صفحه اصلي | فهرست مقالات | مطالب جديد | خبرنامه | نقشه سايت | طراحي وب | نسخه جديد سايت | جستجو | نسخه جديد سايت | پرسش و پاسخ

 
بخش ها
  • معرفي ماشين آلات صنعتي بازديد : 703


  • معرفي ماشين سازان بازديد : 638


  • شبكه هاي هوشمند توزيع برق Smart Grid & MicroGrid بازديد : 741


  • انرژي هاي تجديدپذير (نو ) بازديد : 737

  • آب - خورشید - باد - ژئوترمال - بایومس - پیل سوختی و ...
  • دعوت به همكاري بازديد : 694


  • مزايده و مناقصه بازديد : 595


  • عضويت در خبرنامه بازديد : 462

  • با عضویت در خبرنامه آخرین مطالب سایت را دریافت کنید
  • لينك هاي منتخب بازديد : 931


  • لينك هاي مفيد بازديد : 2893


  • سايت هاي مرتبط

  • هك رشد هكر رشد استارتاپ ها


  • فيلدباس و اتوماسيون

  • شبكه فيزيك هوپا

  • كارگاه هواشناسي

  • مهندسي برق

  • مجله در مورد سنسورها

  • www.control.com

  • temperatures.com

  • فهرست وب سايت هاي ايراني



  • سيستم زمين تجهيزات الكترونيكي حساس

    سيستم زمين تجهيزات الكترونيكي حساس

    سیستم اتصال زمین تجهیزات الکترونیکی حساس نظیر کامپیوترها، کنترل‌کننده‌های قابل برنامه ریزی(PLC)، سیستم های کنترل گسترده (DCS) و مشابه این‌ها یکی از ضروری ترین بخش های عملکرد این سیستم ها بوده و جزء لاینفک آن‌ها محسوب می گردد.


    سيستم زمين تجهيزات الكترونيكي حساس

    قسمت اول

    مقدمه :
    سيستم اتصال زمين تجهيزات الكترونيكي حساس نظير كامپيوترها، كنترل‌كننده‌هاي قابل برنامه ريزي(PLC)، سيستم هاي كنترل گسترده (DCS) و مشابه اين‌ها يكي از ضروري ترين بخش هاي عملكرد اين سيستم ها بوده و جزء لاينفك آن‌ها محسوب مي گردد.
     
    از آنجا كه تجهيزات الكترونيكي، نسبت به سايرتجهيزات برقي و خانگي معمولي با ولتاژهاي پايين‌تري كار مي كنند ميزان حساسيت آن‌ها به ولتاژهاي ناخواسته بيشتر خواهدبود. به‌طوري‌كه براي مثال، آسيب پذيري يك كامپيوتر  نسبت به ساير دستگاه‌هاي غيرالكترونيكي، درمقابل  بارهاي ساكن توليدي به‌وسيله‌ي حركت انسان كه بعضاً ولتاژ ناچيزي هم دارند بيشتر است.
     
    ممكن است صاعقه‌اي چند صد متر دورتر از محل استقرار دستگاه‌هاي حساس ما رخ دهد و ولتاژهاي تزريق شده به زمين ناشي از اين صاعقه موجب اخلال در اطلاعات اين دستگاه‌ها گرديده يا موجب خسارت به آنها شود.
    اگر نمي‌توانيم جلوي عوامل تداخل و نفوذ جريان‌هاي سرگردان و ناخواسته را بگيريم بايستي سيستم زمين و تجهيزات حفاظتي را طوري طراحي و نصب نمائيم كه قابليت حذف و اطفاء هرگونه اخلال و خسارت ناشي از ولتاژهاي منتقل شده به زمين، داشته باشد.
     
    قسمت دوم
     
    تعاريف:
    كامپيوتر (computer) در اين مبحث به طور كلي به همه‌ي تجهيزات حساس به جريان‌هاي ناخواسته، كامپيوتر گفته مي‌شود.
    به تمامي اجزاي يك سيستم اتوماسيون صنعتي كه شامل زير سيستم هاي زير است نيز تجهيزات الكترونيكي حساس گفته مي‌شود: 
    • PLC
    • Industrial computers
    • Operator interface terminals
    • Display devices
    • Communication network
     
    الكترود(electrode) به سازه هاي فلزي مدفون درخاك الكترود زمين مي گويند كه مي‌توانند مسير جريان‌هاي سرگردان زمين را تسهيل يا گراديان پتانسيل زمين ناشي از اين جريان‌ها را تغيير دهند.
    اين الكترودها مي توانند شامل موارد زير باشند:
    1-    لوله‌ي  آب فلزي مدفون
    2-    شبكه‌هاي فلزي ساختمان كه به‌طور موثر در زمين قرار گرفته است.
    3-    ميل‌گردهاي داخل بتن
    4-    شبكه هاي مسي موسوم به رينگ زمين
     
    يكي از موثرترين الكترودهاي زمين، يك رينگ يا شبكه‌ي فلزي است كه به اسكلت ساختمان در فاصله‌هاي مناسب متصل گرديده است.
     
    سيستم زمين قدرت(power system ground): شبكه‌ي زمين عمومي كه جهتجلوگيري از خطرات ناشي از اتصال بدنه تجهيزات برقي معمولي و غير حساس ايجاد مي شود، به‌طور مثال به شبكه‌ي ارت ماشين‌‌آلات يك كارخانه، سيستم زمين قدرت گفته مي شود.
     
    نول(neutral)نقطه اي كه پتانسيل در آن نقطه از لحاظ مقدار برابر با نقاط ديگر هادي است، نول گفته مي شود. در استاندارد NEC نول به هادي معين معروف است . در سيستم تك‌فاز، به سيم برگشت جريان كه پتانسيل آن نسبت به زمين صفر است و در سيستم سه فاز نقطه گره ستاره را نول مي‌گويند. در اين مبحث، نول سيمي  است كه مي تواند در بعضي حالات به زمين متصل شود.
     
    زمين نويزي(noisy ground)برخلاف زمين آرام، زمين نويزي، يك شبكه‌ي زمين  الكتريكي است كه استعداد القا يا تزريق ولتاژهاي ناخواسته ومزاحم را به سيستم كامپيوتر دارد.
     
    زمين آرام (Quiet ground يا (Clean earth استاندارد IEEE 100 ، زمين آرام را اين‌گونه تعريف مي‌كند: شبكه‌ي زمين ويژه كه از بخش‌هاي قراردادي سيستم زمين قدرت system groundPower  ايزوله مي باشد و نويز الكترومغناطيسي و ولتاژهاي ناخواسته موجود در لحظات خطا يا عادي زمين، روي آن اثر نمي كند و موجب اخلال در عملكرد مطلوب كامپيوتر نخواهد شد .
    معيار دقيقي جهت تعيين مقاومت زمين آرام در دست نمي باشد و زميني كه ولتاژهاي ناخواسته ناشي از جريانهاي داخل زمين را به كامپيوتر منتقل نكند خواه يك الكترود باشد خواه يك شبكه وسيع ايزوله، زمين آرام مي باشد.
     
    تداخل ناشي از ميدان الكترو مغناطيسيElectro Magnetic Interference (EMI)بهميدانهاي الكترومغناطيسي راه‌يافته در زمين، به‌خاطر وقوع صاعقه، اتصال كوتاه در زمين هاي مجاور و نظاير آن، كه از سيگنال‌هاي با فركانس پايين شهري تا فركانسهاي راديويي(RF) و سيگنال‌هاي با  فركانس بالاي صاعقه را شامل مي شود EMIگويند.
     
    Bonding : is the connecting together of metal parts of chasis,assemblies,frames shields and enclousers to reduce the effects of EMI & ground.
     
    Grounding:  is the connection to the grounding–electrode system to place equipment at earth ground potential.
     
    قسمت سوم
     
     تاريخچه‌ي اجراي سيستم زمين كامپيوتر:
    در ابتدا ترمينال زمين كامپيوترها به سيستم زمين تجهيزات الكتريكي قدرت كه در آن ساختمان وجود داشت متصل مي شدند. هادي‌هاي زمين تجهيزات با يك سيم روكش‌دار سبز و زرد يا بدون روكش، پس از متصل شدن به كامپيوترها و ديگر تجهيزات غيرحساس مثل تهويه، لباسشويي، يخچال و غيره، به نقطه نول ورودي به ساختمان متصل مي گرديدند و يك ميله يا صفحه ارت هم در ساختمان دفن شده و به تمامي سيم‌ها از طريق يك باس متصل مي شدند. سازه‌ي فولادي ساختمان نيز در داخل يا خارج به اين شبكه ارت اضافه مي گرديد.
     
    هيچ‌گونه اتصال مجزا و يا رابط خاصي بين شبكه ارت ايجاد شده و كامپيوترها وجود نداشت و كامپيوترها از طريق سوكت و پريز برق خود به ارت متصل مي شدند اين روش تنها مي توانست از آسيب رسيدن به اشخاص در صورت تماس مستقيم با بدنه كامپيوتر و در هنگام وقوع اتصال فاز به زمين جلوگيري نمايد.
    با پيچيده تر شدن تنوع اجزاء و تجهيزات جانبي كامپيوتر كه عمدتاً نيز به ولتاژهاي پايين حساس بودند  بايستي تمهيدات ويژه اي جهت غلبه بر ولتاژهاي گذرا ( (EMIكه موجب وقوع خسارت به سخت افزار و نرم افزار كامپيوترها مي گرديد انديشيده شود.
    ولتاژهاي گذرا و ناخواسته در وضعيت اتصال معمولي، از طريق هادي نول به تمامي اتصالات سيستم زمين اعمال مي گرديد.
    در يك ساختمان تجاري و غير صنعتي معمولاً نقطه نول خروجي ترانس تغذيه ساختمان به ارت متصل مي گردد(سيستم(TN. اين نحوه‌ي اتصال سيستم ارت حتي در ساختمان‌هاي تجاري هم روش مناسبي نمي باشد و از نظر استاندارد NEC تخلف محسوب مي شود؛ يعني تابلوهاي برق كه باس بار نول آنها به باس بار ارت آن وصل شده اند غير ايمن مي باشند.
     
    يك مطالعه نشان داده كه 20% هاديهاي نول در مدارات روشنائي به زمين متصل مي گردند (سيم نول از نظر تكنيسين برق‌كار خنثي است و آن‌را بدون عايقكاري و يا با عايقكاري ضعيف درون لامپها و كليدها و غيره متصل مي كند) دز اين‌حالت و درصورتي‌كه نحوه‌ي اتصال زمين نيز مانند روش سنتي بالا باشد، كامپيوترهاي متصل به پريزهاي برق، ولتاژ ناخواسته‌ي ناشي از اتصال نول به زمين را دريافت مي كنند و در عملكرد آنها اخلال ايجاد مي شود.
     
    شكل زير اين گونه اتصال را نشان مي دهد. در اين شكل مشاهده مي شود كه بدنه‌ي ساختمان بر اثر جريان سرگردان 50 آمپري (مثلاً در چندين متر دورتر) به ميزان 5 ولت پتانسيل برداشت كرده است كه چون بدنه‌ي ساختمان به كامپيوترها نيز وصل است پس كامپيوترها و تجهيزات حساس نيز 5 ولت را دريافت خواهند كرد. حال اگر به فرض پرينتري با 12 ولت كار كند و ترانس ايزوله هم نداشته باشد، 5 ولت نيز به‌طور ناخواسته به آن اعمال مي گردد كه ممكن است موجب آسيب به آن شود.
     

     
    بحث ارت آرام يا تميز از اواخر سال 1960 جدي شد و در مقابل ارت نويزي مطرح گرديدكه به سيستم زمين تجهيزات قدرت با اتصالات زمين چندگانه نيز معروف است و در حال حاضر يكي از مباحث مهم مهندسي سيستم زمين صنايع داراي تجهيزات حساس محسوب مي گردد.
     
    قسمت چهارم
     
    نويز در سيستم زمين قدرت
    با گسترش فن آوري تبادل اطلاعات بين كامپيوترها از طريق ماهواره يا server محلي (اينترنت، اينترانت و ...) كه گاهي server ، مايل ها از كامپيوترهاي فرعي دور بود، بحث نويز هم جدي شد. به اين ترتيب كه كامپيوترهاي دور از هم داراي تغذيه هاي جداگانه ودور از هم هستند و در اينصورت امكان هم بندي (Bonding)سيستم هايي كه با هم در حال تبادل داده هستند عملاً غير ممكن بود، دراين‌صورت بر اثر عبور جريان‌هاي سرگردان و اضافي در زمين، بين كامپيوترهاي در حال تبادل داده، اختلاف ولتاژ ايجاد مي‌شد. اين اختلاف ولتاژ گذرا ممكن است داراي فركانس شبكه‌ي برق (60 هرتز، 50 هرتز) يا فركانس هاي بالاتر باشد.
     
    بنابراين در صورتي كه كامپيوترهاي اصلي و فرعي دور از هم، به همراه سيستم زمين قدرت، به شبكه‌ي زمين ساختمان خود وصل شده باشند، اختلاف پتانسيل قابل توجهي درحد چندولت بين دو كامپيوتر توليد مي شود كه مي تواند روي سيگنال هاي معمولي ارتباطي بين كامپيوترها، اثر سوء داشته باشد.
    درصورتي‌كه سيستم‌هاي سنتي بيان شده در تاريخچه‌ي فوق، يعني اتصالات كامپيوترها از طريق پريز برق به ارت و سپس اتصال به نول استفاده شده باشد، مسير برگشت نول، جريان غيرقابل كنترلي روي سيستم زمين جاري مي كند.
    در هر نقطه كه نول به زمين متصل شده و مسيرهاي موازي وجود دارد جريان به نسبت عكس امپدانس ها طبق قانون اهم تقسيم مي‌شود.
     
     بر اثر اين جريان غيرقابل كنترل كه روي سيستم زمين اعمال مي شود و روي سيستم برق شهر هم تاثير سوء مي‌گذارد(چون نول برق شهر به ارت متصل شده) اصطلاحاً شبكه‌ي برق با زمين نويزي(noisy) يا كثيف (dirty) خواهيم داشت. (شكل بالا)
    در اين‌صورت كامپيوترهايي كه از اين شبكه‌ي برق شهر با ارت نويزي برق مي گيرند، دچار اختلال خواهند شد.
     
    قسمت پنجم
     
    انواع خطاها و خطرات احتمالي در يك سيستم 
     
    در يك سيستم صنعتي و تجاري،  سه گروه خطا، قابل وقوع مي باشد كه بايستي با طراحي سيستم هاي ارت از آنها جلوگيري نمود. اين 3 گروه عبارتند از :
     
    1-  خطر تخليه طبيعي ابرها (Lightning)
    2- خطاهاي انساني و دستگاه‌ها كه موجب وقوع شوك الكتريكي در سيستم مي شود (Surge
    3- خطاي ميدان‌هاي سرگردان الكترومغناطيسي (EMI ) كه اثر سوء و مخرب روي سيستم هاي پردازش داده‌ها دارد و بايستي با طراحي گراند سيگنال، و روشهاي مدرن از آثار سوء اين خطا جلوگيري نمود.

    انواع سيستم زمين (گراند)

    بطور كلي 4 نوع گراند در يك Plant صنعتي يا تجاري امروزي قابل تفكيك مي باشند:
     
    1- گراند صاعقهLightning ground)  ): عبارتست از مجموعه تمهيداتي كه جهت جلوگيري از تخليه‌ي مستقيم انرژي صاعقه در يك Plant به‌كار گرفته مي شود.
    2- گراند قدرت( Power ground ): عبارتست از اتصال بدنه‌ي فلزي تجهيزات مكانيكي و الكتريكي برقي يا حتي بدون برق به همديگر و نهايتاً اتصال آن‌ها به زمين از طريق يك يا چند الكترود زمين.
    3- گراند سيستم( System ground ) يا گراند الكتريكي يا نول الكتريكي:  عبارتست از اتصال مستقيم،  سلفي يا مقاومتي نقطه‌ي صفر ثانويه‌ي ترانسفورماتورهاي تغذيه‌ي برق به زمين كه معمولاٌ همان سيستم نول است.
    4- گراند سيستم هاي الكترونيكي حساس (Computer ground)يا Signal ground : جهت تجهيزات حساس به نويز و دستگاه‌هاي تبادل داده از جمله كامپيوترها، سنسورها، عملگرها (actuators)و غيره استفاده مي شود كه موضوع اصلي اين مبحث مي باشد.
     
    اولين نكته حائز اهميت و قابل بحث و بررسي اين است كه آيا مي توان 4 سيستم گراند ذكر شده در بالا را با هم تركيب نمود يا بايستي كاملاً از هم تفكيك باشند يا بعضي از آنها قابل تفكيك و برخي قابل جمع شدن مي باشند كه به اين مهم در ادامه مبحث خواهيم پرداخت.
     
    به نقل از " سيستم زمين تجهيزات الكترونيكي حساس" - شركت ولكانيك
    منبع : hydropower.blogfa.com

     
    مركز تحقيقات و فناوري اتوماسيون صنعتي ايران

    سایت autoir با هدف ارائه مطالبی پیرامون اتوماسیون صنعتی به زبان فارسی منتشر شد.

    1 - اتوماسیون صنعتی
    2 - پردازش تصویر وسیگنال
    3 - طراحی صفحات وب
    4 - نرم افزارها تخصصی
    5 - روباتیک
    6 - Web Base Automation

    ادامه...

     

     

    منوي اصلي
  • صفحه اصلي

  • فهرست مقالات

  • مطالب جديد

  • خبرنامه

  • نقشه سايت

  • طراحي وب

  • نسخه جديد سايت

  • جستجو

  • نسخه جديد سايت

  • پرسش و پاسخ

  •  

    مطالب جديد
     

         
    Designed by Ahmad Zeini Copyright © 2003 - 2012 by AutoIR iranresearch , All rights reserved. www.iranresearch.com www.iranresearch.ir www.autoir.ir Designed by Ahmad Zeini
    کلیه حقوق مادی و معنوی این سایت autoir.ir می باشد
    !تبادل لینک رایگان

    !امتیاز بدهید
    .ما را در گوگل محبوب کنید