Zašto se paketi mogu izgubiti na LAN-u? Postoje različite opcije: rezervacija je pogrešno konfigurirana, mreža se ne može nositi s opterećenjem ili je LAN "olujna". Ali razlog ne leži uvijek u mrežnom sloju.
Kompanija Arktek doo izradila je automatizovane sisteme upravljanja procesima i sisteme video nadzora za rudnik Rasvumčorski Apatit dd na bazi .
Bilo je problema u jednom dijelu mreže. Između prekidača FL SWITCH 3012E-2FX – i FL SWITCH 3006T-2FX – komunikacioni kanal je bio izuzetno nestabilan.
Uređaji su povezani bakarnim kablom položenim u jednom kanalu na 6 kV kabl za napajanje. Kabl za napajanje stvara jako elektromagnetno polje, koje uzrokuje smetnje. Konvencionalni industrijski prekidači nemaju dovoljnu otpornost na buku, pa su neki podaci izgubljeni.
Kada su prekidači FL SWITCH 3012E-2FX instalirani na oba kraja – , veza se stabilizovala. Ovi prekidači su u skladu sa IEC 61850-3. Između ostalog, dio 3 ovog standarda opisuje zahtjeve za elektromagnetnu kompatibilnost (EMC) za uređaje koji se ugrađuju u električne elektrane i trafostanice.
Zašto su prekidači sa poboljšanim EMC-om radili bolje?
EMC - opšte odredbe
Ispostavilo se da na stabilnost prijenosa podataka na LAN-u utječe ne samo ispravna konfiguracija opreme i količina prenesenih podataka. Ispušteni paketi ili pokvareni prekidač mogu biti uzrokovani elektromagnetnim smetnjama: radio koji je korišćen u blizini mrežne opreme, kabl za napajanje položen u blizini ili prekidač za napajanje koji je otvorio strujno kolo tokom kratkog spoja.
Radio, kabl i prekidač su izvori elektromagnetnih smetnji. Prekidači poboljšane elektromagnetske kompatibilnosti (EMC) dizajnirani su da rade normalno kada su izloženi ovim smetnjama.
Postoje dvije vrste elektromagnetnih smetnji: induktivne i provodljive.
Induktivna smetnja se prenosi kroz elektromagnetno polje „kroz vazduh“. Ova smetnja se naziva i zračena ili zračena interferencija.
Konduktovane smetnje se prenose kroz provodnike: žice, uzemljenje itd.
Induktivne smetnje nastaju kada su izložene snažnom elektromagnetnom ili magnetskom polju. Provedene smetnje mogu biti uzrokovane sklopnim strujnim krugovima, udarima groma, impulsima itd.
Prekidači, kao i sva oprema, mogu biti pod utjecajem induktivne i provodne buke.
Pogledajmo različite izvore smetnji u industrijskom objektu i kakvu vrstu smetnji stvaraju.
Izvori smetnji
Radio-emisioni uređaji (voki-toki, mobilni telefoni, oprema za zavarivanje, indukcijske peći, itd.)
Svaki uređaj emituje elektromagnetno polje. Ovo elektromagnetno polje utiče na opremu i induktivno i provodljivo.
Ako je polje generirano dovoljno jako, može stvoriti struju u vodiču, što će poremetiti proces prijenosa signala. Veoma jake smetnje mogu dovesti do gašenja opreme. Tako se javlja induktivni efekat.
Operativno osoblje i službe sigurnosti koriste mobilne telefone i voki-tokije za međusobnu komunikaciju. Na objektima rade stacionarni radio i televizijski predajnici, a na mobilnim instalacijama ugrađeni su Bluetooth i WiFi uređaji.
Svi ovi uređaji su snažni generatori elektromagnetnog polja. Stoga, da bi normalno radili u industrijskim okruženjima, prekidači moraju biti u stanju tolerirati elektromagnetne smetnje.
Elektromagnetno okruženje je određeno jačinom elektromagnetnog polja.
Prilikom ispitivanja prekidača na otpornost na induktivne efekte elektromagnetnih polja, na prekidaču se indukuje polje od 10 V/m. U tom slučaju prekidač mora biti potpuno funkcionalan.
Svi provodnici unutar prekidača, kao i svi kablovi, su pasivne prijemne antene. Uređaji koji emituju radio mogu da izazovu provodljive elektromagnetne smetnje u frekvencijskom opsegu od 150 Hz do 80 MHz. Elektromagnetno polje indukuje napon u ovim provodnicima. Ovi naponi zauzvrat uzrokuju struje, koje stvaraju šum u prekidaču.
Za testiranje prekidača na otpornost na elektromagnetske smetnje, napon se primjenjuje na portove podataka i priključke za napajanje. GOST R 51317.4.6-99 postavlja vrijednost napona od 10 V za visok nivo elektromagnetnog zračenja. U tom slučaju prekidač mora biti potpuno funkcionalan.
Struja u energetskim kablovima, dalekovodima, krugovima za uzemljenje
Struja u energetskim kablovima, dalekovodima i krugovima za uzemljenje stvara magnetno polje industrijske frekvencije (50 Hz). Izlaganje magnetnom polju stvara struju u zatvorenom vodiču, što je interferencija.
Magnetno polje frekvencije snage dijeli se na:
- magnetno polje konstantnog i relativno niskog intenziteta uzrokovano strujama u normalnim radnim uslovima;
- magnetno polje relativno visokog intenziteta uzrokovano strujama u vanrednim uvjetima, koje djeluje kratko dok se uređaji ne aktiviraju.
Prilikom testiranja prekidača na stabilnost izloženosti magnetskom polju snage frekvencije, na njega se primjenjuje polje od 100 A/m na duži period i 1000 A/m na period od 3 s. Kada se testiraju, prekidači bi trebali biti potpuno funkcionalni.
Poređenja radi, konvencionalna kućna mikrotalasna pećnica stvara jačinu magnetnog polja do 10 A/m.
Udari groma, vanredne situacije u električnim mrežama
Udari groma također uzrokuju smetnje u mrežnoj opremi. Oni ne traju dugo, ali njihova veličina može doseći nekoliko hiljada volti. Takve smetnje se nazivaju pulsne.
Pulsni šum se može primijeniti i na priključke za napajanje i na portove za podatke. Zbog visokih vrijednosti prenapona, oni mogu poremetiti rad opreme i potpuno je izgorjeti.
Udar groma je poseban slučaj impulsne buke. Može se klasificirati kao visokoenergetski mikrosekundni impulsni šum.
Udar groma može biti različitih vrsta: udar groma u vanjski naponski krug, indirektni udar, udar u zemlju.
Kada grom udari u vanjski naponski krug, dolazi do smetnji zbog protoka velike struje pražnjenja kroz vanjski krug i krug uzemljenja.
Indirektnim udarom groma smatra se pražnjenje groma između oblaka. Pri takvim udarima nastaju elektromagnetna polja. Oni indukuju napone ili struje u provodnicima električnog sistema. To je ono što uzrokuje smetnje.
Kada grom udari u zemlju, struja teče kroz zemlju. Može stvoriti razliku potencijala u sistemu uzemljenja vozila.
Potpuno iste smetnje stvaraju se prebacivanjem baterija kondenzatora. Takvo prebacivanje je prelazni proces prebacivanja. Svi prekidački tranzijenti uzrokuju visokoenergetski mikrosekundni impulsni šum.
Brze promjene napona ili struje kada zaštitni uređaji rade također mogu rezultirati mikrosekundnim pulsnim šumom u unutrašnjim kolima.
Za ispitivanje otpornosti prekidača na pulsni šum koriste se posebni generatori testnih impulsa. Na primjer, UCS 500N5. Ovaj generator isporučuje impulse različitih parametara na portove prekidača koji se testiraju. Parametri pulsa zavise od izvršenih testova. Mogu se razlikovati po obliku impulsa, izlaznom otporu, naponu i vremenu ekspozicije.
Tokom testiranja otpornosti na mikrosekundnu impulsnu buku, impulsi od 2 kV se primjenjuju na priključke za napajanje. Za portove podataka - 4 kV. Tokom ovog testa, pretpostavlja se da operacija može biti prekinuta, ali nakon što smetnje nestanu, ona će se sama oporaviti.
Prebacivanje reaktivnih opterećenja, "poskakanje" relejnih kontakata, prebacivanje pri ispravljanju naizmjenične struje
U električnom sistemu mogu se pojaviti različiti procesi preklapanja: prekidi induktivnih opterećenja, otvaranje relejnih kontakata itd.
Takvi procesi prebacivanja također stvaraju impulsni šum. Njihovo trajanje se kreće od jedne nanosekunde do jedne mikrosekunde. Takav impulsni šum se naziva nanosekundni impulsni šum.
Da bi se izvršili testovi, rafovi nanosekundnih impulsa se šalju prekidačima. Impulsi se dovode do portova za napajanje i portova podataka.
Portovi za napajanje se napajaju impulsima od 2 kV, a portovi podataka se napajaju impulsima od 4 kV.
Tokom testiranja nanosekundnog rafalnog šuma, prekidači moraju biti potpuno funkcionalni.
Buka od industrijske elektronske opreme, filtera i kablova
Ako je prekidač instaliran u blizini sistema za distribuciju električne energije ili energetske elektronske opreme, može doći do neuravnoteženih napona u njima. Takve smetnje se nazivaju dirigovane elektromagnetne smetnje.
Glavni izvori sprovedenih smetnji su:
- sistemi za distribuciju energije, uključujući DC i 50 Hz;
- energetska elektronska oprema.
Ovisno o izvoru smetnji, dijele se na dvije vrste:
- konstantnog napona i napona sa frekvencijom od 50 Hz. Kratki spojevi i drugi poremećaji u distributivnim sistemima stvaraju smetnje na osnovnoj frekvenciji;
- napon u frekvencijskom opsegu od 15 Hz do 150 kHz. Takve smetnje obično stvaraju energetski elektronski sistemi.
Za testiranje prekidača, portovi za napajanje i podatke se napajaju sa efektivnim naponom od 30V kontinuirano i efektivnim naponom od 300V tokom 1 s. Ove vrijednosti napona odgovaraju najvećem stepenu ozbiljnosti GOST testova.
Oprema mora izdržati takve utjecaje ako je instalirana u teškom elektromagnetnom okruženju. Karakteriše ga:
- uređaji koji se ispituju biće priključeni na niskonaponske električne mreže i srednjenaponske vodove;
- uređaji će biti povezani na sistem uzemljenja visokonaponske opreme;
- Koriste se energetski pretvarači koji ubrizgavaju značajne struje u sistem uzemljenja.
Slični uslovi se mogu naći na stanicama ili trafostanicama.
Ispravljanje AC napona pri punjenju baterija
Nakon ispravljanja, izlazni napon uvijek pulsira. Odnosno, vrijednosti napona se mijenjaju nasumično ili periodično.
Ako se prekidači napajaju istosmjernim naponom, veliki talasi napona mogu poremetiti rad uređaja.
Po pravilu, svi moderni sistemi koriste specijalne filtere za uklanjanje alijasinga i nivo talasanja nije visok. Ali situacija se mijenja kada se baterije ugrade u sistem napajanja. Prilikom punjenja baterija, talasanje se povećava.
Stoga se mora uzeti u obzir i mogućnost takve smetnje.
zaključak
Prekidači s poboljšanom elektromagnetskom kompatibilnošću omogućavaju vam prijenos podataka u teškim elektromagnetnim okruženjima. U primjeru rudnika Rasvumchorr na početku članka, podatkovni kabel je bio izložen snažnom magnetnom polju industrijske frekvencije i provodio je smetnje u frekvencijskom opsegu od 0 do 150 kHz. Konvencionalni industrijski prekidači nisu mogli da se nose sa prenosom podataka u takvim uslovima i paketi su izgubljeni.
Prekidači s poboljšanom elektromagnetskom kompatibilnošću mogu u potpunosti raditi kada su izloženi sljedećim smetnjama:
- radiofrekventna elektromagnetna polja;
- magnetna polja industrijske frekvencije;
- nanosekundni impulsni šum;
- visokoenergetski mikrosekundni impulsni šum;
- dirigovane smetnje izazvane radiofrekventnim elektromagnetnim poljem;
- sprovedene smetnje u frekvencijskom opsegu od 0 do 150 kHz;
- DC napon napajanja valovitost.
izvor: www.habr.com