Jak vyzrát na elektromagnetické rušení v sítích PROFIBUS aneb EMC v praxi

Důvodů pro vznik těchto rušivých stavů je mnoho, ale nejčastěji se v průmyslu jedná především o vliv frekvenčních měničů a spínaných zdrojů…

Existuje několik cest, jak těmto vlivům zabránit či je alespoň částečně omezit. Každého už jistě napadlo, k jakým metodám míříme. Omezit rušení můžeme stíněním, což je vlastně jednou z nejjednodušších (a vlastně i jednou z levnějších) metod, které používáme. Zabránit jejich vzniku zatím bohužel nedokážeme, ovšem určitě je v našich silách potlačit vliv rušení na ostatní elektrická zařízení galvanickým oddělením zdrojů rušení.

Nyní trochu odbočíme a pojďme si povědět něco málo o galvanickém oddělení. Galvanickým oddělením je v principu myšleno spojení dvou nebo více zařízení (či částí jednoho obvodu) bez použití vodiče tak, aby docházelo k přenosu elektrické energie. Rozeznáváme tři nejběžnější typy galvanického oddělení - transformátorovou, optickou nebo mechanickou vazbu. V další části článku se budeme zabývat pouze optickou vazbou.

V současné době existuje na trhu několik výrobců, kteří řeší výše popsanou problematiku pomocí svých produktů. Nyní se zaměříme na cenově dostupné produkty německého výrobce Systeme Helmholz GmbH.

Prvním produktem je zařízení zvané OPTopus a druhým multirepeater z rodiny FLEXtra® FO. Oba tyto produkty společnosti Systeme Helmholz GmbH umožňují oboustranný převod signálu PROFIBUS – optika.

OPTopus

Celý „převodník“ je integrován do standardního pouzdra konektoru PROFIBUS, z čehož je již každému jasné, že se nejedná o zařízení zabírající příliš mnoho místa. Prakticky se jedná o standardní repeater, na jehož vstupu je PROFIBUS/MPI konektor a na výstupu optika. Na pouzdře OPTopusu jsou LED diody udávající stav a třeba i poruchy v síti PROFIBUS, což bývá pro diagnostiku velmi užitečné. Napájen je 5-ti V přímo z konektoru MPI/PROFIBUS, tudíž opět o jednu starost méně. Prakticky řečeno se jedná o nejjednodušší spojení dvou PROFIBUS zařízení na trhu.

FLEXtra® FO 650-2/5

Oproti předchozímu produktu OPTopus, je zde u FLEXtra® FO několik zásadních rozdílů. Celkově je jeho pouzdro rozměrnější, a je nutné ho uchytit přímo na DIN lištu v rozváděči. Dalším rozdílem je nutnost externího napájení pro jeho chod. Je vyráběn ve dvojím provedení, a to buď se dvěma nebo s pěti optickými porty. Obě varianty na sobě samozřejmě mají ještě 9-ti pinový d-sub konektor, pro připojení sítě MPI/PROFIBUS. Nad každým portem jsou vyvedené LED diody, které udávají okamžitý stav dané větve – aktivitu a poruchy. Zároveň je adaptér vybaven DIP switchem, který umožňuje vypínání jednotlivých portů. Po oddělení jednoho nebo více portů, spolu ostatní porty nadále komunikují – což lze využít i pro zjednodušenou diagnostiku sítě PROFIBUS.

Praktické použití OPTopusů a Flextra FO

Jak již bylo výše řečeno, je mnoho důvodů pro použití v průmyslových aplikacích. Nejedná se jen o (v nadpise uvedeném) potlačení rušení, ale i o samotné další fyzikální důsledky, které z galvanického oddělení plynou. Například v důsledku přetížení se přepětí či zkraty nepřenesou do připojených zařízení, což obvykle bývá pro většinu z nich konečná. Další důležitou informací je i to, že se nejedná jen o převodník PROFIBUS-optika, ale zároveň umí oba prvky signál upravit a zesílit, čili pracují jako plnohodnotný repeater.

Typy propojovacích kabelů

Oba produkty (OPTopus, FLEXtra) jsou k dispozici ve třech provedení – dle optického rozhraní (Versatile Link, BFOC a SMA). V současné době je možné připojení provádět pouze plastovými optickými kabely. Maximální vzdálenosti, které lze dosáhnout bez použití dalších prvků, je cca 70 m při použití POF (Polymeric-optical-fiber) kabelu, a cca 250 m pro PCF kabel (Polymeric-cladded-fiber).

Plastový POF vs. skleněný optický kabel

Pojednání o plastových optických kabelech je na samotný článek (ne-li malou knihu), a proto se pro jednoduchost zaměříme jen na základní výhody a nevýhody, neb každá varianta kabelu má z hlediska ekonomického i praktického své.

Nevýhody plastu oproti sklu

• Vysoký útlum plastu (není vhodný pro přenos na větší vzdálenosti)
• Nižší přenosové rychlosti (ikdyž zrovna v tomto případě více, než dostačující)

Výhody

• Odolnost proti ohybu a dalším typům mechanického namáhání (velice široké jádro, není nutná zvýšená izolace z důvodů namáhání)
• Jednoduchý, kompaktní a levný zdroj optického záření pro plast (v praxi obvykle červená LED dioda)
• Není nutné žádné speciální řezací (případně svařovací) zařízení, ani žádná odborná montáž
• Kabely mohou být tenčí a tudíž lehčí, než dobře chráněné kabely skleněných vláken (jednoduchá manipulace)
• A zřejmě největší výhodou plastového kabelu je CENA (ne nadarmo se POF kabelu říká optický „spotřební“ kabel)

Závěrem

Snad jediným technologickým nedostatkem optických převodníků společnosti Helmholz je v současné době zřejmě to, že zatím ještě nejsou připravena na připojení skleněného optického vlákna, nicméně výhody a nevýhody plastového kabelu vůči optickému jsme řešili již výše.

Když se nad tím zamyslíme, jedná se v podstatě o jednoduchá zařízení, která nejen s úspěchem brání šíření rušení, ale zároveň je možné jejich použití pro základní diagnostiku nebo jako ochranný prvek pro případy elektrického přetížení sítě.

Více informací naleznete na stránkách německého výrobce společnosti Systeme Helmholz GmbH nebo u českého Helmholz zastoupení www.helmholz.cz.

E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
Tel: +420 377 680 947
www.helmholz.cz