/IP与计算机及UPS 通信,同时系统管理员通过Web浏览器对分布在WAN范围内的UPS 进行监控,定期产生UPS的状态报告。

    (3)基于SNMP的监控技术

    基于SNMP 的软件/附件监控技术与网管产品的发展有紧密的联系,主要用于UPS数量多、分布广的企业级网络中。给UPS 配上网卡或直接将SNMP适配器集成到UPS里,把UPS作为网络中的独立节点进行控制和诊断。

    (4)基于Modem/电话/寻呼网络方式的监控技术

    拨号上网,使用Internet浏览器实现UPS 的远程监控,以各种方式显示UPS 的工作状态,定时开/关机、自检,在故障情况下通过多种方式报警,恢复后,取消关机动作,并发出相应的信息。

    3.4 UPS监控技术的发展趋势

    UPS系统与Internet技术的紧密结合,使其增加整个信息系统的易用性比以往任何时候都更有意义。虽然传统技术如电话拨号、SNMP 、Telnet等已实现了对UPS的远程和集中监控,但这些技术通常要求特定的设备配置和操作技能。随着Internet的普及,使用浏览器监控UPS将成为UPS监控技术的主流。

    由于未来网络的广泛化和全球化,必然带来网络的复杂化,多种形式的网络系统将连接在一起。作为网络系统的一部分,要求UPS能够实现在各种网络平台上的监控,而且随着Internet、Intranet 和电子商务的高速发展,用户对网络可用性的要求会越来越高,使UPS从对网络关键设备的保护延伸至对整个网络路径的保护。因此,监控软件除了要提供完善的监控保护功能,还必须支持主流操作系统、跨平台操作并具有即插即用的功能;支持主流数据库及应用软件;与主流服务器管理工具集成;与主流网络管理系统集成。

    4、局域网UPS的选择

    4.1 UPS选择的原则

    一个典型的局域网通常拥有服务器、网络交换机、路由器、网管工作站、数据存储器、PC、打印机以及其他各种终端设备。由于局域网的节点数量多,而且各个节点可能分散在不同的地点,这样,就会有位于不同地点的多台UPS 需要维护,因此,在局域网中使用的UPS有其自身的特点,在选型和配置时必须加以注意。

    通常,局域网的中心机房应采用10~20kVA中等容量的UPS集中供电方式,并采用双机热备份或并联供电,确保供电安全可靠。而对于局域网中众多的无法集中设置的PC、路由器、打印机等设备,应采用分散式的在现场设置小容量UPS提供电力保障,且应首选对电网没有污染的在线式UPS装置。这是因为后备式或互动式UPS都属于低端产品,其可靠性和故障率等技术性能都不如在线式UPS;另外在遇到比较恶劣的电网环境时,基本上无法抑制电网干扰传至网络设备,容易影响局域网正常工作。

    4.2 选择UPS的注意事项

    应合理设置局域网内负载设备的布局,尽可能采用单台大容量UPS集中供电方式。这样,不仅可以降低UPS单位功率的投资费用,而且还可以减少UPS的故障率,并有利于提高蓄电池的利用率。

    要选用允许市电电源波动范围大一些的UPS机型,并要考虑局域网的不同配送电系统的具体要求,以适应其带载的能力。

    要选用过载能力强和具有抗输出短路能力的UPS机型,这样可以减少UPS切换操作的机率,以降低UPS的故障率。

    在局域网中要适当配置抗瞬态浪涌的抑制器,以便更好地保护网络设备,并选用具有输出零线对地线电位低的UPS机型,以获得尽可能高的数据传输速率,且降低数据传输的误码率。

    要根据局域网中不同等级的集中监控要求,配置具有不同网络控制功能的智能化UPS机型,以适应网络功能的需求,同时也可以避免投资浪费现象。

    5、UPS的维护

    现在UPS得到了广泛的应用,UPS是使用简单但也容易损坏的设备,科学的使用和维护UPS可以提高UPS的可用性,延长UPS的使用寿命,在正常使用情况下应注意以下几点:

    (1)不要用来接电感性负载,因为电感性负载在启动时的启动电流往往是正常工作时额定电流的3~5倍,容易引起UPS的瞬时过载,影响UPS的寿命。

    (2)不要满载运行,长期满载使用UPS,将直接影响UPS的寿命,选用UPS时一般以负载额定功率的120%~150%选用UPS,如1kW负载一般选用1.5kW的UPS。

    (3)维护好蓄电池,多数UPS采用的蓄电池是免维护的密封式铅酸电池。虽说是免维护,但如果维护不当,同样会缩短电池的寿命。对于UPS特别是后备式的UPS,如当地长期不停电,要定期(一般三个月)人为的中断供电,使蓄电池对负载放电,以保持电池蓄电性能,当然这个过程需要专人负责。

    (4)注意防雷击,要保证UPS 的有效屏蔽和良好接地,以保护UPS内部电路和电池的安全。

    (5)注意用电安全,不要随意对UPS产品进行拆装维护,以免发生安全事故。因为UPS的输出一般是交流220V,存在触电危险,所以一般要请专业服务人员来维修。

    来源:网络

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