Поделиться записью

Выбор максимальной токовой защиты линий

Решение

Так как температура воздуха в помещении равна +25° С, то поправочный коэффициент Кп=1 и при выборе сечений проводов и кабелей по условию нагревания следует руководствоваться (4-17) и (4-18).

Линия к электродвигателю 1.
Выбираем комбинированный расцепитель автоматического выключателя А3124 по условию длительного тока линии, равного в данном случае номинальному току электродвигателя 1 ((см. табл. 4-51).
При выборе расцепителя, встроенного в закрытый шкаф автоматического выключателя, необходимо учесть поправочный коэффициент порядка 0,85. Учитывая сказанное, выбираем расцепитель автоматического выключателя по условию длительного тока линии из соотношения

По паспортным данным выбираем комбинированный расцепитель с номинальным током 100 а и током мгновенного срабатывания 800 а.
Проверяем невозможность ложного срабатывания автоматического выключателя при пуске двигателя 1 по (4-13):

Для линии к электродвигателю в невзрывоопасном помещении сечение выбирается по номинальному току двигателя из (4-17) с последующей проверкой по (4-18), исходя из условия защиты сети только от к. з.
Расчетное значение допустимого тока линии получается равным:

По таблице подбираем трехжильный провод с алюминиевыми жилами марки АПРТО сечением 35 мм2, для которого допустимая нагрузка равна 75 а.
Проверяем соответствие выбранного сечения провода аппарату токовой защиты. Так как автоматические выключатели серии А3100 не имеют регулирования тока уставки, кратность допустимого тока линии должна определяться по отношению к номинальному току расцепителя, равному в нашем случае Iз=100 а. По табл. 4-50 находим значение Кз для сетей, не требующих защиты от перегрузки для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой

Подставив числовые значения в соотношение (4-18)

видим, что требуемое условие не выполняется.
Останавливаемся на сечении провода 50 мм2, для которого условие (4-18) выполняется:

105 а>100 а.

Для остальных линий результаты расчета сведены в табл. 4-52 и ниже даются пояснения, связанные с особенностями каждой из них.

Линии к электродвигателю 3.
Линия к электродвигателю 3 имеет следующие особенности. Двигатель 3 установлен во взрывоопасном помещении класса ВIа, в связи с чем:
1)за расчетный ток при выборе сечения линии принимается номинальный ток двигателя, увеличенный в 1,25 раза;
2)во взрывоопасном помещении класса ВIа не разрешается применение проводов и кабелей с алюминиевыми жилами, следовательно линия от магнитного пускателя до электродвигателя должна быть выполнена проводом с медными жилами (марки ПРТО).

Линия к электродвигателю 4.
Сечение провода ПРТО от магнитного пускателя до двигателя 4 принято равным 2,5 мм2, так как меньшее сечение для силовых сетей во взрывоопасных помещениях не допускается.

Линия к электродвигателям 5 и 6.
Расчетный ток линии определяется суммой токов двигателей 5 и 6.

Магистральная линия.
Длительная расчетная токовая нагрузка линии по условию примера определяется суммой токов всех электродвигателей, за исключением тока одного из электродвигателей 1 или 2:

Кратковременная токовая нагрузка определяется по (4-9) из условия пуска двигателя 3, у которого толчок пускового тока наибольший:

Выбираем электромагнитный расцепитель автоматического выключателя АВ-4С по условию длительного тока линии:

Выбираем максимальный расцепитель с номинальным током 200 а. Уставку тока срабатывания принимаем на шкале зависимой от тока характеристики 250 а и на шкале не зависимой от тока характеристики (отсечка с выдержкой времени) 1600 а.
Проверяем невозможность ложного срабатывания автоматического выключателя при пуске электродвигателя 3 по (4-13):

Определяем табличное значение допустимого длительного тока для кабеля:

Подбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами до 3 кв сечением 95 мм2, для которого допустимая нагрузка равна 190 а.
Проверяем соответствие выбранного сечения кабеля аппарату токовой защиты. Так как автоматические выключатели серии АВ имеют регулирование тока уставки на шкале обратно зависимой от тока характеристики, кратность допустимого тока линии должна определяться по отношению к току срабатывания расцепителя в этой части характеристики, равному в нашем случае Iз=250 а. По табл. 4-50 находим значение Кз для сетей, не требующих защиты от перегрузки, для тока срабатывания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой:

Кз = 0,66

Подставив числовые значения в (4-18):

найдем, что требуемое условие выполняется.

(PDF) Практический подход к выбору мотор-редуктора в системах электропривода

304 GIBERTI ET AL.

представлен в Pasch and Seering (1984). В этой статье представлена ​​так называемая проблема согласования по инерции

, показывающая, как можно достичь наилучшей производительности, когда

инерция нагрузки, относящейся к валу двигателя, совпадает с инерцией самого двигателя

.

In Van De Straete et al. (1998) показана процедура выбора синхронного двигателя переменного тока

с постоянными магнитами и его редуктора для общей нагрузки

.Авторы используют нормализованные крутящие моменты, скорости и передаточные числа, чтобы

отделяли нагрузку от характеристик двигателя. Благодаря этой нормализации модели

для одного стандартного двигателя (JM = 1 [кг м2]) применимы к другим двигателям.

In Van De Straete et al. (1999a) та же процедура распространяется на все типы серводвигателей

. Эта методика создает диаграмму, представляющую все используемые двигатели

и соответствующий им диапазон нормализованных передаточных чисел, но не доступные

и реально используемые коммерческие трансмиссии.

В Cusimano (2003) выбор мотор-редуктора, необходимого для перемещения чисто инерционной нагрузки

, приводит к определению оптимального передаточного отношения, при котором

минимизирует среднеквадратичный крутящий момент двигателя. Однако в зависимости от момента инерции

выбранного двигателя оптимальное передаточное отношение меняется, как и среднеквадратичный крутящий момент двигателя

. Следовательно, процедура выбора редуктора мотор-

является итеративной и приводит к решению, которое приближает желаемое значение

передаточного числа.

В Cusimano (2005) выбор мотор-редуктора анализируется с помощью

с учетом зависимости от закона движения, используемого для работы с общей нагрузкой, в то время как

Van De Straete et al. (1999b) оценивает выигрыш в крутящем моменте двигателя как следствие оптимизации траекторий

и подчеркивает влияние переменного передаточного числа

на производительность машины.

Подробное обсуждение проблемы муфты мотор-редуктора можно найти в

, найденном в Cusimano (2007).Хотя эта работа очень точна, ее чрезвычайно сложно использовать в реальной производственной ситуации. С другой стороны, Roos et al. (2006) предлагает

более простой подход, который заключается в создании базы данных, включающей коммерческие двигатели и редукторы

, а затем опробовать все возможные комбинации.

Хороший компромисс между теорией и практикой можно найти в Legnani

et al. (2002), где выбор двигателя и редуктора производится путем сравнения двух параметров

, соответственно, связанных с характеристиками двигателя и требованиями к нагрузке.

Развивая эти концепции, данная статья определяет процедуру, которая является строгой

с теоретической точки зрения и в то же время практической. Его основные преимущества

заключаются в следующем:

1. простота использования, так как шаги, которым необходимо следовать, определены ясно и просто, не требуя

обширных математических навыков или использования сложных инструментов;

2. Разработка проблемы на основе информации, полученной из каталогов

двигателей и трансмиссий, что позволяет немедленно сравнить все

возможных пар.

МОДЕЛЬ СЕРВО-СИСТЕМЫ

Простая, но общая модель сервосистемы может быть охарактеризована тремя ключевыми элементами

: серводвигателем, трансмиссией и нагрузкой (рис. 1). Нагрузочные характеристики:

Загрузил: [Giberti, Hermes] At: 06:45 20 May 2011

Двигатели переменного и постоянного тока: различия и преимущества

Электродвигатели играют важную роль почти во всех отраслях промышленности. Использование двигателя правильного типа с высококачественными деталями и регулярным обслуживанием обеспечивает бесперебойную работу вашего предприятия и предотвращает повреждение оконечного оборудования из-за износа или скачков напряжения.

Gainesville Industrial Electric может помочь вашей компании выбрать правильные промышленные электродвигатели и детали для ваших приложений.

Праймер по электродвигателям

Электродвигатели — это машины, которые преобразуют электрическую энергию — из накопленной мощности или прямого электрического соединения — в механическую энергию за счет создания вращательной силы. Двумя основными типами электродвигателей являются:

• Двигатели переменного тока , которые питаются от переменного тока
• Двигатели постоянного тока , которые питаются от постоянного тока

Как работают электродвигатели

И переменного тока, и Электродвигатели постоянного тока используют электрический ток для создания вращающихся магнитных полей, которые, в свою очередь, создают вращательную механическую силу в якоре, расположенном на роторе или статоре, вокруг вала.В различных конструкциях двигателей используется одна и та же базовая концепция для преобразования электрической энергии в мощные всплески силы и обеспечения динамических уровней скорости или мощности.

Компоненты главного двигателя

Хотя электродвигатели могут отличаться от одной конструкции или типа к другой, многие из них содержат следующие детали и узлы (расположены от центра, направленного наружу):

• Центральный вал двигателя
• Обмотки
• Подшипники (для уменьшения трения и износа)
• Якорь (расположен на роторе, вращающейся части или статоре, неподвижной части)
• Щетки (в двигателях постоянного тока)
• Клеммы
• Рама и концевые щитки

Типы электродвигателей: AC vs.

Двигатели переменного и постоянного тока — это широкие категории двигателей, которые включают меньшие подтипы. Например, асинхронные двигатели, линейные двигатели и синхронные двигатели — это все типы двигателей переменного тока. Двигатели переменного тока также могут включать в себя частотно-регулируемые приводы для управления скоростью и крутящим моментом двигателя, в то время как двигатели постоянного тока доступны в моделях с самовозбуждением и с раздельным возбуждением.

Привод с регулируемой скоростью переменного тока

Преимущества электродвигателя переменного тока перед электродвигателем постоянного тока

Каждый тип электродвигателя имеет различные преимущества, которые делают их наиболее подходящими для различных коммерческих и промышленных применений. Электродвигатели переменного тока , например, гибки и просты в управлении. Некоторые из их других преимуществ включают:

• Низкие требования к пусковой мощности, которые также защищают компоненты на принимающей стороне
• Контролируемые уровни пускового тока и ускорение
• Надстройки VFD или VSD, которые могут управлять скоростью и крутящим моментом на разных этапах используйте
• Высокая прочность и более длительный срок службы
• Возможности для многофазных конфигураций

Двигатели постоянного тока также обладают собственными преимуществами , такими как:

• Более простая установка и обслуживание
• Высокая пусковая мощность и крутящий момент
• Быстрое время отклика на запуск, остановку и ускорение
• Наличие нескольких стандартных напряжений

Какой двигатель более мощный: переменного или постоянного тока?

Двигатели переменного тока обычно считаются более мощными, чем двигатели постоянного тока, поскольку они могут создавать более высокий крутящий момент за счет использования более мощного тока. Однако двигатели постоянного тока обычно более эффективны и лучше используют входную энергию. Двигатели переменного и постоянного тока бывают разных размеров и мощностей, которые могут удовлетворить любые отраслевые требования к питанию.

Применение двигателей переменного и постоянного тока

Двигатели переменного и постоянного тока находят применение в технологических процессах и объектах практически во всех отраслях промышленности. Некоторые из наиболее распространенных промышленных приложений для двигателей переменного тока включают:

• Приборы
• Приводы и системы компрессоров
• Компьютеры
• Конвейерные системы
• Вентиляторы и кондиционеры
• Гидравлические и ирригационные насосы

  02

• Транспортное оборудование 9
Стандартные промышленные применения для двигателей постоянного тока включают:
• Производство и производственные единицы
• Оборудование, требующее постоянной мощности, такое как пылесосы, лифты и швейные машины
• Оборудование для сортировки на складе

---

Выбор подходящего электрического Электродвигатель для вашего промышленного применения

Установка и обслуживание правильных электродвигателей на предприятиях и оборудовании вашей компании является важным шагом к обеспечению бесперебойной работы и производства.

Gainesville Industrial Electric продает и обслуживает двигатели переменного и постоянного тока, запчасти и многое другое. Мы также являемся авторизованным заводским гарантийным центром. Чтобы получить помощь в выборе подходящего электродвигателя или промышленной сборки для вашего применения, свяжитесь с нами или запросите дополнительную информацию сегодня, чтобы получить ценовое предложение.

---

Связанное содержание:

Машины | Бесплатный полнотекстовый | Обзор тенденций развития электрических машин в современных электромобилях

Большинство машин, используемых в настоящее время в транспортных средствах, являются машинами с постоянными магнитами.Растущие требования к высокой эффективности, высокой удельной мощности и высокой плотности мощности вызвали переход к машинам с постоянными магнитами, например, отход от традиционных индукционных машин, ранее использовавшихся в Tesla Model S, к технологиям на основе постоянных магнитов в Tesla Model 3. , как показано на рисунке 5c.

Существуют различные топологии и классификации машин с постоянными магнитами, но конструкция ротора служит основной характеристикой классификации машин с постоянными магнитами на две широкие категории: машины с постоянными магнитами на поверхности (SPM) и машины с внутренними постоянными магнитами (IPM).Конструкция ротора влияет на несколько важных характеристик машины, в том числе на диапазон скорости с постоянной мощностью. Машины SPM имеют относительно простую конструкцию / конструкцию, но магнит, расположенный на поверхности ротора, приводит к большему воздушному зазору, что влияет на производительность машины, особенно ее CPSR. Несмотря на то, что машины SPM могут быть сконструированы с концентрированными обмотками для достижения значительно улучшенного CPSR, их применение в автомобилестроении сейчас весьма ограничено, особенно в свете перехода к машинам с высоким крутящим моментом и высокой удельной мощностью с уменьшенным содержанием магнитов.

Уравнение электромагнитного момента синхронной машины с постоянными магнитами в системе отсчета d-q может быть выражено как:

T = 32p × [λpmiq− (Lq − Ld) × idiq]

(3)

где p — количество пар полюсов, λ _pm — поток постоянного магнита, i _d и i _q — токи по оси d и q, а L _d и L _q — индуктивности. Тенденция была сосредоточена на мерах по увеличению магнитной связи за счет магнитов и, следовательно, составляющей крутящего момента магнита (первый член в скобках), а также на увеличении значимости между осями d и q для увеличения составляющей магнитного сопротивления крутящий момент, который является вторым членом кронштейна.Увеличение крутящего момента магнита приводит к увеличению потерь в стали в условиях холостого хода и имеет последствия для операции ослабления магнитного потока. При разработке машины со значительным реактивным крутящим моментом вместо крутящего момента магнита объем постоянного магнита в машине может быть уменьшен, в то время как машина по-прежнему способна достигать высокого диапазона скорости с постоянной мощностью. Из уравнения (3), реактивный момент можно математически максимизировать, увеличивая L _q (за счет увеличения проницаемости по оси q) и уменьшая L _d (проницаемость по оси d) до уровня, который согласуется с желаемым магнитным потоком. ослабляющая способность, так как L _d напрямую влияет на характеристический ток машины.Чтобы увеличить потокосцепление, важно уменьшить утечку потока, и в этом отношении также должны быть приняты меры с инновационной конструкцией барьеров для потока. Однако увеличение количества магнитных барьеров ухудшает механическую целостность ротора. Из уравнения (3) очевидно, что машины с поверхностными постоянными магнитами (SPM) не имеют составляющей реактивного момента, поскольку индуктивности обмотки статора L _d и L _q одинаковы. Что касается автомобильной тяги, похоже, что в обозримом будущем машина IPM и ее разновидности будут иметь преимущество перед машиной SPM из-за важных преимуществ, обеспечиваемых реактивным крутящим моментом.Реактивный крутящий момент, обеспечиваемый конструкцией IPM, также означает, что конструкция ротора имеет решающее значение для производительности машины. Конструкция ротора этих машин развивалась от простых плоских магнитов до различных конфигураций U-, V-, W-образных магнитов, двойных V-образных и некоторых других, включая изменения размеров магнитов от полюса к полюсу. На рисунке 5 показана конструкция ротора машин IPM последних серийных автомобилей, где можно отметить, например, прогресс Toyota Prius с одинарной V в 2010 году до двойной V в 2017 году.Соответственно, при двойном V и множественном V объем магнита на Нм крутящего момента также постепенно увеличивается. Для сравнения, по оценкам [25], одинарные V-двигатели потребляют менее 4 г / Нм по сравнению с 4-7 г / Нм для двойных Vs. Поскольку почти во всех тяговых машинах, рассматриваемых в этой статье, используются высокопрочные редкоземельные магниты, эта тенденция к увеличению потребления магнитов весьма сбивает с толку. С точки зрения конструкции обмотки, статоры IPM для тяговых машин имеют концентрированные или распределенные обмотки [18]. , 19,20,21,22,23,24,25].Типичные примеры современных автомобильных статоров показаны на Рисунке 6. Концентрированные обмотки имеют более короткие концевые обмотки, что приводит к меньшим потерям в меди, чем распределенные обмотки, причем последние обычно имеют более длинные концевые витки и, как следствие, более высокие потери в Джоулях. Распределенные обмотки могут быть намотаны в произвольном порядке с прядями или стержнями, намотанными шпилькой. В последних серийных автомобилях, таких как Chevy Spark, Chevy Bolt и Toyota Prius 2017, использовалась конструкция шпильки для волос, и это становится популярной тенденцией.Сообщается, что эта конструкция обмотки демонстрирует более высокое заполнение пазов, меньшую длину концевого витка, улучшенные тепловые характеристики и возможность использования высокоавтоматизированного производственного процесса по сравнению с произвольной намоткой [40].

Тип станков с постоянными магнитами, который все чаще критикуется, — это машины с осевым потоком (AxFM). AxFM имеют желаемые характеристики для тяговых приложений, такие как высокая удельная мощность, высокая эффективность, компактная и модульная структура, малый вес и высокая отказоустойчивость.Эти характеристики возможны, потому что их структура меняет длину на диаметр и позволяет использовать преимущества создания крутящего момента на нескольких поверхностях с более короткими путями тока в машине. Имеются сообщения о коммерческих AxFM мощностью ~ 100–260 кВт с удельной мощностью ~ 5 кВт / кг, и большинство трансмиссий, в которых двигатель расположен внутри колеса, основаны на AxFM, поэтому эта топология хорошо подходит для ин- колеса приложений.

Органы управления электродвигателями — Ликвидаторы D&F

Органы управления двигателем в идеале можно идентифицировать как группу устройств, которые заранее определенным образом регулируют производительность электродвигателя.Органы управления двигателем также известны как контроллеры двигателя. У них есть несколько основных функций, которые включают: автоматический или ручной запуск, а также остановку работы электродвигателя, переключение вперед или реверсирование хода вращения, выбор и регулирование скорости вращения, управление или регулирование крутящего момента, а также защиту двигатель от нескольких степеней электрических перегрузок и неисправностей.

Приложения для управления двигателем

Источник изображения: autosystempro. com

Электродвигатели, независимо от их типа, имеют контроллер того или иного типа. Эти контроллеры двигателей могут различаться по своим характеристикам и сложности, что в основном определяется функцией конкретного двигателя. Самый простой пример механизма управления двигателем — это обычный выключатель, который подключает двигатель к источнику питания. Этот переключатель может быть ручным контроллером или реле, подключенным к автоматическому датчику для запуска и остановки двигателя.

В зависимости от области применения двигателя контроллеры могут предлагать различные функции.Они помогают двигателю запускаться в условиях низкого напряжения, допускают многоскоростные или обратные операции управления, защищают от перегрузки по току и перегрузок, а также выполняют широкий спектр других функций. Некоторые сложные устройства управления двигателем также помогают эффективно управлять скоростью, а также крутящим моментом двигателя (ов), а также могут быть частью системы управления с обратной связью, отвечающей за точное позиционирование машины с приводом от двигателя.

Различные типы контроллеров двигателя

Устройства управления двигателями предназначены для ручного, автоматического или дистанционного управления.Их можно использовать для запуска или остановки двигателя, прикрепленного к машине, а также для нескольких других целей. Эти элементы управления классифицируются в зависимости от типа двигателя, для работы с которым они предназначены.

Маленькие двигатели можно запустить, просто вставив электрический выключатель в розетку и нажав кнопку питания. Однако для более крупных двигателей требуются пускатели двигателей или подрядчики, которые представляют собой специализированные коммутационные блоки, используемые для питания электродвигателя. При подаче питания пускатели прямого включения немедленно подключают клеммы двигателя к источнику питания.Реверсивный пускатель, который содержит две цепи прямого включения, также может использоваться для вращения двигателя в любом направлении. В очень больших двигателях, работающих от источников питания среднего напряжения, в качестве пусковых элементов используются силовые выключатели.

Два или более пускателя используются для пуска двигателя в условиях пониженного напряжения. Через серию индуктивностей или автотрансформатор на клеммах двигателя подается более низкое напряжение, что, в свою очередь, помогает снизить пусковой крутящий момент и пусковой электрический ток.Как только двигатель достигает определенной доли скорости максимальной нагрузки, стартер автоматически передает полный ток напряжения на клеммы двигателя.

Также известный как привод с регулируемой скоростью, привод с регулируемой скоростью представляет собой унифицированную комбинацию устройств, которые позволяют операторам управлять автомобилем, а также регулировать рабочую скорость механической нагрузки. Такие приводы состоят из регулятора скорости или преобразователя мощности, ряда вспомогательного оборудования и устройств и электродвигателя.

В интеллектуальных устройствах управления двигателем используются современные микропроцессоры для управления мощностью электронных устройств, используемых в электродвигателе. Эти контроллеры контролируют нагрузку на двигатель и соответственно согласовывают крутящий момент с зарегистрированной нагрузкой. Это достигается за счет снижения напряжения на клеммах переменного тока и одновременного снижения тока и квар, что приводит к энергоэффективности и меньшему шуму, вибрации и тепловыделению двигателя.

Сервоконтроллеры

можно рассматривать как широкую категорию устройств управления двигателями, в первую очередь известных своими функциями выделения, такими как:

• Точное позиционное управление с обратной связью.
• Быстрое ускорение.
• Серводвигатели с точным регулированием скорости, изготовленные на основе различных типов двигателей, включая серводвигатели переменного тока, щеточные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока.

Эти элементы управления используют обратную связь по положению для замыкания контура управления и обычно используются в сочетании с резольверами, энкодерами и датчиками Холла для прямого измерения положения роторов.

Свяжитесь с нами

Если у вас есть какие-либо вопросы, свяжитесь с нами по телефону, факсу, электронной почте или заполнив нашу онлайн-форму.

Свяжитесь с нами

различных типов двигателей, используемых в электромобилях

Электромобили не являются чем-то новым для этого мира, но с технологическим прогрессом и повышенным вниманием к контролю за загрязнением окружающей среды он стал залогом мобильности будущего. Основным элементом электромобиля, помимо аккумуляторов электромобиля, который заменяет двигатели внутреннего сгорания, является электродвигатель , электродвигатель . Быстрое развитие в области силовой электроники и методов управления создало пространство для различных типов электродвигателей, которые будут использоваться в электромобилях.Электродвигатели, используемые в автомобилях, должны обладать такими характеристиками, как высокий пусковой момент, высокая удельная мощность, хороший КПД и т. Д.

Различные типы электродвигателей, используемых в электромобилях
1. Двигатель серии постоянного тока
2. Бесщеточный двигатель постоянного тока
3. Синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM)
4. Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока
5. Электродвигатели с регулируемым сопротивлением (SRM)
1. Двигатель серии постоянного тока

Высокий пусковой момент двигателя серии постоянного тока делает его подходящим вариантом для тягового применения. Это был наиболее широко используемый двигатель для тяги в начале 1900-х годов. Преимущества этого двигателя — легкое регулирование скорости, а также способность выдерживать резкое увеличение нагрузки. Все эти характеристики делают его идеальным тяговым двигателем. Главный недостаток двигателей постоянного тока — это высокие эксплуатационные расходы из-за щеток и коммутаторов. Эти двигатели используются на индийских железных дорогах.Этот двигатель относится к категории щеточных двигателей постоянного тока.

2. Бесщеточные двигатели постоянного тока

Аналогичен двигателям постоянного тока с постоянными магнитами. Он называется бесщеточным, потому что в нем нет коммутатора и щеточного устройства. Коммутация в этом двигателе осуществляется электронным способом, поскольку двигатели с BLDC не требуют обслуживания. Двигатели BLDC обладают такими тяговыми характеристиками, как высокий пусковой момент, высокий КПД около 95-98% и т. Д. Двигатели BLDC подходят для проектирования с высокой удельной мощностью.Двигатели BLDC являются наиболее предпочтительными двигателями для применения в электромобилях из-за их тяговых характеристик. Вы можете узнать больше о двигателях BLDC, сравнив их с обычным щеточным двигателем.

Двигатели BLDC также имеют два типа:

и. Двигатель BLDC внешнего бегунка:

В этом типе ротор двигателя находится снаружи, а статор находится внутри. Его также называют , как ступичные двигатели , потому что колесо напрямую связано с внешним ротором.Для двигателей этого типа не требуется внешняя зубчатая передача. В некоторых случаях сам двигатель имеет встроенные планетарные передачи. Этот двигатель делает автомобиль менее громоздким, поскольку не требует какой-либо системы передач. Это также устраняет необходимость в пространстве для установки двигателя. Существует ограничение на размеры двигателя, которое ограничивает выходную мощность во встроенной конфигурации. Этот двигатель широко используется производителями электрических велосипедов, такими как Hullikal, Tronx, Spero, легкие велосипеды и т. Д. Он также используется производителями двухколесных транспортных средств, такими как 22 Motors, NDS Eco Motors и т. Д.

ii. Внутренний двигатель BLDC:

В этом типе ротор двигателя находится внутри, а статор — снаружи, как у обычных двигателей. Этим моторам требуется внешняя система трансмиссии для передачи мощности на колеса, из-за этого конфигурация внешнего колеса немного громоздка по сравнению с конфигурацией внутреннего колеса. Многие производители трехколесных транспортных средств, такие как Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green, Volta Automotive, используют двигатели BLDC.Производители скутеров с низкими и средними характеристиками также используют двигатели BLDC для приведения в движение.

Именно по этим причинам он широко используется в электромобилях. Главный недостаток — высокая стоимость за счет постоянных магнитов. Перегрузка двигателя сверх определенного предела сокращает срок службы постоянных магнитов из-за тепловых условий.

3. Синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM)

Этот двигатель также похож на двигатель BLDC, который имеет постоянные магниты на роторе .Подобно двигателям BLDC, эти двигатели также обладают такими тяговыми характеристиками, как высокая удельная мощность и высокий КПД. Разница в том, что PMSM имеет синусоидальную обратную ЭДС, тогда как BLDC имеет трапециевидную обратную ЭДС. Синхронные двигатели с постоянным магнитом доступны для более высоких мощностей. PMSM — лучший выбор для высокопроизводительных приложений, таких как автомобили, автобусы. Несмотря на высокую стоимость, PMSM составляет жесткую конкуренцию асинхронным двигателям из-за большей эффективности, чем у последних. PMSM также дороже, чем двигатели BLDC. Большинство производителей автомобилей используют двигатели PMSM для своих гибридных и электромобилей . Например, Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, нулевые мотоциклы S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3 и т. Д. Используют двигатель PMSM для приведения в движение.

4. Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока

Асинхронные двигатели не имеют высокого пускового момента, как двигатели серии постоянного тока при фиксированном напряжении и работе с фиксированной частотой.Но эту характеристику можно изменить, используя различные методы контроля, такие как методы FOC или v / f. При использовании этих методов управления максимальный крутящий момент становится доступным при запуске двигателя, который подходит для тягового приложения. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют долгий срок службы из-за меньшего количества обслуживания. Асинхронные двигатели могут иметь КПД 92-95%. Недостатком асинхронного двигателя является то, что он требует сложной схемы инвертора и затрудняет управление двигателем .

В двигателях с постоянными магнитами магниты вносят вклад в плотность магнитного потока B. Следовательно, регулировать значение B в асинхронных двигателях проще по сравнению с двигателями с постоянными магнитами. Это связано с тем, что в асинхронных двигателях значение B можно регулировать путем изменения напряжения и частоты (V / f) в зависимости от требований к крутящему моменту. Это помогает снизить потери, что, в свою очередь, повышает эффективность.

Tesla Model S — лучший пример, подтверждающий высокую производительность асинхронных двигателей по сравнению с их аналогами.Выбирая асинхронные двигатели, Тесла, возможно, хотел избавиться от зависимости от постоянных магнитов. Даже Mahindra Reva e2o использует трехфазный асинхронный двигатель в качестве двигателя. Крупные производители автомобилей, такие как TATA motors, планируют использовать асинхронные двигатели в своих автомобилях и автобусах. Производитель двухколесных мотоциклов TVS motors представит электрический скутер, в котором в качестве силовой установки используется асинхронный двигатель. Асинхронные двигатели являются предпочтительным выбором для электромобилей, ориентированных на производительность, из-за их низкой стоимости.Другое преимущество состоит в том, что он может выдерживать суровые условия окружающей среды. Благодаря этим преимуществам индийские железные дороги начали заменять свои двигатели постоянного тока асинхронными двигателями переменного тока.

5. Электродвигатели с регулируемым сопротивлением (SRM)

Электродвигатели с регулируемым сопротивлением — это категория электродвигателей с переменным сопротивлением и двойным сопротивлением. Электродвигатели с регулируемым сопротивлением имеют простую конструкцию и надежны. Ротор SRM представляет собой кусок многослойной стали без обмоток или постоянных магнитов на нем .Это снижает инерцию ротора, что способствует большему ускорению. Надежный характер SRM делает его подходящим для высокоскоростных приложений. SRM также предлагает высокую удельную мощность, которая является некоторыми необходимыми характеристиками электромобилей. Поскольку выделяемое тепло в основном ограничивается статором, двигатель легче охладить. Самым большим недостатком модуля SRM является сложность управления и увеличение схемы переключения . Он также имеет некоторые проблемы с шумом. Как только SRM выйдет на коммерческий рынок, в будущем он сможет заменить PMSM и асинхронные двигатели.

Рекомендации по выбору правильного двигателя для вашего EV

Для выбора подходящих двигателей электромобилей необходимо сначала перечислить требования к характеристикам, которым должно соответствовать транспортное средство, условиям эксплуатации и связанным с ними затратам. Например, для картинга и двухколесных транспортных средств, требующих меньшей мощности (в основном менее 3 кВт) при невысокой стоимости, хорошо использовать моторы-концентраторы BLDC. Для трехколесных и двухколесных транспортных средств также хорошо выбрать двигатели BLDC с внешней зубчатой ​​передачей или без нее.Для мощных двигателей, таких как высокопроизводительные двухколесные автомобили, автомобили, автобусы, грузовики, идеальным выбором будут двигатели PMSM или асинхронные двигатели. После того, как синхронный реактивный двигатель и реактивный реактивный двигатель станут экономически эффективными как PMSM или асинхронные двигатели, можно будет иметь больше вариантов типов двигателей для применения в электромобилях.

Преимущества двигателей постоянного тока | Processing Magazine

Хотя некоторые могут утверждать, что двигатели постоянного тока (DC) больше не актуальны, это определенно не так.Двигатели постоянного тока и преобразователи / приводы постоянного тока живы и здоровы в промышленности, поскольку используются во многих областях, в которых они являются лучшим вариантом (см. Рисунок 1). Двигатели переменного тока (AC), безусловно, снизили продажи двигателей постоянного тока, и они действительно дают преимущества в некоторых приложениях. Понимание различий между двигателями переменного и постоянного тока показывает, где каждый из них работает лучше всего, и помогает выбрать и определить характеристики.

Конструкции двигателей постоянного тока

Популярные конструкции двигателей постоянного тока включают:

• Постоянный магнит
• Бесщеточный
• Шунт
• серии
• Составная рана или стабилизированный шунт

Принцип работы всех этих конструкций аналогичен.Проводник с током помещается в магнитное поле, и подача энергии через эти проводники вызывает вращение двигателя. Разница между конструкциями заключается в том, как и где генерируются электромагнитные поля — в роторе или статоре.

В двигателе с постоянными магнитами статор неподвижен и установлен на корпусе двигателя (см. Изображение 2). Он удерживает постоянные магниты, установленные рядом с вращающимися токонесущими проводниками в роторе. Подача напряжения через щетки, контактирующие с якорем на роторе, индуцирует ток, необходимый для создания механической силы, то есть вращения.Подключение двух проводов к двигателю и подача надлежащего напряжения постоянного тока приведет к запуску двигателя.

Шунтирующие, последовательные двигатели, двигатели с составной обмоткой или стабилизированно-шунтирующие двигатели имеют ротор с электрическими соединениями через щетку и коммутатор. Щетка / коммутатор действует как переключатель для подачи напряжения на различные сегменты катушки ротора во время его вращения.

Эта конфигурация отличается в асинхронных двигателях переменного тока и бесщеточных двигателях постоянного тока. В этих типах двигателей магнитное поле создается в неподвижном статоре.Вместо токонесущих катушек, встроенных в вращающийся ротор, катушки расположены в неподвижном статоре. Вместо постоянных магнитов, установленных на неподвижном статоре, как в двигателе постоянного тока, в роторе установлены магниты.

Эта конструкция устраняет необходимость в электрических соединениях через щетки как в асинхронных двигателях переменного тока, так и в бесщеточных двигателях постоянного тока, поскольку вместо токоведущих проводников вращается магнитное поле. Ротор с постоянными магнитами приводится в движение током и связанным с ним магнитным полем, создаваемым напряжением переменного тока, подаваемым на обмотки статора.

Чистка двигателей постоянного тока

Двигатели

переменного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока популярны и доминируют во многих сферах применения, ранее использовавшихся стандартными двигателями постоянного тока. Хотя это изменение объясняется многими причинами, одна из самых примечательных заключается в том, что двигатели переменного тока требуют меньшего обслуживания.

Все двигатели требуют хотя бы минимального обслуживания, такого как поддержание чистоты вентилятора и двигателя или смазка негерметичных подшипников. Однако двигатели постоянного тока также требуют контролируемой и плановой замены внутренних щеток.Это просто сделать с небольшими двигателями. Однако для двигателей постоянного тока большей мощности (л.с.) процедуры установки щеток более сложны и требуют тщательного соблюдения.

В небольших двигателях постоянного тока с постоянными магнитами щетки можно легко и быстро заменить. Они недорогие, и их замена занимает всего несколько минут. Хорошее практическое правило — заменять щетки, когда они достигают одной трети своей первоначальной длины или каждые 2500 часов использования, в зависимости от того, что наступит раньше. Это гарантирует, что кисти всегда будут соответствовать спецификации.

Хотя техническое обслуживание щеток часто рассматривается как недостаток по сравнению с двигателями переменного тока, щетки в двигателях постоянного тока продолжают совершенствоваться. Конструкции, снижающие износ щеток, такие как коммутаторы меньшего диаметра, увеличивают время работы двигателя между заменами щеток. Конструкция щетки, включая площадь поверхности, форму и контактное давление, также позволяет увеличить интервалы замены щетки.

Почему DC?

Двигатели

постоянного тока часто выбираются вместо двигателей переменного тока по многим причинам (см. Таблицу 1).Двигатели и контроллеры постоянного тока часто являются более дешевым вариантом по сравнению с двигателями и приводами переменного тока, работающими в инверторном режиме. Это особенно верно для приложений с дробным HP.

Двигатели постоянного тока

существуют уже более 140 лет, поэтому они имеют большую установленную базу и, соответственно, широко знакомы с их эксплуатацией и техническим обслуживанием. Для существующих установок замена двигателя постоянного тока на новый — в отличие от перепроектирования схемы двигателя для использования двигателя переменного тока и привода — почти всегда дешевле, быстрее и проще.

Наряду с этим, простая конструкция двигателей постоянного тока делает обслуживание, техническое обслуживание и контроль понятными и легко обслуживаемыми. Возбуждение поля не требуется, а замена щеток и обслуживание двигателя хорошо знакомы обычному промышленному электрику. Даже регулировка скорости проста: просто отрегулируйте напряжение на клеммах, часто используя местный потенциометр.

Кроме того, до конца 1980-х годов, когда был полностью разработан частотно-регулируемый привод (VFD), двигатели постоянного тока были лучшим выбором для управления переменной скоростью, и этот вариант остается хорошо поддерживаемым.

Крутящий момент на малой скорости

В то время как простота управления скоростью двигателя была большой частью его раннего успеха, некоторые другие характеристики двигателей постоянного тока делают их лучшим выбором в определенных приложениях. Двигатели постоянного тока развивают полный крутящий момент на низкой скорости и во всем рабочем диапазоне от нуля до базовой скорости (см. Рисунок 1).

Это делает двигатели постоянного тока хорошим выбором для привода нагрузок с постоянным крутящим моментом, таких как конвейерные ленты, лифты, краны, лыжные подъемники, экструдеры и миксеры. Эти приложения часто останавливаются при полной нагрузке, и полный крутящий момент двигателя постоянного тока при нулевой скорости заставляет их снова двигаться без необходимости увеличения размера.

Двигатели постоянного тока

имеют более высокую удельную мощность и, следовательно, меньше, чем эквивалентные двигатели переменного тока. У них нет катушки возбуждения в статоре, поэтому пространство катушки возбуждения экономится, уменьшая общий размер двигателя. Это становится существенным преимуществом в некоторых приложениях с ограниченным пространством.

Меньшие форм-факторы также означают, что двигатели постоянного тока имеют меньшую инерцию, чем двигатели переменного тока, что обеспечивает более быстрое время разгона и замедления. Это может привести к сокращению времени цикла на производственных машинах, которые часто запускаются и останавливаются.

Двигатели постоянного тока могут быть изготовлены для диапазонов мощности более 4000 л.с., хотя и не часто, в то время как стандартные низковольтные асинхронные двигатели не превышают 800–1200 л. с. Кроме того, необходимы более высокие напряжения, что может значительно усложнить установку и обслуживание.

Современные двигатели и приводы переменного тока сократили разрыв в производительности с их аналогами постоянного тока, но двигатели постоянного тока общего назначения по-прежнему превосходят двигатели переменного тока общего назначения по многим параметрам. Чтобы получить сопоставимые низкоскоростные характеристики двигателя переменного тока, необходимо использовать гораздо более дорогие двигатели переменного тока с инвертором и частотно-регулируемые приводы.

Управление двигателем

Для создания привода с преобразователем постоянного тока требуется меньше электроники и выпрямителей, чем для создания привода с преобразователем переменного тока. При использовании привода переменного тока поступающая мощность переменного тока должна быть выпрямлена для создания постоянного тока, который затем преобразуется обратно в переменный ток для питания двигателя. Приводам постоянного тока необходимо только выпрямлять мощность переменного тока, прежде чем передавать ее на двигатель постоянного тока. Двигатели постоянного тока могут питаться напрямую от разных источников питания, даже от батарей.

В зависимости от типа привода постоянного тока качество выходной мощности сильно различается и обычно измеряется по величине тока пульсаций, производимой приводом.Ток пульсаций определяется форм-фактором привода, который представляет собой отношение тока пульсаций, вызванного выпрямлением, к чистому постоянному току. Высокие пульсации тока приводят к повышенному нагреву двигателя и, возможно, преждевременному выходу из строя щеток. Ограничение форм-фактора 1,40 или менее в приложениях, работающих в непрерывном режиме, является хорошей практикой.

Батарея является идеальным источником тока, поскольку ее форм-фактор равен 1,0 (см. Таблицу 2), что обеспечивает постоянное напряжение и ток для питания двигателя постоянного тока.Привод постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией точно имитирует чистый постоянный ток с форм-фактором 1,05, что означает лишь 5-процентную пульсацию.

Однофазный двухполупериодный выпрямленный привод постоянного тока является наиболее распространенной формой привода постоянного тока, используемой в диапазоне от 0,33 до 2 л.с. Этот привод принимает напряжение переменного тока, пропускает положительную половину формы волны и выпрямляет отрицательную часть формы волны для создания формы волны с форм-фактором 1,4 или 40-процентной пульсации тока. Эти приводы обычно называют приводами с кремниевым выпрямителем (SCR).Многие двигатели имеют «рейтинг SCR», что означает, что их крутящий момент и мощность при полной нагрузке вырабатываются даже при использовании привода SCR, в отличие от более чистого источника энергии.

Простой однофазный привод постоянного тока с однополупериодным выпрямлением имеет гораздо худший форм-фактор. Эти диски пропускают только положительную половину синусоидального сигнала переменного тока и имеют форм-фактор 1,9. Эти полуволновые приводы постоянного тока не рекомендуются для использования с большинством двигателей постоянного тока.

Приложения

Двигатели постоянного тока

подходят для многих применений, включая конвейеры, поворотные столы и другие, для которых требуются регулируемая скорость и постоянный или низкоскоростной крутящий момент.Они также хорошо работают в системах динамического торможения и реверсирования, которые распространены во многих промышленных машинах.

Их быстрое ускорение, остановка и реверс — наряду с линейной кривой крутящего момента — делают двигатели постоянного тока популярным выбором во многих новых конструкциях, особенно для приложений с малой мощностью.

Джо Кимбрелл (Joe Kimbrell) был менеджером по продукции в компании «Приводы, двигатели и управление движением» в AutomationDirect с 2004 года. В 1993 году он получил степень бакалавра электротехники (BSEE) в Технологическом институте Джорджии.Он начал свою карьеру в компании Rovema Packaging Machines в качестве менеджера по электротехнике и проработал там семь лет. Затем он перешел в Automation Intelligence, разработчика / производителя многоосных контроллеров движения и системного интегратора в течение следующих пяти лет, где до прихода в AutomationDirect работал менеджером по проектированию системной интеграции. С ним можно связаться по адресу [email protected].

В чем разница между двигателями переменного, постоянного тока и ЕС?

Кратко:


• По мере того, как конечные пользователи пользуются преимуществами более мощных ПЛК, они также должны учитывать безопасность.
• Увеличивая общую вычислительную мощность ПЛК, поставщики контроллеров предоставили место для дополнительных возможностей.
• Повышение вычислительной мощности позволило создать сложный ПЛК, который может синхронизировать сервоприводы или управлять сложными контурами процессов при передаче данных и поддержке HMI.

Любой, кто служил в армии или даже в большой компании, понимает концепцию иерархии — она ​​определяет, кто главный, порядок подчинения и то, как каждый человек вписывается в эту структуру.Некоторые люди находят безопасность в структуре, в то время как другие с амбициями могут чувствовать себя подавленными. Подобные ситуации применяются в промышленной автоматизации. Иерархическая структура определяет, какой тип оборудования куда направляется и какие действия должны выполняться на каждом уровне. Этот подход подробно объясняется в эталонной архитектуре Purdue Enterprise (рис. 1) .

1. Архитектура Purdue разграничивает четко определенные слои, отражая устаревшее мышление, основанное на доступных технологиях.AutomationDirect


Он размещает технологические и полевые устройства внизу, управляющее оборудование — на среднем уровне, а корпоративные информационные системы (ИТ) — наверху. Операционная технология (OT) с ее ПЛК обычно существует на базовом уровне управления, где они взаимодействуют с полевыми устройствами, выполняют контуры управления и управляют движением. Когда есть необходимость отправить данные в системы более высокого уровня, они должны быть переданы вверх по цепочке команд, переходя от уровня к уровню.

В этой ситуации есть две основные ошибки:

1. Она требует больших усилий разработчика и дополнительных затрат вычислительных ресурсов при использовании нескольких протоколов связи.
2. Он не распознает и не использует растущие возможности ПЛК сегодняшнего поколения.

Классические архитектуры промышленной автоматизации отражают концепции и ограничения оборудования 1990-х годов. ПЛК той эпохи были менее мощными и поэтому должны были быть специализированными и ориентированными на выполнение определенных функций высокоскоростного управления. Системы более высокого уровня требовались для обеспечения более совершенных возможностей обработки данных. Но перемещение данных между нижним и верхним уровнями потребовало значительных усилий.

Пользователи генерировали пользовательские конфигурации кода для выбора, упорядочивания и управления данными. Часто было задействовано множество деталей и программ: ПЛК, шлюзы, ПК, пакеты программного обеспечения, конфигурация сети и вспомогательный код. Даже когда возможность подключения данных могла быть исправлена, это часто происходило в ущерб безопасности. Традиционно в ПЛК было мало (если вообще было) положений о кибербезопасности, особенно для систем, подключенных к Интернету.

Изменения и улучшения

За последние несколько десятилетий в промышленном пространстве многое изменилось.Одна проблема заключается в том, что накладные расходы остаются проблемой. Заводы хотят более плоские и менее сложные системы управления процессами и машинами. Концепция наличия такого количества уровней специализированного оборудования расточительна, но ее можно оптимизировать с помощью более универсальных контроллеров, способных выполнять несколько дублирующих ролей. Старые ПЛК не могли справиться со своими требованиями к высокой скорости, будучи отвлеченными другими функциями управления данными.

Повышение вычислительной мощности (Рис. 2) означает, что современные ПЛК теперь могут синхронизировать сервоприводы или управлять сложными контурами процессов при передаче данных и поддержке человеко-машинного интерфейса (HMI).Сложный ПЛК может охватывать более одного уровня.

2. Некоторые современные ПЛК также включают расширенные функции обработки данных и протоколы связи, поэтому они могут легко связывать полевые данные OT с ИТ-системами предприятия. AutomationDirect


Во-вторых, как только что было отмечено, ПЛК прошли долгий путь, но внедрение всех улучшения не являются единообразными для разных поставщиков. Некоторые компании решили, что традиционные структуры безопасны, и предпочли не выходить за рамки этих ограничений, даже несмотря на то, что ограниченные возможности связи затрудняют интеграцию с вышестоящим и последующим оборудованием.Синхронизация по-прежнему возможна, но она сложна в реализации и требует дополнительных накладных расходов.

Реализовав технологические усовершенствования и увеличив общую вычислительную мощность своих ПЛК для выполнения основных функций с гораздо меньшими затратами, некоторые поставщики предоставили место для дополнительных возможностей. Например, за счет включения более длинного списка вариантов протокола связи, ПЛК может соединять промежуточные сетевые уровни и уменьшать сложность взаимодействия с предприятием.Даже относительно простой ПЛК может работать в среде, где преобладает оборудование от другого производителя. Кроме того, он может взаимодействовать с ИТ-ориентированными активами с помощью прикладного программного интерфейса репрезентативной передачи состояния (REST API) или безопасного транспорта телеметрии с очередью сообщений (MQTT / S) по проводным или беспроводным сетям. Это далеко от старых ПЛК, которые говорят только на MODBUS.

Эта возможность может быть расширена еще больше с возможностью подключения к Интернету вещей непосредственно в облако. Даже небольшой или средний ПЛК может быть сертифицирован для подключения к платформе Microsoft Azure.Сертификация гарантирует пользователям, что устройство протестировано для работы с инфраструктурой Azure, и предоставляет четкую документацию о том, как подключиться. Azure предлагает множество возможностей промышленного Интернета вещей, чтобы помочь пользователям визуализировать и оптимизировать свои операции, в том числе:

• Cosmos DB для хранения данных
• Power Apps для простого создания решений с низким уровнем кода
• Веб-визуализация и мобильная визуализация
• Машинное обучение и аналитика для создания Расширенные модели прогнозирования

Рассмотрим такую ​​ситуацию: ПЛК должен передавать данные восходящему потоку в корпоративную сеть для расширенной обработки. Используя традиционный подход, он перемещается по цепочке через все уровни, возможно, конвертируется в другой протокол раз или два, и в конечном итоге достигает места назначения. Альтернативой является сертифицированный для Azure ПЛК, способный взаимодействовать с центром Интернета вещей Azure без использования шлюза: прямое соединение, менее сложное и с гораздо меньшими накладными расходами.

Применение стандартов

Некоторые из наиболее популярных последовательных протоколов и протоколов Ethernet для целей OT включают ASCII, Modbus RTU, K-Seq, Modbus TCP и EtherNet / IP.С другой стороны, ИТ-системы используют такие протоколы, как SNTP DNS, MQTT, SMTP, SSL и веб-службы. ПЛК, объединяющий эти возможности вместе, становится мостом от ОТ к ИТ, создавая множество способов подключения нового и устаревшего заводского оборудования к сегодняшним корпоративным системам.

Когда все элементы интеграции данных встроены и изначально находятся в ПЛК, настройка выполняется намного быстрее. ИТ-пользователи обычно предпочитают решения с открытым исходным кодом, поскольку они уже знакомы с этим подходом, а не специализированные среды, характерные для промышленных продуктов.

3. ПЛК серии AutomationDirect BRX включают несколько вариантов подключения к данным, каждое из которых является сертифицированным устройством Microsoft Azure.AutomationDirect


Когда эти технологии доступны, пользователи могут выбирать из ряда вариантов в зависимости от требований процесса (рис. 3 ) . Они могут:

• Хранить данные в ПЛК и пересылать их в другие системы с помощью FTP
• Представлять информацию в виде веб-страниц, размещенных на внутреннем веб-сервере
• Предоставлять данные внешним клиентам с помощью REST API
• Обмениваться данными с другими системами использование MQTT поверх TLS

Последний из этих вариантов, MQTT, стал популярным стандартом для обмена данными между ПЛК и облаком.ПЛК в полевых условиях инициирует разговоры как исходящие сообщения с централизованным брокером, который может находиться локально, но чаще всего находится в облаке. Это обеспечивает двустороннюю связь, избегая проблем с брандмауэром и ИТ-управлением, которые могут возникнуть при многих типах входящей связи.

Связь MQTT быстро реагирует, но в то же время может выдерживать сбои сети и связи, обычно встречающиеся на периферии. ПЛК, использующий MQTT, идеально подходит для передачи данных на платформу IIoT, расположенную в службе облачных вычислений, такой как Microsoft Azure.Пользователи могут получать доступ к данным с помощью корпоративных или мобильных клиентов, или они могут создавать другие приложения для использования этих данных MQTT, полученных из ПЛК.

Безопасность и гибкость

Улучшение подключения к ПЛК, к сожалению, ведет к большим рискам кибербезопасности. Следовательно, новые ПЛК должны включать встроенные функции безопасности, такие как:

• По умолчанию закрыто для запросов из внешнего мира
• Встроенное хранилище учетных данных имени пользователя и пароля, управляемое персоналом ОТ
• Белый список IP-адресов для контроля внешних клиентам разрешено обмениваться данными с ПЛК.
• Безопасная связь через TLS, когда это возможно

По мере того, как конечные пользователи пользуются преимуществами более мощных ПЛК, они должны гарантировать, что эти возможности безопасности доступны и настроены должным образом.

Вчерашние ПЛК и другие продукты для промышленной автоматизации были в значительной степени неспособны решать сложные вычислительные задачи, которые нужны пользователям сегодня, потому что они были специализированными и ограниченными с точки зрения обработки данных. Вычислительная мощность, заложенная в сегодняшние цифровые устройства OT, обеспечивает более широкие возможности для поддержки IoT и аналитических усилий на уровне предприятия и в облаке. Объединение проверенных технологий на основе OT с тщательно скоординированными коммуникациями, удобными для ИТ, и безопасностью приводит к мощной комбинации ПЛК.Современные ПЛК могут подключаться напрямую к облаку, что упрощает преодоление традиционных ограничений.

Дэймон Первис (Damon Purvis) — менеджер по продукции ПЛК в AutomationDirect.