工业系统最引人入胜之处在于其任务的持续有序执行，各个部件协同运作，完成产品组装、食品加工、车辆制造和物料搬运等工作。确保这些系统全天候不间断运行绝非易事。每个PLC、执行器和传感器背后都需要电源来保证持续供电。那么，如何选择一款能够在工业系统严苛环境下可靠运行的电源呢？
工业机械需要可靠的电源来加工材料和制造产品。
所需的输入电压是如何规定的？
确定最佳电源的出发点在于三个技术参数：输入电压、输出电压和输出功率。如果您要制造一台将永久安装在您现场的机器，那么电源的选择取决于机器所连接的电源，例如，230伏交流电单相50赫兹电源。.
然而，如果您生产的设备将出口到世界各地，则需要考虑客户可能使用的不同电网。在这种情况下，您可以指定通用交流输入。其电压范围为 85 VAC 至 264 VAC，频率范围为 47 至 60 Hz。虽然交流电在工业系统中很常见，但有时可能只有直流 (DC) 电源可用。一些电源也支持与交流输入范围类似的直流输入，从而可以应对这些情况。.
关于电源输出，应该考虑哪些因素？
确定输入电压选项后，接下来需要分析输出要求。这些要求取决于被供电的设备，例如工业传感器、PLC 和伺服驱动器等执行器。例如，虽然大多数 PLC 的供电电压定义为 24VDC，但它们通常可以容忍约 ±20% 的电压波动，包括纹波。.
有些电源提供两到三种不同的输出电压，通常是共用电压或正负极输出。如果所需的电压无法直接获得，可以使用两个电源串联来实现所需的输出。必须使用两个型号和输出规格相同的电源。.
图2：反并联二极管
将多个电源串联起来可以提高输出电压，但如果启动时间不同，建议使用反并联二极管来防止反向电压。
大多数负载都有典型电流和最大电流，例如 80 mA 和 100 mA。为多个负载供电时，必须计算最坏情况下最大电流之和。使用功率公式 P = I × V，可以确定所需的输出功率。例如，如果您计划为五个上述 PLC 供电，则电流消耗将在 400 mA 到 500 mA 之间，或者在 24 V 直流电压下，功率需求将在 9.6 W 到 12 W 之间。
如果您没有足够功率的电源，可以将两个或多个电源并联以获得所需的总功率。但是，您应该将消耗的功率限制在总可用功率的 80% 以内。温度和老化等因素也会导致其中一个电源过早老化，从而增加设备的压力并导致故障。请选择相同型号、相同电压的电源，或者选择设计用于并联的电源。如有疑问，建议联系制造商。.
图 3：并联电源
电源可以并联连接。确保两个输出端的电压相同。
考虑电源的安装、散热和接线方式。
在某些情况下，应用会规定电源的安装和散热要求。例如，DIN导轨或Hutschienen导轨是PLC及相关设备的标准安装方式，因此DIN导轨电源是您的最佳选择。.
有些功率高达 600W 的电源采用自然对流散热，因此无需担心强制通风。事实上，工业电源通常完全避免使用强制散热，因为它会增加潜在的故障点。然而，充足的自然对流气流是必要的，20 LFM（每分钟线性英尺）是典型的规格。.
其他电源则采用金属外壳，并配有机箱安装支架，可通过螺丝固定到位。最后，如果您正在构建元件级工业应用，那么您会对印刷电路板 (PCB) 贴片式电源感兴趣。这类电源可以是开放式（无外壳），也可以是带有封装材料的塑料外壳。.
图 4：电源外壳
电源外壳的安装方式多种多样，从DIN导轨（最左）和机箱（左）安装到开放式PCB（右）和塑料（最右）安装，不一而足。
安装方式和预期用途通常决定了具体的端接方式。DIN导轨和机箱安装电源通常采用螺钉端子，方便技术人员进行接线。此外，还有适配器可用于将机箱安装电源连接到DIN导轨上。对于PCB安装电源，您需要参考数据手册中的图纸来了解引脚间距和尺寸。无论您选择哪种类型，大多数供应商都会提供CAD图纸，您可以将其导入到设计软件中，从而避免在设备组装过程中出现布局问题。
确保电源符合环境条件和行业标准。
如果您的系统经常受到振动或物理冲击，则需要检查其符合哪些标准。这些环境因素包含在 EN 61373 和 IEC 60068-2 的部分标准中。您还应检查规定的工作温度范围和非冷凝相对湿度。标准中可能还规定了在较高温度和较低输入电压下的功率降低情况。.
UL 508 是另一项重要的工业控制设备标准。该标准确保产品符合过载、介电强度、短路和故障电流测试等标准，以及其他多项关键指标。符合这些标准可保证电源满足工业应用的安全、可靠性和使用寿命要求。.
如果需要深入了解细节，通常会找到应用说明，其中包含有关热考虑因素、EMC 测试结果、输出电压调整和特性曲线的信息。.
图 5：应用说明
应用说明提供了比电源数据表更详细的信息，例如效率与负载/电压的关系、启动和保持特性。.
如何根据您的需求选择合适的工业电源
最后，虽然制造商的产品能够满足大多数日常工业电源需求，但总会有一些情况下，您所需的产品无法完全满足。在这种情况下，有两种选择。有时，您可以对现有设计进行调整或获得额外的认证来满足您的需求。否则，您可以考虑定制设计。在这种情况下，您需要收集所有需求，并与您选择的合作伙伴分享，以便开始设计流程。.
作者：Simeon Tremp，Traco AG
