Защита от помех

Дорогие и надежные контроллеры, модули ввода-вывода, датчики могут оказаться неработоспособными, если монтаж системы выполнен без учета требований электромагнитной совместимости и правил заземления. Месяцы работы, десятки командировок к заказчику могут оказаться бесполезными, если не разобраться глубоко в методах защиты от воздействия помех. Неправильное заземление в 40% случаев является причиной дорогостоящих простоев и порчи чувствительного оборудования, используемого в нефтяной, автомобильной и горной промышленности [ Proper ]. Следствием неправильного заземления могут быть изредка появляющиеся сбои в работе систем автоматики, повышенная погрешность измерений, выход из строя чувствительных элементов, замедление работы системы вследствие появления потока ошибок в каналах обмена, нестабильность регулируемых параметров, ошибки в собираемых данных.

ГОСТ 30372-95/ГОСТ Р 50397-92 дает следующее определение электромагнитной помехи: это электромагнитное явление, процесс, которые снижают или могут снизить качество функционирования технического средства. Для нормального функционирования электронных устройств необходимо обеспечивать их электромагнитную совместимость (ЭМС) с электромагнитной обстановкой (ЭМО) на объекте. Под электромагнитной обстановкой понимается совокупность электромагнитных процессов в заданной области пространства, частотном и временном диапазоне.

Тема заземления в промышленной автоматизации является ниаболее плохо разработанной. Сложность проблемы связана с тем, что источники помех, приемники и пути их прохождения распределены в пространстве, момент и факт их появления часто является случайной и ненаблюдаемой величиной, а местонахождение априори неизвестно. Сложно также провести измерения помех, практически невозможно сделать достаточно точный теоретический анализ, поскольку задача обычно является трехмерной и описывается системой дифференциальных уравнений в частных производных. Поэтому обоснование того или иного метода заземления, которое, строго говоря, должно опираться на математические расчеты, на практике приходится делать на основании опыта и интуиции. Решение проблем заземления в настоящее время находится на грани между пониманием, интуицией и везением [ Денисенко, Vijayaraghavan ].

Понимание причин возникновения помех при проектировании систем автоматизации позволяет избежать ряд ошибок в выборе оборудования, его размещении, экранировании и кабельной разводке, а также ускорить процесс внедрения системы. Подключение датчиков к измерительной системе является очень непростым делом и часто выявляет неожиданные проблемы, причина которых кроется в том, что источники погрешностей, вызванных паразитными связями, являются скрытыми от проектировщика - они не нарисованы на электрической схеме. Об их местонахождении можно только догадываться, их появление трудно предсказать, а устранить можно только в процессе эксперимента. Тем не менее, ряд типовых условий возникновения помех и методов их устранения достаточно хорошо изучен. О них и пойдет речь в настоящей главе.