ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.09.2024
Просмотров: 181
Скачиваний: 0
Руководство по эксплуатации
Сети связи
Цифровая связь
Общий обзор
Сеть связи объединяет определенное количество устройств (электрических или компьютерных) с целью обмена информацией: команды, измерения и т.п.
Установка сети связи позволяет также использовать микропроцессорную технологию, которая значительно расширяет возможности диалога человека с машиной.
_091_a_1_x_cat.
catec Рис. 1.
Пример
Передача информации, полученной посредством измерения: U =230В
• Вариант 1: аналоговая передача.
Величина 230В эквивалентна току 10 мА (например).
catec_215_a_1_x_cat.
•Вариант 2: цифровая передача.
Величина 230В кодируется последовательностью битов, несущих сообщение U = 230В.
В данном примере использована 8-битная кодировка: 230В = 00100110.
Определения, касающиеся передачи данных
Аналоговая передача
Передаваемым сигналом служит ток или напряжение. Пример: соединение 0 – 10В или 4 – 20 мА.
Цифровая передача
Сигнал является двоичным элементом (0 или 1), называемым битом. Информация кодируется в виде последовательности битов. Каждый тип цифрового интерфейса имеет свой аналоговый уровень (уровень напряжения: см. таблицу A) и логику 0 и 1 на входе и выходе.
Последовательный и параллельный интерфейсы передачи данных
При последовательной связи содержащий информацию набор битов передается по одному и тому же кабелю (последовательно) один за другим. Для этой связи требуются два кабеля и заземление, или просто два провода. При параллельной связи каждый бит передается по разным проводам.Так, для 8-битной кодировки потребуются как минимум 8 проводов плюс заземление.
Отправка/прием
Передача состоит из отправки и приема, которые могут быть:
•разделены на два отдельных канала (4-кабельный симплексный интерфейс плюс заземление для RS 485);
•совмещенными в одном канале, по очереди выполняя отправку и прием в обоих направлениях (2-кабельный полудуплексный интерфейс + заземление);
•совмещенными в одном канале, отправка и прием выполняются одновременно (2–кабельный дуплексный интерфейс).
Битовая скорость передачи данных (Bit rate)
Это количество битов, которое интерфейс может передать за 1 секунду, выражаемое в бодах.
Для рассматриваемых цифровых интерфейсов 1 бод = 1 бит в секунду.
Канал
Самый простой канал состоит из двух защищенных витых кабелей (телефонная пара), но возможно также использование коаксиальных, оптоволоконных кабелей или каналов радиопередачи. Канал зависит от выбора типа передачи.
Дальность передачи
Дальность передачи данных – это максимальное расстояние между источником и приемником, обеспечивающее правильную передачу сигнала.
Пример: для RS 485 дальность 1500 м при скорости 9600 бод.
Таблица A: Сравнение RS232, RS485, RS422.
catec_216_a_1_x_cat.
catec_092_a_1_gb_cat.
Рис.2. топология сети.
ШИНА |
|
ТОКОВАЯ ПЕТЛЯ |
RS232-C |
RS422-A |
RS485 |
||
|
|
|
|
|
|
||
Макс. скорость (бод) |
|
9.6 k |
19.2 k |
10 M |
10 M |
||
Число передатчиков |
|
многоточечный |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Число приемников |
|
многоточечный |
1 |
|
10 |
|
31 |
Дальность передачи (м) |
3000 |
15 |
1500 (1) |
1500 (1) |
|||
Напряжение передачи 0 |
от 0 до 4 мA |
от +5до +15 В |
от +2 |
до +6 В |
от +5 |
до +15 В |
|
|
1 |
20 мA |
от -5 до -15 В |
от -2 |
до -6 В |
от -5 |
до -15 В |
|
|
|
|
|
|
||
Порог приема |
0 |
5 мA |
> +3 В |
> +0.2 В |
> +0.2 В |
||
|
1 |
10 мA |
< -3 В |
< -0.2 В |
< -0.2 В |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
(1)1500 м при скорости 9600 бод.
D. 12 |
Каталог продукции SOCOMEC |
Руководство по эксплуатации
Сети связи
Сети связи (продолжение)
Протоколы
Для взаимодействия нескольких устройств требуется общая структура и язык: они известны под именем протокола.
Для каждого типа связи (JBUS/MODBUS, BATIBUS, EIBUS, и т.д.) существует свой протокол, определяемый соответствующими стандартами. Однако, все протоколы подразделяют на 7 уровней. Каждый уровень получает элементарную информацию из нижнего уровня, обрабатывает ее, а затем передает более сложную информацию на уровень выше. Система DIRIS использует только 1, 2 и 7 уровни.
Уровень 1: физический уровень
Физический уровень является простейшим уровнем протокола. Он определяет режим передачи, передающую среду (свойства кабелей и т.д.) и топологию сети.
Уровень 1 (RS 232, RS 485) определяется стандартами IUT (International Union of Telecoммunications, Международного союза телекоммуникаций).
Уровень 2: канальный уровень
Этот уровень контролирует доступ к сети (например, система с главным и подчиненными элементами, master/slave), осуществляет адресный контроль (опознавание источника или ресивера) а также проверяет ошибки передачи данных.
Уровень 3: сетевой уровень
К задачам данного уровня относятся адресация, маршрутизация или производительность системы.
Уровень 4: транспортный уровень
Данный уровень обеспечивает прямую связь между передатчиком и приемником, а также контролирует качество связи.
Уровень 5: сеансовый уровень
Контролирует процессы обмена данных и сохранения в памяти.
Уровень 6: представительский уровень
Занимается перекодировкой, форматированием, преобразованием и кодированием данных.
Уровень 7: прикладной уровень
Прикладной уровень является наивысшим информационным уровнем и обеспечивает связь с пользователем системы
Выбор протокола осуществляется согласно задаче. К многочисленным параметрам, которые необходимо учитывать при выборе, относятся расстояние между главным и подчиненными элементами, количество устройств в канале связи и электрическая сеть. На сегодняшний день есть несколько возможных решений.
Стандартные решения
•Для не слишком сложных передач сигналов между различными входными и выходными устройствами можно использовать такие протоколы, как Can или ASI (например: связь между однотипными устройствами).
•Для передачи данных между одним или несколькими исполнительными механизмами или датчиками, с одной стороны, и компьютерами (ПК) или программируемыми логическими контроллерами (ПЛК), с другой стороны, применяются такие протоколы, как INTERBUS-S®, PROFIBUS® или JBUS/MODBUS®
•Для передачи данных между разными ПК или между ПК и ПЛК все чаще применяется локальная вычислительная сеть ETHERNET с протоколом TCP-IP. В определенных случаях исполнительные механизмы подключаются напрямую к Ethernet при помощи специальных интерфейсов.
Частные решения
Существуют также особые протоколы, применяемые некоторыми производителями. Последние обычно предлагают шлюзы, позволяющие преобразовывать эти протоколы в стандартные протоколы, например, типа JBUS/MODBUS® .
catec_093_c_1_gb_cat.
Рис. 1. Пример промышленной сети.
Каталог продукции SOCOMEC |
D. 13 |
Руководство по эксплуатации
Токи перегрузки
Согласование кабелей и защитных устройств
Определения |
Пример |
Установка защитных устройств необходима для того, чтобы не дать току перегрузки попасть в проводники и вызвать повышение температуры, губительное для изоляции, соединений, клемм или окружения проводников (IEC 364).
При выборе защитного устройства необходимо определить следующие токи:
•Ib: ток, на который рассчитана цепь;
•Iz: допустимая нагрузка непрерывного тока для кабеля;
•In: номинальный ток защитного устройства;
•I2: ток, обеспечивающий эффективную работу защитного устройства.
На практике I2 принимают равным:
–току срабатывания автоматических выключателей за определенное время,
–току плавления предохранителей типа gG за определенное время.
При защите кабелей должны выполняться два условия:
1:Ib ≤ In ≤ Iz
2:I2 ≤ 1.45 Iz
На трехфазную сеть 400В подается нагрузка в 150 кВт. Ib =216A – ток нагрузки,
In =250A – номинальный ток предохранителя gG, защищающего цепь,
Iz =298A – максимальный допустимый ток для кабеля
3 x 95 мм2, соответствующий методу установки и внешним условиям, и определяемый по методике, изложенной на следующих страницах,
I2 = 400A – ток плавления для предохранителя 250A (1,6 x 250A = 400A),
1,45 Iz = 1,45 x 293 = 425A Условия 1 и 2 выполнены:
Ib = 216A ≤ In = 250A < Iz = 298A, I2 = 400A ≤ 1,45 Iz = 432A.
catec_018_a_1_gb_cat.
Рис.1. Согласование кабелей и защитных устройств.
Определение тока I2
Это ток, обеспечивающий эффективную работу защитного устройства:
ТИП ЗАЩИТЫ |
ТОК I2 |
Предохранитель gG (IEC 269-2-1) |
|
Номинальный ток ≤ 4A |
2.1 In |
4A < номинальный ток <16A |
1.9 In |
Номинальный ток ≥16A |
1.6 In |
Промышленный авт. выключатель |
1.45 In |
DIRIS CP или P/PS |
1.15 I0 |
D. 14 |
Каталог продукции SOCOMEC |
Руководство по эксплуатации
Токи перегрузки
Определение токов Iz (в соответствии со стандартом IEC 364)
Непрерывный ток - допустимая нагрузка для кабелей
В таблице A приводится максимальное значение тока Iz для медных и алюминиевых кабелей разных сечений. Эти величины нужно брать с поправкой согласно следующим коэффициентам:
•Km: коэффициент метода монтажа (стр. D.16);
•Kn: коэффициент, принимающий во внимание количество проложенных вместе кабелей;
•Kt: коэффициент, принимающий во внимание температуру окружающего воздуха и тип кабеля.
Коэффициенты Km, Kn, и Kt, определяются в соответствии с категориями кабельной установки: B, C, E, or F (см. стр. D.16 и D.17).
Выбранная площадь поперечного сечения кабеля должна удовлетворять неравенству:
Iz ≥ I’z = |
|
Ib |
|
|
Km x Kn x Kt |
||||
|
||||
Кабели подразделяются на два семейства: PVC и PR (см. таблицу, стр. D.22).
Следующая за буквенным обозначением цифра указывает на количество жил кабеля. К серии PR причисляют кабели, изолированные эластомерами (резиной, бутилом и т.д.).
|
|
|
|
|
Пример: PVC 3 обозначает кабель категории PVC, имеющий 3/4 |
|
|||||
Таблица А |
|
|
|
|
нагружаемых жилы (3 фазы или 3 фазы + нейтраль). |
|
|
|
|||
Категория |
|
|
|
Максимально допустимый ток I2 в проводниках (А) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
PVC3 |
PVC2 |
|
PR3 |
|
PR2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
PVC3 |
|
PVC2 |
PR3 |
|
PR2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
PVC3 |
|
PVC2 |
PR3 |
|
PR2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
PVC3 |
|
PVC2 |
PR3 |
|
PR2 |
|
|
S (мм2), медь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5 |
15.5 |
17.5 |
18.5 |
19.5 |
22 |
23 |
24 |
26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.5 |
21 |
24 |
25 |
27 |
30 |
31 |
33 |
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
28 |
32 |
34 |
36 |
40 |
42 |
45 |
49 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
36 |
41 |
43 |
48 |
51 |
54 |
58 |
63 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
50 |
57 |
60 |
63 |
70 |
75 |
80 |
86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
68 |
76 |
80 |
85 |
94 |
100 |
107 |
115 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
89 |
96 |
101 |
112 |
119 |
127 |
138 |
149 |
161 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
110 |
119 |
126 |
138 |
147 |
158 |
169 |
185 |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
134 |
144 |
153 |
168 |
179 |
192 |
207 |
225 |
242 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
171 |
184 |
196 |
213 |
229 |
246 |
268 |
289 |
310 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
95 |
207 |
223 |
238 |
258 |
278 |
298 |
328 |
352 |
377 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
120 |
239 |
259 |
276 |
299 |
322 |
346 |
382 |
410 |
437 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
|
299 |
319 |
344 |
371 |
395 |
441 |
473 |
504 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
185 |
|
341 |
364 |
392 |
424 |
450 |
506 |
542 |
575 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
240 |
|
403 |
430 |
461 |
500 |
538 |
599 |
641 |
679 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
|
464 |
497 |
530 |
576 |
621 |
693 |
741 |
783 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
656 |
754 |
825 |
|
940 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
749 |
868 |
946 |
|
1083 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
630 |
|
|
|
|
855 |
1005 |
1088 |
|
1254 |
|
|
S (мм2), алюминий |
2.5 |
16.5 |
18.5 |
19.5 |
21 |
23 |
24 |
26 |
28 |
|
|
4 |
22 |
25 |
26 |
28 |
31 |
32 |
35 |
38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
28 |
32 |
33 |
36 |
39 |
42 |
45 |
49 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
39 |
44 |
46 |
49 |
54 |
58 |
62 |
67 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
53 |
59 |
61 |
66 |
73 |
77 |
84 |
91 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
70 |
73 |
78 |
83 |
90 |
97 |
101 |
108 |
121 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
86 |
90 |
96 |
103 |
112 |
120 |
126 |
135 |
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
104 |
110 |
117 |
125 |
136 |
146 |
154 |
164 |
184 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
133 |
140 |
150 |
160 |
174 |
187 |
198 |
211 |
237 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
95 |
161 |
170 |
183 |
195 |
211 |
227 |
241 |
257 |
289 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
120 |
188 |
197 |
212 |
226 |
245 |
263 |
280 |
300 |
337 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
|
227 |
245 |
261 |
283 |
304 |
324 |
346 |
389 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
185 |
|
259 |
280 |
298 |
323 |
347 |
371 |
397 |
447 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
240 |
|
305 |
330 |
352 |
382 |
409 |
439 |
470 |
530 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
|
351 |
381 |
406 |
440 |
471 |
508 |
543 |
613 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
526 |
600 |
663 |
|
740 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
610 |
694 |
770 |
|
856 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
630 |
|
|
|
|
711 |
808 |
899 |
|
996 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Каталог продукции SOCOMEC |
D. 15 |
Руководство по эксплуатации
Токи перегрузки
Определение токов Iz (продолжение)
Коэффициент Km
В соответствии со стандартом IEC 364 (Таблица A):
КАТЕГОРИЯ |
МЕТОД МОНТАЖА |
|
|
|
|
|
Km |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(a) |
(b) |
(c) |
(d) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
В стене с теплоизоляцией |
|
|
|
0.77 |
- |
0.70 |
0.77 |
|
|
2 |
Видимый монтаж, кабели заделаны в стену или в навесной короб |
1 |
- |
0.9 |
- |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
B |
3 В конструктивных полостях зданий / подвесных потолках |
0.95 |
- |
0.865 |
0.95 |
|||||
|
4 |
В кабельных желобах |
|
|
|
0.95 |
0.95 |
- |
0.95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
5 |
В кабельных шахтах,, молдингах, бортиках или плинтусах |
- |
1 |
- |
0.9 |
||||
|
1 |
Одно – или многожильные кабели, встроенные непосредственно |
- |
- |
- |
1 |
||||
|
в стену без механической защиты |
|
|
|
|
|
||||
C |
2 |
• Кабели с настенным креплением |
|
- |
- |
- |
1 |
|||
|
• Кабели с креплением к потолку |
|
0.95 |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
3 |
Кабельные жилы открытого или закрытого монтажа |
- |
1.21 |
- |
- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
4 |
Кабели, проложенные в неперфорированных кабельных лотках |
- |
- |
- |
1 |
||||
E |
Многожильные |
|
{ |
1 – перфорированных кабельных лотках |
|
|
|
|
||
на |
2 – скобах, лестницах |
- |
- |
- |
1 |
|||||
|
или одножильные кабели |
|||||||||
|
|
3 – настенных кабельных зажимах |
||||||||
F |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
4 – подвесные кабели на несущем тросе |
|
|
|
|
|||
(a) Изолированная жила помещена в кабельный канал.
(c) Кабель помещен в кабельный канал.
(b) Изолированная жила не помещена в кабельный канал.
(d) Кабель не помещен в кабельный канал.
Коэффициент Kn
В соответствии со стандартом IEC 364: Таблица A
|
ОБЪЕДИНЕННАЯ ПРОКЛАДКА |
|
|
|
КОРРЕКТИРУЮЩИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ Kn |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КАТЕГОРИЯ |
|
|
КОЛИЧЕСТВО КАНАЛОВ ИЛИ МНОГОЖИЛЬНЫХ КАБЕЛЕЙ |
|
|
|
||||||||
КАБЕЛЕЙ |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
12 |
16 |
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B, C |
Встроенные или утопленные |
1.00 |
0.80 |
0.70 |
0.65 |
0.60 |
0.55 |
0.55 |
0.50 |
0.50 |
0.45 |
0.40 |
|
0.40 |
в стены |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
Один слой на стенах, полах или |
1.00 |
0.85 |
0.79 |
0.75 |
0.73 |
0.72 |
0.72 |
0.71 |
0.70 |
|
|
|
|
неперфорированных стойках |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Один слой на потолках |
0.95 |
0.81 |
0.72 |
0.68 |
0.66 |
0.64 |
0.63 |
0.62 |
0.61 |
Более, чем для 9 |
|||
|
Один слой на горизонтальных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кабелей коррек- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тирующий |
|
|||
|
перфорированных полках или |
1.00 |
0.88 |
0.82 |
0.77 |
0.75 |
0.73 |
0.73 |
0.72 |
0.72 |
|
|||
|
коэффициент |
|||||||||||||
|
вертикальных стойках |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
E, F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отсутствует |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Один слой на кабельных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лестницах, крепежных скобах |
1.00 |
0.88 |
0.82 |
0.80 |
0.80 |
0.79 |
0.79 |
0.78 |
0.78 |
|
|
|
|
|
и т.д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При укладке кабелей в несколько слоев, величину Kn нужно умножить на следующий коэффициент:
Таблица В
Кол-во слоев |
2 |
3 |
4 и 5 |
от 6 до 8 |
9 и боее |
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
0.80 |
0.73 |
0.70 |
0.68 |
0.66 |
|
|
|
|
|
|
Пример
catec_046_a_1_x_cat.
Данные кабели уложены на перфорированной стойке:
•2 трехжильных кабеля (2 канала, a и b),
•1 группа из трех одножильных кабелей (1 канал, c),
•1 группа, состоящая из 2 кабельных жил на фазу (2 канала, d),
•1 трехполюсный кабель, для которого необходимо определить Kn (1 канал, e).
Итого, число каналов – 6. Способ отношения – способ E (перфорированная стойка). Kn =0.57.
D. 16 |
Каталог продукции SOCOMEC |