Miks võivad paketid LAN-is kaduda? Võimalusi on erinevaid: broneering on valesti konfigureeritud, võrk ei tule koormusega toime või LAN on “tormine”. Kuid põhjus ei peitu alati võrgukihis.
Ettevõte Arktek LLC valmistas Apatiti JSC Rasvumchorrsky kaevandusele automatiseeritud protsessijuhtimissüsteemid ja videovalvesüsteemid, mis põhinevad. .
Võrgu ühes osas esines probleeme. FL SWITCH 3012E-2FX lülitite vahel – ja FL SWITCH 3006T-2FX – sidekanal oli äärmiselt ebastabiilne.
Seadmed ühendati ühes kanalis asetatud vaskkaabliga 6 kV toitekaabliga. Toitekaabel loob tugeva elektromagnetvälja, mis põhjustab häireid. Tavalistel tööstuslikel lülititel ei ole piisavat mürakindlust, mistõttu osa andmeid läks kaduma.
Kui FL SWITCH 3012E-2FX lülitid paigaldati mõlemasse otsa – , on ühendus stabiliseerunud. Need lülitid vastavad standardile IEC 61850-3. Muuhulgas kirjeldab selle standardi 3. osa elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) nõudeid seadmetele, mis paigaldatakse elektrijaamadesse ja alajaamadesse.
Miks täiustatud EMC-ga lülitid toimisid paremini?
EMC – üldsätted
Selgub, et andmeedastuse stabiilsust kohtvõrgus ei mõjuta mitte ainult seadmete õige konfiguratsioon ja edastatavate andmete hulk. Väljakukkunud paketid või katkised lüliti võivad olla põhjustatud elektromagnetilistest häiretest: raadio, mida kasutati võrguseadmete läheduses, lähedal asetatud toitekaabel või toitelüliti, mis avas vooluahela lühise ajal.
Raadio, kaabel ja lüliti on elektromagnetiliste häirete allikad. Täiustatud elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) lülitid on loodud normaalselt töötama, kui need häired on kokku puutunud.
Elektromagnetilisi häireid on kahte tüüpi: induktiivsed ja juhitud.
Induktiivsed häired edastatakse elektromagnetvälja kaudu "õhu kaudu". Seda häiret nimetatakse ka kiiritatud või kiirgavateks häireteks.
Juhtivad häired edastatakse juhtide kaudu: juhtmed, maandus jne.
Induktiivsed häired tekivad kokkupuutel võimsa elektromagnetilise või magnetväljaga. Juhtivaid häireid võivad põhjustada lülitusvooluahelad, pikselöögid, impulsid jne.
Lüliteid, nagu kõiki seadmeid, võib mõjutada nii induktiivne kui ka juhtiv müra.
Vaatame erinevaid häirete allikaid tööstusrajatistes ja milliseid häireid need tekitavad.
Häireallikad
Raadiokiirgust kiirgavad seadmed (raadiosaatjad, mobiiltelefonid, keevitusseadmed, induktsioonahjud jne)
Iga seade kiirgab elektromagnetvälja. See elektromagnetväli mõjutab seadmeid nii induktiivselt kui ka juhtivalt.
Kui väli on piisavalt tugev, võib see tekitada juhis voolu, mis häirib signaali edastamise protsessi. Väga tugevad häired võivad põhjustada seadmete väljalülitamise. Seega ilmneb induktiivne efekt.
Operatiivpersonal ja turvateenistused kasutavad omavahel suhtlemiseks mobiiltelefone ja raadiosaatjaid. Objektidel töötavad statsionaarsed raadio- ja televisiooni saatjad, mobiilsetele installatsioonidele on paigaldatud Bluetooth ja WiFi seadmed.
Kõik need seadmed on võimsad elektromagnetvälja generaatorid. Seetõttu peavad lülitid tööstuslikes keskkondades normaalseks töötamiseks taluma elektromagnetilisi häireid.
Elektromagnetilise keskkonna määrab elektromagnetvälja tugevus.
Katsetades lüliti vastupidavust elektromagnetväljade induktiivmõjudele, indutseeritakse lülitile väli 10 V/m. Sel juhul peab lüliti olema täielikult töökorras.
Kõik lüliti sees olevad juhid, nagu ka kõik kaablid, on passiivsed vastuvõtuantennid. Raadiokiirgust kiirgavad seadmed võivad põhjustada juhtivaid elektromagnetilisi häireid sagedusvahemikus 150 Hz kuni 80 MHz. Elektromagnetväli indutseerib nendes juhtides pinget. Need pinged põhjustavad omakorda voolusid, mis tekitavad lülitis müra.
Lüliti juhitud EMI-häirekindluse testimiseks rakendatakse andme- ja toiteportidele pinget. GOST R 51317.4.6-99 määrab kõrge elektromagnetilise kiirguse taseme jaoks pinge väärtuseks 10 V. Sel juhul peab lüliti olema täielikult töökorras.
Vooluvool toitekaablites, elektriliinides, maandusahelates
Toitekaablite, elektriliinide ja maandusahelate vool loob tööstusliku sagedusega (50 Hz) magnetvälja. Magnetväljaga kokkupuutumisel tekib suletud juhis vool, mis on interferents.
Võimsussageduse magnetväli jaguneb:
- konstantse ja suhteliselt madala intensiivsusega magnetväli, mis on põhjustatud vooludest normaalsetes töötingimustes;
- suhteliselt suure intensiivsusega magnetväli, mis on põhjustatud vooludest hädaolukorras, mis toimib lühiajaliselt kuni seadmete käivitumiseni.
Lülitite katsetamisel võimsus-sagedusliku magnetväljaga kokkupuute stabiilsuse suhtes rakendatakse sellele pikaks perioodiks välja 100 A/m ja 1000 sekundi jooksul 3 A/m. Katsetamisel peaksid lülitid olema täielikult töökorras.
Võrdluseks – tavaline kodune mikrolaineahi loob magnetvälja tugevuse kuni 10 A/m.
Pikselöögid, avariiolud elektrivõrkudes
Pikselöögid põhjustavad häireid ka võrguseadmetes. Need ei kesta kaua, kuid nende tugevus võib ulatuda mitme tuhande voltini. Sellist häiret nimetatakse impulssiks.
Impulssmüra saab rakendada nii lüliti toiteportidele kui ka andmeportidele. Kõrgete liigpinge väärtuste tõttu võivad need nii seadmete tööd häirida kui ka täielikult läbi põletada.
Välgulöök on impulssmüra erijuhtum. Seda võib liigitada suure energiatarbega mikrosekundiliste impulssmüraks.
Välgulöök võib olla erinevat tüüpi: välk välispingeahelasse, kaudne löök, löök maasse.
Kui välk tabab välist pingeahelat, tekivad häired, mis on tingitud suure tühjendusvoolu voolamisest läbi välise vooluahela ja maandusahela.
Kaudseks pikselöögiks loetakse pikselahendust pilvede vahel. Selliste löökide ajal tekivad elektromagnetväljad. Need indutseerivad elektrisüsteemi juhtides pingeid või voolusid. See põhjustabki häireid.
Kui välk lööb maapinda, voolab vool läbi maapinna. See võib tekitada potentsiaalse erinevuse sõiduki maandussüsteemis.
Täpselt samad häired tekivad kondensaatoripankade vahetamisel. Selline ümberlülitamine on ümberlülitusprotsess. Kõik lülitussiirded põhjustavad suure energiaga mikrosekundilist impulssmüra.
Pinge või voolu kiired muutused kaitseseadmete töötamise ajal võivad samuti põhjustada sisemistes ahelates mikrosekundilist impulsimüra.
Lüliti impulssmüra vastupidavuse testimiseks kasutatakse spetsiaalseid testimpulssgeneraatoreid. Näiteks UCS 500N5. See generaator varustab erinevate parameetritega impulsse testitavatesse lülitiportidesse. Impulsi parameetrid sõltuvad tehtud katsetest. Need võivad erineda impulsi kuju, väljundtakistuse, pinge ja kokkupuuteaja poolest.
Mikrosekundiliste impulsside mürakindluse testide ajal rakendatakse toiteportidele 2 kV impulsse. Andmesidepordi jaoks - 4 kV. Selle testi käigus eeldatakse, et toiming võib katkeda, kuid pärast häirete kadumist taastub see iseenesest.
Reaktiivkoormuste ümberlülitamine, releekontaktide “põrkamine”, lülitumine vahelduvvoolu alaldamisel
Elektrisüsteemis võivad toimuda erinevad lülitusprotsessid: induktiivkoormuste katkestused, releekontaktide avanemine jne.
Sellised lülitusprotsessid tekitavad ka impulssmüra. Nende kestus ulatub ühest nanosekundist ühe mikrosekundini. Sellist impulssmüra nimetatakse nanosekundiliseks impulssmüraks.
Katsete läbiviimiseks saadetakse lülititele nanosekundiliste impulsside pursked. Toite- ja andmeportidesse tarnitakse impulsse.
Toitepordid on varustatud 2 kV impulssidega ja andmepordid 4 kV impulssidega.
Nanosekundilise purskemüra testimise ajal peavad lülitid olema täielikult töökorras.
Tööstuslike elektroonikaseadmete, filtrite ja kaablite müra
Kui lüliti on paigaldatud toitejaotussüsteemide või toiteelektroonika seadmete lähedusse, võib nendesse tekkida tasakaalustamata pinge. Selliseid häireid nimetatakse juhtivateks elektromagnetilisteks häireteks.
Juhtivate häirete peamised allikad on:
- elektrijaotussüsteemid, sealhulgas alalis- ja 50 Hz;
- elektrilised seadmed.
Sõltuvalt häirete allikast jagunevad need kahte tüüpi:
- püsipinge ja pinge sagedusega 50 Hz. Lühised ja muud häired jaotussüsteemides tekitavad häireid põhisagedusel;
- pinge sagedusalas 15 Hz kuni 150 kHz. Selliseid häireid tekitavad tavaliselt jõuelektroonilised süsteemid.
Lülitite testimiseks varustatakse toite- ja andmeporte 30 sekundi jooksul 300 V efektiivpingega ja 1 V efektiivpingega. Need pinge väärtused vastavad GOST-testide kõrgeimale raskusastmele.
Seade peab sellistele mõjudele vastu pidama, kui see on paigaldatud karmi elektromagnetilist keskkonda. Seda iseloomustab:
- testitavad seadmed ühendatakse madalpinge elektrivõrkudesse ja keskpingeliinidesse;
- seadmed ühendatakse kõrgepingeseadmete maandussüsteemiga;
- kasutatakse võimsusmuundureid, mis süstivad maandussüsteemi märkimisväärseid voolusid.
Sarnaseid tingimusi võib leida jaamades või alajaamades.
Vahelduvpinge alaldamine akude laadimisel
Pärast alaldamist pulseerib väljundpinge alati. See tähendab, et pinge väärtused muutuvad juhuslikult või perioodiliselt.
Kui lülitid saavad toite alalispingega, võivad suured pinge pulsatsioonid häirida seadmete tööd.
Kõik kaasaegsed süsteemid kasutavad reeglina spetsiaalseid anti-aliasing filtreid ja pulsatsiooni tase ei ole kõrge. Kuid olukord muutub, kui toitesüsteemi paigaldatakse patareid. Akude laadimisel pulsatsioon suureneb.
Seetõttu tuleb arvestada ka sellise sekkumise võimalusega.
Järeldus
Täiustatud elektromagnetilise ühilduvusega lülitid võimaldavad teil andmeid edastada karmides elektromagnetilistes keskkondades. Artikli alguses toodud Rasvumchorri kaevanduse näites puutus andmekaabel kokku võimsa tööstusliku sagedusega magnetväljaga ja tekitas häireid sagedusalas 0 kuni 150 kHz. Tavalised tööstuslikud kommutaatorid ei saanud sellistes tingimustes andmeedastusega toime ja paketid läksid kaduma.
Täiustatud elektromagnetilise ühilduvusega lülitid võivad täielikult töötada, kui nad puutuvad kokku järgmiste häiretega:
- raadiosageduslikud elektromagnetväljad;
- tööstusliku sagedusega magnetväljad;
- nanosekundiline impulssmüra;
- suure energiaga mikrosekundiline impulssmüra;
- raadiosagedusliku elektromagnetvälja poolt põhjustatud juhitud häired;
- läbiviidud häired sagedusvahemikus 0 kuni 150 kHz;
- Alalisvoolu toiteallika pinge pulsatsioon.
Allikas: www.habr.com