Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Sběrnice rozhraní AS-Interface v elektromagnetickém poli

číslo 4/2006

Sběrnice rozhraní AS-Interface v elektromagnetickém poli

Ing. Peter Respondek, vedoucí exportu DEHN + SÖHNE,
Ing. Jiří Kutáč, zastoupení DEHN + SÖHNE

Úvod

Již mnoho let se používají řídicí systémy pro řízení a hlídání v průmyslu. Od poloviny 80. let dvacátého století jsou využívány pro snímání a řízení polohy ventilů, množství průtoku a výšky hladiny.

Počítačové sítě byly v posledních několika letech stále více přizpůsobovány požadavkům a na jejich základě rozlišovány. Podle technických vlastností požadovaných uživateli mohou být počítačové sítě rozděleny do tří skupin:

  • spojující počítače na firemní nebo výrobní úrovni,
  • ke spojení řídicích systémů,
  • na úrovni přístrojů (nejnižší úroveň).
Obr. 1.

Obr. 1. Topologie AS-Interface, strom

Na poslední jmenovanou skupinu mohou být kladeny vysoké požadavky a tyto sítě mohou být podle nich dále děleny. V jedné firmě, u zařízení nebo přístroje, může být specifické rozhraní vybráno podle skutečných potřeb. Rozhraní AS je nezávislé na výrobci a je především spojeno s binárními senzory, aktuátory (aktory) a nadřazenou řídicí úrovní. Vedle toho je povolena komunikace s jinými nadřazenými řídicími sítěmi, aby mohla být samostatná řešení sítěmi vhodně spojena.

Části systému jsou spojeny a integrovány společným vedením a postup od decentrálního řešení k systémovému je naznačen na obr. 1.

Rozhraní AS-Interface představuje ekonomicky smysluplné řešení z hlediska rostoucí potřeby výměny informací mezi zařízeními, ale také vyššími požadavky na rychlost přenášených informací a na úroveň řízení firmy. Je tomu tak proto, že ve více než 20 000 aplikacích bylo prokázáno, že instalací rozhraní AS-Interface může být ušetřeno asi 30 % stávajících nákladů na přenos dat.

Technologie a topologie rozhraní AS-Interface

Rozhraní AS-Interface je řídicí systém Monomaster. Centrální řídicí jednotka (master) organizuje přenos dat k podřízeným jednotkám (slaves), dává k dispozici data nadřazenému systému, např. řídicímu systému SPS, počítači nebo rozhraní jiné počítačové sítě (obr. 1).

Obr. 2.

Obr. 2. Přepěťová ochrana AS-Interface

Uvedené rozhraní není svázáno žádnou přísnou topologií sítě. Do liniového, hvězdicového, kruhového nebo stromového zapojení je možné při prodloužení o 100 m zapojit až 31 podřízených jednotek (slaves), každou maximálně se čtyřmi binárními vstupy a výstupy. To odpovídá 124 senzorům a/nebo aktuátorům. Cyklus sítě je < 5 ms při plné konfiguraci. Tím jsou požadavky na cyklus sítě splněny. Využitím jednoho opakovače lze dosáhnout dvojnásobného prodloužení sítě. Automatická adresace (samokonfigurace) usnadňuje zadávání adres a zabraňuje komplikovanou závislost na parametrech, např. jako u komplexních řídicích systémů. Není nutné projektovat vstupy a výstupy. Adresy nahrazených podřízených jednotek zadává řídicí jednotka bez přerušení technologického procesu. Při servisu nejsou zapotřebí zvláštní znalosti způsobů řízení a zadávání adres. Data a napájení v celé síti jsou obvykle přenášeny dvoužilovým nestíněným vedením 2 × 1,5 mm2. Taktéž může být použito vedení do průřezu 2,5 mm2. Systém má krytí IP67 (obr. 2). Na základě jeho odolnosti proti rušení není nutno dodržet další přepidsy.

Výhody rozhraní AS-Interface

Toto rozhraní bylo navrženo v roce 1994 předním výrobcem senzorů a aktuátorů a s velkým úspěchem bylo uvedeno na trh. Základem jeho širokého uplatnění je jeho jednoduchost, které je dosaženo cíleným definováním technických vlastností. Všude tam, kde jsou použity především binární informace nebo jednoduché ovládání, je rozhraní AS-Interface ideální a efektivní. Náklady na přístroje, čas montáže, uvedení do provozu a údržbu jsou náklady, které byly důsledně minimalizovány. Instalací systému v rozváděčích (obvykle krytí IP20) se rovněž uspoří místo.

Evropská norma pro rozhraní AS-Interface by měla být přijata v tomto roce a mezinárodní norma je připravována. S přibývajícím počtem instalací rozhraní AS-Interface budou v Evropě zakládána sdružení uživatelů. V USA má takovéto sdružení uživatelů již dvacet členů a rovněž v Japonsku bude sdružení AS-Interface založeno.

V České republice sdružení AS-Interface Česká republika sídlí v Brně, na Fakultě elektrotechniky a informačních technologií. Sdružení se účastní veletrhů a vydává svůj bulletin.

Elektromagnetická kompatibilita

Elektronická zařízení musejí spolehlivě pracovat tak, aniž by rušila své okolí. Z faktorů, které obsahují i otázku kompatibility, jsou důležité především tyto tři:

  • rostoucí citlivost přístrojů,
  • rostoucí počet přístrojů a zařízení,
  • rostoucí počet přístrojů spojených do sítě.

Elektromagnetická kompatibilita (EMC) souvisí s požadavky na kvalitou řídicích systémů. Kompatibilita není určena jenom konstrukčními variantami přístrojů, ale také inteligencí instalace.

V praxi se osvědčila tato pravidla:

  • vyvarování se velkým instalačním smyčkám a pokud možno nejužší souběh vedení,

  • dodržení dostatečných vzdáleností mezi uzemněnými částmi a konci vedení,

  • zahrnutí řídicího systému do ochrany před bleskem použitím svodičů bleskového proudu a svodičů přepětí.

Vysoká provozní spolehlivost rozhraní AS-Interface před elektromagnetickými vlivy je určena podle normy EN 50082. Přitom byla stanovena na základě požadavků části 2, která platí pro provozní zařízení v průmyslových sítích. Opatření pro objekty s hromosvodem jsou pokračováním ochrany před rušivým elektromagnetickým polem.

Doporučený postup instalací při ochraně před bleskem a přepětím:

  • vyrovnání potenciálů bleskového proudu v blízkosti elektroměrového rozváděče na rozhraní zón LPZ 0/1 (na vnější zdi objektu) svodičem bleskového proudu typu 1,

  • vyrovnání potenciálů svodičem přepětí typu 2 (třídy C) v napájecí síti na rozhraní zón LPZ 1/2 (obr. 3),

  • ochrana svodičem přepětí pro rozhraní AS-Interface.

Obr. 3.

Obr. 3. Optimalizovaný ochranný prostor stíněním a vyrovnání potenciálů
Obr. 4. Svodič přepětí AS-Interface, příklad instalace tiskárny

Tento svodič má téměř identické rozměry a stejný plochý kabel jako převodní modul AS-Interface. Svodič přepětí tedy může být namontován místo převodního modulu nebo dodatečně k převodnímu modulu.

Je-li na objektu instalován hromosvod, musí být řídicí systém Bus zahrnut do ochrany před bleskem podle EN 62305 (zapojení aktivních žil). Opustí-li sběrnice rozhraní AS-Interface tuto budovu, je nutné zapojení svodičů bleskového proudu do obvodu Bus.

Řídicí systémy a EMC

Zařízení a přístroje jsou masivně zatěžovány nejen v průmyslu, ale také ve firmách nevýrobní sféry. Při jejich instalaci musí být brán ohled na zvýšené požadavky na ně jak v administrativě, tak v soukromém sektoru. Mimo to je nutné brát v potaz počet bezpečnostních požadavků na mnoho použitých součástí. K tomu se druží legislativní požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu zařízení (EMC). Ochrana před bleskem a přepětím představuje podstatnou část požadavků na EMC a je popsána v různých nařízeních a směrnicích. Důsledky škod chybné kompatibility jsou zpravidla v průmyslových sítích vyšší, než vyplývá z norem; výpadek výroby, zastavení výroby a její opětovné uvedení do provozu, to jsou faktory, které mají z hlediska norem jen vedlejší význam. Avšak podstatný vliv na ekonomiku firmy mají tyto činitele pro uživatele nebo majitele. V průmyslových sítích je možný zvýšený počet zdrojů rušení. Požadovaná odolnost proti rušení a dovolená hladina rušení jsou popsány v normách EN 50081, část 1 a 2, EN 50082, část 1 a 2.

Obr. 4.

Svodič přepětí pro rozhraní AS-Interface

Firma DEHN + SÖHNE, GmbH + CO. KG, spolu s firmou Siemens AG vyvinula svodič přepětí pro rozhraní AS-Interface, který může být zapojen do celkové koncepce ochrany před bleskem a přepětím. Svodič zaručuje spolehlivou ochranu přístrojů před přepětím na jednotlivých rozhraních objektu v sítích AS-Interface. V rámci koncepce zón bleskové ochrany je instalován na rozhraní zón LPZ 1/2. Přitom bude ochráněna před přepětím nejen žlutá sběrnice AS-Interface, ale také černý kabel napájecí sítě (obr. 4). Svodič je připojen prostřednictvím obvyklého převodního modulu FK-E nebo PG-E.

Svodič má stejné rozměry připojení a krytí jako používané moduly AS-Interface, a proto snadno integruje do stávajícího systému. Je pasivní a nepotřebuje adresaci, má vlastní spotřebu proudu menší než 3 mA. Impulsní proud je sváděn uzemňovacím svodem přepěťové ochrany, který je pevně namontován v krytí IP67 a měl by být připojen k uzemňovací soustavě o nízkém ohmickém odporu. K usnadnění diagnostiky svodiče jsou určeny dvě diody, které signalizují stav funkčnosti rozhraní AS-Interface a napájení AUX-Power.

Informace o dalších výrobcích DEHN + SÖHNE zájemci naleznou na www.dehn.cz nebo je na vyžádání obdrží poštou.