自動化倉庫：RECOM 應用案例概述

圖 1：自動化倉庫對直流電源系統帶來了挑戰（來源：RECOM）

自動化物流管理正在提高生產力、降低成本并以更快的速度將產品交付到客戶手中。這些復雜的系統盡可能使用現成的元器件，但由于電氣和環境規范的要求，往往需要定制設計的電力傳輸系統。本博客將討論其中一個自動化倉庫應用的細節，以及 RECOM 獨特的產品和服務組合如何滿足客戶需求。

在倉庫自動化系統中，機器人、高速穿梭車和托盤搬運車廣泛應用于倉庫、存儲設施和制造工廠，以便在建筑物內的不同位置高速拾取、運輸和放置材料。內部物流系統還需滿足一些關鍵要求，保證連續可用性和 10 年以上的使用壽命，當然還要盡量降低成本。

RECOM 的電源設計：倉庫自動化案例研究

RECOM 最近幫助一位客戶開發了一款用于自動化倉庫的電源解決方案。該客戶擅長設計和生產貨物存儲和搬運所需的高精度機電一體化解決方案和復雜軟件。為了最大限度地降低開發成本并縮短產品上市時間 (TTM)，他們采用現成的工業元器件用于電子模塊，如電機驅動器、傳感器、控制器、CPU、攝像頭、激光器、接口和無線通信系統。

這些系統的高效用電確保物流公司提供可靠、快速的服務。但由于這類應用有著特殊要求，他們很難找到任何標準的電源解決方案。為了實現高效工作和全天候不間斷的可用性，運輸車輛在導軌上行駛，并能夠快速加速和減速。這種情況會導致電子設備承受較高的沖擊和振動應力。此外，運輸系統還需要應對倉庫中惡劣的溫度條件，寒冷地區倉庫溫度可低至 -20°C 甚至更低，而炎熱地區倉庫溫度可高達 50°C 以上。

為了在沒有特殊隔離保護的情況下安全鞏固走，導軌的最大電壓限制為 60 V。電壓過高可能會危及倉庫人員的安全：可能會產生充足電流，導致呼吸停止或心室顫動。

雖然導軌的電阻很小，但并不是零；因此，運輸車輛上的直流電壓取決于車輛與導軌之間的距離和導軌中流動的電流。該導軌電壓由符合行業標準的大功率三相 DIN 導軌安裝電源提供，其輸出電壓調節至 60 V，以補償長導軌上的大幅壓降。 

電機的動力直接來自導軌。電機所需的高功率以及長導軌上的高電流，會導致大幅壓降和接地偏移。此外，導軌、車輪或滑動接觸之間可能存在間歇性接觸，從而導致壓降或瞬變，這些現象可以通過電容器進行緩沖。 

采用標準 24 VIN 工業設備是為了盡可能降低成本，因此運輸單元的電源必須能夠在導軌提供的寬輸入電壓范圍內工作。電子設備所需的總功率為 200 W。

RECOM 的電源解決方案：細節之處

考慮到上述特殊電源要求，客戶過去采用了復雜、離散的定制電源產品，這些產品由外部供應商進行設計和生產。但在設計新系統時，客戶希望尋找一種更簡單、元器件更少、一次性工程費用 (NRE) 更低的電源解決方案。RECOM 從豐富的產品目錄中推薦了一種現成的解決方案，并從早期概念階段到最終設計一直與客戶密切合作。

由于 RECOM 的及早參與，客戶能夠將 NRE 成本控制在較低水平，因為他們只需專注于他們最擅長的機械和電氣設計。這樣一來，客戶就能夠避免任何重新設計、交付延遲或通常與離散定制設計相關的意外情況。 

圖 2：倉庫運輸設計的直流電源系統（來源：RECOM）

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

該 DC/DC 轉換器屬于 RPA200H 系列半磚 DC/DC 轉換器，專為滿足鐵路行業的需求而設計。自動化倉庫車輛的電源和鐵路車輛的電源必須能夠應對許多相同的挑戰：在極端溫度、高沖擊和振動以及電壓瞬變的環境下延長使用壽命。另外還有一個共同點，當然都是在導軌上運行。

RPA200H-11024SRUW/P 轉換器在整個輸入電壓范圍內始終保持高效率，并配有金屬基板，可實現 -40°C 至 +93.5°C（基板冷卻時）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，可在高沖擊和振動環境下使用。該轉換器已通過 UL/IEC/EN60950 認證，并提供三年保修。 

圖 3：RPA200H-11024SRUW/P 數據表包含經過全面驗證的 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 數據表已經配備經過充分驗證的 EMI 濾波器解決方案，符合嚴格的 EN 50121-3-2 標準；RECOM 對新系統的設計提供了支持，在其 EMI 實驗室為客戶測試了整個解決方案。

對于客戶來說，另一個巨大的優勢在于，之前的離散設計包括數百種不同的元件，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，只需一個轉換器模塊加上幾個濾波器元件即可。 

結論

自動化倉庫中惡劣的電氣環境可能會給直流電源帶來問題。RECOM 工程師可以在設計的所有階段與客戶通力合作，共同確保項目成功。