圖 1：自動(dòng)化倉庫對直流電源系統(tǒng)帶來了挑戰(zhàn)（來源：RECOM）

自動(dòng)化物流管理正在提高生產(chǎn)力、降低成本并以更快的速度將產(chǎn)品交付到客戶手中。這些復(fù)雜的系統(tǒng)盡可能使用現(xiàn)成的元器件，但由于電氣和環(huán)境規(guī)范的要求，往往需要定制設(shè)計(jì)的電力傳輸系統(tǒng)。本博客將討論其中一個(gè)自動(dòng)化倉庫應(yīng)用的細(xì)節(jié)，以及 RECOM 獨(dú)特的產(chǎn)品和服務(wù)組合如何滿足客戶需求。

在倉庫自動(dòng)化系統(tǒng)中，機(jī)器人、高速穿梭車和托盤搬運(yùn)車廣泛應(yīng)用于倉庫、存儲設(shè)施和制造工廠，以便在建筑物內(nèi)的不同位置高速拾取、運(yùn)輸和放置材料。內(nèi)部物流系統(tǒng)還需滿足一些關(guān)鍵要求，保證連續(xù)可用性和 10 年以上的使用壽命，當(dāng)然還要盡量降低成本。

RECOM 的電源設(shè)計(jì)：倉庫自動(dòng)化案例研究

RECOM 最近幫助一位客戶開發(fā)了一款用于自動(dòng)化倉庫的電源解決方案。該客戶擅長設(shè)計(jì)和生產(chǎn)貨物存儲和搬運(yùn)所需的高精度機(jī)電一體化解決方案和復(fù)雜軟件。為了最大限度地降低開發(fā)成本并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間 (TTM)，他們采用現(xiàn)成的工業(yè)元器件用于電子模塊，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、傳感器、控制器、CPU、攝像頭、激光器、接口和無線通信系統(tǒng)。

這些系統(tǒng)的高效用電確保物流公司提供可靠、快速的服務(wù)。但由于這類應(yīng)用有著特殊要求，他們很難找到任何標(biāo)準(zhǔn)的電源解決方案。為了實(shí)現(xiàn)高效工作和全天候不間斷的可用性，運(yùn)輸車輛在導(dǎo)軌上行駛，并能夠快速加速和減速。這種情況會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備承受較高的沖擊和振動(dòng)應(yīng)力。此外，運(yùn)輸系統(tǒng)還需要應(yīng)對倉庫中惡劣的溫度條件，寒冷地區(qū)倉庫溫度可低至 -20°C 甚至更低，而炎熱地區(qū)倉庫溫度可高達(dá) 50°C 以上。

為了在沒有特殊隔離保護(hù)的情況下安全鞏固走，導(dǎo)軌的最大電壓限制為 60 V。電壓過高可能會(huì)危及倉庫人員的安全：可能會(huì)產(chǎn)生充足電流，導(dǎo)致呼吸停止或心室顫動(dòng)。

雖然導(dǎo)軌的電阻很小，但并不是零；因此，運(yùn)輸車輛上的直流電壓取決于車輛與導(dǎo)軌之間的距離和導(dǎo)軌中流動(dòng)的電流。該導(dǎo)軌電壓由符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的大功率三相 DIN 導(dǎo)軌安裝電源提供，其輸出電壓調(diào)節(jié)至 60 V，以補(bǔ)償長導(dǎo)軌上的大幅壓降。 

電機(jī)的動(dòng)力直接來自導(dǎo)軌。電機(jī)所需的高功率以及長導(dǎo)軌上的高電流，會(huì)導(dǎo)致大幅壓降和接地偏移。此外，導(dǎo)軌、車輪或滑動(dòng)接觸之間可能存在間歇性接觸，從而導(dǎo)致壓降或瞬變，這些現(xiàn)象可以通過電容器進(jìn)行緩沖。 

采用標(biāo)準(zhǔn) 24 VIN 工業(yè)設(shè)備是為了盡可能降低成本，因此運(yùn)輸單元的電源必須能夠在導(dǎo)軌提供的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作。電子設(shè)備所需的總功率為 200 W。

RECOM 的電源解決方案：細(xì)節(jié)之處

考慮到上述特殊電源要求，客戶過去采用了復(fù)雜、離散的定制電源產(chǎn)品，這些產(chǎn)品由外部供應(yīng)商進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。但在設(shè)計(jì)新系統(tǒng)時(shí)，客戶希望尋找一種更簡單、元器件更少、一次性工程費(fèi)用 (NRE) 更低的電源解決方案。RECOM 從豐富的產(chǎn)品目錄中推薦了一種現(xiàn)成的解決方案，并從早期概念階段到最終設(shè)計(jì)一直與客戶密切合作。

由于 RECOM 的及早參與，客戶能夠?qū)?NRE 成本控制在較低水平，因?yàn)樗麄冎恍鑼Ｗ⒂谒麄冏钌瞄L的機(jī)械和電氣設(shè)計(jì)。這樣一來，客戶就能夠避免任何重新設(shè)計(jì)、交付延遲或通常與離散定制設(shè)計(jì)相關(guān)的意外情況。 

圖 2：倉庫運(yùn)輸設(shè)計(jì)的直流電源系統(tǒng)（來源：RECOM）

上圖 2 顯示了由 24 V 系統(tǒng)總線供電的模塊。輸入電壓、電壓瞬變和接地偏移變化很大的惡劣電氣環(huán)境需要隔離型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。RECOM 的解決方案采用 RPA200H-11024SRUW/P 作為車載電力傳輸系統(tǒng)的核心。該 DC/DC 轉(zhuǎn)換器可在 16.5 V 至 140 VDC 的輸入電壓范圍內(nèi)提供 24 VDC 的輸出電壓。該轉(zhuǎn)換器具有超寬輸入電壓范圍，可以輕松應(yīng)對導(dǎo)軌上不斷波動(dòng)的電源電壓，并提供欠壓和過壓保護(hù)。

該 DC/DC 轉(zhuǎn)換器屬于 RPA200H 系列半磚 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，專為滿足鐵路行業(yè)的需求而設(shè)計(jì)。自動(dòng)化倉庫車輛的電源和鐵路車輛的電源必須能夠應(yīng)對許多相同的挑戰(zhàn)：在極端溫度、高沖擊和振動(dòng)以及電壓瞬變的環(huán)境下延長使用壽命。另外還有一個(gè)共同點(diǎn)，當(dāng)然都是在導(dǎo)軌上運(yùn)行。

RPA200H-11024SRUW/P 轉(zhuǎn)換器在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)始終保持高效率，并配有金屬基板，可實(shí)現(xiàn) -40°C 至 +93.5°C（基板冷卻時(shí)）的寬工作溫度范圍。外殼配有螺紋插件，可牢固安裝在 PCB 或隔板上，可在高沖擊和振動(dòng)環(huán)境下使用。該轉(zhuǎn)換器已通過 UL/IEC/EN60950 認(rèn)證，并提供三年保修。 

圖 3：RPA200H-11024SRUW/P 數(shù)據(jù)表包含經(jīng)過全面驗(yàn)證的 EMI 濾波器解決方案（來源：RECOM）

RECOM 還在其他方面提供了幫助。RPA200H-11024SRUW/P 數(shù)據(jù)表已經(jīng)配備經(jīng)過充分驗(yàn)證的 EMI 濾波器解決方案，符合嚴(yán)格的 EN 50121-3-2 標(biāo)準(zhǔn)；RECOM 對新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了支持，在其 EMI 實(shí)驗(yàn)室為客戶測試了整個(gè)解決方案。

對于客戶來說，另一個(gè)巨大的優(yōu)勢在于，之前的離散設(shè)計(jì)包括數(shù)百種不同的元件，包括磁性元件，這些元件可能難以采購；而 RECOM 解決方案減少了采購工作量，只需一個(gè)轉(zhuǎn)換器模塊加上幾個(gè)濾波器元件即可。 

結(jié)論

自動(dòng)化倉庫中惡劣的電氣環(huán)境可能會(huì)給直流電源帶來問題。RECOM 工程師可以在設(shè)計(jì)的所有階段與客戶通力合作，共同確保項(xiàng)目成功。