适用于工厂自动化的集成式高性能网络化电源

工厂自动化的目的是通过在制造过程中运用先进的技术和控制系统来提高生产率并降低制造成本。为此，工厂自动化依靠计算机控制的工作站来处理材料和工作流程，仅需要人类操作员进行监督、监视、调整和维护。虽然许多技术的融合使这成为可能，但其基础是可靠、高效的集成电源，这些电源在设计和制造时都考虑到了工厂自动化的需求。

例如，Siemens 的 SITOP 系列电源提供了一系列基本、标准和高级的选择。多年来，Siemens 的高级电源系列已成为实现最大可靠性和自动化功能的首选，包括效率、紧凑性、过载行为和系统集成的提升。Siemens 的 SITOP 标准级电源专为要求不太严格但仍要求稳健性和具有全面诊断能力的工业应用而设计。

让我们更详细地了解一下这两种 SITOP 选择。

高级全集成电源

Siemens 的 SITOP 电源系统的高级别电源包括 6EP34378MB002CY0，它属于该公司的 PSU8600 电源系列。6EP34378MB002CY0 是一款安装在 DIN 导轨上的四输出 24 V（标称电压）电源。输出电压电平可调范围为 4 至 28 V。每个输出可提供最高 10 A 的电流，总额定输出功率为 960 W。输出 1 和 2 或者 3 和 4 可并联，以使两个输出达到 24 V/20 A。输入为 400 至 500 V 的三相交流电。PSU8600 的其他版本可提供单相或两相输入。

6EP34378MB002CY0 的整体能效达 93%，这有助于其保持低温运行，从而使该电源可通过自然对流被动冷却。其金属外壳两侧均无需间隙，而顶部和底部间隙仅为50 mm。该电源的额定工作温度范围为 -40 至 +60°C。

6EP34378MB002CY0 是一款紧凑型系统，尺寸仅为 125 mm × 125 mm × 150 mm（宽 × 高 × 深）。基本单元的物理尺寸与其他 PSU8600 补充模块（包括电源扩展、缓冲器、不间断电源 (UPS) 和电池模块）相互搭配（图 1）。

图 1：带有扩展和补充模块的 Siemens SITOP PSU8600 基本电源。插图所示为系统环夹，以电气方式连接模块。（图片来源：Siemens）

您可以利用独特的系统环夹来添加其他模块，以增强 PSU8600 基本单元电源。扩展电源模块可增加电源输出，总计可达 36 个。

短期电源故障可利用缓冲模块进行桥接，持续时间 100 ms 至 10 s，这应该足以安全地关闭加工过程。UPS 和电池模块可提供较长时间（大约数小时）的备用电源。

所有扩展模块均通过系统环夹将模块以电气方式连接到基本单元，该环夹可处理电源和数据传输，从而最大限度地减少额外布线的需求。

PSU8600 电源可以完全集成到自动化系统和全集成自动化 (TIA) 入口中（图 2）。

图 2：PSU8600 组件提供全面的数据交换和集成。（图片来源：Siemens）

PSU8600 基本单元包括双 PROFINET 端口。PROFINET 是过程现场网络的英文缩写，是使用工业以太网的自动化行业数据通信标准，旨在用于工业系统中设备的数据采集和控制。

基本单元还包括 OPC-UA，这是开放平台通信统一架构的英文缩写。它是由 OPC 基金会开发的跨平台开源标准，用于从传感器到云应用的数据交换。本质上，它是一种用于工业自动化的机器对机器通信协议。

该电源支持 Siemens 的 SIMATIC WinCC 人机界面 (HMI) 系统。Siemens 提供 SITOP 库，为用户提供可直接集成到 SIMATIC PCS 7 中的模块和面板。Siemens 还提供 SITOP Manager，这是一种用于 SITOP 电源初始配置（调试）、工程设计和监视的工具，独立于 SIMATIC TIA Portal 或 SIMATIC PCS 7 等工程框架。

这些系统中的任何一个都可以监视和控制 PSU8600。输出电压可设置或更改，并且可以监视完整的运行状态和诊断信息，例如输出电流、电压以及过载或短路状况。

标准电源

标准级电源结构紧凑、坚固耐用、节能且安装快速便捷。这类电源适用于各种固定电压工业应用，这些应用不需要像高级电源那样的高度控制。其系统集成重点是工作状态和诊断。

Siemens 的 PSU6200 系列电源及其附加模块是标准级电源的主干（图 3）。

图 3：图中为 PSU6200 电源实例，可提供交流或直流电源，输出电流范围为 1.3 至 40 A。（图片来源：Siemens）

PSU6200 系列电源使用类似的 DIN 导轨外壳，允许并排安装和对流冷却。该系列电源的电压输出为 12、24 或 48 V，额定输出电流为 1.3 至 40 A。表 1 汇总了一些较常用的 PSU6200 电源的规格。

有了多种具有相同电压和不同额定输出电流的电源，升级到更高功率级别就变得非常容易。另请注意，这些电源的源电压可以是交流电或单相直流电；该系列的其他电源则采用三相交流电。

所有 PSU6200 系列电源均具有 95% 或以上的能效，性能优异，从而减少了热量并提高了可靠性。

基本电源单元可通过附加模块来增强，包括扩展、冗余、选择性、缓冲器和 UPS 模块（图 4）。

图 4：附加模块可在电源和负载不稳定的情况下提高电源总线的可靠性和稳定性。（图片来源：Siemens）

扩展、缓冲器和 UPS 模块前面已经讨论过，在标准级电源中执行相同的功能。冗余模块将两个电源连接在一起，这样，如果一个单元出现故障，另一个单元将接管负载供电，从而防止停机。选择性模块监视各个总线线路电流，并且在发生短路或负载高于预期的情况下，会关闭故障电路以防止整条总线失效。

表中的电源单元最大功率输出水平为 240 W 或更高，配备有源功率因数校正 (PFC)。此外，这类单元还包括内置诊断 LED 显示屏和用于连接自动化软件的诊断接口。

诊断显示监视器传送关键的运行参数和状态，包括电压正常、电流利用率和使用寿命状态。诊断接口是串行数据总线，可连接到可编程逻辑控制器 (PLC) 或其他自动化软件的数字输入。诊断端口提供输出电压、负载电流状态、运行时间和温度状态以及设备类型信息（图 5）。

图 5：诊断监视器显示屏（左）和 WinCC PSU6200 系列面板（右）显示电源状态。（图片来源：Siemens）

结语

无论您的自动化工厂有何电力需求，Siemens 的 SITOP 电源和辅助模块都可以对关键生产过程提供支持。这套完整、配套合理的电源产品系列搭配易于使用的软件，可保证实现可靠的电源系统，且能够轻松集成到现代工厂中。