Zašto se paketi mogu izgubiti na LAN-u? Postoje različite opcije: rezervacija nije ispravno konfigurirana, mreža se ne može nositi s opterećenjem ili je LAN "olujan". Ali razlog ne leži uvijek u mrežnom sloju.
Tvrtka Arktek LLC napravila je automatizirane sustave upravljanja procesima i sustave video nadzora za rudnik Rasvumchorrsky Apatit JSC na temelju .
Bilo je problema na jednom dijelu mreže. Između prekidača FL SWITCH 3012E-2FX – i FL SWITCH 3006T-2FX – komunikacijski kanal bio je izrazito nestabilan.
Uređaji su spojeni bakrenim kabelom položenim u jedan kanal na 6 kV energetski kabel. Kabel za napajanje stvara jako elektromagnetsko 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 stabilizirala. Ovi prekidači su u skladu s IEC 61850-3. Među ostalim, Dio 3 ove norme opisuje zahtjeve elektromagnetske kompatibilnosti (EMC) za uređaje koji se ugrađuju u elektrane i trafostanice.
Zašto su prekidači s poboljšanim EMC-om imali bolje rezultate?
EMC - opće odredbe
Ispostavilo se da na stabilnost prijenosa podataka na LAN-u ne utječe samo ispravna konfiguracija opreme i količina prenesenih podataka. Ispušteni paketi ili pokvareni prekidač mogu biti uzrokovani elektromagnetskim smetnjama: radio koji je korišten u blizini mrežne opreme, kabel za napajanje položen u blizini ili prekidač za napajanje koji je otvorio strujni krug tijekom kratkog spoja.
Radio, kabel i prekidač su izvori elektromagnetskih smetnji. Prekidači poboljšane elektromagnetske kompatibilnosti (EMC) dizajnirani su za normalan rad kada su izloženi ovim smetnjama.
Postoje dvije vrste elektromagnetskih smetnji: induktivne i dirigirane.
Induktivne smetnje prenose se elektromagnetskim poljem "kroz zrak". Ta se smetnja još naziva i zračena ili zračena smetnja.
Dirigirane smetnje prenose se kroz vodiče: žice, uzemljenje itd.
Induktivne smetnje nastaju kada su izložene snažnom elektromagnetskom ili magnetskom polju. Dirigirane smetnje mogu biti uzrokovane sklopnim strujnim krugovima, udarima groma, impulsima itd.
Na sklopke, kao i na svu opremu, može utjecati i induktivna i dirigirana buka.
Pogledajmo različite izvore smetnji u industrijskom postrojenju i kakve smetnje stvaraju.
Izvori smetnji
Radioemisioni uređaji (voki-toki, mobilni telefoni, oprema za zavarivanje, indukcijske peći itd.)
Svaki uređaj emitira elektromagnetsko polje. Ovo elektromagnetsko polje utječe na opremu i induktivno i konduktivno.
Ako je polje generirano dovoljno jako, ono može stvoriti struju u vodiču, što će poremetiti proces prijenosa signala. Vrlo jake smetnje mogu dovesti do gašenja opreme. Tako se pojavljuje induktivni učinak.
Operativno osoblje i službe sigurnosti koriste mobilne telefone i walkie-talkie za međusobnu komunikaciju. U objektima rade stacionarni radio i televizijski odašiljači, na mobilnim instalacijama instalirani su Bluetooth i WiFi uređaji.
Svi ovi uređaji su snažni generatori elektromagnetskog polja. Stoga, da bi normalno radili u industrijskim okruženjima, prekidači moraju moći tolerirati elektromagnetske smetnje.
Elektromagnetsko okruženje određeno je jakošću elektromagnetskog polja.
Prilikom ispitivanja otpornosti prekidača na induktivne učinke elektromagnetskih polja, na prekidaču se inducira polje od 10 V/m. U tom slučaju prekidač mora biti potpuno funkcionalan.
Svi vodiči unutar sklopke, kao i svi kabeli, pasivne su prijemne antene. Uređaji koji emitiraju radio mogu uzrokovati elektromagnetske smetnje u frekvencijskom rasponu od 150 Hz do 80 MHz. Elektromagnetsko polje inducira napon u tim vodičima. Ti naponi zauzvrat uzrokuju struje koje stvaraju šum u prekidaču.
Kako bi se ispitala otpornost prekidača na dirigirane EMI, napon se primjenjuje na priključke za podatke i priključke za napajanje. GOST R 51317.4.6-99 postavlja vrijednost napona od 10 V za visoku razinu elektromagnetskog zračenja. U tom slučaju prekidač mora biti potpuno funkcionalan.
Struja u energetskim kabelima, električnim vodovima, krugovima uzemljenja
Struja u energetskim kabelima, električnim vodovima i krugovima uzemljenja stvara magnetsko polje industrijske frekvencije (50 Hz). Izloženost magnetskom polju stvara struju u zatvorenom vodiču, što predstavlja smetnju.
Magnetsko polje energetske frekvencije dijeli se na:
- magnetsko polje konstantnog i relativno niskog intenziteta uzrokovano strujama u normalnim radnim uvjetima;
- magnetsko polje relativno visokog intenziteta uzrokovano strujama u izvanrednim uvjetima, koje djeluje kratko vrijeme dok se uređaji ne aktiviraju.
Prilikom ispitivanja sklopke na stabilnost izloženosti magnetskom polju energetske frekvencije, na nju se dugotrajno primjenjuje polje od 100 A/m, a u trajanju od 1000 s 3 A/m. Kada se testiraju, prekidači bi trebali biti potpuno funkcionalni.
Usporedbe radi, konvencionalna kućna mikrovalna pećnica stvara magnetsko polje jakosti do 10 A/m.
Udari groma, izvanredna stanja u električnim mrežama
Udari groma također uzrokuju smetnje u mrežnoj opremi. Ne traju dugo, ali njihova veličina može doseći nekoliko tisuća volti. Takve smetnje nazivaju se pulsne.
Pulsni šum može se primijeniti i na priključke za napajanje preklopnika i na podatkovne priključke. Zbog visokih vrijednosti prenapona mogu poremetiti rad opreme i potpuno je pregorjeti.
Udar groma poseban je slučaj impulsne buke. Može se klasificirati kao visokoenergetski mikrosekundni pulsni šum.
Udar groma može biti različitih vrsta: udar groma u vanjski naponski krug, neizravni udar, udar groma u zemlju.
Kada munja udari u vanjski naponski krug, dolazi do smetnji zbog protoka velike struje pražnjenja kroz vanjski krug i krug uzemljenja.
Neizravnim udarom groma smatra se pražnjenje munje između oblaka. Tijekom takvih udara stvaraju se elektromagnetska polja. Oni induciraju napone ili struje u vodičima električnog sustava. To je ono što uzrokuje smetnje.
Kada munja udari u zemlju, struja teče kroz zemlju. Može stvoriti potencijalnu razliku u sustavu uzemljenja vozila.
Potpuno iste smetnje stvaraju se prebacivanjem baterija kondenzatora. Takvo prebacivanje je sklopni prijelazni proces. Sve prijelazne promjene uzrokuju mikrosekundni impulsni šum visoke energije.
Brze promjene napona ili struje kada rade zaštitni uređaji također mogu rezultirati mikrosekundnim pulsnim šumom u unutarnjim krugovima.
Za ispitivanje otpornosti prekidača na pulsni šum koriste se posebni generatori ispitnih impulsa. Na primjer, UCS 500N5. Ovaj generator daje impulse različitih parametara na priključke preklopnika koji se testiraju. Parametri pulsa ovise o provedenim ispitivanjima. Mogu se razlikovati po obliku impulsa, izlaznom otporu, naponu i vremenu ekspozicije.
Tijekom ispitivanja otpornosti na šum mikrosekundnog pulsa, impulsi od 2 kV primjenjuju se na priključke napajanja. Za podatkovne priključke - 4 kV. Tijekom ovog testa pretpostavlja se da se rad može prekinuti, ali nakon što smetnje nestanu, on će se sam oporaviti.
Prebacivanje reaktivnih opterećenja, "odbijanje" kontakata releja, preklapanje pri ispravljanju izmjenične struje
U električnom sustavu mogu se dogoditi različiti sklopni procesi: prekidi induktivnih opterećenja, otvaranje kontakata releja itd.
Takvi procesi prebacivanja također stvaraju impulsni šum. Njihovo trajanje kreće se od jedne nanosekunde do jedne mikrosekunde. Takav impulsni šum naziva se nanosekundni impulsni šum.
Kako bi se proveli testovi, na prekidače se šalju nizovi nanosekundnih impulsa. Impulsi se dovode u priključke za napajanje i priključke za podatke.
Priključci za napajanje opskrbljuju se impulsima od 2 kV, a priključci za podatke opskrbljuju se impulsima od 4 kV.
Tijekom ispitivanja buke od nanosekunde, prekidači moraju biti potpuno funkcionalni.
Buka industrijske elektroničke opreme, filtara i kabela
Ako je sklopka postavljena u blizini sustava za distribuciju električne energije ili energetske elektroničke opreme, u njima se mogu inducirati neuravnoteženi naponi. Takve smetnje nazivaju se dirigirane elektromagnetske smetnje.
Glavni izvori dirigiranih smetnji su:
- sustavi distribucije električne energije, uključujući DC i 50 Hz;
- energetska elektronička oprema.
Ovisno o izvoru smetnji, dijele se na dvije vrste:
- konstantni napon i napon s frekvencijom od 50 Hz. Kratki spojevi i drugi poremećaji u distribucijskim sustavima stvaraju smetnje na osnovnoj frekvenciji;
- napon u frekvencijskom pojasu od 15 Hz do 150 kHz. Takve smetnje obično stvaraju energetski elektronički sustavi.
Za testiranje sklopki, konstantan napon od 30 V rms i 300 V rms napon tijekom 1 s primjenjuju se na priključke za napajanje i podatke. Ove vrijednosti napona odgovaraju najvišem stupnju ozbiljnosti GOST testova.
Oprema mora izdržati takve utjecaje ako je instalirana u oštrom elektromagnetskom okruženju. Karakterizira ga:
- uređaji koji se ispituju bit će spojeni na niskonaponske električne mreže i srednjenaponske vodove;
- uređaji će biti spojeni na sustav uzemljenja visokonaponske opreme;
- koriste se pretvarači snage koji u sustav uzemljenja ubacuju značajne struje.
Slični uvjeti mogu se naći na postajama ili trafostanicama.
Ispravljanje izmjeničnog napona pri punjenju baterija
Nakon ispravljanja, izlazni napon uvijek pulsira. Odnosno, vrijednosti napona se mijenjaju nasumično ili povremeno.
Ako se prekidači napajaju istosmjernim naponom, veliki valovi napona mogu poremetiti rad uređaja.
U pravilu, svi moderni sustavi koriste posebne anti-aliasing filtre i razina mreškanja nije visoka. Ali situacija se mijenja kada se u sustav napajanja ugrade baterije. Prilikom punjenja baterija, valovitost se povećava.
Stoga se mora uzeti u obzir i mogućnost takvih smetnji.
Zaključak
Prekidači s poboljšanom elektromagnetskom kompatibilnošću omogućuju vam prijenos podataka u teškim elektromagnetskim okruženjima. U primjeru rudnika Rasvumchorr na početku članka, podatkovni kabel bio je izložen snažnom magnetskom polju industrijske frekvencije i provodio je smetnje u frekvencijskom pojasu od 0 do 150 kHz. Konvencionalni industrijski preklopnici nisu mogli podnijeti prijenos podataka u takvim uvjetima i paketi su se gubili.
Prekidači s poboljšanom elektromagnetskom kompatibilnošću mogu potpuno raditi kada su izloženi sljedećim smetnjama:
- radiofrekventna elektromagnetska polja;
- magnetska polja industrijske frekvencije;
- nanosekundni impulsni šum;
- visokoenergetski mikrosekundni pulsni šum;
- dirigirane smetnje inducirane radiofrekventnim elektromagnetskim poljem;
- dirigirane smetnje u frekvencijskom području od 0 do 150 kHz;
- Valovitost napona istosmjernog napajanja.
Izvor: www.habr.com