Category Archives: Автоматизация на базе ПЛК

Двигатели: потенциал экономии и дальнейшего развития

Энергосберегающие трехфазные индукционные двигатели доступны в Европе с 1998 года. Они распределены по классам эффективности от eff 1 до eff 3. Это добровольное соглашение заменяется международным стандартом IEC 60034-30.

Моторы с редуктором

В последние годы использование энергосберегающих моторов с редуктором является стандартом. В зависимости от производителя, пользователь может выбирать между продуктами различных классов эффективности.

Однако класс эффективности двигателя основывается только на рабочих характеристиках самого двигателя, а не на характеристиках мотор-редуктора. Выбирая редуктор, можно столкнуться с множеством вариантов. Винтовые и конические зубчатые передачи обладают, как правило, существенно большим КПД, чем червячные, однако инженеры, выбирающие конические передачи как альтернативу червячным передачам, изначально сталкиваются с более высокими затратами.

Однако благодаря повышенной эффективности и износостойкости конических зубчатых передач по сравнению с червячными, данные затраты быстро окупаюся. Моторы с редуктором идеально подходят для работы с частотными преобразователями. Помимо оптимизации работы электромотора, преобразователь предоставляет операторам возможность отказаться от механических переключателей скоростей.

Двигатели с постоянными магнитами

Синхронные двигатели, оснащенные постоянными магнитами, являются синхронными и высокоэффективными. По сравнению с асинхронными моторами сходной эффективности (например IE 3), ПМ-моторы обладают существенно меньшими габаритами.

Падение цен на постоянные магниты существенно повышает привлекательность оснащаемых ими моторов даже для приложений с низкой динамикой.

Как правило, несколько факторов определяют, целесообразна ли с экономической точки зрения замена трехфазного индукционного двигателя двигателем с постоянными магнитами (ПМ-мотором или синхронным двигателем).

Безусловно, при проведении соответствующих исследований следует учитывать не только стоимость закупки, переоборудования и энергии, но и стоимость обслуживания и замены.

Применение управления скоростью на машинах, работающих под нагрузкой, часто непосредственным образом отражается на счетах за электроэнергию. Среди основных преимуществ использования управления скоростью можно перечислить следующие:

  • Экономия электроэнергии

Потенциал экономии электроэнергии конкретной системы в основном зависит от рабочей характеристики нагрузки. В случае, если момент постоянен, максимальная экономия пропорциональна снижению момента и скорости вращения главной оси; в случае квадратичной рабочей характеристики экономия возрастает как третья степень снижения скорости.

  • Оптимизация работы под частичной нагрузкой

Как правило, КПД трехфазных двигателей указывается только для стандартной точки. В случае, если двигатель подключен непосредственно к главной сети и находится при этом под частичой нагрузкой, общая эффективность работы будет существенно снижаться из-за механических и электромагнитных потерь.

В зависимости от качества выбранного метода управления, работа частотного преобразователя всегда позволяет намагничивать двигатель оптимальным образом. Соответственно, потери при работе под частичной нагрузкой снижаются. Улучшения заметны на двигателях со стандартной мощностью от 11 кВт.

  • Автоматическая оптимизация расхода энергии

В приложениях, в которых нет быстрых смен нагрузки, возможно использование режима автоматической оптимизации расхода энергии. Преобразователь снижает намагничивание двигателя, сохраняя таким образом энергию.

  • Упрощение запуска

Во многих задачах управление скоростью может снижать число запусков устройства. Каждый запуск электрического двигателя в неконтролируемых условиях требует дополнительной энергии на разгон мотора и вывод его в нормальный режим работы. На запуск, как правило, уходит 5-10% от общей энергии (при работе с насосами), однако известны примеры роста затрат вплоть до 40%. Более того, снижаются скачки напряжения и механические нагрузки, вызванные прерывистым запуском устройств.

Управление скоростью с использованием преобразователей частоты обеспечивает и другие преимущества, например, уменьшает механическую нагрузку на систему и ее составные части. Так же не стоит забывать, что преобразователи частоты позволяют легко интегрировать и подстроить управление отдельным двигателем в общий технологический процесс.

 

Энергосбережение на базе использования частотных преобразователей

На протяжении многих лет цены на электроэнергию неуклонно растут, вызывая у многих промышленных, коммерческих и торговых предприятий желание снизить потребление энергии. Если этого удастся добиться, потребитель сможет поддерживать производственные затраты на постоянном уровне или даже снизить их, несмотря на повышение цен на электроэнергию. Инженеры-механики и инженеры-технологи могут снижать затраты путем снижения энергопотребления своих предприятий, достигая, таким образом, конкурентного преимущества.

Помимо чисто коммерческих соображений, имеется ряд социальных причин — например, глобальное потепление – для максимально эффективного использования ресурсов и снижения выброса диоксида углерода в воздух.

Предпринимаются также и политические инициативы для продвижения энергосберегающих технологий. Так, например, директива ЕС  «Об энергопотребляющих продуктах» (EuP, 2005/32/EC и 2008/28/EC) устанавливает требования по экологически безопасному проектированию энергопотребляющих устройств. Данная директива внедряет использование политики интегрированных продуктов, принимающей во внимание полный жизненный цикл электрооборудования от производства до утилизации.

Электропривод как ключевая технология

Технология электрического привода является ключевой технологией для повышения эффективности использования энергии. На данный момент она является самым быстрым и эффективным способом существенного снижения энергопотребления. Так, например, потребление энергии моторами холодильников, системами кондиционирования воздуха и многими другими промышленными системами приводов может быть оптимизировано путем регулирования их скорости. В одном только промышленном секторе, по подсчетам ЕС, возможно снижение потребления энергии электроприводными системами как минимум на 15%. Однако необходимо действовать осторожно, поскольку вне зависимости от мер, принимаемых пользователями, всегда следует предварительно оценивать их эффективность.

Основной целью внедрения частных преобразователей является существенная экономия электроэнергии как уже существующими, так и новыми системами и машинами. Как правило, операторы, инженеры- механики и системные инженеры склоняются прежде всего к легким в применении и, главное, недорогим мерам.

Практически во всех сферах имеется возможность снижения энергопотребления. Вне зависимости от сферы деятельности — будь это автоматизация зданий, системы конвейеров или химические процессы — основная сложность состоит в обнаружении этого потенциала и нахождении наиболее эффективного способа его использования. Операторы и пользователи, предпринимая попытки использования возможностей сбережения электроэнергии, должны обращать особое внимание на то, какие преимущества дает использование этого способа. В частности, огромным потенциалом для экономии электроэнергии обладают насосы и вентиляционные системы.

Несмотря на то, что энергопотребление этих систем в промышленных условиях является одним из самых высоких, в случае использования центробежных насосов и вентиляторов энергопотребление падает пропорционально кубу скорости. Простым и быстрым решением проблемы в данном случае является оснащение всех насосов и вентиляторов частотными преобразователями для управления скоростью. Данный способ становится все более выгоден также в связи с тенденцией снижения цен на частотные преобразователи.

Необходимо, однако, соблюдать осторожность, так как далеко не у всех насосов и вентиляторов можно регулировать скорость. Кроме того, применение самого дешевого частотного преобразователя не всегда является наиболее экономичным решением.

Несмотря на то, что во многих случаях использование частотных преобразователей приводит к существенной экономии электроэнергии, в ряде случаев это не так, а иногда наблюдается и обратный эффект. По нашим оценкам, контроль скорости целесообразен приблизительно для 50% электроприводов.

Структура энергопотребления

Помимо области применения, степень экономии определяется скрытыми расходами, зависящими от типа используемого преобразователя. Например, во многих случаях переплата за более эффективное устройство окупается в короткий срок.

Таким образом, принимая инвестиционное решение, следует учитывать не только технические, но и множество коммерческих и логистических аспектов, чтобы предотвратить неэкономные и неэффективные меры. Пользователям следует выбирать преобразователь не исходя из стоимости, а принимая в расчет функциональные возможности позволяющие достичь максимальной экономии энергии в течение всего жизненного цикла оборудования. В таком случае возможно достичь идеального баланса между стоимостью и эффективностью.

Внедрение контроля скорости в системы с электромоторами позволяет сберегать существенное количество электроэнергии. Для того, чтобы этот подход был наиболее успешен и давал требуемые результаты, и пользователям, и системным инженерам следует учитывать несколько важных моментов.

Вне зависимости от того, является система новой или уже существующей, работа специалистов и инженеров должна начинаться с оценки текущего состояния оборудования. В это понятие включаются вычисление энергопотребления, определение процессов, подходящих для регулировки скорости и оценка возможной экономии. Также этот подход позволяет подчеркнуть совместное действие нескольких факторов. По результатам такого анализа специалисты могут определять возможные решения по модернизации, а также, впоследствии, оценивать эффективность принятых мер и их соответствие изначальным планам.

Основными отправными точками эффективного анализа текущего состояния системы являются:

  • Эффективность

Самый простой способ сохранить электроэнергию — использовать более эффективные компоненты системы.

  • Управление параметрами процесса

Наиболее эффективный путь оптимизации процессов — управление давлением, потоком, скоростью и т.п. Если ранее применялся только простое двухступенчатое управление скоростью, энергетическая эффективность должна сравниваться с эффективностью, обеспечиваемой контролем скорости. Во многих случаях управление параметрами процесса является экономически целесообразным.

  • Системная схема

Многие системы не всегда проектируются с точки зрения наиболее эффективной эксплуатации или даже оптимального решения энергетической проблемы. К примеру, потенциалом для оптимизации обладают все виды трубопроводов. Маршрут прокладки труб, тип распределителя и используемые вентили должны выбираться таким образом, чтобы минимизировать встречное давление.

  • Сжатый воздух

Сжатый воздух — простое по сути, но дорогостоящее средство передачи энергии. Во многих случаях более эффективно с энергетической точки зрения использовать вместо него прямой электропривод. Как правило, операторам следует поддерживать давление воздуха на как можно более низком уровне. Снижение давления всего на 1 бар помогает сэкономить до 7-8% электроэнергии. Утечки также обходятся дорого: в зависимости от давления в системе, отверстие диаметром 1 мм может привести к дополнительному расходу энергии (от 1500 до 5000 кВч в год).

Время, в течение которого может быть вычислено преимущественное потребление электроэнергии, определяется областью применения. В случае строго определенных технологических процессов данные о потреблении энергии обычно становятся доступными после прохода некоторого количества полных циклов технологических операций.

Оценка динамики потребления в областях, зависящих от климатических условий, гораздо более затруднительна. Так, к примеру, требуемый коэффициент подачи насоса для сточных вод напрямую зависит от существующего уровня осадков.

При работе с системами с изменяемым крутящим моментом, включая насосы и вентиляторы, пользователи должны четко определить, для чего будет использоваться управление. Следует также определить максимальную эффективность вентиляторов, насосов и компрессоров и использовать эту информацию для установления оптимального диапазона управления. Кроме того, следует тщательно проверить влияние принятых мер на работу всей системы.

Максимальная экономия электроэнергии достигается пользователями только в случае детального анализа всего приводного механизма. Необходимо оценить эффективность используемых моторов, проверить используемые типы зубчатых передач, оптимизировать длину кабелей. Необходимо проверить, были ли приняты меры по электромагнитной совместимости, а также убедиться, что питающая сеть не перегружена. Кроме того, необходимо оценить коэффициент потерь и нагрузку на систему кондиционирования воздуха, предназначенную для борьбы с подобными потерями в шкафах для электрооборудования или на специальных производственных площадях.

Пользователю следует проверить и уже существующие преобразователи. Общие условия, изначально удовлетворяющие всем требованиям, могли измениться. Также такой анализ позволяет определить целесообразность таких инвестиций.

Для разумного сбережения электроэнергии необходимо, чтобы пользователи внимательно относились к оценке преимуществ и недостатков каждого технологического решения. В процессе анализа нужно помнить, что в большинстве случаев качество технологического решения возрастает в соответствии с его стартовой стоимостью. Поскольку подавляющее большинство пользователей не знакомо с техническими особенностями всех выпускаемых устройств, разумным и естественным решением является привлечение к работе экспертов и обсуждение с ними технических преимуществ и недостатков.

 

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель разительно отличается от всех видов кабеля, так как перенос электрических сигналов по медным проводникам в нем не используется. Вместо этого для передачи двоичных данных применяются световые импульсы. В силу того, что оптоволоконный кабель использует свет (фотоны) вместо электричества, почти все проблемы, присущие медному кабелю, такие как электромагнитные помехи, перекрестные помехи (переходное затухание) и необходимость заземления, полностью устраняются. Вдобавок, чрезвычайно уменьшается погонное затухание, позволяя протягивать оптоволоконные связи без регенерации сигналов на много большие дистанции, достигающие 120 км.

Оптоволоконный кабель идеально подходит для создания сетевых магистралей, и в особенности для соединения между зданиями, так как он нечувствителен к влажности и другим внешним условиям. Также он обеспечивает повышенную по сравнению с медью секретность передаваемых данных, поскольку не испускает электромагнитного излучения, и к нему практически невозможно подключиться без разрушения целостности.

Недостатки оптоволокна в основном связаны со стоимостью его прокладки и эксплуатации, которые обычно намного выше, чем для медной среды передачи данных. Эта разница стала привычной, тем не менее, в последние годы она стала сглаживаться. Сама оптоволоконная среда только слегка дороже UTP категории 5.

Но независимо от указанных преимуществ и недостатков применение оптоволокна приносит с собой другие проблемы, такие как процесс прокладки. Разводка оптоволоконного кабеля в основном ничем не отличается от укладки медного, но присоединение коннекторов требует принципиально иного инструмента и технических навыков.

Оптоволоконный кабель известен уже долгое время, его поддерживали даже ранние стандарты Ethernet для пропускной способности 10 Мбит/с. Первый из них получил название FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link), а последующий — 10BaseF. Несмотря на это, оптоволокно позиционируется как высокоскоростная сетевая технология, и сегодня фактически все применяемые протоколы Канального уровня используют его в той или иной форме. Вот некоторые из них:

  • Fast Ethernet (100BaseFX);
  • Gigabit Ethernet (1000BaseFX);
  • Token Ring;
  • Fiber Distributed Data Interface (FDDI);
  • 100VG-AnyLAN;
  • Asynchronous Transfer Mode;
  • Fibre Channel.

Как и медный, оптоволоконный кабель обычно применяется в сетях топологии «шина» или «звезда», хотя протокол FDDI популяризирует «двойное кольцо» (double ring), которое в целях обеспечения отказоустойчивости состоит из двух резервных «колец», по которым трафик передается в противоположных направлениях.

Оптоволоконный кабель состоит из сердечника, сделанного из стекла (кварца) или полимера, оболочки, окружающей сердечник, затем следует слой пластиковой прокладки и волокна из кевлара для придания прочности. Вся эта структура помещена внутрь тефлоновой или поливинилхлоридной «рубашки». Геометрия и свойства сердцевины и оболочки дают возможность передавать сигнал на относительно большие расстояния. Показатель преломления сердечника немного выше, чем у оболочки, что делает внутреннюю поверхность оболочки отражающей. Когда световой импульс передается по сердечнику, он отражается от оболочки и распространяется дальше. Отражение света позволяет изгибать кабель под разными углами, при этом сигнал может по-прежнему передаваться без потерь.

1 — сердечник

2 — отражающая оболочка

3 — покрытие первичного буфера

4 — покрытие вторичного буфера 900μ

Существует два типа оптоволоконного кабеля: одномодовый (singlemode) и многомодовый (miltitmode). Основное отличие между ними заключается в толщине сердечника и оболочки. Одномодовый световод обычно имеет толщину порядка 8,3/125 микрон, а многомодовое волокно — 62,5/125 микрон. Эти значения соответствуют диаметру сердечника и диаметру вместе взятых сердечника и оболочки. Световой луч, распространяющийся по сравнительно тонкому сердечнику одномодового кабеля, отражается от оболочки не так часто, как это происходит в более толстом сердечнике многомодового кабеля. Сигнал, передаваемый одномодовым кабелем, генерируется лазером, и представляет собой волну только одной длины, в то время как многомодовые сигналы, генерируемые светодиодом (LED, 1ight-emitting diode), переносят волны различной длины. Эти качества позволяют одномодовому кабелю функционировать с большей пропускной способностью по сравнению с многомодовым и преодолевать расстояния в 50 раз длиннее.

С другой стороны, одномодовый кабель намного дороже и имеет сравнительно большой радиус изгиба по сравнению с многомодовым, что делает работу с ним неудобной. Большинство оптоволоконных сетей используют многомодовый кабель, который хотя и уступает по производительности одномодовому, но зато значительно эффективней, чем медный. Телефонные компании и кабельное телевидение, тем не менее, стремятся применять одномодовый кабель, так как он может передавать большее количество данных и на более длинные дистанции.

Обычно для оптоволоконного кабеля используются ST-коннекторы (straight tip, прямой штырь). Это — бочкообразные соединители с байонетной системой крепления, как показано на рис. с права. Более новый тип разъемов называется SC-коннекторы (subscritber connector). В настоящее время он приобретает все большую популярность. SC-коннекторы имеют прямоугольную форму и вставляются в гнездо, где просто фиксируются (метод «Push-Pull») защелкой. Рис. слева. Коннекторы могут присоединяться к оптоволоконному кабелю несколькими способами: либо с применением опрессовочных монтажных средств, либо с использованием эпоксидного клея. В отличие от инструмента для обжатия медного кабеля, который можно приобрести за сумму около 100 $, аналогичный набор инструментов для оптоволоконного кабеля будет стоить 1000 $.

В настоящее время сфера применения оптоволоконного кабеля в основном ограничена высокоскоростными сетевыми магистралями. Для горизонтальной кабельной разводки он используется не часто в силу высокой стоимости установки и обслуживания. Однако в этой области данная технология имеет большой потенциал. Применение оптоволоконного кабеля дает проектировщикам сети свободу, какая никогда не может быть достигнута при помощи медного кабеля. В силу того, что оптоволокно позволяет сегментам иметь длину много большую, чем 100 метров у сегментов UTP, отпадает необходимость в использовании телекоммуникационных монтажных шкафов с коммутаторами или концентраторами, распределенных по всей сети. Вместо этого горизонтальная разводка может начинаться от настенных розеток и сводиться напрямую в центральную аппаратную комнату, где будут находиться все сетевые коммутационные панели, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и другие подобные устройства. Такая кабельная система называется

Локализованной магистралью (collapsed backbone). Это решение явно лучше, поскольку основная техническая поддержка сетевой инфраструктуры производится только в одном месте, а не распределяется по всем удаленным областям сети.

Прокладка сетевого кабеля может быть простой, если надо просто купить в компьютерном магазине нескольких готовых кабелей и прикрепить их к плинтусу, или сложной в случае, когда необходимо соединить с сетевой магистралью тысячу рабочих станций в офисном здании с множеством помещений. Как упоминалось ранее в этой главе, прокладка кабеля — это часть процесса создания ЛВС, которая обычно поручается сторонним специалистам, но не из-за того, что это технически очень трудновыполнимая работа. Просто она утомительна и требует много времени. Однако, как и большинство профессионалов, укладчики кабеля с соответствующим инструментом и навыками могут сделать всю работу так, что со стороны будет казаться, что это легко и быстро.

Несмотря на то, что для небольшой сети может использоваться готовый кабель, скрытая внутренняя проводка (когда кабель спрятан в стены и потолки) использует кабель в бухте. Создание такой проводки (предполагается, что будет применен какой-либо общедоступный сегодня тип кабеля, такой как UTP или оптоволокно) должно включать в себя несколько основных этапов.

  1. Продумать план, описывающий местоположение кабельных узлов, куда будут сходиться все кабели, и настенных розеток.
  2. Проложить кабель через стены и потолки до каждой рабочей станции.
  3. Установить настенную розетку рядом с каждой рабочей станцией и присоединить конец кабеля к контактам розетки.
  4. В кабельном узле разместить на стене коммутационную панель и вставить каждый подведенный кабель в разъем панели.
  5. Протестировать каждое соединение с применением соответствующего оборудования.
  6. Используя готовые фабричные коммутационные кабели, соединить порты коммутационной панели с соответствующим концентратором, а компьютеры — с гнездами настенных розеток.

Витая пара

Кабель из витой (скрученной пары) пары является на сегодняшний день стандартом для ЛВС. По сравнению с коаксиальным кабелем он проще в прокладке, подходит для большого количества различных предметных областей и обеспечивает намного лучшую производительность. Однако, вероятно, самым большим преимуществом витой пары является то, что она уже используется бесчисленным количеством телефонных систем по всему миру. Это означает, что огромное число подрядчиков хорошо знакомы с процедурой монтажа такой проводки, и в новых зданиях разводка кабеля для ЛВС может осуществляться одновременно с прокладкой телефонного кабеля.

В отличие от коаксиального кабеля, который имеет только один проводник, переносящий сигнал, и «землю», кабели на основе витой пары (ТР, twisted pair),применяемые в структурированных кабельных сетях, имеют до четырех пар изолированных медных проводов в одной металлической оплетке или без нее (различают неэкранированный [UTP] и экранированный [STP] кабели). Каждая пара проводов для защиты от переходного затухания, вызванного электромагнитными помехами от соседних пар и внешних источников, скручивается с различным шагом — количеством витков на дюйм.

Кабель «Twisted Pair» — «Витая пара», состоит из «пар» проводов, закрученных вокруг друг друга и одновременно закрученных вокруг других пар, в пределах одной оболочки. Каждая пара состоит из провода, именуемого «Ring» и провода «Tip». (Названия произошли из телефонии). Каждая пара в оболочке имеет свой номер, таким образом, каждый провод можно идентифицировать как Ring1, Tip1, Ring2, Tip2, и т.д. Дополнительно к нумерации проводов каждая пара имеет свою уникальную цветовую схему:

Синий / белый с синей полосой для 1-ой пары;

Оранжевый / белый с оранжевой полосой — для 2-й;

Зеленый / белый с зеленой полосой — для 3-й;

Коричневый / белый с коричневой полосой — для 4-й.

И так далее до 25 пар. Для каждой пары проводов Ring-пpовод окрашен в основной цвет с полосками дополнительного, а Tip-пpовод — наоборот. Например, для пары 1 Ring1-пpовод будет синий с белыми полосками, а Tip1-провод — белый с синими полосками. На практике, когда количество пар невелико (4 пары), часто не применяется окраска основного провода полосками цвета дополнительного. В этом случае провода имеют цвет в парах: Синий и белый с синими полосками Оранжевый и белый с оранжевыми полосками Зеленый и белый с зелеными полосками Коричневый и белый с коричневыми полосками. Для обозначения диаметра провода часто применяется американская мера — AWG (American Wire Gauge) (gauge-калибр, диаметр). Нормальный провод для использования в 10Base-T соответствует 22 или 24 AWG. Причем чем меньше диаметр провода, тем больше эта величина. Согласно стандартам, провод делится на несколько категорий по своей «пропускной способности».

Витая пара

Обычно на проводе написано, к какой категории он относится. Например: » …CATEGORY 5 UTP…» Международный стандарт ISO/IEC 11801 — эквивалентен EIA/TIA-568.

Неэкранированная витая пара (UTP)

Внешняя оболочка кабеля «витая пара» может быть либо сравнительно тонкой, как у неэкранированной витой пары (UTP, unshielded twisted-pair), либо толстой, как в экранированной витой паре (STP, shielded twisted-pair).

Из этих двух типов кабеля более часто используется UTP. Большинство офисных сетей Ethernet построены на UTP. Кабель UTP использует медные проводники диаметром 22 или 24 по шкале AWG с характеристическим импедансом 100 Ом. Оболочка может быть пленумной и непленумной. Помимо основных спецификаций, стандарт TIA/EIA-Т568-А определяет уровни производительности для кабеля UTP, согласно которым кабель разделяется на пять категорий. Чем выше категория кабеля, тем более эффективно он может передавать данные. Основное отличие между категориями кабеля заключается в количестве витков каждой пары проводов. В табл. перечислены категории, определенные в стандарте T568-А, их скоростные характеристики и области применения.

Кабель категории 3 традиционно используется в телефонии, также он пригоден для сетей Ethernet 10BaseT, которые функционируют на скорости 10 Мбит/с. Категория 3 не подходит для полосы пропускания 100 Мбит/с сети Fast Ethernet, исключая случай 100BaseT4, который специально разработан в расчете на кабель этой категории. Только 100BaseT4 (а также крайне малоуспешный протокол 100VG-AnyLAN) могут работать с этим кабелем, так как они задействуют все четыре пары проводов для передачи данных, в то время как стандартные технологии применяют только две пары.

Кабель категории 4 обеспечивает незначительное увеличение производительности по сравнению с категорией 3, и одно время поддерживался сетями Token Ring.

Большинство современных UTP-сетей построены на кабеле категории 5, так как он обеспечивает значительный прирост быстродействия и поддерживает передачу с частотой до 100 МГц. Даже если на настоящий момент сеть использует 10BaseT, большинство администраторов предпочитают кабель категории 5, предвидя будущий переход на Fast Ethernet или другую высокоскоростную технологию.

Хотя деление на категории TIA/EIA относится в основном только к кабелю, другие сетевые компоненты, относящиеся к сетевой среде передачи данных, также разбиваются на категории. Для создания кабельной системы, полностью совместимой с категорией 5, требуется, чтобы все коннекторы, настенные розетки, коммутационные панели и другие компоненты также соответствовали категории 5.

В то время как кабель категории 5 успешно используется в сетях с пропускной способностью 100 Мбит/с, таких как Fast Ethernet, технология продолжает развиваться. И сегодня доступны устройства для Gigabit Ethernet, обеспечивающего пропускную способность 1 Гбит/с (1000 Мбит/с). Чтобы приспособиться к этим ультравысоким скоростям, классификация кабеля UTP также продолжает расширяться. Однако процесс разработки и принятия стандартов TIA/EIA медленнее (намного), чем темпы развития технологии, в результате чего на рынке присутствуют виды кабеля, выходящие за границы самой высокой из действующих на сегодня категорий — категории 5. Их статус еще не определен официальными стандартами.

Компания Anixter, Inc., играющая видную роль в развитии стандартов TIA/EIA, разработала свою собственную классификацию кабеля. В ней кабель, в противоположность категориям, разбивается на уровни (levels). Level 5 удваивает полосу частот, определенную категорией 5, до 200 МГц, чтобы соответствовать международному стандарту ISO 11801. Кабели этого уровня обеспечивают пропускную способность до 1,2 Гбит/с, что позволяет использовать их для передачи информации в сетях Gigabit Ethernet. Оборудование, поддерживающее этот стандарт, ныне называется усовершенствованной категорией 5 (Category 5 Enhanced или Category 5Е). Помимо указанного существуют и другие названия. Levelб увеличивает ширину полосы частот до350 МГц, а Level 7 — до 400 МГц. TIA/EIA также работает над расширением стандарта, которое, по всей видимости, не будет соответствовать уровням Anixter. Усовершенствованная категория 5 включает проверку на перекрестные наводки, для которых чаще используется термин «переходное затухание», а именно переходное затухание на ближнем конце (NEXT, near-end crosstalk), переходное затухание на дальнем конце (FEXT, far-end crosstalk) и потери на отражение («обратное затухание) сигнала (RL, return loss). Категория б введена, чтобы удвоить полосу частот категории 5 до 200 МГц, а категория 7 (стандарт которой находится еще только на ранних стадиях разработки) — до 750 МГц. На настоящий момент оборудование, соответствующее этим спецификациям, еще не производится.

Экранированная витая пара (STP)

STP — это кабель с сопротивлением переменному электрическому току 150 Ом, поддерживающий дополнительное экранирование, которое защищает сигналы от электромагнитных помех (EMI), вызываемых электрическими двигателями, электропроводкой и другими источниками. Изначально применяемый в сетях Token Ring, STP также предназначен для прокладки в тех местах, где кабель UTP не может обеспечить достаточной помехозащищенности.

Экранирование в кабеле STP — не просто дополнительный слой изоляции, как полагают многие. Напротив, провода внутри кабеля заключены в металлическую оплетку, которая имеет такую же проводимость, как и медные провода. Когда эта оплетка правильно заземлена, она, как антенна, преобразует окружающие шумы в электрический ток. Этот ток наводит равные по значению и обратные по направлению токи в витых парах. Противоположно направленные токи нейтрализуют друг друга, в результате помехи не воздействуют на сигнал, передаваемый по проводам. Баланс между противоположно направленными токами очень важен. Если токи не совпадают полностью, то суммарный ток может быть интерпретирован как шум и сможет повлиять на качество сигнала, передаваемого по кабелю. Чтобы токи были сбалансированы, соединение, взятое в целом, должно быть экранировано и правильно заземлено. Это условие означает, что все компоненты, вовлеченные в соединение, такие как коннекторы и настенные розетки, должны быть также экранированы. Также жизненно важно, чтобы кабель был проложен правильно, то есть, как следует заземлен, и экранирование было без разрывов и повреждений.

Защита от электромагнитных помех в кабеле STP может осуществляться экранами двух типов: фольгой или металлической сеткой. Металлическая сетка — более эффективный экран, но она увеличивает вес, диаметр и стоимость кабеля. Кабель, экранированный фольгой, иногда называется загороженной витой парой(ScTP, sctrrnrd twisted-pair) или фольгтрованной витой парой (FTP, foil twisted-pair). Он тоньше, легче и дешевле, но вместе с тем менее эффективен, и его легче повредить. В обоих случаях процесс монтажа STP сложнее по сравнению с UTP, так как надо стараться не перегнуть кабель слишком сильно, чтобы избежать повреждения экрана. Кабель также может быть подвержен повышенному затуханию и другим проблемам из-за того, что эффективность экранирования сильно зависит от множества факторов, включая материал и толщину экрана, тип и местоположение источника EMI, способ заземления Классификация кабелей STP была определена IBM в ходе разработки протокола Token Ring. Согласно стандарту кабель STP делится на несколько типов:

Туре 1А. Две пары проводов 22 AWG, каждая из которых завернута в фольгу, с экранирующим слоем (фольги или металлической сетки) вокруг обеих пар и внешней защитной оболочкой из поливинилхлорида (PVC) или тефлона.

Туре 2А. Две пары проводов 22AWG, по отдельности завернутых в фольгу, с экранирующим слоем (фольги или металлической сетки) вокруг обеих пар плюс четыре дополнительные пары проводов 26 AWG для передачи речи. Все это внутри поливинилхлоридной или тефлоновой оболочки.

Туре 6А. Две витые пары 22 AWG с экраном из фольги или сетки вокруг обеих пар и внешней изоляцией РЧС или в пленумном исполнении (тефлона).

Туре 9А. Две витые пары 26 AWG с экраном из фольги или сетки вокруг обеих пар и внешней PVC или тефлоновой оболочкой.

Стандарт TIA/EIA-Т568-А признает только два типа кабеля STP из этого списка: Туре 1А, применяемый для магистралей и горизонтальной кабельной разводки, и Туре 6А для коммутационных кабелей.

Сети Token Ring на базе STP используют большие, запатентованные коннекторы IDC (IBM Data Connector).

Однако, в связи с отсутствием кабеля в бухтах и сложностью процесса прокладки большинство современных сетей Token Ring применяют совместно с ними стандартный кабель UTP из четырех пар вместо STP.

 

Кабеля для компьютерной сети Ethernet

Первая коммерчески успешная технология для ЛВС, появившаяся в 1971 году, использовала в качестве среды передачи данных коаксиальный кабель. Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, одножильного или многожильного, и внешней экранирующей оплетки, являющейся вторым проводником.

Многие виды медного кабеля имеют два отдельных проводника, таких как стандартный электрический кабель, но в большинстве из них провода расположены рядом друг с другом, но внутри изоляционной оболочки, которая разделяет и защищает их. Коаксиальный кабель, наоборот, имеет круглое сечение с медным сердечником в центре, который представляет собой первый проводник. Он и переносит настоящий сигнал. Слой диэлектрика вокруг сердечника отделяет его от второго проводника из металлической сетки, который играет роль «земли». Как и в любом электрическом кабеле, проводник, переносящий сигнал, должен быть изолирован от заземления, иначе возникнет короткое замыкание, в данном случае приводящее к шумам в кабеле. Наличие изолирующего слоя между проводниками уточняет определение коаксиального кабеля.

1- центральный провод (жила)

2- изолятор центрального провода

3- экранирующий проводник (экран)

4- внешний изолятор и защитная оболочка

Коаксиальный кабель может иметь сплошную и плетеную жилу. Упомянутое различие отражается в его маркировке. Маркировочный постфикс /U обозначает сплошную жилу, а А/U — плетеную. Таким образом, сеть Thin Ethernet (» тонкий» Ethernet) может быть смонтирована как кабелем RG-58/U, так и кабелем RG-58А/U.

В сетевых технологиях применяются несколько типов коаксиального кабеля, которые, несмотря на почти одинаковый внешний вид, отличаются друг от друга своими свойствами. В табл. 1 перечислены различные типы коаксиального кабеля. Протокол Канального уровня отвечает за выбор определенного типа кабеля, свойства которого обуславливаются спецификациями и ограничениями кабельной прокладки. Параметр затухания сигнала в кабеле, например, определяет возможную максимальную длину сегмента кабеля. Погонное затухание (attenuation) — это уменьшение мощности сигнала при распространении его по кабелю. Столбец «Затухание» в таблице отражает, насколько сильно уменьшается уровень (в децибелах) сигнала частотой 100 МГц на каждую сотню футов (около 30,5 м) кабеля. Меньшая величина означает и меньшее ослабление сигнала, свидетельствующее о том, что сигнал может быть передан на большее расстояние, прежде чем станет неразличим.

Толщина кабеля также оказывает большое влияние на процесс прокладки. Слои меди и изоляции внутри кабеля представляют собой сплошную массу, в отличие от витой пары, состоящей из отдельных проводов и воздушной прослойки между ними. Поэтому коаксиальный кабель сравнительно тяжелый и жесткий, и, естественно, чем толще кабель, тем он тяжелее и жестче. Эти свойства затрудняют укладку кабеля. Сети на основе коаксиального кабеля используют шинную топологию, образуемую компьютерами, которые присоединяются к сегменту кабеля по всей его длине. Каждый сигнал, переданный рабочей станцией по кабелю, распространяется в обоих направлениях до концов кабеля и достигает всех рабочих станций. На концах шины должны быть размещены резисторы (называемые терминаторами), которые поглощают принимаемый ими сигнал, снижая напряжение до нуля. Без терминаторов сигнал отражался бы от концов кабеля и возвращался обратно, вызывая повреждение данных. По сравнению с другими типами кабеля коаксиальный кабель сравнительно мало эффективен для передачи данных по сети. Сеть Ethernet, построенная на основе коаксиального кабеля, ограничена пропускной способностью 10 Мбит/с. Последующий переход на более высокую скорость передачи, как в случае с кабелем из витой пары и Fast Ethernet, для нее невозможен. Со случаями применения коаксиального кабеля можно столкнуться в сетях, развернутых несколько лет назад. В новых сетях Ethernet он фактически не применяется. В следующих ниже разделах рассматривается использование различных типов кабеля, и обсуждаются ограничения и преимущества, связанные с применением того или иного типа.

Толстый Ethernet

Кабель RG-8/U обычно называется магистральным кабелем для толстого Ethernet (thick Ethernet trunk cable), что связано с его непосредственным использованием. RG-8/U, применяемый в сети «толстый Ethernet», обеспечивает наименьшее затухание среди всех видов коаксиального кабеля. Это свойство в большой мере связано с тем, что он толще всех остальных видов. Поэтому сеть «толстый Ethernet» может иметь сегменты длиной до 500 м, в то время как в тонком Ethernet они ограничены дистанцией 185 м.

Диаметр кабеля RG-8/U равен 0,405 дюйма (около 1 см). Кабель напоминает по внешнему виду садовый шланг, но только при этом он тяжелее и более жесткий, что затрудняет его укладку вокруг углов. Поэтому обычно такой кабель прокладывается по полу помещения. В спецификации Ethernet указано, что для подключения каждого компьютера к кабелю RG-8/U следует использовать кабель интерфейса подключаемых устройств (AUI, Attachment Unit Interface). Кабель RG-58А/U, применяемый в сети «тонкий Ethernet», напротив, тоньше, легче и гибче, что позволяет подключать его непосредственно к сетевому адаптеру. RG-8/U также намного дороже, чем другие виды коаксиального кабеля, и это может быть одной из причин его редкого использования сегодня. Для сравнения: бухта непленумного кабеля RG-8/U длиной 500 футов (около 152 м) у одного из поставщиков стоит 399 $, тогда как стоимость RG-58А/U такой же длины составляет 129 $. Пленумный кабель еще дороже: 1049 $ за 500 футов RG-8/U и 259 $ за RG-58А/U.

Кабель «толстый Ethernet» обычно желтого цвета (поливинилхлоридная оболочка) или оранжево-коричневого (тефлона), и через каждые 2,5 м на нем стоят черные метки в местах, куда предположительно должны подключаться рабочие станции. Для подключения рабочей станции к кабелю преимущественно применяется специальное приспособление, известное как «зуб вампира» (vampire tap). «Зуб вампира» — это зажим, который присоединяется к кабелю, после того как прокалывает отверстие в его оболочке. Он имеет металлические зубцы, которые вонзаются в проводящую жилу (рис. 4.3). «Зуб вампира» также включает трансивер (внешний по отношению к компьютеру), который размещается непосредственно на кабеле и подключается к сетевому адаптеру AUI-кабелем с 15-контактными коннекторами DB-15 на обоих концах.

Длина AUI-кабеля может достигать 50 метров, что является важным фактором при планировании конфигурации сети. В большинстве случаев магистраль «толстый Ethernet» проходит через комнату вдоль стены, и все компьютеры подключаются к ней. При таком способе соединения нет необходимости в разрезании кабеля «толстый Ethernet» в точке подключения каждой рабочей станции. Спецификация Ethernet рекомендует применять один непрерывный сегмент, когда это только возможно, и даже указывает места, где должны располагаться разрывы, если в последних есть необходимость. Для соединения концов кабеля «толстый Ethernet» в точках разрыва применяются N-коннекторы. Также на обоих концах шины используются специальные N-коннекторы с резисторами, играющие роль терминаторовПри подключении используется разъем (AUI) 15 pin:

1 Control In Circuit Shield

2 Control In Circuit A

3 Data Out Circuit A

4 Data In Circuit Shield

5 Data In Circuit A

6 Viltage Common

9 Control In Circuit B

10(A) Data Out Circuit B

11(B) Data Out Circuit Shield

12(C) Data In Circuit B

13(D) Viltage Plus

14(E) Viltage Shield Shell Protective Ground

3 Data Out Circuit A

10 Data Out Circuit B

11 Data Out Circuit

Shield

5 Data In Circuit A

12 Data In Circuit B

4 Data In Circuit Shield

2 Control In Circuit A

9 Control In Circuit B

1 Control In Circuit Shield

6 Viltage Common

13 Viltage Plus

14 Viltage Shield Shell Protective Ground

Разъем, расположенный на трансивере (папа):

Название «Transceiver» происходит от английских слов transmiter (передатчик) и receiver (приемник). Трансивер позволяет станции передавать в и получать из общей сетевой среды передачи. Дополнительно, трансиверы Ethernet определяют коллизии в среде и обеспечивают электрическую изоляцию между станциями. 10Base2 и 10Base5 трансиверы подключаются напрямую к среде передачи (кабель) общая шина. Хотя первый стандарт обычно использует внутренний трансивер, встроенный в схему контроллера и Т-коннектор для подключения к кабелю, а второй (10Base5) использует отдельный внешний трансивер и AUI-кабель или трансиверный кабель для подключения к контроллеру.10BaseF, 10BaseT, FOIRL также обычно используют внутренние трансиверы. Надо сказать, что существуют так же внешние трансиверы для 10Base2, 10BaseF, 10baseT и FOIRL, которыеподключаются к порту AUI или напрямую или через AUI-кабель.

Пример внешнего трансивера для 10Base2:

 

Из-за присущих ему недостатков, таких как высокая стоимость и жесткость и, несмотря на лучшую, чем у тонкого Ethernet производительность, «толстый Ethernet» никогда не употребляется для прокладки новых сетей Ethernet и очень редко встречается в уже существующих. Главное преимущество кабеля RG-58, применяемого для тонкого Ethernet, перед RG-8 — это его гибкость. Благодаря указанному достоинству упрощается процесс прокладки сети, и появляется возможность подвести кабель прямо к компьютеру, не используя для этого AUI-кабель. Однако, по сравнению с витой парой, кабель «тонкий Ethernet» все еще неудобен и трудно скрываем по причине того, что каждая рабочая станция должна иметь два кабеля, подключенных Т-коннектором к сетевому адаптеру. Вместо аккуратных настенных розеток с разъемами для коммутационных кабелей, в кабельной системе тонкого Ethernet для каждого компьютера из стены торчат два толстых, достаточно жестких отвода.

В результате, шина разделяется на отрезки кабеля произвольной длины, которые соединяют каждый компьютер со следующим, что является противоположностью шине толстого Ethernet, в идеале состоящей из одного длинного сегмента кабеля, проколотого «зубами» по всей его длине. Это качество вносит большое отличие в функционирование сети, так как если одно из двух соединений, подведенных к каждому компьютеру, будет нарушено по любой из причин, то шина будет разорвана. Когда такое происходит, нарушается сетевое взаимодействие между системами, расположенными по разные стороны от разрыва, а отсутствие терминаторов на концах кабеля приводит к повреждению всего сетевого трафика. Кабель RG-58 использует BNC-коннекторы (Bayonet-Neil-Concelman) для сопряжения с Т-коннекторами и Т-коннекторы для подключения к сетевому адаптеру компьютера. Даже на пике своей популярности кабель «тонкий Ethernet» обычно поставлялся в бухтах, и коннекторы к нему присоединял специалист, монтировавший сеть, или администратор. Процесс присоединения BNC-коннектора начинается с удаления изоляции на конце кабеля с той целью, чтобы оставить оголенными «землю» и медный сердечник. После этого по частям подстыковывается коннектор (кабель пропускается сквозь гильзу, клемма насаживается на сердечник) и обжимается гильза, так, чтобы зажать кабель и зафиксировать на нужном месте клемму. Для выполнения описанной операции служит специальный инструмент, похожий на плоскогубцы. Он называется обжимными клещами (crimper).Присоединение BNC-коннекторов (или терминатор) требует соответствующих навыков, которые приобретаются на практике. Неплотно обжатые коннекторы легко соскальзывают с кабеля или, хуже того, теряются, что приводит к нарушению электрического контакта. В результате сеть работает с непостоянной производительностью и случайными перебоями, причину которых сложно выявить без соответствующего оборудования для тестирования кабеля. Из-за подобных нарушений соединений «тонкий Ethernet» приобрел репутацию капризной и временами ненадежной сети. Терминатор Это разъем (папа) с запаянный в нем, между центральным и внешним контактами, резистором. Сопротивление резистора должно равняться волновому сопротивлению кабеля. Для сетей типа 10Base-2 или тонкий Ethernet эта величина составляет 50 Ом. Только один терминатор в сегменте 10Base2 может быть заземлен (а может и вообще не заземляться). Для заземления используется терминатор с цепочкой и контактом на ее конце. Для 10Base5 заземление одного и только одного из терминаторов (точнее, одной из точек сегмента) обязательно.

Кабель RG-58 дешевле, чем RG-8, и имеет много разновидностей, но, несмотря на все эти факторы, «тонкий Ethernet» — «мертвая» технология. Относительная сложность реализации топологии «шина» и ограниченная скорость передачи данных по коаксиальному кабелю делают непрактичным применение рассмотренной технологии в современных ЛВС.

Настройка конфигурации связи ПЛК с модемом

Файл “modem.cfg” содержит группу параметров, определяющих настройки модемного драйвера при работе в режиме протокола Gateway (например, со средой CoDeSys).
Одна строка в файле может содержать определение только одного параметра, например:
TestPeriod=5
Если после знака “=” ничего не стоит, то значение параметра принимается по умолчанию, если какогото параметра в файле нет, то его значение также принимается по умолчанию.
Описание параметров
MaxAnswerTime – максимальное время ожидания ответа на звонок, задаёт максимальную продолжительность попытки установить связь. При входящем звонке это время вычисляется с момента поступления входящего звонка до момента установления соединения (которое может произойти не сразу после «снятия трубки»). Значения устанавливаются в секундах в
диапазоне от 0 до 65535, значение по умолчанию – 40.
TestPeriod – время опроса работоспособности модема, задаёт период посылки модему тестирующих команд. Если модем на посланную команду не ответил или ответил неправильно, то в переменную «Modem fault» записывается значение 1. Значения устанавливаются в секундах в диапазоне от 0 до 65535, значение по умолчанию – 5. Значение параметра 0 означает, что работоспособность модема не надо опрашивать.
RequestTimeout — время ожидания ответов модема на команды, задают время ожидания ответов от модема на любую команду. Обычно ответы на большинство команд выдаются модемом быстрее 1 секунды, но бывает, что ответы на команды приходят медленнее, для этих случаев необходимо настраивать данный параметр. Если за «время ожидания» ответ не
был получен, то считается что модем не ответил и посылается следующая команда. Значения устанавливаются в секундах в диапазоне от 0 до 65535, значение по умолчанию – 1.
IdleDisconnectionTime – время простоя до разъединения, задают время, прошедшее с последнего обмена пакетами между ПЛК и Gateway OPC.сервером (или средой Codesys) при установленном соединении, через которое
ПЛК разорвет связь. Значения устанавливаются в секундах в диапазоне от 0 до 65535, значение по умолчанию – 60. Значение 0 означает связь при простое не разрывать.
SoftwareFlowControl – программный контроль потока, в параметре включают или выключают программное управление потоком модема. При включенном программном контроле потока ПЛК обрабатывает модемные команды Xon / Xoff. Чтобы программный контроль потока работал, необходимо также включить программный контроль потока у модема соответствующей AT-командой (см.описание АТ-команд на конкретный модем). Если необходимо включить программный контроль потока, то параметру задают значение 1, если необходимо выключить, то задают значение 0. Значение по умолчанию – 0(выключен).
ModemInitFilename – файл инициализации модема, параметр позволяет задать имя файла инициализации и путь к нему в энергонезависимой памяти ПЛК. В файле пользователь может описать дополнительные специфичные для подключенного модема строки инициализации (строки инициализации — это последовательность AT!команд в указанном файле, каждая следующая команда должна быть расположена на новой строке). Каждый раз при сбросе подключенного модема по питанию будет происходить инициализация модема из указанного файла. Если параметр не задан или указанного файла нет в памяти ПЛК, то инициализация будет происходить только AT!командой ATZ. По умолчанию путь и имя файла не заданы.
Пример:
ModemInitFilename=extconf.cfg
Пример файла “modem.cfg”
MaxAnswerTime=40
TestPeriod=10
IdleDisconnectionTime=65535
SoftwareFlowControl=0
ModemInitFilename=extconf.cfg
Параметр RequestTimeout в файле не указан, он будет принят по умолчанию.

 

Стандартный функционал частотного преобразователя

Основное функциональное назначение частотного преобразователя  – управление трехфазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Такие двигатели находят широкое применение в промышленности, жилищно-коммунальном и сельском хозяйстве, на транспорте, а также в других областях.

Частотный преобразователь ОВЕН ПЧВ

Управление электродвигателем может осуществляться как по скалярному, так и векторному алгоритму, что обеспечивает максимальное качество управления при минимуме необходимых настроек. Пользователю обычно предоставлена возможность задать свою собственную характеристику U/f для более точного управления в скалярном режиме. Это позволяет адаптировать к работе с частотным преобразователем  двигатели различных марок с различной наработкой, сохраняя при этом максимальное качество управления.

В преобразователе стандартно предусмотрена система компенсации нагрузки и скольжения. Параметры компенсации нагрузки задаются отдельно для низкой и высокой скорости в формате процентов от номинальной мощности управления.

Компенсация скольжения двигателя позволяет свести к минимуму погрешность при управлении двигателем по разомкнутому контуру скорости в векторном режиме. Это позволяет, в том числе, осуществлять алгоритмы высокоточного бессенсорного управления двигателем. Вычисление параметра компенсации скольжения производится в автоматическом режиме на основе данных о механической характеристике двигателя.

К прибору может быть подключен не только одиночный двигатель, но и группа двигателей, суммарной мощностью не более мощности частотника. Чаще всего прибор имеет возможность «подхвата» вращающегося двигателя с автоматическим определением параметров движения, что позволяет реализовывать алгоритмы с переключением активного двигателя (например, при каскадном включении группы двигателей).

Настройка прибора производится с лицевой панели, заданием необходимого набора параметров. Управление, в зависимости от предпочтений пользователя, может осуществляться все с той же лицевой панели, дистанционно, с помощью внешних кнопок и потенциометра, или же по интерфейсу RS-485 с помощью командного слова.  Все операции могут производиться в режиме «Горячее подключение».

Определение динамических параметров двигателя осуществляется с помощью алгоритма автоматической адаптации двигателя (ААД). Его основой является виртуальная модель, по которой прибор может определить основные электрические параметры двигателя, избавив пользователя от трудных и подчас очень приблизительных расчетов. На основании данных той же модели осуществляется высокоточное бессенсорное управление двигателем по векторному алгоритму.

Для оптимизации энергопотребления в частотниках используется усовершенствованный алгоритм управления работой силового инвертора, который строго регулирует количество и качество электрической энергии питания двигателя. Регулирование количества энергии  осуществляется путем подачи на двигатель мощности, необходимой для совершения работы при актуальной нагрузке, а качества – путем поддержания максимально возможных значений КПД и cos φ во всем диапазоне регулирования. Для этого сигналы аналоговых входов подвергаются математической обработке во встроенном регуляторе по заданной программе. При «замкнутом» или «разомкнутом» контуре процесса регулятор управляет работой силового инвертора частотника так, что обеспечивается требуемый и безаварийный режим работы двигателя в переходных процессах.

Неотъемлимой частью системы управления частотникаявляется система диагностики и самодиагностики. Обычно в режиме  реального времени доступна  информация о режимах работы и взаимодействии функциональных узлов, о состоянии портов и датчиков, о текущих значениях параметров. В случае нарушения заданных или допустимых условий работы встроенный контроллер может выдать команду на предупреждение или отключение.

Функционал встроенного контроллера прибора включает алгоритмы ПИ-регулирования и самодиагностики. Кроме этого, сигналы от цифровых входов, а также текущие значения параметров подвергаются логической обработке в нем по заданной программе. В зависимости от результатов решения ПЛК осуществляет выполнение и контроль режимов работы двигателя.

 

GSM/GPRS модем

GSM/GPRS модем

Это одно из основных устройств современной автоматизации. Очень часто системы удаленной диспетчеризации да и просто распределенные системы строятся на базе такого рода устройств. Основное назначение GSM/GPRS модема заключается в следующем:

  • Получения данных от устройств, подключенных по последовательным интерфейсам связи RS-232 или RS-485.
  • Беспроводной передачи этих данных через системы связи стандарта GSM.
  • Приема данных от удаленно установленных GSM-модемов или мобильных телефонов.

Соответственно основные области применения этих в высшей степени замечательных устройств:

  • Системы сбора данных, диспетчеризации и управления.
  • Автоматические терминалы самообслуживания.
  • Системы охранной и противопожарной безопасности.
  • Энергоучет.
  • Удаленный контроль датчиков и различного оборудования оснащенного последовательными интерфейсами.

При этом модем может быть использован как для передачи данных между удаленными объектами в системе автоматизации, так и для передачи сигнальных или информационных сообщений на телефон конкретного пользователя (оператора/инженера).

Конструктивные требования к модемам также самоочевидны. В первую очередь, это — климатика (возможность работы в широком диапазоне температур, что особенно актуально для России с суровыми зимами и жарким летом). Во-вторых, наличие на борту  интерфейсов связи: RS-232 и RS-485. В-третьих, питание от сети 220 В или, распространенное в щитах,  24 В. Помимо всего прочего на всякий случай не помешает и индикация о режиме работы или неисправностях.

JPRS/JSM модем ОВЕН ПМ-01

JPRS/JSM модем ОВЕН ПМ-01

Основные функциональные возможности и режимы работы модема таковы:

  • Прием и передача SMS
  • Прием и передача данных с помощью CSD
  • Прием и передача данных с помощью GPRS

Работа с SMS

Модем может посылать и принимать короткие текстовые сообщения SMS. Основные преимущества использования такого режима – это относительно низкая цена и простота настройки. Недостатки режима SMS также понятны. Это малый объем информации и неопределенное время доставки.

Прием и отправка SMS сообщений осуществляется посредством записи в порт модема соответствующих АТ-команд.

Управление модемом в режиме отправки и приема SMS может осуществлять как программируемый логический контроллер с соответствующей пользовательской программой, так и любое  программное обеспечение, поддерживающее язык АТ-команд.

Работа с CSD-подключением

CSD – это обмен информацией через прямой дозвон одного модема на другой в режиме передачи данных.

Работает это примерно следующим образом:

  1. После осуществления дозвона и «подъема трубки» устанавливается прозрачный канал передачи данных с определенной  скоростью обмена.
  2. Производится обмен данными по ASCII-протоколу.

Преимуществами такого соединения является простота настройки, гарантированное время доставки данных и большой объем информации, но за все это придется дорого заплатить в самом прямом смысле (высокая цена связи – тарификация за время соединения).

Инициировать дозвон одного модема на другой может как программируемый логический контроллер, так и программное обеспечение или другое оборудование, поддерживающее язык АТ-команд.

Осуществлять прием входящего вызова может как сам модем, так и подключенный к нему контроллер или SCADA-система.

Основные сферы применения дозвона по CSD:

  • Периодический опрос удаленных объектов.
  • Передача данных по событию на объекте.
  • Удаленный опрос объектов, без использования  на них ПЛК.

Работа с GPRS-подключением

GPRS реализует беспроводное подключение к Internet, используя сеть GSM.  При этом модем передает данные по GPRS-каналу на GSM-сервер. Через сервер эти данные доступны устройствам, находящимся в сети Internet. GPRS удобно применять при постоянном опросе удаленных объектов.

Преимущества такого соединения:

  • Высокая скорость (скорость приема до 85600 бит/с;  передачи —  до 42800 бит/с).
  • Низкая цена – плата за трафик.
  • Удобство работы через Internet.

Но и недостатки очевидны:

  • Настройка системы требует определенной квалифиции.
  • Негарантированное время доставки, низкий приоритет
  • Незащищенность сети Internet.

Как и во всех рассмотренных ранее режимах,  управлять передачей по GPRS может:

  • Программируемый логический контроллер;
  • Операционная система, например, MS Windows.

динамическим IP-адресом, так и со статическим.

 

Панели оператора. Краткая характеристика и виды

Панель оператора — это устройство локальной визуализации и взаимодействия с оператором. Ее функция — отображение в числовом или графическом виде информации о технологическом процессе и прием команд оператора. Любая панель в том или ином виде обязательно имеет: экран для отображения информации , кнопки для ввода/изменения параметров и перехода по экранам и интерфейсы для подключения внешнего оборудования. Обычно необходимые параметры проекта передаются в панель по сети, причем панель чаще выступает в роли устройства — мастера сети (mst), нежели передающего данные (slave).  Такая конфигурация при работе по сети связана с минимизацией количества передаваемых параметров, а соответственно, и нагрузки на сеть.

Панели оператора чрезвычайно разнообразны и, тем не менее, классификация их не представляет большого труда.

простейшие панели — цифровые индикаторы способны отображать 1-2 числовых значения и соответственно их изменять.

рис1 Цифровой индикатор СМИ1 компании ОВЕН-К (Россия)

Кнопочные  панели — панели с заранее определенным набором стандартных кнопок (например вверх, вниз, вправо, влево, alarm и т.д.). В таких панелях уже можно создать проекты для систем локальной автоматизации, установив значения для кнопок и создав группу экранов. Они поддерживают основные графические элементы: линейки, диаграммы, графики и т.п. Есть цветные и монохроматические (черно-белые) варианты таких панелей. Впрочем творческая фантазия автора ограничена набором кнопок, что делает их неудобными в системах, где помимо функционала требуется минимальная «красивость».

рис2 Монохроматическая панель оператора ИП-320 компании ОВЕН-К (Россия)

Следующая ступень развития — панели сенсорные. На экране размещена активная матрица, реагирующая на нажатие. Ну да этим уже никого и не удивишь, технология шагнула в мобильники и общедоступна для пользования. Сенсорные панели позволяют создавать уникальные экраны с необходимым набором графических элементов и элементов управления, подгружать пользовательскую графику и вообще делают мир ярче и красочней. Зато и стоят обычно в разы дороже своих кнопочных собратьев, а порой и некоторых ноутов.

рис3 Цветная сенсорная панель СП270 компании ОВЕН-К (Россия)

Ну и, наконец, вершина эволюции — панельные контроллеры. По сути это симбиоз сенсорной панели и ПЛК в одном корпусе. Устройство позволяет совместить программу и визуализацию в одном проекте, что экономит время и нервы программиста. Такие контроллеры необходимый элемент всякого крутого «умного дома» или системы управления зданием, да и на производстве встречаются все чаще и чаще

рис4 Панельный контроллер СПК207 компании ОВЕН-К (Россия)

 

Мой блог находят по следующим фразам

Синхронный частотно-регулируемый привод

В синхронном частотно регулируемом приводе применяются те же методы управления, что и в асинхронном.

Однако в чистом виде частотное регулирование частоты вращения синхронных двигателей применяется только при малых мощностях, когда нагрузочные моменты невелики, и мала инерция приводного механизма. При больших мощностях этим условиям полностью отвечает лишь привод с вентиляторной нагрузкой. В случаях с другими типами нагрузки двигатель может выпасть из синхронизма.

Для синхронных электроприводов большой мощности применяется метод частотного управления с самосинхронизацией, который исключает выпадение двигателя из синхронизма. Особенность метода состоит в том, что управление преобразователем частоты осуществляется в строгом соответствии с положением ротора двигателя.