CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана

IPM-E: Эмулятор генератора и инвертора для IPM в работе

Итак, настало время рассказать про IPM™, который я придумал для того, чтобы управлять питанием внутри щита от разных источников. Формально это АВР с некоторыми примочками, но с 2015 года я ввёл на своём блоге и своих работах название «IPM» — Intellectual Power Management, потому что в будущем планирую рулить этим всем при помощи ПЛК или других контроллеров.

В этом посте будет не теория, а практика: как этим пользоваться со стороны заказчиков и как я разработал эмулятор (IPM-E™) для генератора и инвертора, при помощи которого могу теперь испытывать сложные щиты с IPM™ в нештатных ситуациях. В тексте поста будут ссылки на всё, что может понадобиться: другие щиты с IPM, рубильники с моторным приводом и прочие штучки.

Никакие схемы я выкладывать не буду, потому что, по-первых, полная схема IPM уже лежит в одном из постов про шкафы и её там надо просто найти (ищущий да обряшет), а, во-вторых, недавно мне написал один чувак и спросил, правильно ли он понял схему IPM в щите Поварово. И прислал то, как он её видит. Так вот он всё понял правильно, а значит тот, кто умеет соображать — разберётся. Кто не умеет соображать — тот может научиться. А тот, кто не хочет соображать — пускай валит отсюда, и побыстрее, потому что халявы тут нет.

1. Проектные изыскания и то, как IPM рождался.

Первой сложной задачей, которую мне надо было решить — это сделать так, чтобы когда ввод сети в доме пропал, генератор запускался не сразу же, а только когда разрядится UPS (или инвертор — в этом посте эти два слова будут равнозначными). После этого генератор должен стартовать, подзаряжать UPS и снова выключаться. Если вам показалось всё так просто, то накидываю ещё: всё это должно работать только когда в доме никто не живёт. Если живут — то генератор должен стартовать после того, как сеть пропала больше чем на хх минут.

А самое главное в техзадании — это то, что вся эта система не стоит выеденного яйца, если она не может обеспечить холодный старт, когда кончится топливо в генераторе и окончательно разрядится UPS. И вот это вот — наиглавнейшее условие работы такой автоматики. Иначе мы можем получить размороженный (это такой дикий жаргонный термин сантехников: когда всё замёрзло, а трубы лопнули) дом — и пи##ц.

Ну и как это всё сделать? Логика вроде как сложная, а большинство заводских АВРов тупые: они переключаются сразу же, если пропал первый ввод. Значится нам нужна какая-то другая, нестандартная логика. А кто её может дать? Ну конечно же, какой-нить свой контроллер. Например Siemens Logo! Берём его, тыкаем в него всякие входы (есть сеть, есть генератор, есть UPS и прочие) и заставляем этот контроллер крутить рубильник с мотором куда нам надо, а заодно и выдавать сигнал автозапуска на генератор.

Вот она — находка!! Урааа!!! «Ща я такое наизобретаю, это ж будет мега-прорыв!!» — радостно кричал я Барамычу в 2015 году, когда мы с ним в кафушке сидели. Но не всё так гладко. Заметил ли кто-то один интересный момент, без которого это всё — так, фигня и бумажные выкладки? Этот момент — ПИТАНИЕ Logo (или другого ПЛК) и питание рубильника с мотором! Вот что будет вас подстерегать, когда вы уже будете думать, что надо начинать сборку всей системы. И вот в этом кроется главная жопа любой логики АВРа на ПЛК или ещё чём-то.

Как это питание обеспечить? Ой, как просто! Давайте возьмём его от UPS! Ведь UPS же — это самое важное, он нам и котельную питает, и СКС, и видеонаблюдение и ваще… Давайте возьмём! И представим, что случилась вот какая ситуация: ввод сети пропал, наш контроллер переключил рубильник с мотором на ввод генератора, в генераторе кончилось топливо, он сдох. Вслед за ним сдох UPS, наш ПЛК/контроллер и рубильник с мотором обесточены… а потом появился ввод сети. Но рубильник-то стоит в положении «Генератор», и значит питание на UPS поступать не будет. ОКей, забракуем это решение! Перейдём на 12/24 VDC и… блин! А рубильник с мотором-то на 230V AC! Значит переключить его мы снова не сможем! Поставить два УПСа и резервировать их между собой? Ну так оба сесть могут… что делать-то?

А оказалось, что причина таких метаний и поисков была в том, что первая заказчица, которая поставила мне такое техзадание, решила экономить на мелочах. Было у неё два мелких UPSа по 3 кВт каждый, и хотела она именно их и использовать вместо того, чтобы купить нормальный мощный инвертор. И она же настаивала на том, что если у нас есть контроллер и UPSы, то зачем нам какой-то штатный блок управления ODPS к рубильнику с мотором? Ведь мы сами им будем рулить.

Вот именно эта идея — отказаться от блока ODPS и завела всех в тупик. На самом деле именно он является сердцем любой системы IPM, а не контроллеры или другая хрень. Потому что этот блок умеет выбирать питание с двух вводов с полной их развязкой и этим бесценен. Надо вам питать контроллер от сети, генератора и UPS — дык поставьте два таких блока каскадом и радуйтесь жизни!

После того, как я наработал опыт, я пришёл ещё и к тому, чтобы отказаться от контроллера вообще. Так что сейчас, если так можно это назвать, существует простая и брутальная версия IPM — без сложной автоматики и при этом надёжная как лом. Ща я про неё и расскажу.

2. IPM™ в готовом щите. Органы управления и возможности.

Итак, что умеет делать мой IPM в текущей полной версии? А вот чего:

• Получает однофазный или трёхфазный ввод сети (до 40..63А в зависимости от конфигурации), контролирует его (напряжение и ток) и защищает от аварийного напряжения.
• По желанию на ввод сети можно поставить обвязку для стабилизаторов (и их байпас). Стабилизаторы следует брать на весь дом целиком, потому что стоять они будут на весь ввод сети. Из-за особенностей работы IPM™ сделать часть питаний стабилизированным, а часть нет — не получится.
• Получает однофазный ввод генератора (до 40..63А в зависимости от мощности генератора) и контролирует его (напряжение и ток).
• Управляет генератором при помощи сигналов «Sense» и «Заряд АКБ», запуская и останавливая его когда надо.
• Имеет обвязку для инвертора (UPS): питание на его вход (зарядку), питание с его выхода (бесперебойное) и получает сигнал о том, что батареи инвертора разряжены или заряжены.
  Если инвертор ещё не куплен или в ремонте, то есть режим байпаса, когда щит питается напрямую, а питание на вход инвертора не подаётся.
  Штатно IPM рассчитан на однофазный инвертор до 25А (5,5 кВт). Если нужна бОльшая мощность инвертора или он должен быть трёхфазным — то для этого меня надо предупредить отдельно.
• Имеет режим работы обычного АВР: пропала сеть? Сразу же стартуем генератор без всякой сложной логики. Этот режим может использоваться, если надо запустить щит руками того, кто не шибко разбирается в автоматике.
• Имеет режим работы АВР с задержкой: если сеть пропала на короткое время, то генератор не стартует. И только если сеть пропала надолго — стартует генератор.
• Имеет режим работы АВР по состоянию UPS: генератор запускается только тогда, когда уровень заряда АКБ UPS стал критическим, чтобы подзаряжать их. Как только UPS зарядился — генератор останавливается.
• Эти режимы работы переключаются в ручном или полуавтоматическом режиме по сигналу «в доме никто не живёт». Если в доме кто-то живёт, то используется режим «АВР с задержкой». Если в доме не живут — то «АВР по UPS»: в этом режиме нам нужна только поддержка самых важных линий, а на остальное наплевать.
• Имеет отключаемое полное питание (то, что раньше я называл «неотключаемые линии»): когда в доме никто не живёт, бОльшая часть линий и техники отключается. Сигнал отключения может подаваться как извне щита (дистанционно, например, выключателем) так и местно — рубильником внутри щита. Это сделано для того, чтобы вырубить дистанционный выключатель, если им начали баловаться дети или его начали случайно выключать какие-нить приехавшие родственники, которые не в курсе про всю эту систему.
• Реализован холодный старт: если умер генератор и умер UPS (разрядился), то когда появится ввод сети — система перейдёт на него и выдаст питание на зарядку UPS (который тоже должен иметь холодный старт и уметь включаться даже с дохлыми батареями).
• Можно наплевать на всю автоматику и вручную перейти на сеть или генератор, если это понадобится для каких-то тестов. Так же вручную можно запустить и остановить генератор для его проверки (автозапуска).
• В системе есть несколько отдельных видов питания (именно поэтому в большинстве случаев не требуется мощный генератор и мощный UPS) с такими условными названиями (для краткости используется одно слово):
  • «Сеть» —  питание только от ввода сети. Используется для не сильно важных и при этом мощных нагрузок (варочная, духовка, печь сауны, кондиционеры). Чаще всего питать их от генератора не надо: еду можно погреть в микроволновке, а без кондеев перетерпеть.
  • «Генератор» — питание и от ввода сети и от ввода генератора. Это питание, скажем так, второй важности. Используется для того, что много потребляет, но без чего сложно прожить. Чаще всего сюда цепляют часть важных розеток, освещения и самую важную бытовую технику: чайник, микроволновку и, например, стиралку — чтобы бельё в ней не протухло, если она не успела его достирать.
  • «UPS (Инвертор)» — это питание высшей важности, но не высокой мощности. Сюда подключаются все системы жизнеобеспечения дома: газовая котельная, насосы циркуляции, холодильники, охранка, слаботочка, инет, видеонаблюдение. Ещё можно подключить самый важный свет — в таких помещениях, в которых без него можно получить травмы: лестницы, ванные, подвалы, холлы.
• Эти виды питаний в двух вариантах — неотключаемые на время, пока в доме никто не живёт и отключаемые — выводятся на кросс-модули внутри щита. Питание генератора имеет на кросс-модуле три фазы, если мы работаем от сети, и одну фазу (параллельно на три) если мы работаем от генератора. Большинство нагрузок это переживают.
  Дальше с кросс-модулей можно подключать дифавтоматы защиты отходящих линий щита.

К генератору и UPS мой IPM ставит вот какие требования (входные и выходные сигналы):

• Генератор должен быть однофазный до 50..63А. Напоминаю пост про подключение генераторов.
• Генератор должен получать сигнал «Sense 230V». Если этот сигнал на него приходит — то генератор должен не работать (или, если он работает, остановиться). Если сигнал пропал — то генератор должен запускаться. Время запуска и остановки генератора должно настраиваться на самом генераторе.
  Если у вас какой-то нестандартный блок автозапуска для генератора — то вы всегда можете поставить на этот сигнал обычное реле с катушкой на 230V AC и получить сухой переключащий контакт для своих нужд.
• Также на генератор выдаётся сигнал «Заряд АКБ». Это 230V после АВРа с током до 16А. Некоторые генераторы требуют отдельное напряжение для зарядки аккумуляторов.
• На UPS выдаётся питание «Вход НА» для его питания и зарядки аккумуляторов. Оно защищено внутри щита автоматом на 25А.
• От UPS мы получаем его выходное питание (от входа или от аккумуляторов) — «Выход ОТ». Щит рассчитан на то, что это питание будет защищено внутри UPS до тех же 25А (5,5 кВт). В крайнем случае может прокатить UPS до 7-8 кВт, но не более.
• Так же от UPS мы должны (если это надо по техзаданию на IPM™) получить сигнал типа «Сухой контакт», рассчитанный на 230V (чтобы он от него не сгорел) о том, в каком состоянии его батареи со встроенным гистерезисом: если они сильно разрядились, контакт должен замыкаться. А когда батареи зарядятся — контакт должен размыкаться.
  Например, контакт может замыкаться при 15% заряда и размыкаться при 95% заряда. Если ваш UPS не имеет такого контакта, то ты вы можете купить монитор состояния АКБ. Они продаются в Сети, например от фирмы «Victron Power» серии «BMV».

Вот так выглядит основная панель управления IPM™ в полной версии. Она, кстати, отлично укладывается в пространство 3х3 DIN-рейки.

Передняя панель IPM в электрощите

На ней находятся такие элементы управления (показаны цифрами):

1. Главный рубильник ввода сети. Отключает щит от ввода сети полностью. Отключать щит от ввода сети можно, если вам надо провести в нём какие-то работы (но не забудьте выключить и остальные вводы!!) или если вы видите, что с сетью творится полная хрень (например, случилась авария и вы понимаете, что это надолго) — тогда нет смысла мучить защиту по напряжению.
2. Контроль напряжения и тока по каждой фазе ввода сети. Сделан на базе Меандр ВАР-М01-083. Он нам нужен для двух вещей: наблюдать за тем, в каком состоянии находится сеть и смотреть потребление. Например, если мы видим постоянный перекос фаз (когда на одной, к примеру, 195 вольт, а на другой 258) — то можно смело бежать и пинать электросети на тему «у вас где-то на магистрали отгорает ноль».
   По потреблению тока можно понимать, всё ли в порядке с оборудованием. Один камрад рассказывал мне случай, когда заметил, что у него постоянно что-то жрёт 4,5А. Оказалось — залипло реле давления и молотил насос скважины. Он успел вовремя и насос не успел сгореть.
3. Защита ввода сети от хренового напряжения. Сделана на базе Меандр УЗМ-51м. Это не УЗИП: от удара молнии эта защита не поможет. Её задача — выключить фазу ввода сети, если напряжение на ней вышло из нормы и потом, когда напряжение вернётся в норму, включить обратно. Напряжение может выходить из нормы, если случилась авария отгорания нуля на магистрали или если у вас просто хреновая сеть.
4. Главное вводное селективное УЗО. Оно нужно для того, чтобы защищать разные служебные линии IPM (стабилизаторы, кабели к генератору, к UPS) и кабели питания щитов других построек (гараж, сарай, баня и прочие) от утечек тока и повреждений. Иногда я могу его не ставить (если нет и никогда не будет других щитов, которые питаются от главного).
5. Блок формирования сигнала «Ввод сети есть». Если этот сигнал есть — то IPM решает что со вводом сети всё в порядке и он находится в норме. Блок защищён автоматом. Если его выключить — то сигнал не будет выдаваться даже если со вводом сети всё хорошо. Сигнал выдаётся, если есть хоть одна фаза ввода сети.
   Отключать этот блок не надо, но может понадобиться, если с вводом сети творится непойми что. Например, мы знаем что прошёл ледяной дождь, провода магистрали оборвались и их чинят. Из-за этого фазы то появляются, то пропадают. Мы хотим оставаться на генераторе, но мониторить состояние ввода сети. Тогда можно или отрубить вводное селективное УЗО из пункта «4» или питание этого блока.
6. Вводной автомат генератора и его контроль (напряжение и ток). Это — ввод от генератора. Если нам надо отключить его — то надо выключить именно этот автомат. Номинал автомата выбирается или по номинальной мощности генератора, который у вас будет или, если вы его ещё не покупали и не знаете какой купите — то максимальной мощности генератора, на которую рассчитан щит (это будет указано в документации).
   Работу генератора можно контролировать по ВАРу: если он чего-то показывает, то генератор сейчас работает.
7. Главный АВР «Сеть — Генератор» на рубильнике с мотором ABB OTM и блоке ODPS. Я расказывал про них вот в этом посте, а в этом — разбирал. Рубильник работает в автоматическом режиме, если в него не вставлена ручка (она идёт в комплекте с ним). Если вставить в ручку в рубильник — то он никуда не будет переключаться, а останется в том положении, в которое вы его поставили этой ручкой. Ввод сети находится слева, ввод генератора — справа.
8. Автомат и лампочка сигнала «Зарядка АКБ генератора». Как я писал выше, иногда этот сигнал нужен, и мой IPM выдаёт его. Вы можете им не пользоваться, если ваш генератор его не поддерживает.
9. Основные органы управления IPM™: переключение его режимов работы и ручные тесты АВРа и автозапуска генератора. Про них мы поговорим ниже.
10. Главный переключатель фаз НоваТек ПЭФ-319. Он нужен для того, чтобы питать вход зарядки инвертора всегда, пока есть хоть одна фаза сети или генератора. Переключатель фаз защищается автоматом от перегрузки или межфазного замыкания, и этот переключатель фаз и его автомат должны быть всегда включены.
11. Органы управления питанием UPS: подача питания на его вход и работа щита через UPS или байпас. Крупная фотка будет ниже.
12. Органы управления полным питанием щита. Про них я тоже расскажу ниже с более крупной фоткой.

То, что я тут показал — это полный фарш. Конечно же, не всем нужна именно такая навороченная функциональность. Кому-то будет достаточно простого АВР на генератор, причём только с одним сигналом Sense для его автозапуска. Поэтому в щитах, которые я для вас делаю, вид IPM™ будет меняться. Но основные его компоненты будут такими же, как тут показано.

Итак, теперь переходим к самому сложному — органам управления работой IPM™. Сейчас надо быть очень внимательными и аккуратными. Вспоминаем логику работы IPM™ в полном фарше: он может работать без автоматики, как простой АВР «Сеть-Генератор», а может работать по сложной логике. Сама сложная логика — это задержка запуска генератора, если в доме живут и запуск генератора только для подзарядки UPS, если в доме никто не живёт.

Вот какие органы управления тут есть:

Органы управления автоматикой IPM в щите

1. Переключатель работы IPM™: вверх — по сложной логике (задержка сети, разряд UPS). Вниз — как обычный АВР «Сеть-Генератор» (если никто не может разобраться в автоматике, или она заглючила, и нужно срочно перейти в простой режим работы).
2. Автомат, который включает автоматику IPM™ со сложной логикой. У этой автоматики есть некоторые внешние сигналы, которые может замкнуть или вы можете чего-то не то на них подать. Поэтому этот автомат и защищает эти сигналы а заодно отключает сложную автоматику IPM™.
   То есть, если вам надо перейти в режим «Простой АВР», то переведите переключатель из пункта «1» вниз, а этот автомат отключите.
   Лампочка рядом с автоматом показывает, что питание на сложную автоматику IPM™ подаётся и она работает.
3. Реле времени ABB CT-MFD, при помощи которого можно настроить выдержку времени, после которой запускается генератор для режима работы «Если в доме живут и пропал ввод сети — запускать генератор через хх минут».
   Шкала у этого реле имеет две крутилки: диапазон (1, 10, 100 секунд, минут или часов) и множитель (от 1 до 10). Нижнюю крутилку трогать НЕ НАДО! Он отвечает за режим работы самого реле и не должна вами настраиваться!
4. Лампочка, которая показывает состояние АКБ UPS: если лампочка горит, то UPS сигнализирует нам о том, что его аккумуляторы сели. Если лампочка не горит — то АКБ UPS в порядке или сигнал о том, что она села, нам не приходит. В будущем я, возможно, буду ставить красно-зелёную лампочку.
5. Переключатель, которым можно обмануть АВР по вводу сети: если его выключить, то АВР будет думать, что ввод сети пропал. Он, как и следующие два, нужен для ручного издевательства на IPM, про которое я расскажу ниже.
6. Переключатель, которым можно отключить сигнал Sense автозапуска генератора. Нужен для проверки работы генератора: если вы выключите переключатель, то генератор получит сигнал «Ввод сети пропал» и будет запускаться даже если с сетью всё хорошо.
7. Переключатель, которым можно обмануть АВР по вводу генератора: если его выключить, то АВР не увидит того, что генератор запущен. Он нужен для тестирования или для того, чтобы АВР не переключался на генератор по каким-то причинам.

Последние три переключателя — это ручное изнасилование IPM™. Скажем, решили вы тестануть генератор: всё с ним хорошо, будет ли он запускаться автоматически? Ради этого вам не надо отключать себе ввод сети и питание в доме. Вы вырубаете переключатель «Sens Сеть ГЕН» (номер «6») и смотрите, как генератор стартует. Врубаете назад — и генератор остановится. Конечно же, хе хе, если с ним всё в порядке.

Ну или ещё: захотели вы зачем-то принудительно перейти на генератор, но оставить ввод сети. Ну не знаю… появилась, скажем у вас там печь сауны, хамам и ещё какая-то фигня, и вам надо нагрузить ввод сети на все ваши 15 кВт, а то, что должно работать от генератора — перевести на генератор. В этом случае мы обманываем АВР так: вырубаем переключатель «Sens Сеть АВР» (номер «5») и переключатель «Sens Сеть ГЕН» (номер «6»). Тогда IPM™ будет думать, что ввода сети нет (хотя он есть). А так как мы запустим (вручную) генератор — то она на него и переключится, и мы будем работать с двух вводов одновременно.

Органы управления UPS’ом банально простые и находятся обычно там, где это логически удобно: среди управления питанием щита. Тут у нас стоят лампочки, которые показывают каждую фазу каждого вида питания и среди них — управление UPS.

Органы управления питанием UPS в щите

1. Питание на вход UPS (на его зарядку). Это переключатель, который обесточивает вход UPS на тот случай, если вам захочется проверить работу UPS без ввода сети (от аккумуляторов) или если вы собираетесь отключить UPS и унести его в ремонт. Ну или если вы его ещё просто не купили.
2. Лампочка, которая показывает то, что UPS выдаёт нам питание со своего выхода. Она будет работать всегда, когда с UPS чего-то приходит в щит.
3. Переключатель, который переводит щит в работу или от UPS (положение вверх) или в режим байпаса (положение вниз): без UPS (когда UPSа нет или он в ремонте или выключен).
4. Лампочка, которая показывает что питание «От UPS» есть внутри щита: после настоящего UPS или в режиме байпаса.

В общем, эти органы управления — это обычный аналог рубильника, который отключает вход и реверсивного рубильника, который включает обходную схему питания. Они нужны или, как я уже писал выше, для того чтобы отрубить вход UPSа и посмотреть, нормально ли переключится на аккумуляторы, или для того чтобы вообще вырубить UPS и запустить щит в работу без него.

Управление полным питанием щита ещё проще и состоит из всего двух переключателей. Обычно оно находится после контакторов, которые это питание и включают.

Органы управления полным (отключаемым) питанием в щите

1. Переключатель того, откуда мы управляем полным питанием щита: извне (для этого сигнала выведена клемма) или из самого щита (нижнее положение).
2. Рубильник местного управления полным питанием щита. Если он включен — то полное питание щита включено. Если выключен — то выключено.

Эта обвязка нужна уже не для технических, а для человеческих особенностей: например, если внешнего выключателя вообще нет или если им стали баловаться. Переводим управление полным питанием на местное, врубаем его из щита и запираем дверь щита на ключ ;)

Вот как-то так это получилось на данный момент. По-моему, это просто нереальная круть, и мне ничуть не стыдно гордиться такой разработкой.

Внутри это выглядит невинным месивом проводов, по которым, на самом деле, легко разобраться, что куда подключено. Так что считайте эту фотку спойлером. Но, напоминаю, если вы решились использовать чего-то из этих решений — ссылайтесь на меня, на этот пост.

Внутренний монтаж IPM в силовом щите

А вот так вот на кросс-модули (LeGrand отлично прижился) выведены все виды питаний. Чтобы сэкономить место, для питания от UPS я использую кросс-модуль на 4 шины, которые задействую попарно для неотключаемого и отключаемого питания.

Кросс-модули, на которые выведены все виды питания IPM внутри щита

3. Эмулятор IPM-E™: сборка и работа.

Всё это было хорошо, пока IPM™ был прост и лёгок для испытаний. Ну, например, как в моём обожаемом щите в Поварово или в щите в Ступино, где он был вообще ручной. Чего нам надо сымитировать? Запуск генератора? Да хосподя! Подключить ко вводу генератора провод с вилкой и втыкать её в розетку, говоря на видео «…а вот ща питание сети пропало и запустился генератор».

Но вот ща я доделываю два щита: в Ядромино и Победу-2 (скорее всего я даже пост сделаю сборный), и там — обсмеётесь, оба IPM™ одинаковые! И оба со сложной логикой, про которую я всё рассказал. Собственно, фотки IPM™ как раз из Ядромино и взяты.

Как это всё испытать? Для себя — да, я могу подлезть под клеммы в щите перемычкой, замкнуть их и сказать: «Ога, так! Зашибись, сигнал разрядки UPSа есть! Другой рукой втыкаю вилку, ага, на генератор переключилось». Но как показать это вам и — самое главное — заказчику? Прикиньте, какая нагрузка на меня будет в тот момент, когда я буду сдавать щит: и провода тыкай, и рассказывай и не ошибись. А то как коротнёшь чего =)

И задумался я о том, что мне нужен ЭМУЛЯТОР генератора и инвертора (UPS)! Причём такой, чтобы он умел имитировать продвинутые модели с автозапуском, сигналом «АКБ садится» и прочими штуками. Думал я про него несколько месяцев. Даже думал о том, как назвать, чтобы аббревиатура от слов «Имитатор Генератора и Инвертора» не напоминала запрещённую террористическую огранизацию. Вот в итоге на IPM-E и остановился, потому что в последнее время меня ведёт куда-то туда, где английские названия могут быть более удобны или понятными.

А дальше было весело. Мне нужно было сделать этот эмулятор СРОЧНО! Прям вот за день, потому что в одну прекрасную ночь я закончил собирать два IPM™ для двух шкафов одновременно и мне надо было их оба проверить. Поэтому все идеи вида «Ща я как следует всё продумаю, сдам щитов, накуплю компонентов, корпус, всё вырежу, соберу» были отметены.

Давным-давно, с 2015 года — как раз с того первого проекта IPM™ на Logo без блока ODPS у меня как раз-таки валялся некий макет из Logo и рубильника с мотором, которые мне тогда заказчица сразу же купила, чтобы опыты ставить. Позже, когда у заказчицы всё встало, она как-то сказала что если мне нужна компенсация за два года подсчётов и пересчётов её щита, то я могу забрать эти компоненты себе.

И я даже думал продать этот рубильник с мотором в чей-нибудь щит. Или оставить его как запасной или как донора. А Logo думал где-то использовать. Но сейчас Вселенная сама за меня всё решила. Logo был у нас на 24/24 вольта для того, чтобы можно было питать его от аварийного аккумулятора (типа «питание собственных нужд» и всё такое). И ещё и старой версии, Logo!8, даже не FS4. Ща уже вышел Logo 8.1FS4 — дык кой тогда смысл этого Logo хранить?

В общем, прям ночью я достал из-под кровати замотанный в пыльный и пожелтевший стрейч макет, выкусил из него всё лишнее и прям на соплях и помоечных проводах собрал вот такую конструкцию:

Эмулятор IPM из гавна и палок (на старом макете для других целей)

Мне даже не из чего было сделать провода для тестовых сигналов в щит. Я просто нарезал кусочки из провода 0,75 квадратов, скрутил их в жгутики и прилепил стяжками WAGOвские маркеры для проводов, на которых подписал всё от руки.

За буквально полчаса набросал программу для Logo и подключился в щит! ВАУ!!! Оно заработало!!!

Эмулятор IPM подключен в щит на соплях

Потом, хех, мне вроде как бы надо было бы собирать эти щиты дальше. Это я ж не могу остановиться! Проспавшись (лёг я тогда в 3 ночи) я засел за доработку прошивки моего эмулятора. Мне надо было написать её так, чтобы она могла заставить мой IPM™ отработать все функции полностью и так, чтобы тайминги работы эмулятора не были слишком медленными (тогда все затрахаются ждать) или слишком быстрыми (тогда эмулятор будет разряжать UPS раньше, чем запустится переключатель фаз, который заряжает UPS).

Посидел я с Logo, поизвращался — и у меня родилась первая версия эмулятора IPM-E™, которая на данный момент умеет вот чего:

• Отрабатывать запуск и остановку генератора по сигналу Sense с разными задержками по времени. Скажем, задержка перед запуском — 10 секунд, а перед остановкой — 5 секунд. В реальном генераторе эти задержки можно выставлять на бОльшее время, чтобы генератор не останавливался если ввод сети появился и сразу же пропал.
• Выдавать настоящее сетевое напряжение с выхода генератора тогда, когда генератор реально работает. От этого сетевого напряжения можно даже чего-то питать внутри щита.
• Имитировать работу настоящего UPS с зарядкой и разрядкой его батарей. Если питание на вход UPS поступает — он начинает зарядку батарей до 100%. Если вход UPS пропал — то он разряжает свои батареи до условных 0%.
• Если батареи UPS заряжены — то он выдаёт питание на свой выход. Так же у него есть холодный старт: если батареи разрядились в ноль, но он сначала их подзаряжает, а потом включает свой выход.
• Имитировать сигнал состояния батарей UPS. Если они разрядились до 30% (ща не помню, какое значение выставил), то выдаётся сигнал «Batt Low». А если они после этого зарядились до 70% — то этот сигнал убирается. При этом сделан гистерезис: сигнал «Batt Low» не выдаётся, пока батареи не сядут до этих 30%.
  Заряд батарей в UPS сохраняется в памяти эмулятора. То есть если вы отключили эмулятор с 87% батарей — то когда вы его включите — он, как и реальный UPS, будет «заряжаться» не с нуля, а с этого сохранённого заряда.

Кое-чего в текущей версии программы Logo сделано на соплях, потому что у меня не было времени, а эмулятор мне нужен был очень быстро. Сейчас у него есть глюки: например, если генератор считает время перед остановом и сигнал Sense передёргивается — то генератор сразу же останавливается, а этого не должно быть. В будущем, в свободное время я это поправлю.

Для того, чтобы видеть всё, что происходит с эмулятором, я написал на Logo вот такой вот экранчик:

Работа IPM-E: всё в норме (генератор остановлен, UPS заряжен)

Тут у нас отображается состояние генератора, его сигнала Sense и времени до старта или останова. Для UPSа мы видим процент его заряда (в том числе и в виде прогресс-бара) и состояние батарей: в норме или разряжены.

Если сигнал Sense пропал — то начинается отсчёт времени до запуска генератора. Если за этот отсчёт сигнал Sense снова появится — то генератор не запустится.

Работа IPM-E: Sense потерян, генератор будет запускаться

А вот генератор и запустился. За это время UPS сильно разрядился и выдал сигнал «Batt Low». Хех, надо время заряда-разряда в программе прокрутить на побольше ;)

Работа IPM-E: Генератор в работе, UPS разряжается (АВР ещё не успел переключиться)

Теперь переключатель фаз в щите запустился, подал питание на вход UPSа и тот начал заряжаться. Обратите внимание: уже 36% заряда, но сигнал «Batt Low» исчезнет только когда заряд дойдёт до 70% (ну или насколько я его настрою).

Работа IPM-E: Генератор в работе, UPS заряжается от генератора

После этого у нас появился ввод сети (Sense OK) и генератор собирается остановиться через 4 секунды. UPS за это время зарядился до 70% и поэтому выдаёт сигнал о том, что его АКБ в норме.

Работа IPM-E: UPS подзарядился от генератора, генератор останавливается

В будущем я почти сразу же подкрутил нижний заряд UPS до 20%, а верхний — до 80%, чтобы это больше на реальную жизнь походило, а не на выдумки.

И опять у меня встала дилемма по схеме «дураку половину работы не показывают». Я подумал-подумал и понял, что ну вот не могу я так сделать пост про IPM-E™, когда он лежит в виде огрызка срани на столе и ещё и с куском реверсивного рубильника с мотором, который остался от прежнего макета и нахер тут не нужен!

А ведь мне надо сделать с этих щитов сразу кучу дел, вот каких:

• Сделать два щита для двух заказчиков;
• Написать пост про IPM™ и IPM-E™ так, чтобы он был как инструкция для этих и других щитов;
• Заснять IPM-E™ в работе, чтобы выложить это на YouTube ОДИН чистовой раз. Это ведь на блоге я могу написать несколько постов вида «сделал, улучшил, а вот и ещё раз переделал» и дать ссылки на предыдущие. А на YouTube мне нужно одно видео один раз.

В общем, когда-то я думал про приятный корпус из чёрного анодированного алюминия из ЧипоДипа и его фрезеровку. А в реальности (но оказалось, что это получилось ещё лучше) я взял самый мелкий щиток DKC ST размерами 250х300х150 мм (R5ST0391) и решил сделать из него некий брутальный ящичек. Пластиковый корпус (даже Mistral IP65) я не хотел.

Так как Logo у меня тоже часть интерфейса, то я решил вынести его на дверь. В будущем на эту же дверь я нахреначу ещё индикаторных лампочек и кнопок управления. Я отсоединил дверь от ящичка и прорезал в неё паз под DIN-реечные девайсы при помощи лобзика. Хех. В глаз мне попал ошмёток краски и я его полночи вынимал оттуда, оттягивая верхнее веко за ресницы и лазая под него ватной палочкой. Жуткое удовольствие!

Корпус DKC ST, в котором будет смонтирован эмулятор IPM-E

На монтажке этого ящичка была собрана основная и на данный момент чистовая схема IPM-E™. На рейке, поднятой вверх, у нас торчит Logo и парочка автоматов: один отвечает за защиту выходных цепей, а другой — Logo. Снизу стоят клеммы для подключений и релюшки управления.

Детали IPM смонтированы на монтажной панели корпуса

Рейку я поднял на регуляторах глубины, которые у меня валялись просто так. Замерил нужную высоту, подпилил и прикрутил их обратной стороной к монтажке. Вышло круто, прикольное решение! И не надо в 18 вечера по магазинам за какими-нить уголками носиться.

DIN-рейка для модульки поднята вверх на упиленных регуляторах ZW59P2

Тут у меня тема нашенских промышленных разъёмов возрождается понемногу. И кабелей на дохрена жил. Так что я не стал выносить себе мозги и взял разъёмы 2РМДТ для испытательных шлейфов.

Суровые разъёмы 2РМ для подключения кабелей сигналов генератора и инвертора

В данном эмуляторе мне важно было рассчитать всё так, чтобы по этим шлейфам долговременно можно было гонять до 10А (2,2 кВт) на тот случай, если в щит надо будет воткнуть чайник и показывать: «А вот, видите — теперь пошло потребление по линии генератора!»

Поэтому я и взял такие вот разъёмы и многожильный и ещё и гибкий кабель КГВВ. У меня на подходе есть ещё кабель 12х2,5 от LAPP. Вот когда я его получу — то напишу пост про оба вида кабелей. Они прикольные и очень гибкие.

Паяем разъём:

Пайка и сборка разъёма 2РМ

И распаиваем ответные сигналы со стороны шкафчика. Тут я не стал морочиться и просто напаял проводов одинаковой длины в расчёте на то, что потом по месту закручу их куда надо и как-нибудь аккуратно уложу.

На ответные части разъёмов напаяны провода с подписанными сигналами

А теперь собираем всё вместе в корпус. Во как красиво всё легло! Я даже и не ожидал и думал, что у меня месиво проводов будет.

Вся начинка IPM-E поставлена в корпус и подключена

И вот какая конструкция получилась в итоге. Ящичек и испытательные шлейфы.

Эмулятор IPM-E готов к работе. Видны тестовые кабели и подписанные сигналы

Как я вам говорил — тут многое не доделано. Например, мне надо взять болгарку и подрезать на крышке штырь заземления, из-за которого я не могу сдвинуть модульку в край рейки. Но болгарка у меня ща в другом месте, и поэтому это будет сделано потом ;)

Мне даже не хватило время бежать в магазин за прозрачной термоусадкой и я пока что замотал подписи проводов скотчем. Потом всё переделаю.

А пока что наслаждаемся тем, как круто всё получилось. Теперь мне не надо изобретать какие-то сраные перемычки на ввод генератора или на сигналы. Даже оправдываться за «это у меня ща вход и выход UPS перемычкой соединены, поэтому выход тоже пропадает, когда я вход выключаю» уже не надо — теперь просто подключаем шлейф и РАБОТАЕМ!

Подключение тестового кабеля (шлейфа) в один из щитов для тестирования его IPM

4. Будущие желания и идеи.

В IPM™  в будущем может потребоваться более изощрённая логика, чем щас. Может быть нужны будут какие-то сложные условия вида «Если есть сеть — переключайся туда всегда и сразу глуши генератор», а может быть понадобится удалённое управление. Так что до Logo я потихоньку дойду, но не знаю как именно: по запросам заказчиков или на тестовом макете.

Основное, что я уже точно знаю — это то, как правильно интегрировать Logo в текущий IPM™. Я буду делать это таким образом, что пока Logo будет работать — он и будет рулить IPM™. Скажем, это будет называться IPM.v2™. И — да — Logo будет работать от UPS. Но как только Logo обесточится или зависнет — IPM.v2 будет сразу же превращаться в обычный аппаратный IPM, который, как мы уже видели, имеет холодный старт.

А в IPM-E™ (эмулятор) мне надо добавить на переднюю панель кнопочек и лампочек для имитации разных нештатных ситуаций. Например: разрешать или блокировать автозапуск генератора по Sense, останавливать генератор вручную («топливо кончилось»), включать и выключать UPS (имитировать что его выключили и в ремонт унесли). Ну и другие нештатные ситуации создавать.

И, напоследок, напоминаю одну интересную вещь, которую я недавно стал замечать: многие говорят что «Да это мы и так всё знали, и решение лежало на ладони» или «Да это каждый сделает». Только вот почему-то мало кто делает или делает через жопу. Поэтому я горжусь этим решением и буду им гордиться. Сильно. И даже пост на ломаный английский переведу и западным коллегам закину.

5. Видео того, как работают IPM™ и IPM-E™.

Проекту исполнилось 15 лет! Поддержать проект материально, проспонсировать проекты Автора или сделать ему подарок можно на этой странице: "Донаты и Спонсорство, Список Желаний".