مبانی و معیارهای طراحی تجهیزات تله‌متری(اسکادا)- قسمت پنجم

ب- کابل یا خطوط زمینی:

ارتباط زمینی در گذشته، مهم‌ترین روش انتقال اطلاعات بود. ارتباطات کابلی را می‌توان به حالت‌های زیر دسته‌بندی کرد:

 

-     شبکه‌  : با توجه به نزدیکی نقاط کنترلی، می‌توان از شبکه برای انتقال اطلاعات استفاده نمود. از شبکه‌های معروف می‌توان به Profibus-DP و Foundation Field bus اشاره کرد. PLCهای انتخابی باید دارای کارت مخابراتی جهت اتصال به شبکه‌ی مذکور را داشته باشند. در این طرح، PLCهای ایستگاه‌ پمپاژ اصلی به‌عنوان Master و PLCهای چاه‌ها و یا سایر ایستگاه‌ها، به‌عنوان Slave درنظر گرفته می‌شوند. برای اطمینان بیشتر، شبکه را به‌صورت Redundant درنظر گرفت. این روش را یک شبکه‌ی کنترلی توسعه‌یافته می‌توان درنظر گرفت. با توجه به فاصله‌ی نقاط، لازم است تکرارکننده‌هایی در طرح درنظر گرفت که تعداد دقیق آن‌ها بعد از بررسی‌های محلی صورت می‌گیرد.

 

-     فیبر نوری (Fiber Optic):  غالبا" به صورت اختصاصی باید ایجاد گردد و متناسب با میزان اتصال، دارای قیمت بسیار بالایی می‌باشد. فیبرنوری غالبا" برای ارتباط با سایر شبکه‌ها و به‌عنوان بستر مخابراتی به‌کار گرفته می‌شود و در ساختار یک به یک، دستیابی به سرعت‌های بسیار بالا در آن امکان‌پذیر می‌باشد.

معایب فیبر نوری شامل موارد زیر می‌باشند :

 *- نیازمند سرویس‌های اختصاصی برای نصب می‌باشد.

*- هزینه‌های اتصال در آن ممکن است بسیار زیاد باشد.

*- توسعه، به‌وسیله‌ی مشتری باید انجام گیرد.

 

- خطوط اجاره‌ای (Leased Line) : غالبا" به‌صورت استیجاری از شبکه‌ی مخابراتی موجود، در اختیار گرفته شده و متناسب با میزان اتصال، دارای قیمت پایینی می‌باشد. دارای انواع مختلف مانند مدار آنالوگ دو سیمه، مدار آنالوگ چهار سیمه و سرویس‌های دیجیتالی می‌باشد.

در انتخاب این سیستم‌ها، دقت زیادی باید به‌عمل آید. به عنوان مثال برای خطوط یک به یک، مودم‌های معمولی، در کاربردهایی‌که از مسیرهای گوناگون می‌گذرند، مفید نمی‌باشد. برخی از سرویس‌های دیجیتالی نیز که به‌صورت Master/Slave می‌باشند، برای ساختارهای مخابراتی پیچیده، مناسب نیستند. غالبا" صاعقه سبب ایجاد خطا در این نوع سیستم‌ها می‌گردد و توسعه‌ی این سیستم‌ها توسط شرکت مخابرات انجام می‌گردد.

 

مبانی و معیارهای طراحی تجهیزات تله‌متری(اسکادا)- قسمت چهارم

الف – سیستم رادیویی:

یکی از مطلوب‌ترین روش‌ها برای انتقال اطلاعات، در سیستم‌های تله‌متری، روش رادیویی است. اگرچه ممکن است قیمت‌های تهیه و نصب تجهیزات مزبور از دیگر روش‌ها گران‌تر باشد اما هزینه‌های جاری این سیستم‌ها بسیار ارزان می‌باشد. طراحی مطلوب شبکه‌های تله‌متری رادیویی، ممکن است هزینه‌های جاری بابت تخصیص فرکانس را به شدت کاهش دهد. استفاده از روش رادیویی در تله‌متری، مستلزم طراحی مهندسی مطلوب، با توجه به وضعیت منطقه است.

قابلیت توسعه‌ی سیستم تله‌متری رادیویی، باید در مرحله‌ی نصب اولیه مورد نظر قرار گیرد. سیستم‌های طراحی شده با تجهیزات تکرارکننده‌ی رادیویی،  محاسن بسیاری دارند زیرا فقط با نصب یک رادیو در یک نقطه و نصب آنتن در جهت مطلوب، می‌توان محدوده‌ی سیستم تله‌متری را افزایش داد.

رادیوی پیشنهادی در این طرح، رادیوی متعارف (conventional Radio) با مشخصات زیر می‌باشد:

رادیوی متعارف غالبا" در باند فرکانسی UHF کار می‌کند ولی در صورت نیاز ، در باند فرکانسی VHF نیز به‌کار گرفته می‌شود.

سیستم‌های رادیویی 400 مگاهرتز می‌توانند به چندین RTU بر روی یک خط (به‌طور مثال 50 نقطه) تا شعاع 40 کیلومتر، در صورت استفاده از تکرارکننده، دسترسی یابند. امکان استفاده از طیف‌های فرکانسی مذکور، در محدوده‌ی شهرها، به‌طور روزافزونی کاهش می‌یابد.

سیستم‌های 900 مگاهرتز مشابه سیستم 400 مگاهرتز می‌توانند به چندین RTU ، اما تا شعاع 25 کیلومتر دسترسی یابند. امکان استفاده از طیف‌های فرکانسی مزبور در محدوده‌ی شهرها به آسانی انجام می‌پذیرد.

این سیستم دارای قیمتی مطلوب و پایین برای انتقال اطلاعات با سرعت کم می‌باشد.

مزایای استفاده از سیستم‌های رادیویی عبارتند از:

-          مستقل از خرابی خطوط می‌باشند.

-          قابلیت بالا و زمان خرابی کم به علت انجام عملیات تعمیراتی به‌صورت مدولار

-          هزینه‌های تعمیراتی نسبتا" پایین

-          ایمنی و قابلیت اطمینان بالا با توجه به Redundancy

 

معایب این سیستم نیز به شرح زیر می‌باشند:

-          لزوم اخذ مجوز فرکانس

-          تراکم طیف فرکانس

-          سرمایه‌گذاری اولیه‌ی زیاد به علت انجام عملیات نصب برج مخابراتی

-          نیاز به اخذ مجوز استفاده از مسیرهای مورد نیاز

-          نیاز به جاده‌های دسترسی و برق برای تکرارکننده‌ها

-          محدودیت کانال‌های موجود در مجوزهای دریافتی

-          نیاز به طرح بحرانی سیستم برای انعکاس، جذب و انکسار امواج رادیویی

-          نیاز به دریافت مجوز از سازمان‌های محیط زیست و صاحبان املاک برای نصب برج و احداث جاده‌ی دسترسی

-     احتمال احداث ساختمان، ابنیه و سایر تاسیسات در مسیر دید آنتن‌ها بعد از تاسیس و نصب شبکه مخابراتی که نتیجه‌ی آن لزوم تغییر مسیر آنتن خواهد بود.

مبانی و معیارهای طراحی تجهیزات تله‌متری(اسکادا)- قسمت سوم

۲-      مطالعه‌ی انواع شبکه‌های مخابراتی:

شبکه‌ی مخابراتی به تجهیزات مخابراتی گفته می‌شود که اطلاعات آنالوگ و دیجیتال جمع‌آوری شده از نقاط کنترلی را به اتاق کنترل مرکزی فرستاده و برعکس فرمان‌های صادر شده از سیستم کنترل مرکزی را به نقاط تحت کنترل منتقل می‌کند.

در شبکه‌های مخابراتی معمولا" دو نوع پیکربندی برای سیستم اسکادا وجود دارد:

-          پیکربندی نقطه به نقطه (Point to Point)

-          پیکربندی نقطه به چند نقطه (Point to Multi Point)

پیکربندی نقطه به نقطه، ساده‌ترین شکل پیکربندی برای شبکه‌های تله‌متری بوده و در این حالت اطلاعات فقط بین دو ایستگاه تبادل می‌گردد و در این حالت، یک ایستگاه، اصلی (Master Station) و ایستگاه دیگر فرعی (Slave Station) محسوب می‌گردد.

ولی در پیکربندی یک نقطه به چند نقطه، یک ایستگاه به‌عنوان اصلی معرفی شده و دیگر ایستگاه‌ها به‌عنوان فرعی درنظر گرفته می‌شوند. در ایستگاه اصلی، اتاق فرمان مرکزی که دربرگیرنده‌ی کامپیوتر اصلی می‌باشد، پیش‌بینی می‌گردد در حالی‌که در ایستگاه‌های فرعی، ترمینال‌های راه دور (RTU) قرار دارند که با یک آدرس منحصر به فرد ، به ایستگاه اصلی معرفی می‌گردند.

در شبکه‌های مخابراتی، دو مد مخابراتی (Communication mode) وجود دارد:

-          سیستم گردشی (Polling system)

-          (Interrupt System) سیستم وقفه‌ای

 

در سیستم گردشی، ایستگاه اصلی، مرکز کنترل شبکه‌ی مخابراتی بوده و به‌صورت متناوب به ایستگاه‌های فرعی اطلاعات داده و دریافت می‌کند. ایستگاه فرعی فقط در صورت درخواست ایستگاه اصلی، به آن پاسخ می‌دهد. هر ایستگاه فرعی با یک آدرس منحصر به فرد، مشخص شده و در صورتی‌که به درخواست ایستگاه اصلی در یک زمان مشخص، پاسخ ندهد، ایستگاه اصلی، درخواست خود را چندین بار تکرار می‌کند و بعد به ایستگاه بعدی می‌رود.

در سیستم وقفه‌ای که به "سیستم گزارشی در صورت وجود خبر" یا PBE : Polled Report By Exception نیز نامیده می‌شود، ایستگاه فرعی، ورودی خود را کنترل می‌کند و در صورتی‌که تغییر قابل ملاحظه‌ای مشاهده نماید، آن را به اطلاع ایستگاه اصلی می‌رساند. در این حالت، چنان‌چه یک ایستگاه فرعی، نیاز به ارسال خبر داشته باشد، شبکه را کنترل نموده و در صورتی‌که پیامی در حال مخابره در شبکه باشد به مدت زمان نامعینی (Random Delay Time) صبر می‌کند. در صورتی‌که مدت زمان انتظار طولانی گردد، سیستم در زمان لازم به آن مراجعه کرده و اطلاعات را دریافت می‌کند.

به‌طور کلی، انتخاب شبکه‌ی مخابراتی، متاثر از عوامل زیر می‌باشد:

-          تعداد ایستگاه‌های فرعی

-          تعداد اطلاعات ورودی به ترمینال RTU و زمان تازه شدن اطلاعات

-          محلRTU  ها

-          امکانات مخابراتی موجود

-          تجهیزات و تکنولوژی‌های مخابراتی موجود

هر یک از انواع تکنولوژی‌های مخابراتی، محاسن و معایب خاص خود را دارا می‌باشند که آن‌ها را برای کاربردی خاص، مناسب و در کاربردی دیگر، نامطلوب می‌نماید. انواع شبکه‌های مخابراتی برای این طرح شامل موارد زیر است:

-          سیستم رادیویی

-          کابل(خطوط زمینی)

-          ماهواره

 

مبانی و معیارهای طراحی تجهیزات تله‌متری(اسکادا)- قسمت دوم

1-      مبانی طراحی:

همان‌طور که در مقدمه‌ی مطلب ذکر شد، در بسیاری از سیستم‌های تله‌متری، مفاهیم کلیدی شامل  RTU ، SCADA (راهبری کنترل و جمع‌آوری داده)، پروتکل‌های مخابراتی و شبکه‌های فیزیکی انتقال اطلاعات می‌باشند.

RTU، وظیفه‌ی جمع‌آوری اطلاعات از سنسورها را به‌عهده دارند و آن‌ها را به شکل مناسبی برای استفاده‌ی پروتکل مخابراتی درآورده (و در بعضی حالت‌ها تبدیل) و  برای انتقال روی بستر مخابراتی آماده می‌نمایند. هر RTU اطلاعات مورد نیاز را یا از طریق ارتباط با سیگنال‌های الکتریکی و یا از درگاه‌های سریال تجهیزات هوشمند کسب می‌نماید.

پروتکل مخابراتی، زبان مورد استفاده برای دریافت و انتقال اطلاعات بر روی شبکه می‌باشد. پروتکل می‌تواند مشخص کند که چه کسی اطلاعات را می‌فرستد، چه کسی دریافت می‌کند، معنای داده‌ها در پیام چیست، اطلاعات را برای اطمینان از صحت دریافت، بازبینی نماید و در صورت رخداد خطا، آن را تصحیح نماید. فرستنده و گیرنده‌ی پیام باید پروتکل مشابهی را به‌کار گیرند تا اطلاعات پیام را درک نمایند.

شبکه‌ی مخابراتی، بستر لازم را برای انتقال اطلاعات(پیام) از RTU به سیستم اسکادا، از RTU به RTU دیگر و بین سیستم‌های اسکادا فراهم می‌سازد. شبکه‌های مخابراتی متنوعی در سیستم‌های تله‌متری مورد استفاده قرار می‌گیرند که انتخاب آن‌ها بسته به محدودیت‌ها و هزینه‌ها می‌باشد ولی غالبا" استفاده از روش‌های ارزان و با سرعت انتقال پایین، متداول‌تر است. بسته به حوزه‌ی عمل و مسوولیت، فاصله‌ی مورد نیاز برای انتقال اطلاعات می‌تواند بسیار مهم باشد. استفاده از سیستم‌های رادیویی، شبکه‌های WAN(Wide Area Network)  و مخابرات ماهواره‌ای، گزینه‌های مطلوبی محسوب می‌گردند.

هر سیستم اسکادا در بردارنده‌ی یک یا چند کامپیوتر است که فراهم کننده‌ی ارتباط با شبکه‌ی مخابراتی(به کمک RTUها) و یک رابط اپراتوری برای کار با اطلاعات به‌دست آمده از RTUها می‌باشد. این اطلاعات ممکن است به‌صورت پیام نمایش داده شوند و یا برای دستیابی‌های بعدی، ذخیره گردند و یا به سیستم‌های کامپیوتری دیگر ارسال گردند.

نقاط مختلف سیستم‌های تله‌متری، معمولا" از حجم کوچکی داده برخوردار هستند. نقاطی مانند چاه‌ها، مخزن‌های آب، ایستگاه پمپاژ آب، داده‌هایی را از تجهیزات ابزار دقیق و همچنین تابلوهای برق جمع‌آوری می‌نمایند.

سیستم‌های نرم‌افزاری پیچیده، امکاناتی همچون، مشاهده‌ی میزان مصرف به منظور صدور صورت‌حساب، مدیریت دارایی‌ها، آنالیز قیمت آب، تعیین میزان دبی آب در هر منطقه، ردیابی نشتی آب و بهینه‌سازی مصرف انرژی بر مبنای جمع‌آوری اطلاعات زنده از RTU و از راه دور را در اختیار بهره‌بردار قرار می‌دهد.

مبانی و معیارهای طراحی تجهیزات تله‌متری(اسکادا)- قسمت اول

مقدمه :

امروزه Wireless Telemetry  به‌عنوان ابزاری پرقدرت برای جمع‌آوری و ذخیره‌ی اطلاعات در سراسر دنیا شناخته شده‌اند. این شاخه از مهندسی به‌عنوان ابزار بسیار مهمی جهت مدیریت بر منابع و پیشگویی‌های دقیق و به موقع برای کنترل سیلاب‌ها، خشکسالی‌ها و همچنین برنامه‌ریزی در جهت توسعه‌ی پایدار در چرخه‌ی زندگی مناطق مورد مطالعه ، استفاده می‌گردند. برای انتخاب بهینه‌ی سیستم تله‌متری و کنترل از راه دور، شرایط محیطی و منطقه‌ای و عوامل کلیدی زیر باید مورد نظر قرار گیرند:

-          پوشش جغرافیایی منطقه‌های مورد نظر

-          حجم اطلاعات تولید شده

-          مالکیت شبکه و کنترل روند گردش اطلاعات

-          سهولت کاربری و نگهداری

-          هزینه‌های جاری و سرمایه‌ای درنظر گرفته شده

-          پردازش، آنالیز و بایگانی اطلاعات

به‌طور خلاصه در طراحی و ساخت یک شبکه‌ی تله‌متری، عوامل فنی و تجهیزات متعددی دخیل هستند که به صورت فهرست‌وار عبارتند از:

-          سنسورهای اندازه‌گیری

-          واحد RTU(Remote Terminal Unit) 

-          تجهیزات ارتباطی مستقر در هر ایستگاه (Communication Devices) و پروتکل مخابراتی آن‌ها

-          تجهیزات جمع‌آوری و پردازش اطلاعات در ایستگاه مرکزی  (SCADA Center)

 

برقگيرهای حفاظت ثانويه(Secondary Surge Arrester)- قسمت دوم

کاربرد اصلی برقگيرهای ثانويه

1- برقگير ثانويه جهت حفاظت تجهيزات الکتريکی و الکترونيکی و منابع تغذيه‌ی فشار ضعيف تا ولتاژ 1000 ولت

Surge arresters for power supply systems and equipment up to 1000 V

 

2- برقگير ثانويه جهت سيستم‌ها و تجهيزات تبادل اطلاعات

Surge arresters for information technology systems and equipment

 

به‌عنوان مثال در يک ساختمان مسکونی علاوه بر نصب برقگير ثانويه‌ی الکتريکی برسرراه فاز و نول و ارت، برقگير ثانويه‌ی مخابراتی يا data جهت تمامی خطوط تلفن ورودی به ساختمان، مودم کامپيوتر، کابل تلويزيون در سيستم های تلويزيون کابلی و غيره نيز نصب می‌گردد.    (شکل 1)

برقگيرهای ثانويه‌ی الکتريکی و مخابراتی از لحاظ ظاهری می‌توانند مانند فيوزهای مينياتوری يا رله‌ها ساخته شده و در داخل پانل‌های برق و يا حتی به‌صورت روکار در ساختمان نصب گردند يا حتی به‌صورت آماده، داخل پريزهای تغذيه‌ی برق يا تلفن مونتاژ شوند به‌طوريکه اگر دوشاخه‌ی تلفن را به پريز محتوی برقگير ثانويه‌ی محافظ نصب کنيم، حفاظت الکتريکی و داده های مطلوب حاصل خواهد شد.(شکل2)

برقگيرهای ثانويه، دارای سطوح حفاظتی و ويژگي‌های متنوعی هستند که بسته به کاربرد و نوع دستگاه‌های مورد حفاظت طراحی و نصب می گردند.

ولتاژ ايمپالس اين برقگيرها (Maximum impulse withstand voltage)، در سيستم های فشار ضعيف زير 1000 ولت در 4 محدوده‌ی 5/1 کيلوولت، 5/2 کيلوولت ، 4 کيلوولت و 6 کيلوولت و در انواع تک‌فاز و سه فاز تقسيم می شوند و کلاس حفاظتی اين‌ها از کلاس I تا III قابل تغييراست که اين نيز توسط طراحی و از روی مشخصات فنی سازنده‌ی اين تجهيزات تعيين می گردد.

علاوه بر کلاس حفاظتی و ولتاژ ايمپالس، به ساير مشخصات مهم اين برقگيرها از جمله جريان تخليه‌ی ماکزيمم(Max. Discharge current)، پاسخ زمانی نوعی فيوز پشتيبان و درجه حرارت عملکرد آن‌ها اشاره نمود که در هر کاربردی می تواند طراحی و انتخاب شود.

پارامترهای مهم برقگيرهای ثانويه‌ی داده (data) نيز بعضاً مشابه برقگيرهای ثانويه‌ی تغذيه هستند با اين تفاوت که مثلاً ولتاژ عملکرد این برقگيرهای ثانويه، 48،24،12،6 و 110 ولت است و جريان تخليه‌ی ماکزيمم آن‌ها نيز به مراتب کمتر است.

 

از ويژگي‌های متمايز برقگيرهای ثانويه‌ی داده، می‌توان به نرخ داده (data rate) برحسب MBit/S و نيز ظرفيت پارازيتی (Parasitic capacitance) آن‌ها برحسب nf  اشاره نمود.

 

برقگيرهای حفاظت ثانويه(Secondary Surge Arrester)- قسمت اول

جريان‌های سرگردان الکترومغناطيسی Electro Magnetic Interference (EMI) پديده‌ی ناخواسته‌ای است که می تواند روی تجهيزات الکتريکی و الکترونيکی حساس مثل کامپيوترهاَ، دستگاه‌های تلفن مرکزی، سيستم‌های کنترل ميکروپروسسوری، اينورترها و تمامی تجهيزات ديجيتال تاثير سوء داشته باشد.

 در ابتدا اين پديده و راه‌های کنترل آن صرفاً در سيستم های نظامی و هوافضا مورد توجه قرار داشت.

ولی در زندگی روزمره‌ی کنونی که اطراف محل زندگی و کار و تفريح ما چندين دستگاه حساس الکترونيکی و ميکروپروسسوری وجود دارد بی اعتنایی وعدم  نگاه جدی به اين پديده، نوعی سهل انگاری و بی تفاوتی محسوب می‌گردد.

 در ابتدا آمريکا و سپس اروپا (EU) مرام‌نامه و دستورالعملی به شماره 89/336/EEC صادر نموده و کشورهای عضو ملزم به اجرای مفاد اين مرام‌نامه شدند که هدف آن مقابله با آثار سوء و مخرب EMI می باشد.

 

آثار سوء EMI در درجه‌ی اول، ايجاد نويزهای مزاحم و اخلال در کيفيت تبادل داده و اطلاعات می باشد که در عصر انفجار اطلاعات بسيار پررنگ‌تر ظاهر گرديده است و دوم ايمنی تجهيزات و اشخاص در مقابل آثار زيان‌بار EMI خواهد بود.

 Surge یا جهش ناگهانی ولتاژ يا جريان که می تواند ناشی از صاعقه، کليدزنی، اشتباه اپراتور، الکتريسيته ساکن و غيره باشد، علاوه بر آثار و تبعات شناخته شده‌ای که دارد می‌تواند موجب وقوع EMI نيز بشود.

 

به‌طور کلی در يک دستگاه الکتريکی يا الکترونيکی، پديده ها يا تجهيزات صنعتی زير می‌توانند موجب بروز EMI شوند.

 

تجهيزات ارتباطی راديویی تلويزيونی

تجهيزات پزشکی و داده پردازی

لوازم خانگی و کليدهای فشارقوی

صاعقه

بارهای الکترواستاتيک

مدارات مخابراتی

تجهيزات راه آهن و کوره‌های قوسی

خطوط توزیع برق

 

با انجام طراحي‌های پيشرفته‌ی ارتينگ و گراندينگ در ساختمان‌های اداری، صنعتی و حتی مسکونی و استفاده از گراندينگ سيگنال يا ارتينگ Quiet يا تمیز می‌توان تا حد قابل توجهی اثرات سوء EMI را در تجهيزات حساس از بين برد.

 

·   توجه : جهت آشنایی با گراندينگ سيگنال به مطالب سيستم ارت تجهيزات حساس مراجعه فرمایيد.

 

از بين 8 پديده‌ی توليد کننده‌ی تداخل ميدان الکترو مغناطيسی (EMI) که در شکل بالا اشاره گرديد، صاعقه می‌تواند مهم‌ترين و مخرب‌ترين آن‌ها باشد که به اين خاطر علاوه بر طراحی گراندينگ آرام، تجهيزات حفاظت ثانويه (Secondary Arresters) يا برقگيرهای ثانويه نيز در صنعت جاافتاده و توليدکنندگان آمريکایی، اروپایی و ژاپنی به طراحی و ارائه اين برقگيرهای ثانويه، جهت نصب در پانل های توزيع برق  و روی خط تغذيه‌ی برق يا ديتای دستگاه‌ها، از حدود 3 دهه‌ی پيش اقدام نموده‌اند.

 به نقل از "برقگیرهای حفاظت ثانویه " - شرکت ولکانیک

سيستم زمين تجهيزات الکترونيکی حساس(قسمت سیزدهم)

* چالش های سيستم گراند تجهيزات حساس

 

1-    تعبيه الکترود ارت مجزا يا حتی رينگ ارت مجزا صرفاً جهت گراند کامپيوتر، بعضی مواقع سبب افزايش نويز هم خواهد شد.

2-  تعويض عمدی يا سهوی سيم نول با سيم گراند در اکثر حالت‌ها موجب وقوع نويز درتجهيزات مختلف حساس خواهد شد که در نقاط فيزيکی مختلف نصب شده اند.

3-  طراحی گراندينگ کامپيوتر با تغذيه اين تجهيزات در ارتباط است مثلاً طراحی گراندينگ برای يک سيستم کامپيوتری که از طريق شبکه سراسری برق شهر تغذيه شود با سيستمی که از طريق ديزل ژنراتور، باتری، UPS يا غيره تغذيه شود، متفاوت خواهد بود. هرچند که مشترکات زيادی نيز دارند.

4-  در سيستم های کامپيوتری VHF (بالای 1 گيگاهرتز) سيم ها و کابل های شيلددار و حتی بدون شيلد موجود در سايت می‌توانند به‌عنوان آنتن عمل کنند و بخشی از فرکانس های راديویی را جذب نمايند و موجب تبادل و پردازش غلط ديتا در کامپيوتر شوند. اين سيگنال‌های RF روی سيگنال‌های کامپيوتر سوار می شوند و موجب توليد  EMI  می شوند.

5-  ريزپردازنده‌های کامپيوتر معمولاً با ولتاژهای بسيار پايين، حدود 5 تا 12 ولت کار می کنند، لذا عدم هم بندی و گراندينگ مناسب در اين تجهيزات می تواند موجب اختلاف ولتاژهای ناخواسته ای شود که نسبت به 5 تا 12 ولت مقدار قابل ملاحظه‌ای دارد و در فرکانس های بالا اثرات سوء در عملکرد پردازنده خواهد داشت.

6-  طراحی و اجرای يک گراند با امپدانس کم در فرکانس‌های راديویی نيزکار ساده ای نيست زيرا راکتانس القایی گراند، نسبت مستقيم با فرکانس دارد (X=2pfL) و يک گراند نصب شده‌ی مشخص و ثابت،  در فرکانس رادیویی دارای راکتانس القايی 500.000 برابر راکتانس خود در فرکانس 60 هرتز می‌باشد.

7-  ابعاد پنجره‌ی مش يا شبکه حلقوی کف سايت های محل نصب تجهيزات کامپيوتری حساس و حتی رايزرهای ارت متصل به اين شبکه حلقوی بايستی از يک حد بيشتر نباشد و به اصطلاح مش ريز

1بافت باشد. اين امر در تجهيزاتی که با فرکانس های بالا کار می کنند ملموس تر است و معيار آن اين است که ابعاد پنجره مش يا طول رايزر نبايد بزرگتر از 0.1  يا 0.05 طول موج سيگنال‌های تجهيزات باشد. به‌عنوان مثال در فرکانس 10 مگاهرتز که طول موج 100 فوت دارد ابعاد پنجره بايستی از 5 فوت بزرگتر نباشد و اگر طول پنجره يا هادي‌های رايزر در هر قسمت از اين مقدار بيشتر باشد نويزهای ناخواسته به سيستم اعمال خواهد شد.

۸-  شبکه يا مش سايـت های محل نصب تجهيزات حساس معمولاً روی کف های کاذب نصب می شوند که اين کف ها نبايستی از قطعات و اتصالات آب‌کاری شده با فلز روی  (Zn)تشکيل شده باشند زيرا فلز روی دارای ولتاژ گالوانيکی بالا   (1/1 ولت) بوده و موجب توليد ولتاژها و سيگنال‌های ناخواسته در سايت حساس خواهد شد

 

۹-  تمامی هادي‌های شبکه يا مش سايت های حساس بايستی از نوع تسمه مسی سخت  copper strip) (Solidيا تسمه مسی بافته شده (Braided copper strip) باشد وحتی المقدور  از سيم های مسی تابيده با مقطع گرد معمولی استفاده نشود زيرا اين سيم ها در فرکانس‌های بالا دارای اندوکتانس زياد بوده و راکتانس القايی شبکه را افزايش می دهند.

۱۰-  معمولاً در سايـت های ابزار دقيق و کامپيوتری از کابل های سيگنال شيلددار استفاده می شود که شيلد نقش محافظ نويز را برای هسته اصلی کابل بازی می کند که در اين حالت معمولاً شيلد زمين خواهد شد. نکته مهم در اين‌جا اين است که تنها يک طرف (ابتدا يا انتها) کابل شيلددار زمين شود، زيرا اگر دو طرف کابل زمين شود، یک حلقه جريان داخلی با زمين تشکيل می‌شود و جريان ناخواسته‌ای از شيلد عبور می‌کند که باعث گرم شدن و آسيب به کابل می گردد. در ضمن شيلد کابل‌ها را در جعبه های اتصال که هادي‌های کابل‌ها جدا می شوند نبايستی از هم جدا نمود ودر صورت ناچاری حتما" بايستی شيلدها  مجددا به هم متصل گردند.

 برگرفته از " سیستم زمین تجهیزات الکترونیکی حساس" - شرکت ولکانیک

 

سيستم زمين تجهيزات الکترونيکی حساس(قسمت دوازدهم)

انواع سيستم‌های گراند برای کامپيوترها

 

a)    گراندينگ تک نقطه‌ای

b)      گراندينگ چندنقطه‌ای

c)       گراند سيگنال برای تجهيزاتی که با فرکانس های RF کار می کنند.

d)      گراند خازنی

e)      گراند با اندوکتانس پايين

f)        گراند ايزوله

 

هر يک از اين سيستم ها ويژگي‌هايی دارند که در هر پروژه، بسته به خصوصيات زیر می توان  يک يا چند نوع از اين  سيستم ها را برای آن‌ها طراحی نمود.

 

اين خصوصيت‌ها عبارتند از: 

1- فرکانس‌های عملکرد دستگاه‌ها و نيز فرکانس سيگنال‌های تبادل شده که از فرکانس صفر يا سيستم DC گرفته تا فرکانس‌های 100 کيلوهرتز يا بالاترتغيير خواهد کرد. به‌طور مثال يک سيستم زمين که برای گراندينگ شبکه برق شهری 5 اهم مقاومت دارد  برای گراندينگ سيگنال 100 کيلوهرتز حدود 1000 برابر می شود که عدد بسيار بالایی است.

 

2-سيستم برق عمومی يک سايت کامپيوتری، معمولاً توسط مهندسان مشاور برق طراحی و توسط پيمانکاران برق نصب  می‌گردد. سيستم گراند ايمنی يا (Safety ground) در اين محل‌ها نيز مشابه بخش‌های ديگر ساختمان، به‌طور عمومی توسط اين عوامل طراحی و اجرا می‌گردند.

سيستم‌های کامپيوتری و داده‌پردازی نيز توسط شرکت‌های سازنده و يا خبره‌ی کامپيوتری نصب می‌گردند ودر اين‌جا اولين مشکل يعنی ايجاد تداخل بين سيستم کامپيوتری و سيستم‌های برقی معمولی مثل هواسازها، اعلان حريق، ارتباطات تلفنی داخلی و غيره بروز می‌کند و نتيجه‌ی اين مشکل، توليد نويز است که عموماً موجب اخلال در سيستم های داده‌پردازی و کامپيوتری حساس خواهد شد.

به اين دليل بايد سيستم ارت کامپيوتر و نيازمندي های آن به‌طور کامل شناخته شده و در هنگام نصب سيستم ارت، اين ضروريات مورد بررسی قرار گرفته و به مرحله اجرا درآيند.

 در اين‌جا جهت آشنایی و هشدار فنی، بعضی نکات موثر درطراحی گراندينگ تجهيزات حساس،  به‌صورت مختصر بيان می‌گردند.

سيستم زمين تجهيزات الکترونيکی حساس(قسمت یازدهم)

۵- سيستم مرکزی قابل توسعه : يک سيسنم مرکزی  با شاخه ها و لينک هايش در شکل زیر مشخص شده است.

 

وجه تمايز اين سيستم نسبت به سيستم‌های گروهی و ايزوله اين است که تمامی عناصر و اجزای سيستم از بخش مرکزی به مسافت‌های فيزيکی طولانی منشعب شده‌اند. از طرفی وجه تمايز اين سيستم با يک سيستم توزيعی اين است که اجزای منشعب شده در اين سيستم، قدرت خود را از قسمت مرکزی می‌گيرند.

اتصال به يک منبع تغذيه به‌غير از جزء اصلی، در جای ديگر استفاده نشده است.

يک مثال از اين نوع سيستم، يک کنترل‌کننده‌ی صنعتی فرآيند (Process control) با تمامی سنسورها و عملگرهای (Actuators) نصب شده در نقاط دور از کنترل‌کننده يا ثبات داده (Data logger) می‌باشد.

هسته‌ی اصلی يا مرکزی اين سيستم بايستی به‌عنوان يک سيستم ايزوله يا گروهی فرض شود. بسته به محدوده های فرکانس عملکرد و سطوح سيگنال‌های اجزای انشعابی و مشخصه‌ی EM محيط ممکن است يک گراندينگ تک نقطه درختی (Single point tree)  يا گراندينگ ستاره (Star grounding) يا گراندينگ چند نقطه (Multiple point) در اين سيستم به‌کار گرفته شود.

اغلب سيستم های مرکزی و انشعابات آن درگير فرکانس های راديوئی يا پايين تر با پهنای باندهای اطراف فرکانس قدرت می باشند. در اين وضعيت، گراندينگ تک نقطه‌ی درختی توصيه می شود به صورتی که گراند اصلی در هسته باشد و يک اتصال (گراند ايمنی) انشعابی که به استراکچر متصل شده است، اجزای انشعابی بايد شناور يا متعادل شده گردند.

هادي‌های زوجی پيچيده شده (Twisted pair) يا هادي‌های منتقل‌کننده‌ی سيگنال متعادل شده (Balanced transmission line) بايد بين هسته‌ی اصلی و شاخه‌ی انشعابی استفاده شود. اگر ثابت شود که کوپلينگ تشعشعی (Radiated coupling)  مساله ساز است، شاخه های انشعابی بايد درحد ممکن طوری پيکره‌بندی شوند که شيلدها بتوانند از هسته اصلی تا محفظه‌ی اجزای انشعابی کشيده شوند.

 

 برگرفته از "سيستم زمين تجهيزات الکترونيکی حساس" - شرکت ولکانیک

 

سيستم زمين تجهيزات الکترونيکی حساس(قسمت دهم)

4- سيستم های توزيعی چندگانه : 

 اين سيستم ها نيز شبيه سيستم های توزيعی می باشند و تنها تفاوت آن‌ها در اين است که معمولاً چند سيستم در يک محيط و به‌طور هم‌زمان کار می‌کنند.

يک روش تشخيص سيستم های توزيعی چندگانه اين است که آنها نوعاً يک ريسک بالای تداخل با يکديگر را موجب شده و قابليت جذب نويز بيشتری را از يکديگر و از محيط بيرون دارند. بنابراين علاوه بر نيازمندي‌های گراندينگ شبيه سيستم های توزيعی، شيلدينگ و فيلترينگ اضافی نيز جهت به حداقل رساندن تداخل اين سيستم ها ضروری می‌باشد.

 

برگرفته از"سيستم زمين تجهيزات الکترونيکی حساس"- شرکت ولکانیک