UPS在电子行业的应用之PCB板生产线

1、( 之PCB板生产线)500VA-3200KVA中达电通股份有限公司、八刖 言,3一. PCB板生产线上的主要设备3FA )J二. 设备特性及对电力环境的要999,1,1101012V求2V、 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5三. UPS的选用X丿 I 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5吐四. UPS的方案实施XH I一i 5555555555555555555555555丄1. 分散式供电方案X丿I、5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

2、5 5 5 5 5 5 5P2 .集中式供电方案, ,，72. 1.系统结构示意图,72.2. 平面布置示意图82.3. 电池配置计算书8五. 两种方案的效能分析与比较9, 丿1. 满足负载需求性分 析,1/ I555555555555555555555552. 固定投资成本效益分 析,1/ I55555555555555555555553. 维护成本效益分 析,1/ I 55555555555555555555555554. 风险分担效益分析,05. 后续投资效益分析,0六. UPS产品介绍 ,5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

3、 51. 产品特性介绍,5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 52. 性能及技术特点 ,八、5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 53. 性能及技术特点说明123.1.采用先进智能的微处理控制器CPU控制设计123.2 .先进的运行控制架构设计133.3. 适应中国国情的设计 ,143.4 .独特可靠的并机技术,16七 . 专业服 务,R 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 八.总结 ,5

4、 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5随着科技进步和人们生活水平的提高， 电子产品得到了广泛的应用， 这也 促进了电子行业的迅速发展， 象台达电子、广达电脑、台积电、富士康等等 都是该行业的龙头企业。 基于生产成本考虑，这些企业纷纷在发展中国家造厂、 扩建，这也给UPS在这些国家的销售提供了一个良好的契机。不同的电子厂对UPS的需求也不一样， 下面介绍一下台达UPS在PCE板生产线上的应用方案。PCB板生产线上的主要设备一条完整的PCB板生产线一般包括前段和后段两部分， 这两部分分别处理P CB板的正面和背面。前段应当包括：

5、一台锡膏检测仪（检测锡膏厚度） 、一台锡膏印刷机（印刷锡 膏）、一台高速点胶机（点胶） 、三至五台高速贴片机（插小零件） 、三至五台 通用贴片机（插大零件）、一台自动光学检测仪 （检验零件位置）、一台锡炉（焊 锡）、一套传送带。后段应当包括：一台锡膏检测仪（检测锡膏厚度） 、一台锡膏印刷机（印刷锡 膏）、一台高速点胶机（点胶） 、三至五台高速贴片机（插小零件） 、三至五台 通用贴片机（插大零件）、一台自动光学检测仪 （检验零件位置）、一台锡炉（焊 锡）、一套传送带、两台ICT测试机（检测锡炉出来的PCB板）、一台裁板 机（ 裁去多余的板边 ）。如果处理单面的PCB板，前段部分可以省去，只用后段

6、部分就够了。设备特性及对电力环境的要求总观PCB板生产线上的主要设备，基本上有以下几个特点：A. 呈电感特性（而又非纯电感性，功率因数大约在0 .6 5） 。多数设备内 有伺服电机或者马达， 如：贴片机内有直流电机和真空马达， 锡炉内除了有加 热装置外还要有传送装置，流水线传送带也要由马达带动等等。B. 电力可靠度要求不高，一旦停电损失不会很大。这些设备中对电力要求较 高的应当是贴片机和锡炉， 停电可能会使贴片机程序丢失， 会使锡炉内的半成 品无法出炉。但这两种设备内部一般已配置了一台小型UPS, 般不会造成 半成品报废。C. 后备时间要求不长。停电后能使半成品下线，设备正常关机就行了。D.

7、要求的电力环境可能不是国内标准的。 所用设备多数都是日本或者欧美国 家进口的产品，可能会要求使用6 0H z ,110V或者127V、2 3 0 V 等规格的交流电。三.UPS的选用电子厂的设备都是在室内生产车间, 环境温度和承重各方面都比较好, 选 用UPS方案时可以不做这方面的考虑。根据以上的负载特性和需求，选用UPS方案时主要应考虑以下几个方面：A. 最好含有输出隔离变压器，并且UPS容量应为负载容量的3 5倍。因负载特性呈感性, 启动电流较大, 在整个生产过程中, 设备内的电机可能会 频繁启动，所以UPS要预留容量，否则可能会频繁地超载告警。另外，含有输出隔离变压器的UPS耐负载冲击性

8、更强， 更适用于工业环境，同 时也能更有效地降低输出的零地电压。B. 选用单机安装方式即可，无需并联或者串联热备份。因为设备对电力 可靠度要求不高，主要的设备里面已经配有小型的UPS。 在这种情况下如果 再选用并联冗余或者串联热备份方案, 势必会造成投资上的浪费, 使投入和产 出比不佳。当然,在不增加投资的情况下,设备停电的机率越低越好。C. 后备15-30分钟的时间即可。 这个时间足够使半成品下线和设备 正常关机。D. 根据设备要求选用特种规格的UPS, 或者在UPS输出端加装隔离 变压器来改变UPS的输出电压。四.UPS的方案实施根据客户的不同要求，实施方案可分为分散式供电方案和集中式供电

9、方案 两种。1 .分散式供电方案该方案是采用多台单机UPS对生产线上的各设备分别供电。配置满载后备15 -3 0分钟的电池。图1和图2是某电子厂电脑主板生产线的UPS配置示意图，UPS用的是台达N系列和特规的NT系列UPS，从中可以了解一些该方案的实施情况。前段:锡育检测仪台达N6KUPS台达 NT20KUFS福膏印刷机 石遽点胶机输人配电柜台达 NT 50KUTS出:-.高遠贴片机ffl1-1鬲速贴片机H高邃贴片机配丨高速贴片机-1通用贴片机通用贴片机台达 NT20KUF54施用贴片机 电 Lj趣用贴片机,I自动光学检测仪台达B6KUF5台达町IE KUFS后段:台达W6KU7S台达 NT2

10、0KUFS1 1n鶴膏印刷机r1|哥速点胶机:锡营检测仪台达HT 50 KUPS1输111高速.贴片机1 高速贴片机r1I高速贴片机11H高速贴片机台达 HT20KUFS配台达NeKUPS电台达HT 30 KUFSr I C T测试机台达 HT20KUFSr I C T测试机I C T测试机锡炉自动光学检测仪传送带（含前段）台达 NT1D0KU7S台达 NT20KUPS台 jJNT20KUPS2 .集中式供电方案该方案是采用单机大功率UPS对生产线上的各设备集中供电。配置满载后备15-30分钟的电池。同样以方案一中的生产线设备为例， 若负载总容量为10 0KVA,则可以选 用1台台达NT系列4

11、00KVA的UPS集中供电。 配置中达电通12V8 0AH铅酸免维护电池2组，每组2 9颗，共5 8颗。2组电池安装于2个DE C30B1型电池柜内，经熔丝和开关后连到UPS上去。 电池满足生产线设 备全开的情况下后备时间大于15分钟。当交流电正常供电时，输入电源经整流后既向蓄电池组充电又向逆变器供电， 逆变器输出稳定的交流电源。交流电停电时，由蓄电池组经逆变器向负载供电。 当电池低电压或者UPS出现过温，过载或者故障时会自动转到静态旁路工作 模式，继续向生产线各设备供电。2.1 .系统结构示意图（如图3）臾配电柜薯配电柜生产线各_ _ _ _L2.2 .系统平面布置示意图（如图4）生产线各设

12、备电池柜电池柜400KVA输入输岀UPS配电柜电池不耳尺寸（冊）:W*D*H= 900 *828*1700UPE尺寸（個）：阱D*H二 1600995*1950注:实际摆放可根据车间貝体青况做调整.图42.3 .电池配置计算书电池提供的功率二负载容量（VA）X负载的输入功率因数-UPS逆变器效 率=100KVAX0.65-0.95=68421.05W台达NT系列UPS每组配置电池数量为29颗 ，为了防止单组电池故障或者 以后更换电池时影响生产，最好配置两组电池。所以每颗电池需提供的功率为：68421.05W-58颗=1179.67W根据中达电通电池的功率查询表查得 ，25C环境下，单颗DCF1

13、26-12 / 8 0 （12V80AH）电池15 分钟放电到10. 50V （ 6X1 . 75V ）时所能提供的功率为1 4 0 2.8 0 W，大于且最接近1 1 7 9.6 7W。所以UPS配置2组DCF126-12/80( 1 2 V80AH) 中达电通铅酸蓄电池，可满足生产线设备全开的情况下后备时间大于15分钟。五.两种方案的效能分析与比较这里对上述两种方案做以下的分析与比较。1 .满足负载需求性分析A. 两种方案都选用了含有输出隔离变压器的UPS，并且UPS容量都 为负载容量的3 5倍，满足了负载呈感性的特性。B. 两种方案都选用了单机安装方式， 并且都有维修旁路，既能满足负载

14、对电力可靠度要求不高的需求，又能有效避免因维修UPS而造成的人为断电。C. 两种方案都配置了后备15分钟的电池， 足够满足半成品安全下线和 设备正常关机。D. 根据设备的特殊要求，两种方案都选用了特种规格的UPS, 满足了 负载对非标准交流电压的需求。可见，在满足负载需求性方面，两种方案都能满足，不分上下。2 .固定投资成本效益分析分散式供电方案选用15套容量不等的UPS给生产线上的各设备供电，集中式供电方案选用1套400KVA的UPS给生产线上的各设备供电。在安装空间投资方面，分散式供电方案要比集中式供电方案大的多， 并且在购置 UPS成本方面，15套容量不等的UPS也要比1套400KVA的

15、UPS 贵。因而，在固定投资成本效益方面，集中式供电方案占有一定的优势。3 .维护成本效益分析由于分散式供电方案使用的UPS数量多， 分布比较广，所以维护时需要 投入的人力和时间要比集中式供电方案多。 为了便于管理，有的分散供电方案 会选用集中监控作为该方案的辅助方案， 这样一来，虽然降低了维护人力和维 护时间，但资本投资将会跟着增加。所以，在维护成本方面，集中式供电方案也是优于分散式供电方案的。4. 风险分担效益分析分散式供电方案使用的是多台中小型UPS分散供电，可以实现风险分担，如果某台UPS故障，最多只能影响整条生产线的局部环节， 况且中小型 UPS比较容易修复，紧急时甚至可以迅速更换一

16、台，所以它对生产的影响很 小。集中式供电方案用的是单台大型UPS集中供电，一旦该UPS出现故障，将会影响整条生产线的生产，况且大型UPS维修起来相对比较困难， 如要迅速 更换一台更是不大可能。虽然台达NT系列的UPS都有维修旁路， 可以实现 不断电维修， 但是由于维修所用的时间相对比较长， 如果在维修过程中一旦市 电中断，整条生产线也将会因之而停产。所以在风险分担方面，分散式供电方案具有一定的优势。5 .后续投资效益分析UPS及其配套的电池使用几年后需要更换。 由于分散式供电方案所用的UP S和电池多而小，因而可以化整为零，陆续更换。而集中式供电方案就没有这 方面的优势，必须一次性投入较大数额

17、的资金。所以在后续投资效益方面，分散式供电方案也是具有一定的优势的。综上所述， 两种方案在都能满足负载需求的情况下， 集中式供电方案于固定投 资成本效益和维护成本效益方面更具有优势， 而分散式供电方案则在风险分担 效益和后续投资效益方面更胜一筹。 因此， 最终选用何种方案， 还要根据客户 的取舍倾向来决定。六.UPS产品介绍前面的分散式供电方案和集中式供电方案中都选用到了台达NT系列的UPS,下面对该系列的UPS做一下介绍。1.产品特性介绍台达NT系列 UPS是专家精心研究为大型用户所设计，其主要应用领域为 各种资料数据处理系统、电信系统、卫星系统、网络系统、医疗设备、安全紧 急逃生设备、监控

18、保全系统、各种工厂设备。台达NT系列UPS采用先进的IGET高频切换正弦脉宽调变技术设计，使UPS供电品质好、效率高、热损耗小、噪音低、体积小及寿命长，同时采用 模块化设计可降低平均修护时间（MTTR ）,使维护工作更简便，藉由微处理 器的数字化设计， 简化复杂的模拟线路及大量减少零件数目， 使系统更为安全 可靠。为了强化UPS系统供电的可靠度，台达NT系列可提供两种高可靠运行设计 方式：利用双回路设计，将UPS连接成双机热备份 (Hot-sta ndby redu ndancy)。利用双机并联回路设计(Parallel redu nda ncy)最多可8 台UPS并联冗余 , 且无须外加并联

19、控制卡。智能型微处理器控制的多国语言及图形化LCD显示 ；可让使用者明确了解UPS运作模式整体状况，正确操作，确实管理及维护。内容包含有：UPS系统运行状态图。各种电气指针参数测量。设备的基本资料。告警信息，事件记录。参数修改设定。使用者并可透过不同的通信埠(RS232/RS485/SNMP/DRY CONTACT/ETHER等ET 直接连接计算机或透过网络进行远程监控，使微处理器对UPS各种诊断信号传送至计算机屏幕，使用者可直接在计算机上对UPS进行监视及控制，并集中控制管理，提升UPS的安全性，节省人力资源。人性化设计使台达NT系列UPS为使用者提供了可用性强的高品质电力，为广大信息用户的

20、最理想守护神。2 .性能及技术特点 双变换纯在线式设计可8台UPS并机冗余，无须外加并联控制卡 使用大型中文及多国语言图形化LCD显示 宽广的输入电压范围逆变器采用全桥架构技术，可100%三相不平衡供电且负载适应性 最强磁性组件采用H级绝缘防护等级设计，安全性高充电系统采DIN 4 1 7 7 3国际标准设计有电池温度补偿，延长电池使用寿命电池组共享（Common Battery）可远程遥控或面板控制警急事故关机功能（EPO ） 高整机效率标配有手动维护旁路开关功能（MES ）输入端可作双回路供电设计具有输出隔离变压器输出过载能力强采用多组微处理器控制与模块化设计，维护简易 内建SRAM，可以

21、储存5 0 0笔信息资料 可搭配电力监控软件，对UPS作网络及远程监控提供超过4种以上的通信接口可供选择智能变速风扇，低噪音，节省电费及提高风扇使用寿命 短路保护设计与超强防雷击保护可作8台（N+1 ）并机扩容冗余，提供经济可靠的高效率供电保护3 .性能及技术特点说明3.1 .采用先进智能的微处理控制器CPU控制设计 数字化设计:1藉由高速的微处理器运算为基础的数字化设计，简化复杂的模拟线路及零件数目，提高了整个系统的集成率及可靠度。UPS系统的控制参数，直接经由高速的微处理器取样计算， 可得到 精确的读值并对系统实时控制调整，提供精细的SPWM逆变脉冲， 驱动逆变器的IGET模块，使UPS输

22、出纯净可靠的正弦波。经由高速的微处理器取样计算出精确的数字化读值， 可经由LCD显 示出各种重要的电气参数（包含负载百分比，各相的输入/输出电压、 电流频率，电池电压、电流，告警指示.等），更方便让管理者清楚 的对机器的运行进行正确实时的管理。完善的自检功能，使UPS的运行更可靠安全。管理者也可以经由UPS的控制面板依实际需要设定相应的管理参 数（如输入/输出电压、频率范围，充电电压、电流，密码设定.等）。 多段式冷却风扇速度控制，改善系统可靠度、效率、噪音及提高风扇 使用寿命。可8台UPS并机冗余，1无须外加并联控制卡：以高速的微处理器为基础的数字化设计， 各台UPS能够精确快速的 返馈逆变

23、补偿电流与电压的参数，同时经由通讯线对负载的功率取样 返馈逆变补偿电流的参数，使各UPS之间的电压保持稳定一致，环流也可以大幅度的降低，可同时并接8台同型UPS运行。内建SRAM, 1可以储存多于5 0 0笔信息资料：内建SRAM可以储存500笔信息资料， 可提供系统异常前后的状 态及资料，对计算机辅助诊断及问题得到正确的判断， 提高了维修的 时效。智能型充电并有电池温度补偿设计延长电池使用寿命提供自动浮充及均充两种充电模式和定电流及定电压两阶段充电，可使电池容量维持在满容量状态，延长电池使用寿命。对于环境温度的变异，充电电压也进行相对应的调整（参照电池技术规格，以2 0C为基准每上升1C，充

24、电电压调降0 .5V每下降 1C,充电电压调升0 . 5V ），以延长电池寿命。智能型放电器设计:可依负载的实际情况及电池的电流量大小，来调整电池的过低保护电压准位，以确保电池工作在最佳的状态及延长电池使用寿命。3.2 .先进的运行控制架构设计采用IGET高频正弦脉宽调变技术.：I采用IGET高频正弦脉宽调变切换技术，降低系统噪音及电力损 失。双备份电源设计：IUPS的所有控制模块（包括整流器/逆变器/静态旁路开关/保护用 电子开关/CPU控制线路等）的工作电源，均为双备份冗余，提供系 统 2 0 0 %的运行安全保障。可做双机热备机（Hot Standby Redundancy ）连接配置设

25、计：以提高系统可靠度及UPS故障清除能力可作8台（N +1）并机扩容冗余，提供经济可靠的高效率供电保护： 控制采随机控制架构，无需固定主机/副机的区分；避免因单点故障 时所造成的当机风险，不但可以扩大供电容量且提高系统的可靠度与 UPS故障清除能力。所谓N+1并机扩容冗余；以并接8台同型UPS系统供电为例， UPS系统可以供应7倍单台的负载容量， 当8台UPS其中有一台 异常脱离系统时，剩余 7台UPS仍然可以满足负载的正常供电。 逆变器采用全桥架构，可接100%三相不平衡供电且负载适应性 最强：输出的三相逆变器采分离控制，完全独立返馈控制，使三相负载在完 全10 0%不平衡下，仍然可以满足各

26、相负载的正常供电 （稳压精度 小于 1%）。全桥设计的逆变器架构，可以降低IGET的耐压要求， 使UPS对 不同性质负载的适应性最强。模块化设计：降低平均修护时间（MTTR），维修效益最高。整流器有软启动设计_:.当UPS的输入转由发电机连接供电使用时， 可使发电机供电得到平 滑过度连接，可避免发电机受到瞬间负载的冲击或过载故障， 可使发 电机保持正常运行，延长使用寿命。使用者亲和接口及智能型数字化电源管理：多国语言图形化大型LCD显示使UPS易于操作，更拉近了与用户间的距离。LED系统指示图及UPS状态指示， 直接提供UPS运转模式的状 况。可管理的通信接口端口，有干接点 /RS232/RS

27、485/SNMP/ETHER NET 讯端口，使UPS监控管理变得更简便，功能强大，可提供UPS状 态监视及网络管理能力。3.3. 适应中国国情的设计 宽广的输入电压范围： 在满载的情况下，输入电压的范围非常宽（一20%+ 20%）,在供电环境恶劣的大部分地区，大多数的UPS要靠电池放电才能保 持输出电压稳定的情况下，台达UPS还能够按正常的市电工作方式 运行，降低电池放电的次数及损耗，延长电池使用寿命。双变换在线式：保护用户的精密设备供电质量，市电与电池供电为“零”时间断电转 换，负载端可以完全滤除输入市电的杂波， 提供用户负载纯净的正弦 波，可延长设备使用寿命。短路保护设计与超强防雷击保护

28、使设备不受外部恶劣环境的冲击并保护用户负载设备获得安全的运 行。完全中文化显示接口 :_提供用户简易方便的操作管理及维护指示 全中文LCD显示画面：系统主画面：显示UPS运行状态图及状态、异常告警、异常处理信 息提示画面。量测画面：显示UPS各种电气指针参数测量，包括：输入/输出电压、电流、频率，电池电压、电流、状态、容量及输出负载百分比、 功率因素，温度状态，等资料。参数设定画面：可对UPS的一些基本保护参数依需求设定，包括： 逆变器输出电压准位、输入电压、频率范围及电池的容量、充放电电 压、电流范围、状态测试时间、安装、更新告警日期和系统时间、密 码、语言、LCD明暗对比调整之设定，等。系

29、统控制画面：可强制控制逆变器、旁路输出状态、警报器静音调整、 测试电池状态、控制充电形式，等。事件记录画面：可记录显示UPS历史状态发生情形及时间，查看目前UPS使用的状态，透过事件记录可作为UPS故障时分析问题的 依据。事件记录可达5 0 0笔资料。其它信息画面：显示电池状态测试结果及日期、电池安装日期、电池 放电次数、旁路状态次数、UPS运转时间、UPS运转状态代码、 现在时间、UPS基本容量编号、软件使用版本和干接点输出设定状 态,等。全中文化远程监控管理软件：可透过不同的通信埠(RS232/RS485/SNMP/DRCONTACT/ETHNET等)直接连接计算机或透过网络进行远程监控，使用者可直接在计算 机上对UPS进行监视及控制，并集中控制管理源。3.4 .独特可靠的并机技术台达UPS采用高速的微处理器运算为基础的数字化设计，独特的 热补偿运算控制，直接并机技术，在UPS单机之间无需外加并机卡 或并机柜，采用环路通讯电缆连接来传递实时信号，实现并机的“均 流”控制。对于并机系统中的各台UPS，均都处于完全“平等”的调控状态之中。并采用独特的同步相位调制法。每台UPS能“智能” 地将位于并机系统中的各台UPS的同步跟踪调到最佳状态（各台之间的相位差几乎为零） 和实时动态地调节所带的负载百分比， 实现高 精度的负载均分。在