הבנה של EMC באוטומציה תעשייתית

תאימות אלקטרומגנטית (EMC) היא היכולת של ציוד חשמלי ואלקטרוניקה לפעול כראוי בסביבה האלקטרומגנטית המיועדת שלה מבלי להציג הפרעות בלתי נסבלות בציוד אחר בסביבה זו.באוטומציה תעשייתית, הסביבה האלקטרומגנטית היא קשה במיוחד - ארוזה עם כונן משתנה- ⁇ (VFDs), מנועים בעלי עוצמה גבוהה, שילוב ציוד מתפתל, החלפת כוח, החלפת בעיות חשמל ותקשורת אלחוטיות.

מימון של EMC בקונטקסטים תעשייתיים

(ה-EMC כולל שני היבטים עיקריים: FLT:0) ,(הדור של אנרגיה אלקטרומגנטית שעשוי להשפיע על מכשירים אחרים) ו-FLT:2 אימונונטיתFLT 3: (היכולת לעמוד בהפרעות אלקטרומגנטיות) באוטומציה תעשייתית, מקורות פליטה בשפע: מניעים מייצרים החלפת רעש במספר רב של קיטובים לעשרות מגה-הרץ; אנשי קשר וגורמים נוספים, כמו חומרים אנטים, כגון חומרים אנטים, חומרים רגישים, כגון חומרים אנטים, כגון אנטים, חומרים אנטים, חומרים אנטים, חומרים אנטים, חומרים אנטים, אנטים, אנטגוריים, כגון אנטים, חומרים אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, אנטגורי אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, או אנטים, אנטים, אנטגורית חומרים אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, אנטים, אנטגורית חומרים אנטים,

המנגנונים העיקריים של הפיכה הם מוליכים (באמצעות כוח משותף או נתיבי קרקע), אינדוקטיבי (מהפכה של שדה מגנטי בין כבלים סמוכים), קיבולי (שדה חשמלי הפיכה דרך קיבולים טפילים), ורדיוטיבי (גלים אלקטרומגנטיים מרחוק) יעיל לפתרון בעיות דורש זיהוי המנגנון נמצא במשחק ולטפל בגורם השורש ולא לתסמינים מסיכות.

בעיות EMC נפוצות באוטומציה תעשייתית: הרחבה של View

בעוד הרשימה המקורית מספקת נקודת התחלה, הבנה עמוקה יותר של כל נושא מסייעת למקד את המאמצים לפתרון בעיות.השולחן מתחת לסכמת סימפטומים אופייניים, מקורות סבירים ומנגנוני הפיכה.

  • (FLT:0Dataשחיתות בתקשורת דיגיטליתFLT:1 (למשל, פרופ'יבוס, EtherNet/IP, Modbus RTU): שגיאות Packet, כשלי CRC, ניתוק מכשירים לסירוגין לעתים קרובות נגרמת על ידי רעש מתמשך על הקרקע המשותפת, או קרינה פליטות מכבלי חשמל סמוכים.
  • (FLT:0) אות הפיכה של הפיכה 1:1 בין אותות אנלוגיים (4-20 מ"א לולאות, thermocouples, RTDs) וכבלי חשמל: Drift במדידות, אזעקה כוזבת, או קריאה לא ליניארית של המערכת בתדרים מנועים מסוימים.
  • (FLT:0)תפקוד של חיישנים רגישים (FLT:1 ) למשל, מתגי קרבה קיבוליים, מערכות ראייה, תאי עומס: טריגר ללא מטרה, כשל לזהות או לסירוגין פעולה - לעתים קרובות כאשר דחף סמוך מאיץ או decelerate.
  • (FLT:0) פליטות קרינה מקרינה על פליטות 1FLT:1 וגרמו לא ציות לסטנדרטים רגולטוריים (CISPR 11, FCC חלק 15, EN 55011): בעיה זו לא רק משפיעה על אמינות הציוד אלא גם מסכנת קנסות ועיכובים במהלך הגשת.
  • (FLT:0Ground LusFLT:1) יצירת זרמים זורמים דרך מולטי מגן או נתיבי קרקע: תוצאה של לחות על אותות אנלוגיים, זעזוע כוזב על קלטות דיגיטליות, ונזק פוטנציאלי לתקשורת הטרנסצנציוריג'רים.
  • (FLT:0) אירועים של פריקה (ESD) LT:1 בסביבות יבשות: Causing latch-up בפלטי PLC, אובדן נתונים ב HMIs, או התנהגות לא נכונה של ממשקי מגע.
  • (ב) ,0) , 000 גלגולים נוספים של ההרחבה (החליפים, העדינים, אנשי הקשר של המנועים): העלאה על כבלי אות סמוכים יכולה מעבר למתח של קלטות מוליכים למחצה.

כל אחד מהנושאים האלה יכול להופיע באופן עצמאי או בשילוב, מה שהופך גישה שיטתית חיונית.

פתרון בעיות: מדריך צעד-בי-צעד

1.הזהה את מקור ההתערבות

הצעד הראשון בכל פתרון בעיות EMC הוא לאתר את מקור ההפרעה.בעוד שספקי ספקטרום ו-EMI הם תקן הזהב, מהנדסי שדה רבים מתחילים עם כלים פשוטים יותר. A HandentiFLT:0near-field בדיקה (FLT:1 (כגון TERONix TPP1000 או לולאה ביתית המחוברת ל-oscilloscope) יכולים במהירות לדמיין את התוכן ואת הרגישות של מקורות חלופיים (FDValstrite) באמצעות כוח חלופיים (Fer) או זרם חשמלי).

כאשר מקור חשוד - כגון VFD - תמיד תדירות התפעול או לטעון ולהתבונן אם דפוס ההתערבות על חיישן או קישור תקשורת משתנה. עבור מקורות טרנסיים (עיכובים, אנשי קשר), מתואמים את התזמון של הבעיה עם הפעלת מכשיר ספציפי באמצעות slogging oscilloscope או מלכודת PLC. מקורות נפוצים כדי לבדוק:

  • כונן ונהגי סרבו (במיוחד עם כבלים ארוכים ופילטרים לא מספיקים)
  • החלפת חשמל (מסגרת פתוחה או לא מזוהים) המשמש למתחים בשליטה
  • ציוד רדיו- ⁇ או חימום
  • שסתום סויה גדולים והתחלות מוטוריות ללא דיכוי
  • משדרים אלחוטיים (Wi-Fi, Bluetooth, ISM Band) ממוקמים קרוב קלטות אנלוגיות רגישות

(FLT:0)Tip:veFLT:1) השתמש מנתח ספקטרום כדי למדוד את הסביבה האלקטרומגנטית הממוקדת לפני ואחרי התקנת ציוד חדש - קו הבסיס הזה יכול להיות יקר ערך.

2. בדוק את ההתעלות וההגנה

(ביותר מ-80% מבעיות שדה EMC, שורש שורש הוא בהגדרה או הגנה על הקרקע משרת שתי מטרות: בטיחות (דרך נוכחית) ופניית אות.עבור EMC, חיבור קרקעי קרקעי נמוך, נמוך-חינוך נמוך הוא קריטי בתדרים גבוהים.

בדיקות מעשיות כוללות:

  • למדוד את ההתנגדות בין הקרקע של כל מכשיר וארץ הבניין - צריך להיות פחות מ 1 הום. השתמש בבדיקת קרקע או אפילו מולטימטר פשוט עם כבל ארוך (למרות שתראה כי בתדרים גבוהים יותר, אינדוקציה חשובה יותר).
  • (ב) ,לימים מגן על גבולות: יש לקרקע באופן אידיאלי בשני הקצוות עבור אותות גבוהים (עם טיפול להימנע לולאות קרקעיות נמוכות ⁇ ) באמצעות FLT:0360 מעלות קלפי מגן 1 (חיבורים קצרי טווח מגנים על יעילות מעל 1 MHz).
  • בדוק שכל רכיבי הקבינט (דלתות, כוכבי אחוריים, תת-קרקעיים) מחוברים לאוטובוס הקרקע המשותף באמצעות רצועות קצרות וכבדות.
  • בדיקה עבור ההרחבה:0 ,LowsFLT:1 על ידי מדידה של מתח בין נקודות קרקע שונות כאשר המערכת היא idle ותחת עומס.
  • (ב) ,0) ,לכתוב ליבתים (FLT:1) (snap-on או toroidal) סביב כבלי אות כדי לדכא זרמים נפוצים הנובעים מקרקע ירודה.

(FLT:0Case in Pointהמחשה: FLT:1 בקו אריזה עם תקלות מערכת ראייה לסירוגין, המצלמה הוטבעה דרך חוט ארוך ורזה רץ לצד כבל המנוע של המעביר.

השתמש בטכניקות קלינג מתאימות

חסימה של כבל היא תרופה נמוכה, גבוהה מאוד לתקני EMC. תעשייתית (IEC 61000-5-2, NEMA ICS 1.3) ממליץ על הפרדה קפדנית בין כוח, אות וכבלי תקשורת.מרחקי סגירה תלויים ברמת הרעש והרגישות, אבל הכלל המעשי של קידוד הוא:

  • כבלי חשמל נפרדים (230V / 480V כונן) מכבלי אותות אנלוגיים לפחות 30 ס"מ.
  • כבלים צלב בזווית נכונה כאשר הם חייבים לחרוג.
  • שימוש בכבלים (FLT:0) ,0 (Twisted-pair) עבור כל אותות שונים (RS-485, CAN, Ethernet, Ethernet, אותות אנלוגיים) כי עיוות רעש חד-זוגי מגנטי.
  • עבור רעש גבוה ספארי, השתמש כבלים מעוותים עם מגן מחובר בשני הקצוות אל הקרקע של שאאסאס (באמצעות קשרים עם חינוך נמוך).
  • שמור על מטוס קרקעי:0 (FLT:0) מתחת לכל קווי הכבלים - כאשר כבלים לרוץ במגש, השתמש מגשי מתכת המחוברים לקרקע ולא לפלסטיק או סיבים.
  • להימנע מריצה כבלים במקביל לכבלי הפלט המהירים או בסמוך למשתנים, שכן אלה נושאים גבוה DV / Dt ו di / dt גבוה.

בדיקה אחרונה ב-6 ביולי 2008. ^ FLT:0.0.194: REFREERE DOWN A REFULE DOWN RESED OWN RESED OWN RESED OWN RESED OWN RESED OWN RESED ULATION TERDING TERS AND TRA DRAED REFED REFED REFED REFED REFEDINGS ON TERS ON TERS AND TERS ON TERS AND TERS AND TERS AND TERS AND TERS AND TERS AND TERS AND TERS AND TERS AND TERS AND TERS AND TERST REFED REFED REFED REFED REFED REST REFED REST REFED REFED REST REST REST REST REFED RESTING TRA REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST REST

4.הכנת מסננים ודיכוי

כאשר מקור וקורבן מזוהים ובודדים אינם אפשריים, סינון הופך הכרחי.בחירה של מסנן תלויה בסוג ההתערבות (common-mode לעומת די-מו-מו-די) וטווח התדר.

  • (FLT:0) פילטרים קו פילטרים של קו LC (בדרך כלל LC מעגלים) מותקנים על קלט כוח AC של דחף, אספקה כוח וציוד רגיש להפחית את פליטות הניתנות.להבטיח את דירוג התדירות של המסנן מכסה את תדירות המעבר (בדרך כלל 2-20 k עבור IGBT).
  • (בקיצור:0) ,Ferrite beadsFLT:1 (בקיצור או אינדוקטיבי) ממוקם על כבלים ליד מקור הרעש או מסוף הקורבן יכול לדכא את הרעש המשותף.עבור התוצאות הטובות ביותר, להעביר את כבל דרך מספר הליבה של הפרוטטקס (אם היתרי אורך) כדי להגדיל את החדירה.
  • (FLT:0) מדכאים דידות (FLT:1) (פלודיות מפונקות, טלוויזיות S diodes, או varistors) חייבים להיות ממוקמים על פני עומסים אינדוקטיביים (relay coils, שסתום solenoid, רוח מוטורית) כדי להזיזי מתח.
  • (FLT:0)Common-mode נחנק 1FLT:1) בשימוש על כבלים מוטוריים (שלושה-phase או יחיד-phase) להפחית זרמי קרקע גבוהה ומקרי קרינה פליטות ממנועי ארוך.
  • (FLT:0) מכשירים להגנה מפני קרינה (SPDs)IRLT:1 בכניסה של ארונות בקרה להגן מפני טראנסים מושרה ברקים והחלפת גלידות.

(FLT:0)Example:FLT:1 צמח בוטטרי מנוסה איפוס אקראי על רשת פרופ'יבוס בכל פעם שאיבה 7.5 קילוואט קרובה התחיל.הוספת ליבת מפרה על כבל פרופ'בוס ליד פלט VFD של המשאבה והתקנת חנק משותף על כבל השגיאה מופחתת מ-50% עד אפס כמעט.

5.תוכנות והתאמה

לפעמים התיקון המהיר ביותר הוא התאמת פגיעתו של הקורבן ולא של התוקפים. מרכיבים תעשייתיים רבים מאפשרים שינויים בתצורה שמשפרים את החסינות:

  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • התאמה (FLT:0) שיעור הבשורות (FLT:103) לערכים נמוכים יותר (למשל, 115200 עד 38400 על RS-232) כדי להפחית את הרגישות לרעש גבוה.
  • (ב) ,0) , WatchdogsFLT:1 ו- (FLT:2data Identity ChecksFLT 3: (CRC, Checkums) בפרוטוקולים של שדהבוס כדי להעביר מסרים מושחתים באופן אוטומטי.
  • במודולים של קלט אנלוגי, אפשרו ל-FLT:0 (50/60 Hz מסננים מ"מ"ר:1) (הסירוב של קודמון-מודה) לחסל את ההתערבות מקווי חשמל.
  • הגדלת זמן העדכון של FLT:0cyclic: 1 (ה) על תהליכים איטיים כדי להפחית את ההשפעה של דגימות מופרעות מדי פעם.

אמצעי תוכנה אלה משלימים לתקן חומרה ולא צריך להיות קו ההגנה היחיד; הם מסיסים סימפטומים ולא לחסל שורש גורם, אבל הם חיוניים לשמירה על הייצור תוך כדי פתרונות קבועים יישמו.

כלים וטכניקות מדידה

לאחר הכלים הנכונים מאיצה את פתרון בעיות באופן משמעותי.מעבר למוליד וoscilloscope, יש לשקול:

  • (ב) ,0) ניתוחי ספיסטום (FLT:1) עם חקירה קרובה: לאיתור תדירות וכוח של פליטות מכוננים, כבלים ומכלולים.
  • (FLT:0) חישוב מינון פליטה 1 (LISN + ספקטרום מנתח): עבור בדיקות תאימות לסטנדרטים של CISPR.
  • (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Standards andחסינות ציוד מבחן סודיות: עבור אימות חסינות המערכת ל- ESD (IEC 61000-4-2), רדיו RF (IEC 61000-4-3), וטראנסים מהירים / בוריסטים (IEC 61000-4).

בהיעדר ציוד יקר, גישה אבחון פשוטה היא להשתמש רדיו AM מופעל סוללות מכוון לתחנה חלשה. כאשר מוחזק ליד כבל חשוד או מתחם, הרדיו אוסף רעש פס רחב (או צליל זמזום) המציין פליטות קורנות.טכניקה זו יעילה באופן מפתיע לזיהוי רכיבים קרינה כבדה.

אמצעי מניעה לזמינות ארוכת טווח

הדרך הטובה ביותר למזער את בעיות EMC היא לתכנן את זה מההתחלה.אימוץ תהליך תכנון EMC שיטתי במהלך שלב עיצוב המכונה חוסך אינספור שעות של פיזור שדה.

  • (FLT:0) ,Implement a קונספט מתפתל 1 בדרג הקבינט: קרקע חד-צדדית לשליטה אלקטרוניקה, נפרדת למכשירי חשמל, חיבור של מתחמי מתכת עם רצועות חינוך נמוך.
  • (FLT:0) מרכיבים אלקטרוניים עם התנהגות EMC ידועה EMC,FIRLT:1; השתמש במסננים ומניעים תואמים עם IEC 61800-3 עבור כוננים במהירות משתנה.
  • (FLT:0) Perform pre-compliance TestFIRLT:1 בית לפני ההתקנה הסופית: השתמש בהגדרה פשוטה עם LISN ו מנתח ספקטרום כדי לתפוס בעיות מוקדם.
  • (ב) ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]
  • (FLT:0) צוותי ההתקנה והתחזוקה של מטה 1R) על יסודות EMC: בעיות EMC רבות מוצגות במהלך רטרוfits או תיקונים כאשר כבלים משוחררים ללא התייחסות לפריסה מקורית.

עבור מערכות קיימות, לקבוע את הביקורת של EMC באמצעות כלי אבחון שהוזכרו, אפילו שינוי קטן - כמו הוספת כבל חיישן חדש - יכול להרגיז מערכת יציבה אחרת.

מחקר מקרה: פתרון I לסירוגין Encoder Faults במרכז CNC Machining

מכונת CNC השתמש בפתירת ( חיישן מיקום אנלוגי) המחוברת לשליטה CNC באמצעות כבל מעוות מעוגן מעוות-pair מעוגל דרך מסלול חוט משותף עם כבל המנוע הספין-אדלה (VFD פלט) במהלך פעולות חיתוך כבדות, האות הפתיר הציגה ספייקים שגרמו למכונה לעצור עם אזעקה.

  1. (FLT:0) ניתוח של ספקטרום FLT:1 חשף רעש חזק משותף בתדר המעבר VFD (8 kHz) ואת הרמוניות שלה על כבל ה-VFer.
  2. (ב) [ה]: [ה], [ה], [ה],] ה'[דרוש מקור]] היה קשור רק בצד הבקרה (בקיצור של ה-pig-tail), והכבל מקביל לכבל המנועים במשך 4 מטרים.
  3. (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  4. (ב) ,0) ,FiteringFLT:1: הליבה של ferrite נוספה על כבל הפתיר ליד צד הבקרה.
  5. (ב) [15] , [17]: "הקצב הפגום הפעמוני ירד ממספר שינויים לאפס, והמכונה פעלה באופן אמין.

מקרה זה ממחיש כי אמצעים פשוטים, שבוצעו היטב EMC לעתים קרובות לפתור בעיות עקשניות מבלי להחליף רכיבים יקרים.

מסקנה

תאימות אלקטרומגנטית באוטומציה תעשייתית אינה מותרות אופציונלית - היא דרישה בסיסית עבור מחזור בטוח, אמין ויעיל. על ידי התייחסות שיטתית לסיבות השורש של התערבות מתמשכת ורדיונית באמצעות חיוב הולם, הגנה, כבל routing, סינון, ובחירת רכיב, מהנדסים יכולים להפחית באופן דרסטי את זמן ותקלות.