Kāpēc LAN var pazaudēt paketes? Ir dažādas iespējas: rezervācija ir nepareizi konfigurēta, tīkls nevar tikt galā ar slodzi vai LAN ir “vētrains”. Bet iemesls ne vienmēr ir tīkla slānī.
Uzņēmums Arktek LLC izgatavoja automatizētas procesu vadības sistēmas un videonovērošanas sistēmas Apatit AS Rasvumchorrsky raktuvēm, pamatojoties uz .
Vienā tīkla daļā radās problēmas. Starp FL SWITCH 3012E-2FX slēdžiem - un FL SWITCH 3006T-2FX – sakaru kanāls bija ārkārtīgi nestabils.
Ierīces tika savienotas ar vara kabeli, kas novietots vienā kanālā, ar 6 kV strāvas kabeli. Strāvas kabelis rada spēcīgu elektromagnētisko lauku, kas rada traucējumus. Tradicionālajiem rūpnieciskajiem slēdžiem nav pietiekamas trokšņu noturības, tāpēc daži dati tika zaudēti.
Kad abos galos tika uzstādīti slēdži FL SWITCH 3012E-2FX – , savienojums ir stabilizējies. Šie slēdži atbilst IEC 61850-3. Cita starpā šī standarta 3. daļā ir aprakstītas elektromagnētiskās saderības (EMS) prasības ierīcēm, kuras tiek uzstādītas elektroelektrostacijās un apakšstacijās.
Kāpēc slēdži ar uzlabotu EMC darbojās labāk?
EMC - vispārīgie noteikumi
Izrādās, ka datu pārraides stabilitāti LAN ietekmē ne tikai pareiza iekārtu konfigurācija un pārsūtīto datu apjoms. Nomestas paketes vai bojātu slēdzi var izraisīt elektromagnētiskie traucējumi: radio, kas tika izmantots tīkla iekārtu tuvumā, tuvumā novietots strāvas kabelis vai strāvas slēdzis, kas atvēra ķēdi īssavienojuma laikā.
Radio, kabelis un slēdzis ir elektromagnētisko traucējumu avoti. Uzlabotās elektromagnētiskās saderības (EMC) slēdži ir paredzēti, lai normāli darbotos, ja tie ir pakļauti šiem traucējumiem.
Ir divu veidu elektromagnētiskie traucējumi: induktīvie un vadītie.
Induktīvie traucējumi tiek pārraidīti caur elektromagnētisko lauku “pa gaisu”. Šos traucējumus sauc arī par izstarotiem vai izstarotiem traucējumiem.
Vadītie traucējumi tiek pārraidīti caur vadītājiem: vadiem, zemējumu utt.
Induktīvie traucējumi rodas, ja tiek pakļauti spēcīgam elektromagnētiskajam vai magnētiskajam laukam. Vadītus traucējumus var izraisīt pārslēgšanas strāvas ķēdes, zibens spērieni, impulsi utt.
Slēdžus, tāpat kā visas iekārtas, var ietekmēt gan induktīvs, gan vadīts troksnis.
Apskatīsim dažādus traucējumu avotus rūpnieciskajā objektā un to radītos traucējumus.
Traucējumu avoti
Radio izstarojošās ierīces (rācijas, mobilie tālruņi, metināšanas iekārtas, indukcijas krāsnis utt.)
Jebkura ierīce izstaro elektromagnētisko lauku. Šis elektromagnētiskais lauks ietekmē iekārtas gan induktīvi, gan vadītspējīgi.
Ja lauks tiek ģenerēts pietiekami spēcīgs, tas var radīt strāvu vadītājā, kas traucēs signāla pārraides procesu. Ļoti spēcīgi traucējumi var izraisīt iekārtas izslēgšanu. Tādējādi parādās induktīvs efekts.
Operatīvais personāls un drošības dienesti savā starpā saziņai izmanto mobilos tālruņus un rācijas. Objektā darbojas stacionāri radio un televīzijas raidītāji, mobilajās instalācijās ir uzstādītas Bluetooth un WiFi ierīces.
Visas šīs ierīces ir spēcīgi elektromagnētiskā lauka ģeneratori. Tāpēc, lai normāli darbotos rūpnieciskā vidē, slēdžiem ir jāspēj izturēt elektromagnētiskos traucējumus.
Elektromagnētisko vidi nosaka elektromagnētiskā lauka stiprums.
Pārbaudot slēdža izturību pret elektromagnētisko lauku induktīvo iedarbību, uz slēdža tiek inducēts lauks 10 V/m. Šajā gadījumā slēdzim jābūt pilnībā funkcionējošam.
Jebkuri vadītāji slēdža iekšpusē, kā arī visi kabeļi ir pasīvās uztveršanas antenas. Radioizstarojošās ierīces var izraisīt vadītus elektromagnētiskos traucējumus frekvenču diapazonā no 150 Hz līdz 80 MHz. Elektromagnētiskais lauks inducē spriegumu šajos vadītājos. Šie spriegumi savukārt izraisa strāvas, kas slēdžā rada troksni.
Lai pārbaudītu slēdža vadīto EMI imunitāti, datu pieslēgvietām un strāvas pieslēgvietām tiek pieslēgts spriegums. GOST R 51317.4.6-99 nosaka sprieguma vērtību 10 V augstam elektromagnētiskā starojuma līmenim. Šajā gadījumā slēdzim jābūt pilnībā funkcionējošam.
Strāva strāvas kabeļos, elektropārvades līnijās, zemējuma ķēdēs
Strāva strāvas kabeļos, elektropārvades līnijās un zemējuma ķēdēs rada rūpnieciskās frekvences (50 Hz) magnētisko lauku. Magnētiskā lauka iedarbība slēgtā vadītājā rada strāvu, kas ir traucējumi.
Jaudas frekvences magnētiskais lauks ir sadalīts:
- pastāvīgas un relatīvi zemas intensitātes magnētiskais lauks, ko izraisa strāvas normālos darbības apstākļos;
- relatīvi augstas intensitātes magnētiskais lauks, ko avārijas apstākļos rada strāvas, kas darbojas īsu laiku, līdz ierīces tiek iedarbinātas.
Pārbaudot slēdžus jaudas-frekvences magnētiskā lauka iedarbības stabilitātei, tiem ilgstoši tiek piemērots lauks 100 A/m un 1000 s. 3 A/m. Pārbaudot, slēdžiem jābūt pilnībā funkcionāliem.
Salīdzinājumam, parastā sadzīves mikroviļņu krāsns rada magnētiskā lauka intensitāti līdz 10 A/m.
Zibens spērieni, avārijas apstākļi elektrotīklos
Zibens spērieni rada arī traucējumus tīkla iekārtās. Tie nekalpo ilgi, bet to stiprums var sasniegt vairākus tūkstošus voltu. Šādus traucējumus sauc par impulsu.
Impulsu troksni var pielietot gan slēdža barošanas portiem, gan datu portiem. Augsto pārsprieguma vērtību dēļ tie var gan traucēt iekārtas darbību, gan pilnībā izdegt.
Zibens spēriens ir īpašs impulsa trokšņa gadījums. To var klasificēt kā augstas enerģijas mikrosekundes impulsa troksni.
Zibens spēriens var būt dažāda veida: zibens spēriens ārējā sprieguma ķēdē, netiešs spēriens, zibens spēriens zemē.
Kad zibens iesper ārējā sprieguma ķēdē, rodas traucējumi lielas izlādes strāvas plūsmas dēļ caur ārējo ķēdi un zemējuma ķēdi.
Netiešs zibens spēriens tiek uzskatīts par zibens izlādi starp mākoņiem. Šādu triecienu laikā tiek ģenerēti elektromagnētiskie lauki. Tie izraisa spriegumu vai strāvu elektriskās sistēmas vadītājos. Tas ir tas, kas izraisa traucējumus.
Kad zibens iesper zemē, strāva plūst caur zemi. Tas var radīt potenciālu atšķirību transportlīdzekļa zemējuma sistēmā.
Tieši tādus pašus traucējumus rada kondensatoru bloku pārslēgšana. Šāda pārslēgšana ir pārslēgšanās pārejošs process. Visas pārslēgšanas pārejas rada augstas enerģijas mikrosekundes impulsa troksni.
Straujas sprieguma vai strāvas izmaiņas, kad darbojas aizsargierīces, var izraisīt arī mikrosekundes impulsa troksni iekšējās ķēdēs.
Lai pārbaudītu slēdža izturību pret impulsu troksni, tiek izmantoti speciāli testa impulsu ģeneratori. Piemēram, UCS 500N5. Šis ģenerators piegādā dažādu parametru impulsus pārbaudāmajiem slēdža portiem. Impulsu parametri ir atkarīgi no veiktajiem testiem. Tie var atšķirties pēc impulsa formas, izejas pretestības, sprieguma un ekspozīcijas laika.
Mikrosekundes impulsa trokšņa imunitātes testu laikā strāvas pieslēgvietām tiek ievadīti 2 kV impulsi. Datu portiem - 4 kV. Šīs pārbaudes laikā tiek pieņemts, ka darbība var tikt pārtraukta, bet pēc traucējumu pazušanas tā atkopsies pati no sevis.
Reaktīvo slodžu pārslēgšana, releju kontaktu “atlēkšana”, pārslēgšana maiņstrāvas taisnošanas laikā
Elektrosistēmā var notikt dažādi pārslēgšanās procesi: induktīvo slodžu pārtraukumi, releja kontaktu atvēršanās u.c.
Šādi pārslēgšanas procesi rada arī impulsu troksni. To ilgums svārstās no vienas nanosekundes līdz vienai mikrosekundei. Šādu impulsu troksni sauc par nanosekundes impulsa troksni.
Lai veiktu testus, uz slēdžiem tiek nosūtīti nanosekundes impulsu pārrāvumi. Impulsi tiek piegādāti barošanas portiem un datu portiem.
Strāvas pieslēgvietas tiek piegādātas ar 2 kV impulsiem, un datu pieslēgvietas tiek piegādātas ar 4 kV impulsiem.
Nanosekundes pārrāvuma trokšņa pārbaudes laikā slēdžiem ir jābūt pilnībā funkcionāliem.
Rūpniecisko elektronisko iekārtu, filtru un kabeļu radītais troksnis
Ja slēdzis ir uzstādīts elektroenerģijas sadales sistēmu vai jaudas elektronisko iekārtu tuvumā, tajās var tikt inducēts nesabalansēts spriegums. Šādus traucējumus sauc par vadītiem elektromagnētiskiem traucējumiem.
Galvenie vadīto traucējumu avoti ir:
- elektroenerģijas sadales sistēmas, ieskaitot līdzstrāvas un 50 Hz;
- jaudas elektroniskās iekārtas.
Atkarībā no traucējumu avota tos iedala divos veidos:
- pastāvīgs spriegums un spriegums ar frekvenci 50 Hz. Īssavienojumi un citi traucējumi sadales sistēmās rada traucējumus pamata frekvencē;
- spriegums frekvenču joslā no 15 Hz līdz 150 kHz. Šādus traucējumus parasti rada jaudas elektroniskās sistēmas.
Lai pārbaudītu slēdžus, strāvas un datu pieslēgvietas tiek nepārtraukti apgādātas ar 30 V efektīvo spriegumu un 300 V efektīvo spriegumu 1 s. Šīs sprieguma vērtības atbilst GOST testu augstākajai smaguma pakāpei.
Iekārtai ir jāiztur šāda ietekme, ja tā ir uzstādīta skarbā elektromagnētiskā vidē. To raksturo:
- pārbaudāmās ierīces tiks pieslēgtas zemsprieguma elektrotīkliem un vidsprieguma līnijām;
- ierīces tiks pieslēgtas augstsprieguma iekārtu zemējuma sistēmai;
- tiek izmantoti jaudas pārveidotāji, kas zemējuma sistēmā ievada ievērojamas strāvas.
Līdzīgus nosacījumus var atrast stacijās vai apakšstacijās.
Maiņstrāvas sprieguma taisnošana, uzlādējot akumulatorus
Pēc iztaisnošanas izejas spriegums vienmēr pulsē. Tas ir, sprieguma vērtības mainās nejauši vai periodiski.
Ja slēdžus darbina ar līdzstrāvas spriegumu, lieli sprieguma viļņi var traucēt ierīču darbību.
Parasti visās mūsdienu sistēmās tiek izmantoti speciāli anti-aliasing filtri, un pulsācijas līmenis nav augsts. Bet situācija mainās, kad barošanas sistēmā tiek uzstādītas baterijas. Uzlādējot akumulatorus, pulsācija palielinās.
Tāpēc ir jāņem vērā arī šādu traucējumu iespējamība.
Secinājums
Slēdži ar uzlabotu elektromagnētisko savietojamību ļauj pārsūtīt datus skarbā elektromagnētiskā vidē. Raktuves Rasvumchorr piemērā raksta sākumā datu kabelis tika pakļauts spēcīgam rūpnieciskās frekvences magnētiskajam laukam un radīja traucējumus frekvenču joslā no 0 līdz 150 kHz. Parastie rūpnieciskie slēdži šādos apstākļos nevarēja tikt galā ar datu pārraidi, un paketes tika zaudētas.
Slēdži ar uzlabotu elektromagnētisko savietojamību var pilnībā darboties, ja tie ir pakļauti šādiem traucējumiem:
- radiofrekvenču elektromagnētiskie lauki;
- rūpnieciskās frekvences magnētiskie lauki;
- nanosekundes impulsa troksnis;
- augstas enerģijas mikrosekundes impulsa troksnis;
- vadīti traucējumi, ko izraisa radiofrekvences elektromagnētiskais lauks;
- vadīti traucējumi frekvenču diapazonā no 0 līdz 150 kHz;
- Līdzstrāvas barošanas avota sprieguma pulsācija.
Avots: www.habr.com