By LEIDITECH | 22 September 2023 | 0 Bemerkungen
AutomatisierungssteuerungsmodulPLCLösung zur Vermeidung vorübergehender Überspannungen
|
AutomatisierungssteuerungsmodulAuch bekannt alsProgrammierbarer Logiksteuerung，für kurzPLC。diesePLCVerbessert für die raue Umgebung, in der sie installiert werden。Der größte Teil des Schutzes ist mechanisch，Zur Vermeidung von Faktoren wie extremer Temperatur und Luftfeuchtigkeit。jedoch，elektromagnetische Störungen （EMI）、Elektrisch schnell transient （EFT） Plötzliche und elektrostatische Entladung （ESD） Das Warten auf unsichtbare Elemente kann erhebliche Spannungstransienten verursachen，Dadurch werden ungeschützte Geräte beschädigt。 Shanghai LeimaoEMCKleiner Bruder sagte:：Die Verwendung von akribischem Layout, geeigneten Schutzschaltungen und ordnungsgemäß konzipierter Isolierung kann die unterbrechungsfreie Lebensdauer industrieller Steuerungssysteme über viele Jahre gewährleisten。
Hintergrund
seitSeit der Erfindung des Jacquard Webstuhls in 1801，PLCBesteht bereits，Verwenden Sie perforierte Karten, um die Haken zu steuern, die Muster in den Stoff weben。In einer langen Zeit，Mikroprozessoren kommen auf den Arbeitsmarkt，Elektronische Geräte haben die mechanische Steuerung ersetzt。Kleine Industriecomputer verwenden Programmiersprachen zur Vereinfachung von Prozessen und Maschinensteuerung，Vollständig verändert die verarbeitende Industrie。
Die Leute erkannten schnell, dass，Die Physik der Herstellung von Halbleitern kann zuPLCVerschwinden in industriellen Anwendungen。Diese Gefahren entstehen durch vorübergehende Stromstöße, die durch verschiedene elektromagnetische Ereignisse in industriellen Umgebungen verursacht werden。Überspannung kann Spannung an anderen Kabeln induzieren，Daraus resultiert eine Hochspannung auf Schaltungen, die nie dafür ausgelegt waren.。Wird der absolute Maximalwert überschritten，Schäden an Halbleiterbauelementen sind in der Regel unvermeidlich。
Überspannungsart
EMCBrother, fassen Sie die folgenden Arten von transienten Überspannungen zusammen, die elektronische Geräte beschädigen können。
1）Die häufigstenESDEs wird durch die Akkumulation von Ladungen an Personen oder Geräten verursacht。Während der Entladung，Erzeugt extrem hohe Spannung，Beschädigung oder Zerstörung von Halbleiterbauteilen。
2）Der Schaden kann dadurch verursacht werdenVerursacht durch Naturphänomenevon，Zum Beispiel Blitze，Oder einfach isolierte Schuhe tragen，Gehen Sie herum，Berühren Sie dann das Gerät，Besonders Steckverbinder。
3）WannWenn Induktionslasten wie Motoren oder Magnetventile durch Relais oder Schalter getrennt werden，Wird passierenEFTBurst。Induktoren speichern Energie，Wenn der Stromkreis geöffnet ist，Da die Induktivität Energie freisetzt，Der Strom wird weiter fließen.
V = L（di/dt）
unter V In Volt，L In Einheiten von Henry，i In Amperes，t In Sekunden。
Im Moment wird der Stromkreis geöffnet，di/dtKann sehr groß werden（Theoretisch unendlich）。Dies bewirkt, dass die Relaiskontakte（Oder Halbleiterschalter）Erzeugen Sie extrem hohe Spannung am Luftspalt des。Bei Relais oder Schaltkontakten，Die Spannung kann genug steigen, um Luft zu ionisieren und einen Lichtbogen zu bilden。
Lichtbogen hat negativen Widerstand，Daher, wie der Strom fließt，Es wird den Widerstand verringern，Den Stromkreis vorübergehend wieder schließen，Bis der Bogen erlischt。Dies kann für viele Zyklen dauern，Jeder Zyklus führt zu sehr großen Spannungsspitzen（Diagramm1）。Der Antriebskreis wird durch umgekehrte elektromotorische Kraftimpulse geschützt。jedoch，Kabel sind in der Regel gebündelt，Diese Peaks erscheinen im gemeinsamen Modus auf allen Drähten。
Diagramm1 Elektrischer schneller Übergang （EFT） Plötzlich（Oben）Wiederholen，Bis sich die Energie in der induktiven Last auflöst。Dies kann viele Zyklen erfordern und mehrere Millisekunden dauern。
deshalb，Auch wenn das Aggressorsignal（Der Auslöser des Anstiegs）Geschützt und auf völlig unterschiedlichen Schaltkreisen platziert，EFT Plötzliche Vorfälle können auch in anderen Bereichen auftreten（Opferbereitschaft）Induzierte Spannung an Drähten，Diese Kabel können die elektronischen Geräte beschädigen, an die sie angeschlossen sind。Es ist üblich, Trägerkabel zusammen mit Signalverdrahtung zu führen，Signalverdrahtung kann diesen großen Spitzen ausgesetzt sein。
UndESDExposition variiert，Diese Transienten treten im Normalbetrieb kontinuierlich auf。Wann immer der Schalter、Wenn Relais oder andere Steuerkreise induktive Lasten öffnen，Diese Arten von Spitzen werden erscheinen。
Andere Quellen von Überspannungen und destruktiven Strömen
1）Blitz、Benutzerinduziert ESD、EFT Plötzlich und andere EMI Quelle wirkt sich auf I/O Modul stellt eine Bedrohung dar。jedoch，Andere Quellen，Differenzerdung durch transiente und andere statische Quellen，Mögliche Schäden an Schnittstellen und empfindlichen messelektronischen Bauteilen。
Was gilt als“Boden”Vollständiger Bezug zur Messung。Stromversorgung“Erdung”Es gibt die lokale Verbindung zurück。Aber normalerweise，Durch den Widerstand im Erdungspfad，Die Erdung zwischen Geräten kann mehrere Volt voneinander entfernt sein，In schweren Fällen kann es Hunderte von Volt oder höher erreichen。Der Widerstand in der Erdung kann diesen Erdungsdifferenz verursachen，Der Unterschied kann statisch sein，Es kann auch dynamisch sein。
In Abbildung2，Strömung, die zum Boden fließt（IG）Widerstand wie schlechter Boden oder Erdungsverbindungen können auftreten。Wenn Strom durch diesen Widerstand fließt，Eine Spannung wird darauf erscheinen，Ideale Erdung（0 V）An einen anderen Ort verschieben（Basierend auf höherer oder niedrigerer Polarität）。
Diagramm2. verabschiedenRGvonVDer Strom, der zum Boden fließt, kann an zwei Punkten sein（VG1 undVG2）Bewegliches Bodenpotential zwischen，Dadurch wird eine Differenzspannung zwischen der Masse erzeugt。Unter vorübergehenden Bedingungen，Dies kann Hunderte von Volt oder höher erreichen
2）Blitzinduzierter Strom ist vorübergehend，Das Erdungsdifferential kann unter extremer Spannung geändert werden。Obwohl diese Überspannungen vorübergehend sind，Aber aufgrund ihres hohen Stroms，Sie können erhebliche Schäden verursachen。Bei Verwendung geschirmter oder neutraler Drähte（Nicht schwimmend）Dies gilt insbesondere für die Verkabelung。
Schutzstrategie
1）IEC61000-4-4 Die Normen legen das Niveau fest, dem Geräte standhalten müssen, wenn Kabel in das Chassis gelangen。Diese Standards können Transienten von 4000 prüfen VAnschluss für（Diagramm1）。WegenESDundEFTDie Gesamtenergie der Pulsgruppe ist sehr gering，Daher ist es am besten, transiente Spannungsunterdrücker zu verwenden（TVS）DiodeKlemmen Sie diese Impulse an den Boden.。
Diese Dioden haben eine sehr geringe Kapazität，Es sollte so nah wie möglich am Einstiegspunkt sein，Steckverbinder oder Stifthalter in der Nähe des Kabelabschlusses。überDifferenzsignal，TVSDioden sollten im gemeinsamen Modus platziert werden（Differentialpaar an beiden Enden）。Angemessene Verbindung mit der Erdungsebene sollte hergestellt werden，Zur Vermeidung von Überspannungen beim DruckenLeiterplatte（PCB）Zusätzlicher Schleifenstrom erscheint im Inneren，Dies führt zu zusätzlichen Hochspannungsspitzen。
2）Zur Vermeidung von Erdungsabweichungen，Isolation ist die einzige Antwort。Isolierung kann auf mehrere Arten erreicht werden。Die Transformatorkupplung in der isolierten Stromversorgung funktioniert gut，Systemerdung relativ zur Erdung zulassen“schwimmen”。Transformatoren sind nur für niederfrequente Isolation geeignet，Benötigen Sie ein AC-Signal, um die Barriere zu überqueren。Für DC-Steuerung oder Hochfrequenzanwendungen（Wie Kommunikation），Optische Isolatoren sind sehr nützlich。
Aber in vielen Anwendungen，Aufgrund erhöhter Betriebstemperatur，LEDWird mit dem Alter degradieren，Dies ist bei hochzuverlässigen industriellen Steuerungssystemen zu vermeiden。Der Frequenzgang des Photodiodenempfängerteils des Isolators ist in der Regel begrenzt，Dies begrenzt die maximale Betriebsdatenrate durch das Gerät。
3）vielleicht，Halbleiterisolator（alsISO7131CC）Bereitstellung von Stromisolierung durch kapazitive Kopplung innerhalb des Geräts。Sie können viele Standards liefern, die mehr als 2500 VRMS Isolierung von，Datenrate übersteigt 40 zu 50 Mbits/s。
Der Vorteil von Festkörpergeräten besteht darin, dass sie nicht zur optischen Isolation verwendet werden LED，Im Laufe der Zeit，Optische Isolierung reduziert und verliert die Leistung。Diese Geräte ermöglichen auch eine unabhängige Erdung und VCC Verbindung komplett isoliert。
Schlussfolgerung
EMCMeine Zusammenfassung lautet wie folgt：Industrielle QualitätPLCDie Systemdesigner, zusätzlich zur elektromagnetischen Umgebung，Wir müssen uns auch um die mechanische Umgebung des Installationssystems kümmern。Blitz、Erdschleife、ESD und EFT Plötzliche und verschiedene Ereignisse können potentielle destruktive Überspannungen erzeugen。
Designer müssen die Standards berücksichtigen, die sie erstellen und die tatsächlichen Ereignisse, die die in diesen Umgebungen exponierten Systeme beschädigen können。Die Verwendung von sorgfältigem Layout, geeigneten Schutzschaltungen und ordnungsgemäß konzipierter Isolierung kann die unterbrechungsfreie Lebensdauer industrieller Steuerungssysteme über viele Jahre gewährleisten。
ShanghaiLeiditech ElectronicsProfessionelle Bereitstellung elektromagnetischer Verträglichkeit für KundenEMCDesign Services für，Bereitstellung von Labortests für kostenlose Tests，Für KundenKosten der Projektsteuerung，undSchnellpassEMCProjekt fürGeschwindigkeit beschleunigen。
Marke Shanghai Leiditech，Verschiedene elektrostatische Blitzschutzschemata der Schnittstelle können bereitgestellt werden，Lösen Sie elektromagnetische Kompatibilitätsprobleme für Kunden，Mehr Schutzmöglichkeiten，Bitte suchen Sie das Miniprogramm auf WeChat“EMCElektromagnetische Verträglichkeit Gemeinschaft”Willkommen bei KontaktEMC Kleiner Bruder
|
Electrical Guardian: Enthüllung der magischen Kraft von TVS-Dioden
Einführung in Lin Bus und Spezialgeräte für elektrostatischen Überspannungsschutz
Hinterlasse eine Antwort
Ihre E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert. *