Bez właściwego uziemienia sieci z transmisją szeregową w standardzie RS-422/485 stają się wrażliwe na impulsy składowej wspólnej napięcia pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem. Może to zakłócić dokładny przesył danych i pomiary dokonywane przez czujniki, a nawet uszkodzić sprzęt.
Terminy ?dwuprzewodowa? i ?czteroprzewodowa? są często używane w dyskusjach na temat instalacji z transmisją danych w standardzie RS-422/485. Mogą być jednak mylące, ponieważ sugerują, że nie ma potrzeby instalowania dodatkowego przewodu uziemiającego. To nieprawda ? bez prawidłowego uziemienia instalacje te stają się wrażliwe na impulsy składowej wspólnej napięcia pomiędzy obwodem wejściowym (nadajnikiem) a wyjściowym (odbiornikiem), wynikającego z różnicy potencjałów ich mas. Może to zakłócić dokładny przesył danych i pomiary dokonywane przez czujniki, a nawet uszkodzić sprzęt.
W instalacjach dwu- i czteroprzewodowych istnieje potrzeba ułożenia dodatkowego przewodu, podłączonego do masy sygnałowej. Bywa on często przeoczony przy zamawianiu materiałów do instalacji sieci. Istnieją zarówno kable typu skrętka dwuprzewodowa z trzecim przewodem, jak i skrętka dwuparowa z piątym przewodem. Łatwiej jest jednak po prostu zastosować kabel z dodatkową parą przewodów. Użytkownik instalacji może wtedy wykorzystać jeden lub oba dodatkowe przewody do podłączenia masy sygnałowej. System dwuprzewodowy wymaga kabla dwuparowego, natomiast czteroprzewodowy ? kabla trzyparowego.
W systemach RS-422/485 może czasami zachodzić prawidłowy przesył danych bez uziemienia masy sygnałowej. Zdarza się to w sieciach, których węzły są zlokalizowane bardzo blisko siebie, zaś lokalna masa ma ten sam potencjał co w kontrolowanym środowisku laboratoryjnym. Metoda ta nie jest jednak zalecana. W przypadku bowiem znacznych odległości pomiędzy węzłami sieci i bez uziemienia masy sygnałowej przepięcia pochodzenia atmosferycznego oraz inne zakłócenia w instalacji elektrycznej mogą spowodować taki wzrost wartości składowej wspólnej napięcia pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem, że komunikacja w sieci stanie się niemożliwa ? albo wystąpi poważne uszkodzenie sprzętu.
Połączenie masy sygnałowej po obu końcach kabla, przy jednoczesnym odizolowaniu jej od uziemienia, nie wystarczy, by zapobiec problemom w rozległych sieciach z transmisją danych RS-422/485, nawet przy instalacji prawidłowego uziemienia w budynku oraz ochronników przepięciowych w instalacji. Czasami użytkownicy w ogóle nie wykorzystują uziemienia albo pozostawiają masę sygnałową kabla na jednym końcu w powietrzu, bez podłączenia, myśląc, że taki układ oferuje jakieś zabezpieczenie. Inni z kolei nie przedłużają masy sygnałowej, co eliminuje odniesienie dla sygnałów w standardzie RS-485. Każda z tych dwóch opcji wydaje się działać dobrze na początku, ale nieuchronnie doprowadzi do problemów z przerwami w komunikacji oraz wzrostu potencjału, co spowoduje uszkodzenie sprzętu. Niektórzy określają ten rodzaj instalacji jako ?częściowo izolowana?, ale tak naprawdę powinna się ona nazywać ?nieizolowana?.
Przy zastosowaniu izolacji galwanicznej (między liniami sygnałowymi poszczególnych węzłów magistrali a lokalnymi źródłami sygnału i zasilania) użytkownik powinien połączyć masy sygnałowe pomiędzy obydwoma końcami kabla. Izolacja tego rodzaju powinna być zastosowana, gdy kable biegną na dużych odległościach. Zewnętrzna ochrona przed przepięciami wymagana jest tylko wtedy, gdy spodziewane są duże wartości udarów napięciowych spowodowanych przez wyładowania atmosferyczne. Trzeba jednak zachować ostrożność, gdyż ochronniki przepięciowe zainstalowane na obu końcach obwodu mogą stanowić ścieżkę dla przepływu prądu.
Kwestii zasilania sprzętu sieciowego nie powinno się lekceważyć. Zasilanie urządzeń znajdujących się po obu końcach obwodu z tego samego zasilacza może spowodować powstanie ścieżki dla przepływu prądu dookoła izolacji (pętli prądowej), a wówczas konieczne będzie zastosowanie sprzętu z potrójną izolacją galwaniczną. Rozszerza ona izolację na każdy port danych i zasilacz, tworząc system całkowicie izolowany.
Autor: Brian Foster jest menedżerem produktu w firmie Advantech B+B SmartWorx.
Tekst pochodzi z nr 5/2017 magazynu "Control Engineering". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.
