6ES7307-1EA00-0AA0 SIEMESN 6ES73O7-1EAOO-OAAO 6ES73071EA000AA0 Zasilanie

Siemens 6ES7307-1EA00-0AA0 | SIMATIC S7-300 PS 307 Stabilizowany Zasilacz — 5A, Automatyczne Przełączanie 120/230VAC, Wyjście 24VDC, Sprawność 87%, Zabezpieczenie przed zwarciem, 80×125×120mm

Przegląd

(obecny w wielu modelach PS 307) pozwala na włączanie i wyłączanie wyjścia 24V DC przy podłączonym do modułu zasilaniu sieciowym AC.Siemens 6ES7307-1EA00-0AA0 to 5-amperowa wersja modułu zasilającego SIMATIC PS 307 — dedykowanego konwertera AC-DC, od którego rozpoczyna się każdy standardowy system sterowania S7-300. Zanim jakikolwiek procesor, moduł sygnałowy lub moduł rozszerzeń będzie mógł działać, PS 307 musi przekształcić sieć zasilającą AC w stabilizowane 24V DC, które zasilają magistralę S7-300 i dostarczają napięcie obciążenia dla urządzeń terenowych.

Relacja między PS 307 a stacją S7-300 jest fundamentalna: PS 307 nie jest akcesorium ani opcją. Jest to elektryczny punkt startowy stacji.

Tam, gdzie niektóre systemy sterowania wymagają oddzielnych zewnętrznych zasilaczy dla sterownika PLC i obciążeń urządzeń terenowych, PS 307 jest zaprojektowany do pełnienia obu ról z jednego urządzenia.

Wyjście 24V DC zasila napięcie systemowe S7-300 (zasilając procesor, magistralę tylną i wszystkie zainstalowane moduły) i może jednocześnie zasilać 24V DC dla wejść/wyjść terenowych — czujniki zbliżeniowe, cewki zaworów elektromagnetycznych, obwody sterowania stycznikami, lampki sygnalizacyjne — wszystkie pobierają prąd z tej samej stabilizowanej szyny 24V.

Pojemność wyjściowa 5A (120W przy 24V) jest wystarczająca do obsługi w pełni wyposażonego stelaża S7-300 plus rozsądne obciążenie pola wejść/wyjść.

Automatyczne przełączanie zakresu napięcia jest praktyczną zaletą, która czyni PS 307 prawdziwie uniwersalnym zasilaczem. Brak zworki do przestawienia, brak przełącznika wyboru do prawidłowego ustawienia, brak ryzyka podłączenia 230V AC do zasilacza skonfigurowanego dla wejścia 120V.

PS 307 wewnętrznie wykrywa napięcie wejściowe i odpowiednio dostosowuje swój obwód prostowania i stabilizacji — podłączenie do sieci 120VAC w Ameryce Północnej lub sieci 230VAC w Europie, lub dowolnego napięcia nominalnego pomiędzy nimi mieszczącego się w dopuszczalnym zakresie, daje to samo wyjście 24V DC.

Kluczowe specyfikacje

87% Sprawności i 18W Straty Mocy — Implikacje Projektowania Termicznego

87% sprawności PS 307 — przy 138W mocy wejściowej, 120W użytecznego wyjścia 24V DC, z 18W rozproszonymi jako ciepło — ma praktyczne implikacje dla termicznego projektowania szaf sterowniczych.

W szafie sterowniczej każdy wat straty mocy staje się ciepłem, które musi być zarządzane. Strata 18W tylko z zasilacza znacząco przyczynia się do całkowitego zapotrzebowania szafy na rozpraszanie ciepła. W połączeniu z ciepłem z modułu procesora (zwykle 4–6W), kilku modułów sygnałowych (40–80mW na moduł) oraz wszelkich modułów funkcyjnych lub procesorów komunikacyjnych w stelażu, całkowite obciążenie cieplne szafy wynosi łatwo 30–50W dla średniej wielkości instalacji S7-300.

Producenci szaf określają maksymalne dopuszczalne temperatury otoczenia wewnętrznego (zwykle 40°C lub 55°C w zależności od parametrów modułów).

Jeśli naturalna konwekcja szafy nie jest w stanie wystarczająco szybko odprowadzić całkowitego obciążenia cieplnego, temperatura wewnętrzna wzrasta, ostatecznie przekraczając parametry modułów i powodując przedwczesne awarie. 

Wkład PS 307 w ten budżet cieplny powinien być uwzględniony w każdym obliczeniu termicznym szafy.

Konstrukcja PS 307 typu impulsowego (w przeciwieństwie do liniowej konstrukcji transformatorowej) zapewnia 87% sprawności w kompaktowym module o szerokości 80 mm.

Zasilacz liniowy o tej samej mocy miałby zazwyczaj sprawność 50–60% i rozpraszałby 40–60W jako ciepło z tego samego wyjścia 120W — prawie trzykrotnie większe obciążenie termiczne.

Przewaga sprawności impulsowego PS 307 jest bezpośrednio widoczna w wydajności termicznej szafy.

Połączenie równoległe — Rozszerzenie do 10A Wyjścia

Gdy wymagania zasilania pojedynczej stacji S7-300 przekraczają 5A wyjścia PS 307, dwa moduły PS 307 5A można połączyć równolegle na tej samej szynie wyjściowej 24V DC — dostarczając łącznie 10A.

Ta praca równoległa wymaga dopasowania regulacji napięcia wyjściowego obu zasilaczy, aby jeden nie przenosił nieproporcjonalnie większej części prądu. 

Konstrukcja PS 307 obsługuje pracę równoległą, a oba moduły dzielą prąd obciążenia bez potrzeby stosowania dodatkowego sprzętu do równoważenia prądu.

Podejście równoległe zapewnia nie tylko dodatkową pojemność, ale także pewien stopień redundancji: jeśli jeden PS 307 ulegnie awarii, drugi nadal dostarcza 5A, co może być wystarczające do utrzymania działania krytycznych części stacji.

Jednak nie jest to równoważne z prawdziwym zasilaczem redundantnym w trybie hot-standby (gdzie diody wyjściowe lub aktywny obwód współdzielenia obciążenia zapewniają brak spadku napięcia podczas przełączania) — gdy jeden PS 307 w parze równoległej ulegnie awarii, nastąpi krótkie przejście, zanim ocalały moduł ustabilizuje się na maksymalnym wyjściu. 

W zastosowaniach, gdzie nawet chwilowe zakłócenie zasilania 24V jest niedopuszczalne, należy zastosować dedykowane moduły zasilania redundantnego z funkcją hot-swap i obwodami współdzielenia obciążenia.

Dioda diagnostyczna i przełącznik WŁ./WYŁ.

Dwie funkcje na panelu przednim zasługują na uwagę w praktyce instalacji i konserwacji:

(obecny w wielu modelach PS 307) pozwala na włączanie i wyłączanie wyjścia 24V DC przy podłączonym do modułu zasilaniu sieciowym AC. potwierdza, że napięcie wyjściowe mieści się w określonym zakresie regulacji. Świeci na zielono, gdy wyjście 24V jest obecne i w granicach limitów.Jeśli dioda LED jest wyłączona przy podłączonym zasilaniu AC, wyjście jest albo poniżej progu (przeciążenie, zwarcie lub błąd regulacji), albo PS 307 uległ wewnętrznej awarii. Sprawdzenie diody LED jest pierwszym krokiem diagnostycznym, gdy stacja nie uruchamia się.

Przełącznik WŁ./WYŁ.

(obecny w wielu modelach PS 307) pozwala na włączanie i wyłączanie wyjścia 24V DC przy podłączonym do modułu zasilaniu sieciowym AC.Ta funkcja jest wykorzystywana podczas operacji hot-swap modułów — wyłączanie wyjścia 24V (aby szyna 24V była martwa) przed wyjęciem lub włożeniem modułu sygnałowego pod napięciem — gdy wymaga tego architektura systemu.Pozwala również na kontrolowane ponowne uruchomienie szyny 24V bez odłączania zasilania AC, co jest przydatne w procedurach resetowania błędów.

Często zadawane pytania

P1: Czy zasilacz PS 307 5A może zasilać jednocześnie napięcie systemowe S7-300 i urządzenia terenowe, i czy istnieje ryzyko jego przeciążenia, jeśli urządzenia terenowe pobiorą więcej prądu niż oczekiwano?

Tak, pojedyncza szyna wyjściowa PS 307 jest przeznaczona do zasilania zarówno napięcia systemowego S7-300 (pobieranego przez procesor i wszystkie zainstalowane moduły przez magistralę tylną), jak i obciążeń terenowych 24V DC (czujniki, cewki elektromagnesów, lampki) podłączonych do okablowania terenowego modułów wejść/wyjść.

Całkowity pobór prądu ze wszystkich tych odbiorników nie może stale przekraczać znamionowej wartości wyjściowej 5A.

Obliczenie rzeczywistego budżetu prądowego przed instalacją systemu jest kluczowe: dodaj znamionowy pobór prądu 24V każdego modułu S7-300 z jego karty katalogowej (zwykle 80–200mA na moduł), maksymalny prąd terenowy ze wszystkich zasilaczy czujników w obwodach wejść/wyjść (każdy czujnik 2-przewodowy pobiera 4–20mA; wiele czujników szybko się sumuje) oraz wszelkie cewki siłowników lub lampki zasilane z tej samej szyny 24V.

Jeśli suma zbliża się do 5A lub ją przekracza, w projekcie należy uwzględnić drugi moduł PS 307 — albo równolegle, albo zasilający oddzielną szynę obciążenia terenowego.

Przeciążenie PS 307 powoduje obniżenie napięcia wyjściowego (aktywuje się ochrona przed zwarciem), co może prowadzić do niewyjaśnionych zachowań stacji, trudnych do prześledzenia bez pomiaru rzeczywistego prądu wyjściowego.

P2: Jaki jest cel specyfikacji prądu rozruchowego (20A przy 25°C, I²t = 1.2 A²s) i jak wpływa ona na dobór zabezpieczeń obwodu zasilania?

Gdy PS 307 jest pierwszy raz podłączony do zasilania — lub ponownie podłączony po krótkiej przerwie w zasilaniu — jego wewnętrzne kondensatory filtrujące muszą zostać naładowane od zera do napięcia roboczego. W tym okresie ładowania (zwykle trwającym kilka milisekund) chwilowy prąd pobierany z zasilania AC jest znacznie wyższy niż prąd roboczy w stanie ustalonym.

Prąd rozruchowy PS 307 wynoszący 20A przy 25°C to szczyt tej przejściowej wartości prądu ładowania. 

Wartość I²t wynosząca 1.2 A²s charakteryzuje energię zdarzenia rozruchowego — iloczyn kwadratu prądu i czasu jego przepływu — i jest to wartość używana do doboru wyłączników nadprądowych i bezpieczników zasilania.

Wyłącznik nadprądowy o zbyt wąskiej charakterystyce zadziałania (typ B, który zadziała przy 3–5-krotności prądu znamionowego natychmiast) może zadziałać fałszywie przy włączaniu PS 307, mimo że nie wystąpiła żadna usterka.

Siemens zaleca minimalny wyłącznik nadprądowy typu C o prądzie znamionowym 6A dla pojedynczego PS 307 — wyłączniki typu C tolerują prądy chwilowe do 10–15-krotności prądu znamionowego przed zadziałaniem, co jest bardziej odpowiednie dla profilu prądu rozruchowego PS 307. Jeśli dwa moduły PS 307 pracują równolegle, łączny prąd rozruchowy przy starcie powinien być uwzględniony przy wymiarowaniu wyłącznika nadprądowego zasilania.

P3: PS 307 jest wymieniony jako zastąpiony przez 6ES7307-1EA01-0AA0. Czy oba moduły są mechanicznie i elektrycznie wymienne w istniejącej instalacji S7-300?

6ES7307-1EA01-0AA0 (następca) jest bezpośrednim zamiennikiem funkcjonalnym dla 6ES7307-1EA00-0AA0 (tego modułu).

Wymiary fizyczne (80×125×120mm), geometria montażu (standardowa szyna S7-300, pojedyncze gniazdo), specyfikacja wyjściowa (24VDC, 5A), specyfikacja wejściowa (120/230VAC, automatyczne przełączanie) i rozmieszczenie złączy są identyczne — moduł następcy fizycznie zastępuje oryginał bez żadnych modyfikacji szafy, regulacji szyny lub zmian w okablowaniu. 

Główna różnica między dwiema rewizjami jest wewnętrzna — następca zawiera aktualizacje komponentów i drobne ulepszenia produkcyjne, które poprawiają wskaźniki niezawodności, a nie specyfikacje widoczne dla użytkownika. Przy pozyskiwaniu zamiennika dla uszkodzonego 6ES7307-1EA00-0AA0, 6ES7307-1EA01-0AA0 jest preferowanym aktualnym zamiennikiem. Jeśli moduł 6ES7307-1EA00-0AA0 z zapasów magazynowych zostanie zainstalowany w istniejącej stacji, będzie działał identycznie jak oryginał.

P4: Czy PS 307 zapewnia ochronę przed krótkotrwałymi przerwami w zasilaniu AC i co dzieje się z wyjściem 24V podczas krótkiej awarii zasilania?

PS 307 zapewnia krótkotrwałe mostkowanie przerw w zasilaniu — wyjście nadal dostarcza 24V DC przez określony minimalny okres po zaniku zasilania AC.

Czas mostkowania jest określony jako minimum 5 milisekund, z minimalną częstotliwością powtarzania 1 sekunda przed dostępem do kolejnego interwału mostkowania.

To 5ms mostkowania jest wystarczające do przetrwania krótkich zakłóceń zasilania spowodowanych przejściowymi zakłóceniami w systemie dystrybucji AC — spadki napięcia spowodowane rozruchem dużych silników na tej samej tablicy dystrybucyjnej, krótkie przerwy od automatycznego przełączania, lub operacje przełączania zasilania. 

Nie jest wystarczające do utrzymania działania podczas przedłużających się awarii zasilania — w takich przypadkach wymagany jest zasilacz awaryjny (UPS) po stronie wejścia AC. 5ms mostkowania jest cechą sprzętową wewnętrznego magazynowania energii PS 307 (kondensatory filtrujące); nie jest regulowane przez użytkownika.

Własne mostkowanie przerw w zasilaniu CPU 312 wynosi 5ms na pinie zasilania CPU, co jest niezależne od mostkowania PS 307. W prawidłowo zaprojektowanym systemie, 5ms mostkowania PS 307 zapewnia, że szyna 24V pozostaje stabilna wystarczająco długo, aby obwody monitorowania zasilania CPU wykonały uporządkowaną sekwencję zatrzymania, jeśli przerwa w zasilaniu będzie trwać.

P5: Czy PS 307 może być używany jako uniwersalny zasilacz panelowy 24VDC dla urządzeń innych niż moduły PLC S7-300 i jakie są uwagi dotyczące instalacji?

Tak. Wyjście 24V DC PS 307 nie jest elektrycznie rozróżniane między zastosowaniem jako napięcie systemowe S7-300 a ogólnym zastosowaniem jako obciążenie panelowe — zapewnia stabilizowaną, stabilizowaną, zabezpieczoną przed zwarciem szynę 24V DC, która może zasilać dowolne obciążenie 24V DC w ramach jego pojemności prądowej 5A.

Powszechną praktyką jest stosowanie PS 307 jako jedynego zasilania 24V dla połączonej stacji S7-300 i jej lokalnych urządzeń terenowych: magistrala tylna pobiera prąd przez zespół szyn, a obciążenia podłączone przewodowo (zasilacze czujników, cewki zaworów, obwody sterowania stycznikami) pobierają prąd z tych samych zacisków wyjściowych przez bezpiecznikowe listwy zaciskowe.

Kluczową kwestią instalacyjną jest uziemienie: wyjście 0V PS 307 (zacisk ujemny) musi być podłączone do systemu PE (ochronnego uziemienia) szafy, aby zapewnić prawidłowe odniesienie szyny 24V.

Pływające (nieuziemione) szyny 24V DC tworzą warunki napięcia wspólnej mody, które mogą powodować błędy pomiarowe w modułach wejść/wyjść analogowych i zakłócenia w obwodach komunikacyjnych.

Karta katalogowa PS 307 określa punkt podłączenia uziemienia i zalecaną praktykę okablowania zarówno dla uziemionych, jak i nieuziemionych konfiguracji 24V.