MS通信
M-System Co., Ltd
2009.11

MS通信是日商愛模系統股份有限公司每月在中文網站上定期發行的刊物。MS通信的源泉主要來自愛模系統在日本每月發行的企業月刊MS Today。MS Today自1992年創刊以來,在日本的發行量已達6萬多份。其內容包括:日本的測控行業的最新動向,實際應用案例,愛模系統的產品介紹,展覽會,免費培訓資訊等對廣大用戶有用的資訊。
發行MS通信旨在通過介紹愛模系統的產品,向台灣用戶提供日本的行業資訊,增進兩國的技術交流。殷切希望MS通信成為溝通愛模系統和廣大用戶資訊交流的橋梁。歡迎對該刊物提出寶貴意見。

產品介紹
保護通信網路的避雷器
近年來,為了節省配線和系統追求便利性和擴充性的要求增加,同時隨著通信網路的開放性所帶來的便利,對通信網路的需求急劇增加。所以,基於通信網路的獨特特性,其防雷措施比其他電子設備顯得更加重要。

愛模系統公司將過去幾十年積累起來的遠端I/O,通信轉換器和各種通信網路設備的相關開發經驗,進而生產了針對開放性通信網路的防雷産品。下面大略介紹一下有關通信網路的防雷産品及建構的理由。

1,通信網路防雷的重要性
圖1衆所周知,通信網路是通過一條線纜在全網路間傳播資訊。通過網路連接起來的設備對高速處理資訊的能力要求相當高。我們經常會聽到這樣的說法:越是高速的電子設備,越容易被雷擊壞。這究竟是什麽原因呢? 原因之一在於IC的小型化。爲了實現高速化,必須儘量控制IC內部的浮游容量。這樣一方面使半導體晶片更加小型化,另一方面耐壓強度相應降低。
通信網路設備內部一般裝有IC晶片,它的抗雷湧電壓能力通常非常薄弱。
除了設備以外,我們再看一看配線方面。
通過網路連接起來的設備全部通過一條線纜連接起來。因此,當網路有雷電湧的侵入時,所有連接在網路上的設備都會受到影響。也就是說,危害不僅僅限於一台設備,而會波及到像蕃薯式連接的網路整體區塊(1)。
就算幸運,危害只限於一台設備,但如果該設備是主機的話,也同樣會導致網路整體的癱瘓和工廠停産。雷擊危害就不僅僅是一台設備的修理費,而是幾十倍,上百倍的費用。
上面就針對通信網路的特有問題作了一些簡單的分析,由此我們可以瞭解到,爲了減輕雷擊帶來的危害,通信網路的防雷措施是多麽的重要。

2,各種通信網路專用的避雷器
表1是我公司現有的通信網路專用的避雷器系列産品。這裡包刮主要的開放式通信網路的防雷産品。
表1 各種通信網路專用避雷器
開放式通信網路
專用避雷器
型號
特性
外觀
DeviceNet
支援通信速度500kbps。
保證信號和電源間保護的協調性。
Ethernet
線纜規格10BASE-T/100BASE-T
具Modbus, CC-Link等電氣規格參照RS422/RS485的通信
使用帶寬廣(動作衰減量:-0.5dB以下@DC-2MHZ)
LonWorks
收發器FTT-10A專用
PROFIBUS-PA
非防爆規格
HART
帶壽命顯示功能
 

另外,有些網路産品如部分支援DeviceNet的網路産品禁止使用避雷器。原因是怕避雷器的連接不當會産生通信錯誤。愛模系統公司生產的避雷器在設計上當然考慮了對通信的影響,所以使用起來不會有這類的問題發生。我們也遇過,由於沒有設置避雷器而導致設備損壞的實際案例,所以我們建議,不能將希望寄託於設備本身的耐浪湧電壓的能力,應該考慮使用避雷器來防止雷害。
但是有些用戶在使用避雷器以後遇到不能取證或其他問題時,喜歡將原因歸究到避雷器上,爲此,我們不得不建議,如果通信規格註明禁止使用避雷器,在採用避雷器時還是請使用者慎重考慮。

3,通信網路防雷的基本概念
圖2接下來介紹通信網路防雷措施的基本概念。 首先一點需要指出的是,只在主要通信線上安裝一台避雷器並不能保護整個網路。由於網路覆蓋面通常很廣,接地點也不只一處。接地點不同導致不同的設備間産生電位差,就會發生耐壓破壞。只要接地點不同就務必要安裝一台避雷器(以每個儀錶盤安裝一台爲標準)。
其次,電源部分的保護也需要安裝避雷器。保護網路的避雷器在釋放浪湧電壓時,由於有接地電阻,大地的電壓將上升。由於電壓的上升,在設備內部和電源線間産生電位差,有可能會導致絕緣破壞。
還有需要注意的一點是,設備上有接地端子的時候,和避雷器的接地端子間一定要跨接接地,接地點必須連接到避雷器一側。
防雷對策的重要因素歸根究底在於遭到雷擊時是否確信系統各個部分為等電位。根據以上的思路考慮防雷措施,確保設備間,設備內部,設備外殼間的等電位,可以將雷擊的危害控制到最小程度(2)。

另外,通信網路中有的像DeviceNet那樣信號線和通信線共用一條線纜。爲了保護這類通信網路設備,有人建議分別單獨保護信號線和DC電源線,我們認爲這種方法不可取。原因是不同避雷器間的動作不一定協調(如放電元件的同時動作),絕緣耐壓能力弱的信號/電源之間免不了會産生浪湧電壓。這樣使用避雷器反而造成設備更容易破壞的環境。
愛模系統公司有DeviceNet專用的避雷器(如1所示)。請注意,有些DeviceNet的設備是禁止使用避雷器的,使用時需慎重考慮。該避雷器是愛模系統公司的特有的産品,在設計上考慮了信號和通信電源間的動作協調,用戶在使用時可以完全放心。
除了1所列的通信網路專用避雷器以外,我們還將根據用戶需求充實産品系列,歡迎採用愛模系統公司的避雷器。


熱線日記
Q1
造紙廠設備更新時,有一台加熱滾筒需要測3處溫度,並將其平均溫度作爲測量值且要用作控制信號。輸入設備採用舊系統的儀表,輸入信號爲Pt100歐姆。溫度感測器的輸出信號爲DC1-5V,溫度範圍都是0-100℃。請問有沒有適合的信號變換器?
A1
建議使用3路輸入的數位式演算變換器(型號:JFK)和熱電阻輸出變換器(型號:CVRTD)。將溫度感測器輸出的3路直流信號作爲JFK的輸入,再通過加減演算功能輸出其平均值。以該輸出作爲CVRTD的輸入,經過變換輸出Pt100歐姆的熱電阻對應的電阻值。CVRTD的電源斷開時輸出恆定的電阻值。訂貨時,需要指定JFK的演算參數及CVRTD的輸出溫度範圍。
圖1
Q2
測量擋板閥的開度時使用了旋轉式電位計,因爲動作頻繁,每7秒動作一次,經常會出現電阻絲由於摩擦而斷線的問題。請問有什麽好辦法可以防止斷線?
A2
可以用非接觸型角度感測器(90度)(型號:NRA)代替旋轉式電位計。非接觸型角度旋轉器可以輸出和旋轉角度成比例的信號,並且其內部結構爲非接觸型。它的原理是利用磁場中線圈旋轉時産生的電動勢測量旋轉角度。使用該産品不會産生由於摩擦引起的問題。它還具有溫漂小(±0.009%/℃),直線性好(±0.5%),輸出量程大(電源電壓5V時2-3V)等優點,而且體積小。使用時建議和角度旋轉器變換器(型號:PNS)配合使用。
圖2
 
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