14.5. Кабелі для промислових мереж|сітей|

Основною частиною|часткою| кабелю для промислових мереж|сітей| є|з'являється,являється| «вита пара» проводів. У витих дротах магнітні поля сусідніх витків компенсують одне одного, і чим ближче знаходяться|перебувають| витки, тим ефективніше компенсація. Тому одним з важливих|поважних| параметрів витої пари є|з'являється,являється| кількість витків на метр довжини, а також рівномірність кроку скручування по довжині кабелю. Відзначимо, що добра компенсація магнітною складовою електромагнітного поля досягається тільки|лише| за умови, якщо сигнали в обох жилах кабелю симетричні щодо|відносно| деякого умовно нульового рівня, коли похідні струму|току| за часом однакові. Ця умова виконується при використанні передавачів з|із| симетричним диференційним виходом.

У одному кабелі можуть знаходитися|перебувати| декілька витих пар, покритих загальною|спільною| захисною оболонкою. Оболонка оберігає|запобігає| кабель від механічних пошкоджень|ушкоджень| і підвищує напругу|напруження| ізоляції жил відносно зовнішніх провідників.

Для зменшення впливу зовнішніх електромагнітних полів на кабель використовується екранування. Екрановані можуть бути окремі жили кабелю, виті пари або весь кабель. Використовуються також різні комбінації перерахованих варіантів. За міжнародним стандартом EIA/TIA 568 екранована вита пара позначається|значить| як STP| (Shielded| Twisted| Pair|), неекранована| — UTP| (Unshielded| Twisted| Pair|). Екран може бути плетеним, з|із| міднго дроту, або суцільний, з|із| алюмінієвої фольги, яка ламінується поліестерною| або поліпропіленовою| плівкою. Плетений екран забезпечує менший ступінь|міру| захисту на високих частотах, де грає роль площа|майдан| просвітів в екрані, яка досягає 10...40 %. При виготовленні суцільного екрану контакт з екраном виконується за допомогою мідного дроту, що прокладеного уздовж|вздовж,уподовж| всієї довжини кабелю і який контактує з|із| алюмінієвою фольгою. Недоліком|нестачею| алюмінієвого екрану є|з'являється,являється| великий опір. Тому використовують комбіноване екранування, що поєднує|сполучає| плетений і суцільний екран в різних варіантах. Воно забезпечує одночасно низький опір і достатнє|добре| екранування на високих частотах.

У кабелі, що складається з декількох витих пар, спостерігається наведення сигналу з|із| однієї витої|крученої| пари в іншу за рахунок явища електромагнітної індукції і ємнісного|місткість| зв'язку. Для контролю рівня наведень використовують параметри NEXT|, FEXT|, ELFEXT| і ACR|. Параметр NEXT| (Near-End| crossTalk|) вимірюється як відношення|ставлення| наведеної напруги|напруження| на одній витій парі до амплітуди напруги|напруження|, прикладеної до іншої витої пари на одному і тому ж кінці кабелю. Чим менше значення цього параметра (чим більше його модуль в децибелах), тим краще кабель. NEXT| грає важливу|поважну| роль при одночасній передачі сигналів в кабелі в протилежних напрямах|направленнях|, оскільки ослаблений сигнал, що пройшов|минав,спливав| по кабелю, може виявитися слабкішим|слабим|, ніж наводки з|із| сусідньої витої пари.

При передачі двох сигналів по двох сусідніх витих|кручених| парах в кабелі важливий|поважний| параметр FEXT| (Far-End| Crosstalk|), який вимірюється як відношення|ставлення| напруги|напруження| між виводами|висновками,виведеннями| витої пари на одному кінці кабелю до прикладеної напруги|напруження| до іншої витої пари на протилежному кінці кабелю. Замість параметра FEXT| часто використовують ELFEXT| (Eequal-Level| Far-End| crosstalk|), який не залежить від довжини кабелю і використовується в процедурі сертифікації кабелів.

Для оцінки якості кабелів використовується також параметр ACR| (Attenuation| to| Crosstalk| Ratio|), який розраховується як відношення|ставлення| коефіцієнта ослаблення|ослабіння| (загасання|затухання|) до значення параметра NEXT|. При ACR| = 1 (0 дБ|) напруга|напруження|, наведена з|із| сусідньої пари, рівна напрузі|напруженню| корисного сигналу в кабелі.

Хвилевий опір ідеального кабелю не залежить від частоти. Проте|однак| в реальності частотна залежність є|наявний| і визначається частотною залежністю діелектричної проникності матеріалу ізолятора і технологічною неоднорідністю кабелю по його довжині. Стандарт TIA/EIA 568-А| вимагає, щоб|аби| діапазон хвилевого опору кабелю знаходився|перебував| в межах від 85 до 115 Ом (100 Ом ±15 %) для кабелів 3, 4 і 5 категорій.

Омічний опір типового кабелю перетином 0,33 мм2| складає 56 Ом/км.. На низьких частотах цей опір визначає максимальну дальність передачі сигналу по кабелю. На високих частотах починає|розпочинає,зачинає| грати роль ємнісний|місткість| опір між жилами кабелю, який є|з'являється,являється| основною причиною ослаблення|ослабіння| (загасання|затухання|) сигналу.

Погонна ємність|місткість| кабелю визначається відстанню між провідниками, діаметром провідників і матеріалом ізоляції. Для типових кабелів її значення складає від 20 до 100 пФ/м. Для зменшення ємкості|місткості| як діелектрик використовують вспінений| поліетилен, який дозволяє в 2...3 рази знизити|знизити| погонну ємність|місткість| і в 1,5...2,5 рази коефіцієнт загасання|затухання| в порівнянні з полівінілхлоридною|полівінілхлорид| (ПВХ) ізоляцією.

Індуктивність провідників кабелю визначається їх діаметром і для провідника перетином 0,33 мм²| складає близько 100 мкГн/м.

Для кабелів, використовуваних зовні приміщень|помешкань|, важливим|поважним| параметром є|з'являється,являється| мінімальна робоча температура, яка для типових кабелів складає —30 °С, для спеціальних морозостійких кабелів нижнє значення може складати —60 °С. Матеріалом ізоляції визначається також можливість|спроможність| використання кабелю у вибухопожежонебезпечних зонах, де заборонено застосовувати кабелі в поліетиленовій оболонці.

Параметри кабелю визначають надійність і дальність передачі інформації. Із|із| зростанням|зростом| швидкості передачі вимоги до кабелю і його вартість зростають. Залежно від діапазону частот за стандартом EIA/TIA 568 кабелів діляться на категорії:

категорія 1 — кабель з|із| пари дротів для передачі мови|промові|. Має найгірші характеристики і не використовується для передачі даних;

категорія 2 — кабель для передачі даних в смузі частот до 1 Мгц;

категорія 3 — кабель для передачі даних в смузі частот до 16 Мгц. Складається з витих пар з|із| 9-ма витками на метр довжини. Має хвилевий опір 100 Ом.

Найпоширеніший нині – категорія 4 — кабель для передачі даних в смузі частот до 20 Мгц.

Нині діє міжнародний стандарт на кабелі ISO/IEC IS| 11801 (International| Organization| for| Standardization/International Engineering| Consortium|), в Європі діє стандарт Cenelec| EN| 50173; у США — стандарт EIA/TIA 568 (Commercial| Building| Telecommunications| Cabling| Standard|), що прийнятий в 1995 р. і замінив всі фірмові стандарти, які діяли раніше. В Україні найчастіше використовують терміни і позначення американського стандарту.

При розгляді відбиття від кінців кабелю важливим|поважним| параметром є|з'являється,являється| швидкість поширення електромагнітної хвилі в кабелі (NVP| — Nominal| Velocity| of| Propagation|), яка описується у вигляді частки|долі| від швидкості світла. Наприклад, NVP| = 0,65 означає, що швидкість поширення електромагнітної хвилі в кабелі складає 0,65 від швидкості світла у вакуумі. При NVP| =0,65 затримка поширення електричного імпульсу в кабелі складає 5,13 нс| на метр довжини. Типові значення затримки для різних кабелів складають від 4,4 до 5 нс/м.

^{ЛЕКЦІЯ 15 ЗАХИСТ ВІД ПЕРЕШКОД}

15.1. Джерела перешкод

15.2. Характеристики перешкод

15.3. Перешкоди з|із| мережі|сіті| електропостачання

15.4. Електромагнітні перешкоди

Дорогі|любі| і надійні контроллери, модулі введення-виведення, датчики можуть виявитися непрацездатними, якщо монтаж системи виконаний без урахування вимог електромагнітної сумісності і правил заземлення. Неправильне заземлення в 40% випадків є|з'являється,являється| причиною простоїв обладнання і псування чутливого устаткування|обладнання|. Наслідком неправильного заземлення можуть бути збої, що зрідка з'являються|появляються|, в роботі систем автоматики, підвищена похибка вимірювань|вимірів|, вихід з|із| ладу|строю,буд| чутливих елементів, уповільнення роботи системи внаслідок|внаслідок| появи потоку помилок в каналах обміну, нестабільність регульованих параметрів, помилки в зібраних даних.

Стандарт дає наступне|слідуюче| визначення електромагнітній перешкоді: це електромагнітне явище, процес, які знижують або можуть знизити|знизити| якість функціонування технічного засобу|кошту|. Для нормального функціонування електронних пристроїв|устроїв| необхідно забезпечувати їх електромагнітну сумісність (ЕМС) з|із| електромагнітною обстановкою (ЕМО) на об'єкті. Під електромагнітною обстановкою розуміється сукупність електромагнітних процесів в заданій області простору|простір-час|, частотному і часовому діапазоні.

Тема заземлення в промисловій автоматизації є|з'являється,являється| найгірше розробленою. Складність проблеми пов'язана з тим, що джерела перешкод, приймачі і шляхи|колії,дороги| їх проходження розподілені в просторі|простір-час|, момент і факт їх появи часто є|з'являється,являється| випадковою і неспостережуваною величиною, а місцезнаходження апріорі невідоме. Складно також провести вимірювання|виміри| перешкод, практично неможливо зробити достатньо|досить| точний теоретичний аналіз, оскільки задача зазвичай|звично| є|з'являється,являється| тривимірною|трьохмірним,тримірним| і описується системою диференціальних рівнянь в частинних похідних. Тому обгрунтування того або іншого методу заземлення, яке, строго|суворий| кажучи, повинне спиратися|обпиратися| на математичні розрахунки, на практиці доводиться робити|чинити| на підставі досвіду|досліду| і інтуїції. Вирішення проблем заземлення в даний час|нині| знаходиться|перебуває| на грані між розумінням, інтуїцією і везінням. Розуміння причин виникнення перешкод при проектуванні систем автоматизації дозволяє уникнути низки помилок у виборі устаткування|обладнання|, його розміщенні, екрануванні і кабельній розводці, а також прискорити процес впровадження системи. Підключення датчиків до вимірювальної системи є|з'являється,являється| дуже непростою справою|річчю| і часто виявляє несподівані|неочікувані| проблеми, причина яких криється в тому, що джерела похибок, викликаних|спричиняти| паразитними зв'язками, є|з'являються,являються| прихованими від проектувальника — вони не зображені на електричній схемі. Про їх місцезнаходження можна тільки|лише| здогадуватися, їх появу важко передбачити|пророчити|, а усунути можна тільки|лише| в процесі експерименту. Проте|тим не менше|, ряд|лава,низка| типових умов виникнення перешкод і методів їх усунення досить добре вивчений.