Por que se poden perder paquetes nunha LAN? Hai diferentes opcións: a reserva está configurada incorrectamente, a rede non pode facer fronte á carga ou a LAN é "tormentosa". Pero a razón non sempre reside na capa de rede.
A empresa Arktek LLC fabricou sistemas de control de procesos automatizados e sistemas de videovixilancia para a mina Rasvumchorrsky de Apatit JSC baseados en .
Houbo problemas nunha parte da rede. Entre interruptores FL SWITCH 3012E-2FX – e FL SWITCH 3006T-2FX – a canle de comunicación era extremadamente inestable.
Os dispositivos estaban conectados por un cable de cobre tendido nunha canle a un cable de alimentación de 6 kV. O cable de alimentación crea un forte campo electromagnético, que provoca interferencias. Os interruptores industriais convencionais non teñen suficiente inmunidade ao ruído, polo que se perderon algúns datos.
Cando os interruptores FL SWITCH 3012E-2FX foron instalados en ambos os extremos - , a conexión estabilizouse. Estes interruptores cumpren coa norma IEC 61850-3. Entre outras cousas, a Parte 3 desta norma describe os requisitos de compatibilidade electromagnética (EMC) dos dispositivos que se instalan en centrais e subestacións eléctricas.
Por que os interruptores con EMC mellorados funcionaban mellor?
EMC - disposicións xerais
Resulta que a estabilidade da transmisión de datos nunha LAN non só se ve afectada pola configuración correcta do equipo e pola cantidade de datos transferidos. Os paquetes caídos ou un interruptor roto poden ser causados por interferencias electromagnéticas: unha radio que se utilizou preto dun equipo de rede, un cable de alimentación colocado preto ou un interruptor de alimentación que abriu o circuíto durante un curtocircuíto.
A radio, o cable e o interruptor son fontes de interferencia electromagnética. Os interruptores de compatibilidade electromagnética mellorada (EMC) están deseñados para funcionar normalmente cando están expostos a esta interferencia.
Hai dous tipos de interferencia electromagnética: indutiva e conducida.
A interferencia indutiva transmítese a través do campo electromagnético "a través do aire". Esta interferencia tamén se denomina interferencia radiada ou radiada.
As interferencias conducidas transmítense a través de condutores: fíos, terra, etc.
A interferencia indutiva prodúcese cando se expón a un potente campo electromagnético ou magnético. As interferencias conducidas poden ser causadas por circuítos de corrente de conmutación, raios, pulsos, etc.
Os interruptores, como todos os equipos, poden verse afectados tanto por ruído indutivo como conducido.
Vexamos as diferentes fontes de interferencia nunha instalación industrial e que tipo de interferencia crean.
Fontes de interferencia
Dispositivos emisores de radio (walkie-talkies, teléfonos móbiles, equipos de soldadura, fornos de indución, etc.)
Calquera dispositivo emite un campo electromagnético. Este campo electromagnético afecta aos equipos tanto de forma indutiva como condutiva.
Se o campo se xera o suficientemente forte, pode crear unha corrente no condutor, o que interromperá o proceso de transmisión do sinal. As interferencias moi fortes poden provocar o apagado do equipo. Así, aparece un efecto indutivo.
O persoal operativo e os servizos de seguridade utilizan teléfonos móbiles e walkie-talkies para comunicarse entre eles. Nas instalacións funcionan transmisores de radio e televisión estacionarios; nas instalacións móbiles instálanse dispositivos Bluetooth e WiFi.
Todos estes dispositivos son potentes xeradores de campos electromagnéticos. Polo tanto, para funcionar normalmente en ambientes industriais, os interruptores deben ser capaces de tolerar as interferencias electromagnéticas.
O ambiente electromagnético está determinado pola intensidade do campo electromagnético.
Cando se proba a resistencia dun interruptor aos efectos indutivos dos campos electromagnéticos, indúcese un campo de 10 V/m no interruptor. Neste caso, o interruptor debe estar totalmente funcional.
Calquera condutor dentro do interruptor, así como calquera cable, son antenas de recepción pasivas. Os dispositivos emisores de radio poden causar interferencias electromagnéticas conducidas no intervalo de frecuencias de 150 Hz a 80 MHz. O campo electromagnético induce tensión nestes condutores. Estas tensións á súa vez provocan correntes, que crean ruído no interruptor.
Para probar o interruptor para a inmunidade EMI conducida, aplícase tensión aos portos de datos e de alimentación. GOST R 51317.4.6-99 establece un valor de tensión de 10 V para un alto nivel de radiación electromagnética. Neste caso, o interruptor debe estar totalmente funcional.
Corrente en cables de alimentación, liñas eléctricas, circuítos de posta a terra
A corrente nos cables de alimentación, liñas eléctricas e circuítos de posta a terra crea un campo magnético de frecuencia industrial (50 Hz). A exposición a un campo magnético crea unha corrente nun condutor pechado, que é interferencia.
O campo magnético de frecuencia de potencia divídese en:
- campo magnético de intensidade constante e relativamente baixa causado por correntes en condicións normais de funcionamento;
- un campo magnético de intensidade relativamente alta provocado por correntes en condicións de emerxencia, actuando durante un tempo breve ata que se disparan os dispositivos.
Ao probar os interruptores para determinar a estabilidade da exposición a un campo magnético de frecuencia de potencia, aplícase a este un campo de 100 A/m durante un longo período e de 1000 A/m durante un período de 3 s. Cando se proba, os interruptores deben estar totalmente funcionais.
A modo de comparación, un forno de microondas doméstico convencional crea unha intensidade de campo magnético de ata 10 A/m.
Caídas de raios, condicións de emerxencia nas redes eléctricas
Os raios tamén provocan interferencias nos equipos de rede. Non duran moito, pero a súa magnitude pode alcanzar varios miles de voltios. Tal interferencia chámase pulsada.
O ruído de pulso pódese aplicar tanto aos portos de alimentación como aos portos de datos do switch. Debido aos altos valores de sobretensión, ambos poden perturbar o funcionamento do equipo e queimalo completamente.
Un raio é un caso especial de ruído de impulso. Pódese clasificar como ruído de pulso de microsegundos de alta enerxía.
Un raio pode ser de diferentes tipos: un raio a un circuíto de tensión externo, un golpe indirecto, un golpe ao chan.
Cando un raio golpea un circuíto de tensión externo, prodúcese interferencia debido ao fluxo dunha gran corrente de descarga a través do circuíto externo e do circuíto de posta a terra.
Un raio indirecto considérase como unha descarga de raios entre nubes. Durante tales impactos, xéranse campos electromagnéticos. Inducen tensións ou correntes nos condutores do sistema eléctrico. Isto é o que provoca interferencias.
Cando un raio golpea o chan, a corrente circula polo chan. Pode crear unha diferenza de potencial no sistema de posta a terra do vehículo.
Exactamente a mesma interferencia créase ao cambiar os bancos de capacitores. Tal conmutación é un proceso transitorio de conmutación. Todos os transitorios de conmutación causan ruído de impulso de microsegundos de alta enerxía.
Os cambios rápidos de tensión ou corrente cando funcionan os dispositivos de protección tamén poden producir ruído de pulso de microsegundos nos circuítos internos.
Para probar a resistencia do interruptor ao ruído de pulso, utilízanse xeradores de pulso de proba especiais. Por exemplo, UCS 500N5. Este xerador fornece pulsos de varios parámetros aos portos de conmutación en proba. Os parámetros do pulso dependen das probas realizadas. Poden diferir en forma de pulso, resistencia de saída, voltaxe e tempo de exposición.
Durante as probas de inmunidade ao ruído de pulsos de microsegundos, aplícanse pulsos de 2 kV aos portos de alimentación. Para portos de datos - 4 kV. Durante esta proba, suponse que a operación pode interromperse, pero despois de que a perturbación desapareza, recuperarase por si só.
Conmutación de cargas reactivas, "rebote" dos contactos de relé, conmutación ao rectificar a corrente alterna
Nun sistema eléctrico pódense producir diversos procesos de conmutación: interrupcións de cargas indutivas, apertura de contactos de relé, etc.
Estes procesos de conmutación tamén crean ruído de impulso. A súa duración varía de un nanosegundo a un microsegundo. Este ruído de impulso chámase ruído de impulso de nanosegundos.
Para realizar probas, envíanse ráfagas de pulsos de nanosegundos aos interruptores. Os pulsos son subministrados aos portos de alimentación e aos portos de datos.
Os portos de alimentación son subministrados con pulsos de 2 kV, e os portos de datos son subministrados con pulsos de 4 kV.
Durante a proba de ruído de ráfaga de nanosegundos, os interruptores deben estar totalmente funcionais.
Ruído de equipos electrónicos industriais, filtros e cables
Se o interruptor está instalado preto de sistemas de distribución de enerxía ou equipos electrónicos de potencia, pódense inducir tensións desequilibradas neles. Tal interferencia chámase interferencia electromagnética conducida.
As principais fontes de interferencia conducida son:
- sistemas de distribución de enerxía, incluíndo DC e 50 Hz;
- equipos electrónicos de potencia.
Dependendo da fonte de interferencia, divídense en dous tipos:
- tensión constante e tensión cunha frecuencia de 50 Hz. Os curtocircuítos e outras perturbacións nos sistemas de distribución xeran interferencias na frecuencia fundamental;
- tensión na banda de frecuencia de 15 Hz a 150 kHz. Tal interferencia é xeralmente xerada polos sistemas electrónicos de potencia.
Para probar os conmutadores, os portos de alimentación e de datos son subministrados cunha tensión eficaz de 30 V continuamente e unha tensión eficaz de 300 V durante 1 s. Estes valores de tensión corresponden ao maior grao de gravidade das probas GOST.
O equipo debe soportar tales influencias se está instalado nun ambiente electromagnético duro. Caracterízase por:
- os dispositivos en proba conectaranse a redes eléctricas de baixa tensión e liñas de media tensión;
- conectaranse os dispositivos ao sistema de posta a terra dos equipos de alta tensión;
- utilízanse conversores de potencia que inxectan correntes significativas no sistema de posta a terra.
Condicións similares pódense atopar nas estacións ou subestacións.
Rectificación da tensión de CA ao cargar baterías
Despois da rectificación, a tensión de saída sempre pulsa. É dicir, os valores de tensión cambian de forma aleatoria ou periódica.
Se os interruptores están alimentados por tensión continua, as ondas de tensión grandes poden perturbar o funcionamento dos dispositivos.
Como regra xeral, todos os sistemas modernos usan filtros anti-aliasing especiais e o nivel de ondulación non é alto. Pero a situación cambia cando se instalan baterías no sistema de alimentación. Ao cargar as baterías, a onda aumenta.
Polo tanto, tamén hai que ter en conta a posibilidade de tal interferencia.
Conclusión
Os interruptores con compatibilidade electromagnética mellorada permítenche transferir datos en ambientes electromagnéticos duros. No exemplo da mina Rasvumchorr ao comezo do artigo, o cable de datos estivo exposto a un potente campo magnético de frecuencia industrial e conduciu interferencias na banda de frecuencias de 0 a 150 kHz. Os interruptores industriais convencionais non podían facer fronte á transmisión de datos en tales condicións e perdéronse paquetes.
Os interruptores cunha compatibilidade electromagnética mellorada poden funcionar completamente cando se expoñan ás seguintes interferencias:
- campos electromagnéticos de radiofrecuencia;
- campos magnéticos de frecuencia industrial;
- ruído de impulso de nanosegundos;
- ruído de pulso de microsegundos de alta enerxía;
- interferencia conducida inducida polo campo electromagnético de radiofrecuencia;
- interferencia conducida no intervalo de frecuencias de 0 a 150 kHz;
- Ondulación da tensión de alimentación de CC.
Fonte: www.habr.com