نکاتی پیرامون نصب شبکه پروفیباس (قسمت دوم)

ابزار سيم بندي و كانكتورهاي RS485 پروفيباس

توصيه هاي زيادي شده است كه هنگام سيم بندي يك شبكه ي DP/FMS از كانكتورهاي خاص استفاده شود . اين كانكتورها چند ويژگي دارند كه بهره برداري پايدار را تامين كرده واتصال مقاوم و سريع را فراهم مي كنند . اين ويژگي ها شامل موارد ذيل است :

  • مقاومت هاي انتهايي كه ميتوانند داخل يا خارج از مدار قرار گيرد ،
  • اتصال پايدار و سريع سيم هاي داده و غلاف ،
  • اتصال براي كابل هاي ورودي و خروجي ،
  • ساخت القاگر خاص در عمليات بيشتر از 5/1 مگابيت بر ثانيه ،
  • جداسازي كابل خروجي ، وقتي كه ترمينال انتهايي وارد شود (سوئيچ فعال شود)
  • سوكت بر پشت اضافي براي اتصال ابزار برنامه نويسي / تشخيص عيب

 بسياري از سازندگان ، راه حل هايي براي سيم كشي كابل پروفيباس ، نصب كانكتور و ارائه ي ابزار قطع را ايجاد نموده اند . مهم است كه اين موارد تطبيق پذير باشند .يكي از مسايلي كه مي تواند مشكل باشد استفاده از كابل پروفيباس با هسته ي رشته ايي و جامد سخت است . كابل هاي هسته ي جامد با استفاده از فناوري >> جا به جايي عايق<< ، بهتر متصل مي شوند كه در آن عايق هسته برداشته نمي شود . اما توسط يك تيغه در كانكتور متصل مي شوند . فناوري جابه جايي عايق، اتصال هواي مناسب و مقاومت كم به هسته ي كابل را نتيجه ميدهد . به هر جهت اين نوع از اتصال جايگزيني عايق نبايد با كابل هسته اي رشته ايي يكار برده شود، زيرا رشته هاي كابل تكي مي توانند به وسيله ي كانكتور به طور كامل قطع شوند . اين كابل گذرگاه بايد زنجيروار از كانكتوري به كانكتور ديگر متصل شود.اين كار اجازه مي دهد تا ايستگاه ها بدون وقفه در ترافيك گذرگاه عمل نمايند . كانكتورهاي پيشرفته ي  پروفيباس براي كابل هاي ورودي و خروجي مشخص شده اند .اين تمايز در كانكتورها جايي مهم است كه اتصال كابل خروجي از كانكتور در وضعيت غيرفعال سوييچ جدا گردد . چنين كانكتورهايي براي راه اندازي و آزمودن شبكه و همچنين براي نگهداري و تعميرات نيز مفيد هستند .

شكل 10 كاربرد صحيح كانكتورهاي جدا كننده ،
الف :كانكتور سمت چپ جهت كاربري اولين و آخرين ايستگاه روي سگمنت مي باشد .
ب: كانكتور سمت راست جهت كاربري براي ايستگاه هاي ديگر روي سگمنت مي باشد

شكل 11- راه اندازي افزايشي وكاربري نگهداري و تعميرات در كانكتورهاي جدا كننده

ترمينال هاي سوكت بر پشت

براي امكان تحليل و رفع عيب شبكه ، هرسگمنت بايد حداقل يك كانكتور با يك سوكت بر پشت آن داشته باشد . اين سوكت اضافي اجازه ي پايش و برنامه ريزي تجهيزات را بدون آسيب به شبكه رادارند .بهترين مكان استفاده از سوكت بر پشت، در انتهاي يك سگمنت مي باشد . هرگز يك ترمينال سوكت بر پشت را براي اضافه كردن Slave ها به صورت وضع خميده  Tشكل بكار نبريد .در خطوط خميده اطلاعات براي ابزار آزمون بايد به طور مستقيم به سوكت بر پشت متصل شود . طبق شكل12 سوكت يدكي اضافي بايد اتصال ابزار تشخيص خطا را فراهم كند . توجه كنيد كه تعدادي از ابزار تشخيص خطا ميتواند حداكثر تا60 ميلي آمپر از پين 5ولت سوكت بكشد .در چنين مواردي بايد اطمينان كرد كه سوكت به وسيله ايي متصل گردد كه ميتواند جريان مورد نياز را تامين نمايد .

شكل 12- نحوه ي اتصال يك كانكتور بر كانكتور سوكت بر پشت

اشتباه هاي معمول سيم بندي RS485

سيم بندي RS485 و اشتباهات در نصب و جانمايي آن معمول و قابل فهم مي باشد . بيشترين تعداد اشتباهات اتصالي در ادامه بيان ميگردد :

1-مشكلات ترمينال انتهايي

الف : فقدان ترمينال در انتهاي يك سگمنت

ب: ترمينال دوگانه

ج: ترمينال هاي تغذيه نشده (تجهيزات بدون اتصال يا تغذيه نشده)

ه : كانكتورهاي جداسازي به طور نادرست سيم بندي شده باشند (اين كانكتورها تنها زمان قرار دادن سوييچ روي حالت فعال مشكل ايجاد مينمايد) 

2- تداخل و PickUP :

الف : جانمايي كابل هاي گذرگاه خيلي نزديك به كابل هاي برق نويزي يا تجهيزات باشد

ب:فقدان پوشش زمين صحيح كابل در هر وسيله

ج: جريان پوششي ناشي از اختلاف پتانسيل زمين بين نواحي شبكه

3- مشكلات منبع تغذيه

نرخ ولتاژ منبع تغذيه ناكافي است .( ولتاژ را با بار كامل چك نماييد)

4- مشكلات سيم بندي

الف : كابل اشتباه بكاررود (بكارگيري كابل PA براي سگمنت هاي DP)

ب: كابل هاي آسيب ديده (شامل كوبيده شدگي ، خميده گي)

ج: عوض شدن جاي كورها در يك وسيله (كور رنگ قرمز قطع شده)

د: پوشش زمين نشده (در هر تجهيز متصل نشده ، تجهيزات زمين نشده)

5- سگمنت قطع شده :

الف : كابل خيلي طولاني براي نرخ بيت بكار برده شده است ،

ب: تجهيزات بسيار زياد (هرگز بيشتر از 32راه انداز RS232 روي سگمنت استفاده نشود)

ج: استفاده از وضعيت ارتباطي خميده(كابل كوتاه در نرخ بيت هاي پايين تر و در نرخ هاي بيت بالاتر استفاده نشود)

6- تجهيزات تاييد نشده يا خراب

الف : ظرقيت خازني اتصال بيش از مقدار است

ب:خطاي دست چپ راه انداز RS485يا نداشتن كيفيت لازم

ابزار دستي تست كابل

ابزار تست از سازندگان مختلفي وجود دارد .چنين ابزاري مي تواند سرعت مفيد كابل شبكه ي پروفيباس و اتصالات تجهيزات Slave را چك نمايد . همچنين مي تواند كمك نمايد خطاهاي سيم بندي در شبكه پروفيباس در طول تنظيم و نصب به حداقل برسد .چك سيم بندي پيش راه اندازي و تست آدرس وسيله ، ميتواند مقدار زيادي از زمان و خرابي ها را در مرحله ي راه اندازي صرفه جويي نمايد . BT200 و HMS NET TEST ابزارهاي ارائه شده از سوي شركت زيمنس ، مثال هايي از ابزارهاي تست دستي مي باشند . براي اين كار بايد تمام تجهيزات از كابل ارتباطي قطع شوند . ترمينال تجهيز(اتصال دستگاه)در يك انتهاي سگمنت نصب شده و سوييچ آن روي وضعيت فعال در دو طرف قرار داده مي شود .از آنجا كه ممكن است محل خطا در سوكتي باشد كه در بقيه ي قسمت هاي شبكه ي كابل موثر نباشد ، بنابراين اهميت دارد كه هر سوكت چك شود . براي مثال در يك سوكت با سيم هاي A وBكه هردو كابل  خروجي و ورودي از آن عبور ميكند قابل تشخيص از انتهاي كابل نخواهد بود .همانطور كه در شكل 13 مشاهده مي شود در زماني كه يك قسمت از مدار اتصال كوتاه دارد يك كانكتور جدا كننده ميتواند براي جداسازي بقيه ي قسمت هاي سالم استفاده شود و بنابراين ميتوان اتصال كوتاه را مكان يابي نمود . جهت آناليز دقيق تر عملكرد يك شبكه ب پروفيباس و نيز آناليز اطلاعات پروتكل ميتوان از يك تستر پيشرفته تر كه در مدل هاي متنوعيتوسط شركت سافتينگ توليد شده است استفاده نمود (شكل14)

شكل 13- چك سيم بندي با تستر دستي

شكل 14- تستر آناليز شبكه ي پروفيباس

مشخصات كابل پروفيباس

برطبق استاندارد IEC61158يك كابل (نوعA)به صورت نشان داده شده در جدول 4 براي كاربرد پروفيباس RS485 اختصاص مي يابد .بدين ترتيب كابل در داخل كانكتورهاي استاندارد مناسب قرار داده مي شود . كابل نياز به قطر غلاف 0.5 تا 0.8 دارد . اصطلاح >> نوع A << نسبتا گيج كننده است زيرا >>كيفيت  <<A به معني بهترين كيفيت مي باشد .فرم هاي مختلف كابل نوعA قابل دسترس هستند :

  • كابل هسته ي سخت ، وفق استاندارد پروفيباس
  • كابل هاي كور استاندارد براي انعطاف پذيري
  • كابل هاي با غلاف هاي خاص براي استفاده در صنايع شيميايي وغذايي
  • كابل هاي زره پوش براي حفاظت در مقابل جوندگان و آسيب هاي ديگر
  • كابل هاي هالوزن صفر (كم دود) براي كاربرد در فضاهاي محدود

 

جدول 4-اختصاصات كابل براي كابل پروفيباسRS485 نوع A

نصب كابل هاي پروفيباس
راهنماي كلي

 كابل هاي گذربه طور ايده آل در كانال ها يا معبرهاي كابل فولادي شان نصب مي شود . ترانكينگ پلاستيكي بدون هيچگونه پوششي فراهم مي شود . سيني هاي نوع سبدي نيز ،پوششي را فراهم نميكند .(شكل 15)

شكل 15- كانال بندي فولادي جامد با يك داكت يا درب فولادي پوشش سد با جداسازي الكترومغناطيس و الكترو استاتيك

اگر هيچ كابل گذرگاهي در داخل كانال نصب نشده باشد بايد به وضوح رنگي شود و جايي كه به طور واضح قابل مشاهده و جداگانه از تمام ديگر كابل ها مي باشند نصب شوند تا بدين ترتيب هر اثر تداخل را بهبود ببخشد و از خطرات اتفاقي جلوگيري شود . هنگام نصب مهم است كه كابل هاي گذرگاه خميده نشود . چون اين موضوع ميتواند انعكاس هايي را روي شبكه بوجود آورد .در عمل ، كابل هاي گذرگاه نبايد كشيده يا چرخانده شوند . آنها نبايد له يا پيچانده شوند و حداقل شعاع خمش توصيه شده (عموما براي هسته ي سخت: حداقل 75 ميليمتر ، براي كابل هاي استاندارد :45 ميليمتر براي خمش تكي و65 ميليمتر براي خمش تكراري (مكرر).

شكل 16- قرقره ي كابل براي اجتناب از خطر و خمش زياد در طول نصب

شكل 17- فواصل جداگانه براي انواع مختلف كابل ها

شكل 18- كابل هايي كه روي سيني كابل ، نربان يا تابلو قرار ميگيرند بايد با فاصله هاي توصيه شده جدا شوند

سگمنت بندي كابل

براي كاهش تغييرات تداخل ،مهم است كه كابل ها جدا از انواع ديگر نصب شوند . اين مهم است كه كاربري هاي بسته هاي گوناگون كابل به صورت ذيل بيان شود :

بسته ي نوع 1:

  • كابل هاي LAN و فيلدباس (پروفيباس ،Asi ، اترنت)
  •  كابل هاي غلاف براي داده هاي ديجيتال (چاپگر ، RS232، غيره)
  • كابل هاي غلاف براي ولتاژ پايين (كمتر از 25ولت) سيگنال هاي ديجيتال ديجيتال و آنالوگ
  •  كابل هاي منبع تغذيه ي ولتاژ پايين (كمتر از 60ولت)

كابل هاي سيگنال كوآكسيال :

بسته نوع 2:

  • كابل هاي حامل ولتاژهاي DC (كمتر از 400 ولت و بيشتر از 60ولت)
  • كابل هاي حامل ولتاژAC (بيشتر از 25 ولت و كمتر از 400 ولت)

بسته نوع 3:

  • كابل هاي حامل ولتاژ هاي DCيا ولتاژ AC(بيشتر از 400 ولت)
  • كابل هاي با جريان زياد
  • موتور / راه انداز/ كابل هاي اينورتر
  • كابل هاي تلفن ( ميتواند مقاديرگذراي بيشتر از 2000 ولت داشته باشند )

بسته نوع 4:

كابل هاي نوع 1 تا 3 مي توانند در خطر برخورد مستقيم رعد وبرق باشند . (اتصالات بين اجزا مختلف در ساختمان هاي مختلف)گه گاه غير ممكن است در جايي كه كابل بايد عبور داده شود فواصل جدايي جور در بيايد .كابل بايد در زاويه ي مستقيم عبور داده شود و نبايد به طور موازي در كمترين فاصله قرار داده شود .زماني كه سيني كابل با ديواره هاي فولادي زمين شده و درب فولادي جدا شود .بسته هاي كابل را ميتوان مانند شكل 19 كنار يكديگر قرار داد . همانند شكل 20 تمام كانال ها و ديواره ها بايد به طور صحيح با بكارگيري اتصالات قابل انعطاف در مقابل خوردگي محافظت شود . توجه كنيد كه بندهاي بافته شده از فلز مستحكم براي حفاظت EMC فركانس بالا بهتر هستند .

شكل 19- شكل سمت چپ :بند زمين سيني كابل ، شكل سمت راست : اتصالات زمين به هم تابيده سيني كابل

شكل 20- گروه هاي كابلي جدايافته در بخش هاي فولادي مي توانند در كنار هم قرار گيرند

كابل كشي در داخل تابلوها

غلاف هاي بهم تابيده ي تمام كابل هاي پروفيباس كه در قفسه ي سيم كشي تابلو قرار ميگيرند بايد يا گيره هاي فلزي تا حداقل ممكن نزديك به نقطه ي ورود به تابلو ، زمين شوند . دليل آن براين است كه پوشش كابل مي تواند تداخل را در داخل يك تابلو منتقل كند كه ميتواند تجهيزات الكترونيكي حساس را مختل نمايد .زمين كردن ، صفحه نرديك به نقطه ي ورودي اين مساله را به حداقل مي رساند .                                                                            

زمين كردن صفحه ي كابل نزديك به نقطه ي ورودي تابلو

يه راه حل قوي تر، استفاده از آداپتور ، ديواره M12 است . اين مزيت هاي اضافي دارد كه اجازه ميدهد سيم بندي داخلي تكميل و تست شود . سعي كنيد كه از قراردادن موازي مابل هاي پروفيباس و سيم بندي داخلي تابلو حتي با كابل هايي از دسته مشابه اجتناب كنيد . سعي كنيد فواصل جداسازي را حفظ كنيد اما جايي كه مجبور به عبور دسته هاي مختلف كابل باشيد آنها بايد زاويه صحيح را داشته باشند .اگر فواصل جداسازي نتواند خفظ شود كانال هاي فلزي زمين شده را همراه با قسمت هاي مرزبندي شده براي كابل ها بكار ببريد .يادآوري مي شود كه حداقل طول كابل 1متر بين تجهيزات براي راه اندازي شبكه هاي بيشتر از1.5 مگابيت بر ثانيه رعايت گردد . كابل مازاد ميتواند به آساني خارج از مسير لوپ شود . اما به يد داشته باشيد كه حداقل شعاع خمش مورد نياز براي كابل رعايت گردد حتي براي استفاده از نرخ هاي 1.5 مگابيت بر ثانيه يا كمتر ، در عمل طول كابل 1متر بين تجهيزات رعايت شود .شما ممكن است بخواهيد سرعت گذرگاه را در آينده ارتقا دهيد.

شكل 21- زمين كردن پوشش كابل نزديك نقطه ورودي به تابلو

تعادل پتانسيل

پوشش كابل در فركانس هاي بالا موثر مي باشد . اين پوشش بايد در هر دو انتهاي كابل زمين گردد گه گاه ، به هر جهت زمين محلي در قسمت هاي مختلف فرآيند مي تواند منجر به عبور جريان در طول پوشش كابل شود .چنين جريان پوششي، ميتواند منجر به ايجاد تداخل گردد كه بايد از آن جلوگيري شود .مشكلات پتانسيل زمين مشترك عموما جاهايي هستند كه :

  • كابل شبكه يك ناحيه ي گسترده را پوشش مي دهد يا جهت يك فاصله ي طولاني استفاده شود
  • زماني كه تغذيه به مكان هاي مختلف از منابع مختلف فراهم شود (مجموعه ايستگاه ها)
  • وقتيكه جريان هاي الكتريكي بالا وجود دارند (ايستگاه هاي پشت تغذيه ،كوره قوس الكتريكي )

يك راه حل نصب يك كابل برابري پتانسيل ، بين پتانسيل هاي زمين مختلف مي باشد . كابل برابري پتانسيل ، مي توانند جريان قابل توجهي را حمل كند و بايد متناظر با جريان ابعاد آن برآورده گردد (كابل 16 ميليمتر مربع معمول نيست) .سرانجام كابل استاندارد ، با يك سطح تماس بالا ، براي اثر بخشي در فركانس هاي بالا مورد استفاده قرار ميگيرد . كابل نقطه ي برابري پتانسيل ، بايد موازي كابل شبكه كشيده شود و تا حد امكان نزديك به كابل شبكه باشد تا ناحيه ي محصور بين اين دو حداقل شود .توجه داشته باشيد كه پوشش كابل شبكه نبايد هرگز براي تعادل پتانسيل بكار برده شود . جايگزين ديگر نصب كابل هاي برابري پتانسيل ، استفاده از ماژول هاي اتصال نوري فيبر بين پتانسيل هاي مختلف زمين است . ديگر جايگزين براي نصب كابل هاي تعادل پتانسيل ، استفاده از غلاف خازني جهت تماس به زمين در يك انتهاي كابل است .(شكل 25)

اين تكنيك يك مسير خوبي براي سيگنال هاي فركانس بالا فراهم ميكند كه ميتواند موجب انتقال ولتاژ شود اما جريان DC را نميتوان در طول كابل پروفيباس انتقال داد يك تكراركننده بايد در چنين مواردي براي جداكردن مخلوط داده استفاده شود .يادآوري ميشود كه سگمنت هاي فيبر نوري ، كل جداسازي از يك انتها به ديگري را فراهم ميكند .آنها نيز از تداخل الكتريكي مجزا هستند و ميتوانند در فواصل طولاني استفاده شوند .

شكل 22- يك راه حل مقاوم بكارگيري كانكتورهاي جداكننده زمين مي باشد

شكل23- نصب خط تعادل پتانسيل

شكل 24- انتقال اطلاعات از راه فيبر نوري

شكل 25- زمين كردن خازني

تكرار كننده ها

يك تكراركننده ي RS485 سيگنال هاي اطلاعات روي گذرگاه را تقويت مينمايد و جداسازي بين سگمنت هاي گذرگاه را به طور مجزا انجام ميدهد . يك تكرار كننده زماني مورد نياز است كه :

  • نياز به اتصال بيشتر از 32 تجهيز به گذرگاه وجود دارد
  • نياز به قسمت هاي مجزاي گذرگاه باشد
  • سگمنت از بيشينه طول كابل مجاز براي نرخ سرعت استفاده شده تجاوز نمايد . تكراركننده ها نيز ميتوانند براي ايجاد سگمنت هاي شاخه اي در شبكه شما مفيد باشند وتعدادي تكرار كننده هاي قديمي تر تشخيص نرخ سرعت را در نظر نميگيرند و از اين رو ، نرخ سرعت بايد صراحتا با بكارگيري يك سوييچ فراهم شده روي تجهيز تنظيم گردد.

اجزاء فيبر نوري

يك كابل فيبر نوري ،سيگنال هاي داده را با بكارگيري نور انتقال ميدهد كه در طول يك فيبر شيشه ايي يا پلاستيكي حمل مي شود . چندين نوع واسطه ي انتقال فيبر نوري در دسترس هستند .استفاده از فيبر پلاستيكي ساده است اما به طور كلي محدود به مسافت هاي كمتر از 50متر مي باشد .

  • فيبر شيشه ايي مولتي مد كه ميتواند براي فواصل حداكثر 2كيلومتر استفاده شود
  • فيبر شيشه ايي مولتي مد كه ميتواند براي فواصل حداكثر 2كيلومتر استفاده شود
  • فيبر شيشه ايي سينگل مد كه ميتواند براي فواصل حداكثر تا 50 كيلومتر استفاده شود
  • كابل فيبر شيشه ايي تكنيك ها وابزار خاصي را براي نصب و تست نياز دارد ، انتقال فيبر پلاستيكي ارزان تر است و ميتواند به آساني روي مكان مورد نظر نصب شود .

ماژول هاي لينك نوري

انتقال پروفيباس فيبر نوري نيازمند كاربرد تبديل فيبر نوري است كه ماژول لينك نوري ناميده مي شود (OLMها).

OLMها از سازندگان گوناگون در دسترس هستند .هر كانال نوري يك OLM ، دو اتصال نوري نياز دارد : يكي براي انتقال و ديگري براي پذيرش .

تعدادي از OLMها كانال نوري دوگانه دارند (2ورودي به اضافه ي 2 خروجي)كه اجازه ميدهد دو سگمنت نوري يا مسيرهاي نوري فيبرافزونه پياده سازي شود .OLMها همچنين تاثير در انشعاب دو بخشي شبكه به صورت سگمنت هاي كاملا مجزا دارند .همان طور كه در شكل 26 ديده ميشود هنگام بكارگيري OLM براي اتصال دو سگمنت ، دو كابل فيبر نوري مورد نياز است ، يكي براي سيگنال در هر جهت ، ديگري توپولوژي هاي پيچيده تري هستند كه امكان بكارگيري OLMها ي بيشتري را فراهم مينمايد.

اتصال OLM هاي در سگمنت

سگمنت هاي نوري به طور معمول به صورت حلقوي با بكارگيري چند OLM تك كاناله مرتب مي شوند .اتصال نوري افزونه با بكارگيري OLMهاي دو كاناله پياده سازي مي شود.

مرجع : ماهنامه ي خبري صنعت هوشمند- شماره205