烟草行业新型G.DX6工控机UPS系统的设计

【摘要】为避免G.D X6工控机因为UPS故障导致不正常的关机而造成工控机系统的崩溃，影响工控机的使用寿命并造成生产效率低下，降低设备的采购成本。利用价格比较低廉、质量相对可靠的国产蓄电池组，重新设计外壳并优化UPS管理软件的参数，设计成新型G.D X6工控机的UPS管理系统。

【关键词】UPS软件配置；UPS系统；GDX6工控机；蓄电池容量选择

G.DX6是厦烟公司2011年从意大利G.D公司引进的具有当今世界先进生产水平的新型高速包装机。其生产速度可达到600包/分钟，具有较高的生产能力，产品质量高。目前国内其他卷烟厂也在陆续引进此种设备。每台G.DX6高速包装机组有2台工控机，每台工控机配有1个UPS系統。

一、现状分析

自从2011年引入G.DX6到2014年，UPS电池已经使用了至少3年的时间。各机台的UPS电池都开始老化，并渐渐显现出来。工控机因为UPS故障导致不正常的关机会造成工控机系统的崩溃，一次系统的修复时间在2小时以上。另外，如果因此造成数据丢失，那对生产的影响可能长达数日。一台G.D高速机的工控机高达10万人民币。不正常的关机可能会损坏工控机，减少设备的寿命，加重公司的生产成本。原装的UPS电池是12颗进口的cyclon2v4.5ah小型蓄电池，每颗价格达800元，整组采购共需9600元，采购时间长。

二、方案设计

新方案使用两个12V蓄电池串联后代替原UPS2V电池组模块，使用散热性能较好的不锈钢板设计成蓄电池组外壳，并加装保险丝以保护蓄电池组。由于采用空气开关不便于安装进壳子里面，因此采用保险丝。安装完成后再重新匹配并优化UPS系统软件参数，以更好地管理电源。注意UPS系统软件参数的匹配要多次实际操作，断接工控机电源，以获得最佳的实验数据，记录如关机延时、UPS的供电时间、检测到的UPS电池组最低电压等数据，保证数据的严谨性。

三、方案实施

1、电池容量计算。UPS蓄电池容量在负载一定时，可根据公式

C=W*T/（Ef*η*Vf）计算，

其中：C，电池容量（Ah）；W，负载容量（W）；T，放电时间（h）；Ef，转换效率（约0.6～0.75）；η，电池放电效率（约0.7～0.8）；Vf，放电终止电压。

根据公式，C=24*3.8*（1/6）/（0.7*0.7*10.7）≈2.90AH，选择容量相近的12V3.2AH蓄电池。

2、计算普通保险丝的额定电流。通常，建议持续工作负载为保险丝额定电流的75%，即，按照式

If=In/（RR*0.75）进行计算，选取合适的保险丝：

式中：If为理想的保险丝额定负载值；In为额定工作电流；RR为环境温度修正系数。

因GDX6（S）电控柜空调温度设置为33℃，修正系数为98%，所以

If=3.8A/（0.98*0.75）=5.17A

根据计算结果，选择保险丝容量规格相近的5A。

3、安装。根据电池的规格形状、布线要求、安装位置要求等设计电池组的外壳。选取电控柜中比较宽阔的位置，确定安装位置并钻孔。把两个蓄电池串联起来安装，中间加装5A250V保险丝。

4、优化UPS系统软件配置参数。从工控机开始菜单可以找到UPS系统软件。根据测试的到的工控机最长关机时间设置工控机的关机延时、UPS的供电时间、UPS电池组的最低电压、电池类型、最大电流、接口类型等数据。

四、改进效果

首次使用3个月后，对UPS电池组进行检查，发现外观完好，没有膨胀、漏液现象。在2014年至今，未发现有UPS电池组报警或者是因电池组故障引起的工控机系统崩溃。UPS系统运行稳定。并且，改进后的电池组比原装进口电池组便宜很多，采购时间也比较短，达到预期效果。

参考文献

[1]UPS用蓄电池的选择和充电模式的研究www.upsii.com2014-6-25.

[2]UPS蓄电池的选择.李菁.通信电源技术，2002-12（6）.

[3]李晓莲，宋伟，王梅.浅谈汽车用线路保险丝.客车空调与车身附件，2010年.

作者简介

温建城，男，1985年出生，汉族，助理工程师，本科学历.

注释

UPS：UPS（Uninterruptible Power System），即不间断电源，是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。