Technologie de commandes numériques

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Technologie de commandes
numériques
Toutes les commandes ne sont pas
identiques.
Commandes intégrées contre commandes de supervision
En 1995, Cummins Power Generation a lancé les premières commandes numériques PowerCommand®
entièrement intégrées sur toute sa gamme de groupes électrogènes commerciaux. Ces commandes à
microprocesseur sont la seule plateforme entièrement incorporée de l'industrie, capable d'intégrer un moteur,
des commandes d'alternateur et une fonction de protection au sein d'un système commun.
Contrairement à ceux d'autres fabricants, les produits de Cummins sont conçus comme un système intégral
et nom comme les composants individuels d'un système. Ce système unique de commandes intégré peut
contrôler une force motrice et un générateur principal et fournir d'autres fonctions de commande améliorant
la fiabilité et le rendement.
Faisant partie des systèmes d'alimentation de PowerCommand, les commandes numériques combinent les
technologies de générateur, de transfert et de commandes au sein du seul système pré-intégré conçu par un
même fabricant, Cummins Power Generation, pour fournir une source unique responsable offrant une réelle
tranquillité d'esprit à nos clients.
Commandes intégrées
Commandes de supervision
 L'efficacité accrue de la conception de
l'installation grâce à la diminution des besoins
en espace physique permet une réduction du
coût total de propriété.
 Un système de commande de supervision tend à
présenter un coût total de propriété plus élevé du
fait du nombre de composants individuels utilisés.
 Dans des systèmes de commande de
supervision, un nombre plus élevé de points de
défaillance peut diminuer la fiabilité.
 Plus grande fiabilité en réduisant le nombre de
composants afin de minimiser les points de
défaillance au sein du système.
 Les commandes de supervision ne sont
pas suffisamment intégrées et comptent par
conséquent des points de défaillance diminuant
le niveau de protection et la fiabilité.
 Développement avec le groupe électrogène
pour un fonctionnement avec l'alternateur et le
moteur afin d'assurer une meilleure fiabilité et
des capacités de protection intégrées.
Load
share
data
Remote
Remote
Load
share
data
EC
GOV
GEN
CB
Power
to load
Figure 1 – Dans un environnement numérique, toutes
les fonctions de commande du moteur, du générateur
et de la charge sont combinées dans une petite unité
de commande numérique centrale. La réduction des
interconnexions accroît la fiabilité.
I/E
VAR/PF METER
PROT
SYNC
ENGINE
ENGINE
DIGITAL
CONTROL
ALARM
ILS
AVR
GEN
CB
Power
to load
Figure 2 – Ce schéma illustre les divers composants analogiques
nécessaires dans une application de mise en parallèle de réseau.
Le nombre de composants, câbles et connexions distincts
diminuent la fiabilité.
2power.cummins.com
®
Cummins PowerCommand
Technologie de commandes numériques
En tant que chef de file mondial du secteur des systèmes d'alimentation pré-intégrés, Cummins conçoit et
fabrique tous les composants clés de ses systèmes d'alimentation, notamment les groupes électrogènes, les
commutateurs de transfert, les commandes numériques principales, avec contacteur et solutions de surveillance
à distance, pour fournir un ensemble de valeur entièrement intégré. La seule responsabilité du système complet
incombe clairement à Cummins. Avec la philosophie « The Power of One »™, nous fournissons non seulement
le système complet, mais nous concevons et fabriquons l'intégralité du système de commande.
« The Power of One » (La puissance d'un groupe)
À l'aide de protocoles
de communication
courants, les composants
utilisent les commandes
PowerCommand à
microprocesseur entièrement
intégrées pour toutes les
fonctions de commande
et de protection du
système. Les capacités de
commande inhérentes des
composants du système
permettent de concevoir
des systèmes d'alimentation
plus intelligents, offrant
ainsi des améliorations
majeures dans les domaines
où ces dernières sont les
plus importantes pour
les concepteurs et les
utilisateurs.
Système de mise
en parallèle
®
PowerCommand
Système de
surveillance à
distance série 500
Commutateurs
detransfert
automatiques
Groupes électrogènes
Amélioration de la fiabilité du système
Les commandes de groupe électrogène
PowerCommand,
les
commandes
de
commutateur de transfert et les commandes
numériques principales ont recours au concept
de logique distribuée. Dans l'éventualité d'une
défaillance d'un composant, les commandes sont
conçues pour fonctionner indépendamment,
ce qui fournit un système réduit, mais pas une
défaillance générale du système.
 L'intégration des composants PowerCommand
permet d'éliminer de nombreux composants
d'un système typique, de minimiser ainsi les
points de défaillance individuels et d'améliorer
la fiabilité du système.
Les commandes PowerCommand ont été
attentivement analysées, ont fait l'objet d'une
analyse détaillée des effets des modes d'échec
(FMEA) et présentent un intervalle moyen entre
les défaillances (MTBF) pouvant s'élever à
300 000 heures, afin d'atteindre une fiabilité
matérielle et logique optimale.
 Une intégration transparente des composants
fonctionnels du système d'alimentation permet
de passer en revue et de contrôler l'état de tous
les composants et les valeurs d'un système
d'alimentation complexe, à partir d'une unité
d'affichage centrale et distante ainsi que d'un
ordinateur.
En tant que source unique de fabrication de systèmes complets d'alimentation, nous utilisons les contrôles les plus
stricts de l'industrie en matière de conception et de performances, afin d'assurer que chaque élément fonctionne
de manière harmonieuse et transparente, en nous basant sur des décennies de fiabilité prouvée sur le terrain.
power.cummins.com3
Commande de groupe électrogène
Efficacité et rendement améliorés
PowerCommand® est un système à microprocesseur de surveillance, de mesure et de contrôle de groupe
électrogène, conçu pour répondre aux exigences des groupes électrogènes à moteur d'aujourd'hui. Ce
système unique de commande intégré peut directement faire fonctionner le système de carburant du moteur,
grâce à une unité de commande de moteur le cas échéant, contrôler le système d'excitation de l'alternateur
et fournir d'autres fonctions de commande améliorant la fiabilité et le rendement.
Les commandes PowerCommand sontinterchangeables (elles peuvent être facilement mises à niveau,
réduisant ainsi les frais d'expansion future), interopérables (elles peuvent facilement être mises en interface
avec un autre équipement pour un partage de données) et adaptées à Internet (elles peuvent être connectées
à Internet pour permettre une surveillance et un fonctionnement à distance plus faciles et plus fiables).
Protection de l'alternateur
Les systèmes conventionnels de protection de
groupe électrogène ne les protègent souvent
pas correctement et peuvent ne pas bien
fonctionner et engendrer des pannes nuisibles
du système.
La protection Ampsentry™ est conçue pour
éliminer les pannes nuisibles du groupe
électrogène, qui surviennent dans le cas
d'une protection de disjoncteur à boitier
moulé, et fournit un niveau de protection
supérieur de l'alternateur. Elle assure ainsi
l'intégrité électrique de l'alternateur contre les
dégradations thermiques.
Diagramme 1
Industrial Control Equipment
15VV
PowerCommand 2100, 3200 or 3201 with integral AmpSentry™ Protective Relay
Enclosure Type 1
600V Maximum
AmpSentry Protective Relay provides overload protection of generator and feeder
conductors from generator terminals, in accordance with the requirements of 2005
NFPA 70: National Electric Code®, Articles 240.21(G), 445.12(A), and 445.13 without
the use of an additional protective device. Feeder conductors from generator terminals
shall have ampacity no less than 100 percent of generator rating.
A disconnect for the generator is required per 2005 NFPA 70: National Electric Code®,
Articles 225.31, 225.32, and 445.18 unless the driving means for the generator can be
readily shutdown and the generator is not arranged to operate in parallel with another
generator or source of voltage.
AmpSentry Protective Relay allows selective coordination of generator with a
downstream instantaneous trip overcurrent protective device in accordance with the
requirements of 2005 NFPA 70: National Electric Code®, Articles 700.27 and 701.18.
Verification of generator set electrical system coordination must be achieved by a
coordination study.
Diagramme 1 – Comparaison entre la détection et la
protection numérique et la courbe des dégradations.
La commande numérique PowerCommand a recours à
une caractéristique de parcours qui se rapproche de la
courbe de dégradation pour éviter une accumulation de
chaleur excessive afin de protéger l'alternateur.
Diagramme 2
32VDC
24VDC
10VDC
NORMAL RECOVERY TIME
RECOVERY TIME WITH "WEAK BATTERY"
NRGU.E243454 Protective Relay
Le relais de protection AmpSentry
est certifié UL.
Protection de batterie de démarreur
La principale cause d'échec de démarrage d'un groupe
électrogène est une batterie de démarrage déchargée.
Cummins fournit une protection de démarrage générale
grâce au voyant d'avertissement de tension de batterie
élevée ou basse, afin de pouvoir continuellement
surveiller la tension de la batterie. Le système de
commande surveille la batterie pour détecter toute
défaillance du système de chargement et une alarme
sonore de batterie faible est émise lorsque la tension
de la batterie est trop basse et que la récupération
est prolongée (voir le diagramme 2). Cela améliore la
fiabilité et la stabilité du groupe électrogène.
Système de commande à démarrage intelligent
Diagramme 3 – Dans la plupart des groupes électrogènes conventionnels,
le système de contrôle du régime du moteur ne « sait » pas que le groupe
électrogène est en mode de démarrage. Par conséquent, la commande tend à
fournir trop de carburant au moteur au démarrage, produisant ainsi un nuage
noir de fumée d'échappement.
FUMÉE NOIRE
100%
ACCÉLÉRATION
PLEINS GAZ
FRÉQUENCE
Lorsque le moteur est en mode de démarrage, le système de
commande de démarrage intelligent vérifie la rotation du moteur
et fournit suffisamment de carburant pour accélérer graduellement
le moteur jusqu'au régime nominal, réduisant ainsi la fumée noire
au démarrage. Le système de commande numérique peut
également ajuster les paramètres de gestion en fonction de la
température du moteur, afin de le stabiliser au démarrage et de
fournir une meilleure réponse au cours de son réchauffement.
Diagramme 3
ACCÉLÉRATION
CONTRÔLÉE
DÉCONNEXION DU DÉMARRAGE
VÉRIFICATION DU DÉMARRAGE DU MOTEUR (CPC)
TEMPS
Régulation conventionnelle
Régulation PowerCommand™
4power.cummins.com
Détecteur « First Start Sensor »
Diagramme 4
Cummins Power Generation a été pionnier dans l'utilisation de la technologie
de verrouillage First Start Sensor (détecteur de premier démarrage) évitant la
fermeture simultanée de groupes électrogènes non synchronisés sur un jeu
de barre de système sans tension. Un système de secours de détection de
jeu de barre sans tension dans chaque commande permet au système de
démarrer correctement après une panne de courant.
CPC
CPC
MODULE FIRST START
MODULE FIRST START
G1
GN
®
Diagramme 4 – Le module First Start de PowerCommand a recours à un arbitrage entre
groupes électrogènes pour n'autoriser l'arrêt initial que d'une unité en réponse au signal
du jeu de barre. Les autres ne peuvent pas s'arrêter en réponse au jeu de barre, tant que
l'arbitrage n'a pas déterminé le premier groupe électrogène à s'arrêter.
CHARGE
Protection contre les pannes de disjoncteur
La protection contre les défaillances de disjoncteur contrôle et surveille les signaux de fermeture de disjoncteur
et fournit un avertissement ou ferme le système, si le disjoncteur ne se ferme ou ne s'ouvre pas sur commande,
afin d'éviter un mauvais fonctionnement du système ou l'endommagement du groupe électrogène.
Contrôle des émissions
La capacité des systèmes numériques d'intégrer diverses fonctions est particulièrement importante pour les
moteurs diesels modernes à contrôle des émissions. Intégrer des fonctions de contrôle du moteur (débit
de carburant et synchronisation de l'injection) à la fluctuation de la charge du générateur est essentiel pour
minimiser les émissions d'échappement des moteurs diesels. Dans les systèmes numériques entièrement
intégrés, ces fonctions sont associées aux commandes PowerCommand du groupe électrogène. Cette
intégration améliore le rendement du moteur sous des charges variables en réduisant les émissions rejetées
et en stabilisant la fréquence et la tension de sortie.
Diagramme 5
Y(t)
t1
θGenset
Synchronisation numérique
t2
0.5π
0.5π
0.5π
t
0.5π
θ Other Source
π
1.5π
0.5π
0.5π
0.5π
0.5π
2π
Y(t) = VGrÉlec (t)
Y(t) = VAutreSource (t)
∆t = t2 - t1
| Δθ | = | θGrÉlec - θAutreSource |
Diagramme 5 – La synchronisation PowerCommand est effectuée par une
commande de régulation qui rend indifférenciables les ondes de deux sources
différentes.Ainsi, Δt et |ΔΘ| tendent vers zéro ou, de la même manière, les
deux étoiles sur le cercle de l'unité se trouvent au même point angulaire.
Besoins réduits d'espace
Les commandes numériques
permettent à de nombreux
systèmes
de
commande
d'accompagner le groupe
électrogène, plutôt que d'être
isolés dans une salle distincte
sans poussière ni vibrations. Cela
permet de libérer de l'espace
au sol et nécessite moins de
protection contre les conditions
environnementales, en simplifiant
ainsi l'installation, la mise en
service et en réduisant les besoins
d'entretien et de réparation.
Les commandes PowerCommand de
groupe électrogène fonctionnent sous une
très vaste plage de tension et de fréquence
de fonctionnement de jeu de barre et dans
des conditions ambiantes très diverses.
Les commandes de régulation du groupe
électrogène répondent à la dynamique des
températures, ajustant automatiquement les
caractéristiques de fonctionnement pour tenir
compte des variations de température du
fonctionnement du moteur. Les commandes
PowerCommand de groupe électrogène
peuvent effectuer une synchronisation
même en cas d'instabilité du jeu de barre ou
de conditions de fréquence anormales.
Diagramme 6
Vers les charges
BC1
BC2
BC3
CLP
Séquence de charge
Commandes
Transducteur numérique
Diagramme 6 –
Les systèmes
de commande
numérique de mise en
parallèle nécessitent
uniquement un
contrôleur numérique
principal, quel que
soit le nombre de
groupes électrogènes
en parallèle. Cela
réduit l'empreinte
des modules de
commande en
plus de centraliser
l'information et les
commandes dans
un seul dispositif
d'entrée/sortie.
power.cummins.com5
Commande de groupe électrogène
®
PowerCommand 3.3
avec technologie de commande Masterless Load Demand (MLD)
PowerCommand 3.3 MLD est une commande de groupe électrogène complète utilisant la technologie de demande
de charge autonome Masterless Load Demand (MLD). L'intégration de toutes les fonctions de commandes,
y compris la régulation, le contrôle et la mise en parallèle de la tension, au sein d'un même système améliore la
fiabilité et le rendement par rapport aux systèmes de commande de groupe électrogène conventionnels.
Les générateurs dotés de la technologie Masterless Load Demand comprennent une connexion réseau s-CAN
supplémentaire qui permet le partage d'informations entre les groupes électrogènes mis en parallèle. Les
commandes de groupe électrogène utilisent cette information pour démarrer/arrêter les groupes électrogènes
automatiquement en fonction de la demande de la charge.
Réduction des coûts de fonctionnement de la
flotte : amélioration du rendement du carburant
de systèmes à plusieurs groupes électrogènes en
utilisant le nombre minimum de groupes électrogènes
nécessaires aux besoins réels de la charge.
Prise en charge d'une flotte importante : jusqu'à
16 groupes électrogènes fonctionnant en parallèle.
Configuration et mise en service rapides :
modification des paramètres de système MLD
depuis tout affichage et diffusion à tous les
groupes électrogènes.
Logique intégrée : installation simple sans
équipement supplémentaire.
Entrée de charge prévisible : anticipe
intelligemment les charges importantes et accroît
la capacité pour assurer un fonctionnement fiable.
Démarrage à distance d'un point unique :
met rapidement le système en ligne pour un
démarrage rapide.
Surveillance du système : accès aux
informations relatives à tout le système depuis un
affichage unique.
Délai de réponse rapide : par réseau de
communication s-CAN.
Égalisation basée sur les heures de
fonctionnement : cette fonctionnalité prolonge
la durée de vie du moteur et réduit les besoins
d'assistance sur site.
Digital Master Control
Facilité de fonctionnement et adaptabilité
La commande numérique principale (DMC) de
PowerCommand fait appel à une conception
intégrée de système de commande logique
distribuée qui assure que chaque composant
principal du système fonctionne de manière
autonome en cas de panne d'autres
composants du système, afin d'améliorer la
fiabilité globale du système.
L'utilisation d'une commande DMC dédiée
permet de fournir du matériel de commande
entièrement testé assurant les fonctions d'ajout/
de délestage de charge, de demande de charge,
de mise en parallèle du réseau et de commande
de transfert d'alimentation ainsi qu'une gamme
d'options d'interface HMI de commande et de
vérification d'état du fonctionnement.
Chez Cummins, nous comprenons que les
installations se développent, changent et se
diversifient au cours du temps. Nous avons
créé la gamme de produits DMC pour faciliter
l'évolutivité. Ajouter des groupes électrogènes et
des charges au système de commande peut être
configuré sans programmation supplémentaire et
les besoins futurs en modifications d'installation
peuvent être intégrés à tout système déjà conçu,
en fonction des besoins.
Diagramme en ligne avec
8 groupes électrogènes
DMC 1500
PowerCommand
Système de mise
en parallèle
Analyse des données historiques
6power.cummins.com
Surveillance à distance
Diminution des interruption et maximisation du rendement
du système d'alimentation
®
L'équipement de surveillance à distance PowerCommand offre une solution pratique de surveillance et de
commande à distance de groupes électrogènes, commutateurs de transfert, détecteurs et commandes de sortie.
Conçus pour réduire les besoins d'entretien et d'assistance, les produits évolutifs de Cummins répondent aux
besoins de votre application, qu'il s'agisse de panneaux DEL d'annonce ou de solutions SCADA en ligne pour votre
système d'alimentation entier, en fournissant aux utilisateurs autorisés un accès de n'importe où, à tout moment.
INTERFACE UTILISATEUR WEB
 Accès à l'interface utilisateur d'un PC, d'un
Mac ou d'une tablette dotée de Windows 8
SYSTÈMES D'ALIMENTATION
AVIS D'ÉVÉNEMENT
 Groupes électrogènes et
commutateurs de transfert
Cummins Power Generation
 SMS/Texte
 Groupes électrogènes et
commutateurs de transfert tiers
 SMTP/Message électronique
 SNMP/Interruptions
 Détecteurs et commandes
de sortie
Diagramme 7 – Système de surveillance à distance PowerCommand 500/550
™
InPower
InPower est un outil logiciel pour ordinateur personnel permettant d'entretenir directement les produits
PowerCommand. Disponible en deux éditions, InPower a recours à une interface graphique compatible avec
Microsoft Windows® pour fournir des capacités de connexion directe.
InPower Pro : permet aux utilisateurs de modifier et de configurer une gamme de paramètres au sein des
commandes pour personnaliser et surveiller le fonctionnement des groupes électrogènes et les paramètres
de rendement de manière avancée en fonction de l'application.
InPower Lite : permet aux utilisateurs de vérifier les paramètres à des fins de diagnostic et de dépannage.
Capacité avancée d'entretien
Étalonnage et ajustement : les utilisateurs
peuvent étalonner un nouveau matériel en
fonction de paramètres adéquats et ajuster
diverses variables pour améliorer ou atteindre des
caractéristiques de rendement données.
Système d'information de défaillance (FIS) :
InPower est doté d'un système intégré d'information
sur les défaillances (FIS) qui énumère un certain
nombre de défaillances et de méthodologies
pertinentes pour les corriger.
Graphiques amovibles et surveillance :
la fonctionnalité de graphique amovible et de
surveillance permet aux utilisateurs d'afficher
une représentation graphique et de surveiller
des données pertinentes de rendement de
l'équipement en temps réel.
Fichiers de capture d'étalonnage : InPower
permet aux utilisateurs d'obtenir un instantané des
paramètres chargés sur un dispositif, qui peut être
utilisé pour créer une sauvegarde et restaurer des
paramètres en cours.
power.cummins.com7
Asie - Pacifique
10 Toh Guan Road #07-01
Singapour 608838
Téléphone : 65 6417 2388
Fax : 65 6417 2399
Brésil
Rua Jati, 310, Cumbica
Guarulhos, SP 07180-900
Brésil
Téléphone : +55 11 2186 4195
Fax : +55 11 2186 4729
Chine
2 Rongchang East Street
Beijing Economic and Technological
Development Area
Beijing 100176
République populaire de Chine
Téléphone : +86 10 5902 3000
Fax : +86 10 5902 3199
Europe, CEI, Moyen-Orient et Afrique
Manston Park Columbus Ave.
Manston Ramsgate, Kent CT 12 5BF Royaume-Uni
Téléphone : 44 1843 255000
Fax : 44 1843 255902
Présence internationale :
44 000 employés dans 190 pays
88 usines
6 500 centres de vente et de service
600 points de distribution
Inde
35A/1/2, Erandaqana
Pune 411 038
Inde
Téléphone : +91 020 6602 7525
Fax : +91 020 6602 8090
Amérique Latine
3350 Southwest 148th Ave.
Suite 205, Miramar, FL 33027
États-Unis
Téléphone : 954 431 5511
Fax : 954 433 5797
Mexique
Eje 122 No. 200 Zona Industrial
San Luis Potosí, S.L.P. 78395
Mexique
Téléphone : 52 444 870 6700
Fax : 52 444 824 0082
Amérique du Nord
1400 73rd Ave. NE
Minneapolis, MN 55432
États-Unis
Téléphone : 763 574 5000
Numéro gratuit (États-Unis) : 877 769 7669
Fax : 763 574 5298
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