تابلو MCC و اتوماسیون مرکز داده امارات | SENTRADO
مطالعه موردی دقیقی از راهحل اتوماسیون صنعتی SENTRADO که نتایج قابل اندازهگیری را برای عملیات مرکز داده در امارات متحده عربی ارائه میدهد.
پیشینه و اهداف پروژه
یک اپراتور پیشرو مرکز داده کولوکیشن در امارات متحده عربی، SENTRADO را مأمور طراحی و ساخت یک مرکز کنترل موتور (MCC) با قابلیت اطمینان بالا و سیستم اتوماسیون مرتبط برای تأسیسات جدید Tier III خود در ابوظبی کرد. این مرکز داده که برای بار IT برابر با 12 MW طراحی شده است، به زیرساختهای خنککننده و برق بدون وقفه نیاز دارد تا دسترسی 99.99% تضمین شده برای مستأجران سازمانی و دولتی را حفظ کند. MCC تمامی موتورهای سیستم خنککننده از جمله واحدهای CRAC (تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر)، پمپهای آب سرد، پمپهای کندانسور و فنهای برج خنککننده را کنترل میکند.
در محیط مرکز داده، حتی یک وقفه کوتاه در خنککننده میتواند هشدارهای حرارتی را فعال کند و به طور بالقوه منجر به خاموش شدن تجهیزات در عرض چند دقیقه شود. بنابراین، MCC و سیستم کنترل آن باید بالاترین سطوح قابلیت اطمینان، افزونگی و تحمل خطا را فراهم کنند - که بسیار فراتر از الزامات استاندارد صنعتی است. راهحل SENTRADO باید با استانداردهای Uptime Institute Tier III برای زیرساختهای با قابلیت نگهداری همزمان مطابقت داشت، به این معنی که هر جزء منفرد میتواند بدون تأثیر بر بار حیاتی، برای تعمیرات از سرویس خارج شود.
دامنه پروژه شامل طراحی و ساخت MCC، کنترل PLC افزونه، شبکه حلقه PROFINET، نظارت HMI/SCADA، یکپارچهسازی با پلتفرم DCIM (مدیریت زیرساخت مرکز داده) مرکز داده و تست کامل پذیرش کارخانه تحت شرایط بار شبیهسازی شده بود.
مشکلاتی که باید حل میکردیم
1. الزامات دسترسی Tier III
SLA دسترسی 99.99% مرکز داده به این معنی است که سیستم کنترل خنککننده میتواند حداکثر 52 دقیقه زمان توقف کامل در سال را تحمل کند. هر جزء از CPU های PLC گرفته تا منابع تغذیه و سوئیچهای شبکه باید با افزونگی و انتقال خودکار در صورت خطا مجهز باشند.
2. قابلیت نگهداری همزمان
گواهینامه Tier III الزامی میکند که هر باکت MCC، استارتر یا کنترلکننده بتواند در حالی که بقیه سیستم به کار خود ادامه میدهد، حذف و سرویس شود. این امر نیازمند طراحی MCC کشویی با قابلیت تعویض داغ در هر سطح بود.
3. بیش از 40 مدار موتور
MCC بیش از 40 مدار موتور را کنترل میکند که از موتورهای فن CRAC با توان 5.5 kW تا پمپهای اصلی آب سرد 132 kW متغیر است. هر مدار به حفاظت جداگانه، نظارت بر وضعیت و قابلیت کنترل از راه دور از طریق DCIM نیاز دارد.
4. محیط خشن خلیج فارس
گرمای شدید تابستان ابوظبی (تا 48°C) و رطوبت بالا، فشار اضافی بر تجهیزات الکتریکی وارد میکند. MCC و سیستمهای خنککننده باید در دماهای محیطی بالا با در نظر گرفتن کاهش توان، به طور قابل اعتماد کار کنند.
5. یکپارچهسازی DCIM
کنترلکننده MCC باید از طریق BACnet/IP و SNMP با پلتفرم DCIM مرکز داده ارتباط برقرار کند و وضعیت موتور، مصرف انرژی و دادههای هشدار را در زمان واقعی ارائه دهد، در حالی که دستورات شروع/توقف از راه دور را از سیستم مدیریت ساختمان دریافت میکند.
رویکرد ما و معماری سیستم
SENTRADO یک تابلو MCC کاملاً کشویی با تقسیمبندی فرم 4b، با ظرفیت جریان مداوم 4,000 A را طراحی و تولید کرده است که شامل 42 باکت استارتر موتور در شش بخش عمودی میباشد. هر باکت به صورت کشویی بوده و شینهها در یک محفظه جداگانه ایزوله شدهاند، که امکان سرویس مدارهای موتور فردی را بدون قطع برق بخشهای مجاور فراهم میکند. این تابلو MCC دارای رلههای حفاظت هوشمند موتور (Siemens SIMOCODE) در هر مدار است که حفاظت در برابر اضافه جریان، اتصال به زمین، بار حرارتی اضافی و قفل شدن را با ارتباط PROFINET به PLC ارائه میدهد.
سیستم کنترل از یک جفت PLC افزونه Siemens S7-1500R با سوئیچاوور خودکار CPU در کمتر از 100 میلیثانیه استفاده میکند. دو حلقه مستقل PROFINET — با نامهای A و B — PLC را به تمام I/O توزیعشده، رلههای حفاظت موتور، VFDها و تابلوهای HMI متصل میکنند. هر حلقه از سوئیچهای مدیریتی SCALANCE با MRP استفاده میکند و تضمین میکند که یک قطعی کابل یا خرابی سوئیچ ارتباط را مختل نمیکند. منابع تغذیه حیاتی، کنترلرها و زیرساخت شبکه از منابع تغذیه دوگانه پشتیبانیشده توسط UPS تغذیه میشوند.
تمام موتورهای کنترلشده با VFD (پمپهای آب خنککننده و کندانسور) از درایوهای ABB ACS880 با کنترل افزونه و قابلیت بایپس استفاده میکنند — در صورت بروز خطا در VFD، موتور به صورت خودکار به استارت مستقیم منتقل میشود تا خنکسازی حفظ شود. سیستم اسکادا (SCADA) نمای گرافیکی از کل نیروگاه خنککننده را با نظارت بلادرنگ بر PUE، اندازهگیری انرژی در هر موتور، هشدارهای نگهداری پیشبینیکننده بر اساس زمان کارکرد و تعداد استارت موتور، و توالیهای بهینهسازی خودکار نیروگاه چیلر ارائه میدهد. گیتوی BACnet/IP ادغام یکپارچه با DCIM را برای نظارت و کنترل متمرکز فراهم میکند.
نکات برجسته معماری سیستم
- کنترلرهای افزونه Siemens S7-1500R با failover کمتر از 100ms
- دو حلقه PROFINET (A/B) با افزونگی رسانه MRP
- تابلو MCC کشویی فرم 4b با 42 باکت استارتر موتور
- حفاظت هوشمند موتور SIMOCODE در هر مدار
- VFD با بایپس خودکار برای موتورهای پمپ حیاتی
- منابع تغذیه دوگانه پشتیبانیشده با UPS برای تمام کنترلها
- ادغام BACnet/IP و SNMP با پلتفرم DCIM
- الگوریتمهای نظارت بر PUE و بهینهسازی نیروگاه چیلر
پارامترها و پیکربندی سیستم
| سیستم کنترل | Siemens SIMATIC S7-1500R (افزونه) |
| کنترلرها | 2 × CPU 1515R-2 PN (جفت افزونه) |
| ظرفیت نامی MCC | 4,000 A، 400V، 3 فاز، 50Hz |
| مدارهای موتور | 42 (5.5kW تا 132kW) |
| جداسازی فرم | فرم 4b (کاملاً کشویی) |
| پروتکل ارتباطی | PROFINET ×2 / BACnet/IP / SNMP |
| HMI / SCADA | WinCC OA — 2 OS + گیتوی DCIM |
| درایوهای VFD | 8 × ABB ACS880 (11–132kW) |
| حفاظت موتور | 42 × SIMOCODE pro V PN |
| افزونگی شبکه | دو حلقه PROFINET با MRP |
| حفاظت در برابر نفوذ | IP54 MCC / تابلوهای اتاق کنترل IP42 |
| در دسترس بودن برق | 99.99% (گواهیشده Tier III) |
اجزای کلیدی و سختافزار
Siemens CPU 1515R-2 PN
6ES7515-2RM00-0AB0
کنترلکننده افزونه مرکز داده
SIMOCODE pro V PN
3UF7011-1AB00-0
حفاظت هوشمند موتور با PROFINET
ABB ACS880 VFD
3ABD00035842-D
درایو صنعتی با گزینه بایپس
SIVACON S8 MCC
8PQ1012-3BA12
مرکز کنترل موتور کشویی
SCALANCE X204RNA
6GK5204-0BA00-2KB2
سوئیچ افزونه PROFINET
WinCC OA SCADA
6AV6371-1DN07-0AX0
پلتفرم مانیتورینگ مرکز داده
کلید SENTRON 3VA
3VA2340-5HN32-0AA0
کلید MCCB با یونیت تریپ الکترونیکی
SITOP PSU8600
6EP3437-8SB00-0AY0
منبع تغذیه افزونه 24V/40A
فازهای پروژه
طراحی MCC و کنترلها
8 هفتهنقشههای تکخطی، معماری PLC، طراحی شبکه
ساخت MCC
10 هفتهتابلو MCC فرم 4b با 6 بخش و سیمکشی کامل تمام باکتها
توسعه PLC و SCADA
8 هفتهمنطق کنترل افزونه، گرافیکها، دروازه DCIM
FAT با شبیهسازی بار
3 هفتهتست تزریق جریان کامل، راستیآزمایی failover
حمل و نقل به امارات
4 هفتهحمل و نقل دریایی از شانگهای به جبل علی
نصب در سایت
4 هفتهجانمایی MCC، کابلکشی، ترمینیشنها
راهاندازی و SAT
3 هفتهیکپارچهسازی با چیلرها، DCIM، تست failover
پشتیبانی گواهینامه Tier III
2 هفتهپشتیبانی مستندسازی و نظارت بر تستها
دستاوردهای قابل اندازهگیری
دادههای عملکرد پس از راهاندازی سیستم و بهرهبرداری مداوم تأیید شدهاند.
عملکرد زمان در دسترس بودن گواهیشده Tier III
کنترل بهینهشده چیلر و اینورتر (VFD)
پایش کامل و کنترل از راه دور
افزونگی کامل در هر سطح از سیستم
قبل در مقابل بعد: مقایسه کمی
| شاخص | قبل | بعد | تغییر |
|---|---|---|---|
| در دسترس بودن برق | ~99.9% (طراحی Tier II) | 99.99% (گواهیشده Tier III) | +0.09 pts |
| بهرهوری انرژی | PUE پایه | افزایش 30% بهرهوری | −30% |
| پایش مدار موتور | بازرسی دستی | 42 مدار به طور کامل پایش میشوند | خودکار |
| نقاط شکست منفرد | متعدد در طراحی قدیمی | 0 (افزونگی کامل در هر سطح) | حذف شده |
| عیبیابی از راه دور | فقط در محل | پایش و هشداردهی کامل از راه دور | از راه دور |
دادهها بر اساس گزارشهای راهاندازی پروژه و اندازهگیریهای عملیاتی مداوم است. نام مشتری تحت NDA در دسترس است.
تأثیر نهایی
سیستم اتوماسیون تحویلدادهشده از تمام اهداف عملکردی مشخصشده در قرارداد فراتر رفت و نسبت به عملیات پایه، به خروجی بالاتر، مصرف انرژی کمتر و کیفیت محصول بهبودیافته دست یافت. مشتری بازگشت کامل سرمایهگذاری را در دوره بازپرداخت پیشبینیشده گزارش کرد و از آن زمان SENTRADO را برای مراحل توسعه اضافی کارخانه به کار گرفته است.
پروژه مشابهی دارید؟
چه به یک مهاجرت کامل DCS نیاز داشته باشید، چه تابلو کنترل PLC سفارشی یا یک راهحل اتوماسیون کلید تحویل، مهندسان ما آماده کمک به شما هستند. همین امروز برای مشاوره و استعلام قیمت رایگان اقدام کنید.