Strategie organizacji przemysłowych systemów zasilania awaryjnego

Uniknięcie nagłych zaników napięcia pozwala zachować spójność danych gromadzonych przez przemysłowe systemy komputerowe i minimalizuje czas potrzebny na wznowienie produkcji. Aby działanie systemu UPS było sprawne, ważny jest odpowiedni wybór jego struktury, tj. określenie, czy ma mieć architekturę scentralizowaną, czy rozproszoną.

Scentralizowany UPS

Systemy scentralizowane bazują najczęściej na jednym lub dwóch dużych UPS-ach, zlokalizowanych w serwerowni lub w sąsiadującym z nią pomieszczeniu. Są łatwe w zarządzaniu, a ich konfiguracja wymaga niedużej ilości pracy. W razie potrzeby bardzo łatwo jest w nich wprowadzać redundancję poprzez dodawanie kolejnych, zapasowych zasilaczy podtrzymujących zasilanie, co nie prowadzi do ogromnego rozrostu liczby UPS-ów w zakładzie. Nie muszą też zajmować cennej przestrzeni w szafach rackowych, w których zamontowane są serwery.

Ważnym aspektem może być też rodzaj napięcia uzyskiwanego na wyjściu takich UPS-ów. Znacznie łatwiej jest znaleźć na rynku duże zasilacze awaryjne przystosowane do instalacji trójfazowych, niż małe. Te drugie dostępne są praktycznie tylko w wersjach jednofazowych, podczas gdy niektóre najbardziej zaawansowane i wydajne serwery są przystosowane właśnie do zasilania trójfazowego.

Możliwość umieszczenia zasilaczy poza serwerownią ma też pozytywny wpływ na ich żywotność. Zainstalowane w nich akumulatory mają mniejszy zakres optymalnych temperatur pracy niż nowoczesny sprzęt komputerowy – a szczególnie ten przemysłowy. Obecnie coraz więcej serwerowni funkcjonuje w temperaturze rzędu 30 °C, co pozwala zmniejszyć koszty chłodzenia, ale negatywnie wpływa na żywotność akumulatorów. Utrzymanie niższej temperatury w pomieszczeniu z UPS-ami poskutkuje ich dłuższą, niezawodną pracą.

Niestety, scentralizowane systemy zasilania bezprzerwowego są generalnie droższe, co jest szczególnie zauważalne na początkowym etapie po stworzeniu instalacji. Potężne UPS-y są nie tylko kosztowne, ale zazwyczaj instalowane „na zapas”, z myślą o rozwoju systemu przemysłowego, w związku z czym przez nawet długi czas mogą pracować znacznie poniżej swoich znamionowych obciążeń. Ze względu na specyfikę nowoczesnych układów zasilających, taka praca uniemożliwia uzyskanie maksymalnej sprawności, co powoduje wzrost strat energii.

Rozproszone systemy zasilania

Znacznie tańsze w instalacji są rozproszone systemy zasilania bezprzerwowego, których sumaryczna moc może być w łatwy sposób zwiększana poprzez dokupywanie kolejnych UPS-ów, o ile tylko zaistnieje taka potrzeba. Urządzenia te są najczęściej montowane w bezpośrednim sąsiedztwie zasilanych serwerów – np. w tych samych szafach rackowych. Są też korzystniejszym rozwiązaniem wszędzie tam, gdzie serwery są również rozproszone po hali fabrycznej. Przewody łączące małe UPS-y z serwerami są krótsze, a przez to tańsze oraz mniej problematyczne w utrzymaniu i zabezpieczeniu przed trudnymi warunkami środowiskowymi.
Systemy rozproszone są łatwiejsze w instalacji i reinstalacji, gdyż poszczególne UPS-y mają mniejsza masę i wygodniej się je przenosi. Oczywiście mają też wady związane z utrudnioną konfiguracją i zarządzaniem nimi. Gdyby wszystkie miały działać niezależnie, problem ten nie byłby tak istotny, ale ponieważ optymalizacja działania kompletnego systemu zasilania bezprzerwowego wymaga monitorowania pracy wszystkich zasilaczy, zadanie to nie należy do łatwych.

Jak dokonać optymalnego wyboru?

Określenie, która z przedstawionych strategii zasilania jest korzystniejsza w danym zastosowaniu nie jest łatwe. Niemniej można sobie uprościć ten proces, podejmując decyzję w oparciu o szereg pytań, na które warto sobie odpowiedzieć rozważając montaż UPS-ów.

Po pierwsze, należy upewnić się, czy wśród urządzeń, których zasilanie musi być koniecznie podtrzymane znajdują się maszyny zasilane prądem trójfazowym. Jeśli tak, wtedy prawdopodobnie trzeba będzie zastosować system scentralizowanych UPS-ów.

Po drugie, należy przeanalizować swoją sytuację finansową. Jeśli możliwe jest zdobycie dużych środków finansowych już na początku, korzystniejszy będzie pewnie system scentralizowany, ale w praktyce większość firm woli odłożyć takie inwestycje w czasie, w związku z czym będzie kierować się ku systemom rozproszonym.

Trzeba też rozważyć koszty utrzymania wdrożonego systemu, które zazwyczaj będą niższe w przypadku systemów scentralizowanych. Niemniej ważne jest również aby wziąć pod uwagę zwiększone rachunki za prąd w początkowym etapie użytkowania systemu. Jest to związane z mniejszą sprawnością nie w pełni wykorzystanego systemu scentralizowanego.

Pewne wyzwanie może stanowić administracja systemem rozproszonym. Liczba dodatkowych połączeń sieciowych i konieczność poprowadzenia okablowania będą wymagały dodatkowej pracy instalatorów i administratorów. Bardzo możliwe, że konieczne będą także dodatkowe aktywne urządzenia sieciowe, które pozwolą na utrzymanie komunikacji pomiędzy UPS-ami i narzędziem nimi administrującym.

W końcu trzeba też wziąć pod uwagę przestrzeń dostępną w serwerowniach oraz ogólne rozmieszczenie na terenie zakładu przemysłowego urządzeń, których zasilanie musi zostać podtrzymane.