Передача и прием сигналов на больших расстояниях

[Kenai]

Здравствуйте.
Столкнулся с проблемой, что нужно передавать цифровые и аналоговые сигналы(4-20мА) на расстояние 600-800метров при помощи кабеля. Цифровые сигналы - состояние сухих контактов (220В), аналоговые сигналы - управляющий сигнал токовая петля 4-20мА.
Заказчик сильно против применения каких-либо шин или беспроводной передачи. Передача будет осуществляться кабелем по уличной эстакаде. Есть информация, что заземление плохое, т.к по заводу распространены наводки.

В связи с этим вопросы:
будет ли корректно работать такая система?
какие могут быть рекомендации по кабельной продукции и заземлению?
реально ли передавать корректно управляющий (или сигнал ОС) сигнал 4-20мА на расстояния 600-800м?

Спасибо.

[san]

Иногда заказчику нужно объяснять, что он может быть против, но это ему же боком вылезет. Не раз уже наталкивался на "хотелки" заказчика, которые ни к чему хорошему для него же не обходилось. Не говоря уже о том какого гемора это стоит нам исполнителям.
Лучше цифра+оптика, на худой конец цифра + доп кабель для уравнивания потенциалов.

[Никита]

По дискретам - должно работать, при условии что с другой стороны стоят развязывающие электромеханические реле с приличным потреблением. Оптопара может не прокатить, впрочем проверяется просто - любой свободный кабель отсоединяется с обеих сторон и вешается светодиодная сигнальная лампа на один из концов. Примитивно и без гарантии, но хоть что-то...
4-20. В принципе токовый сигнал тем и хорош, что на него сложно что-то навести..Вопрос опять же в оконечном оборудовании. Можно попробовать тот же способ - калибратор с одной стороны и приемник (лучше тот, который будет штатно) с другой. Еще лучше и штатный источник со штатным же БП.
Про реальность - модернизировал систему в которой управление насосами и задвижками на водозаборе осуществлялось кнопками станции второго подъема. Расстояние по прямой - метров восемьсот, по кабелю - с километр. В земле, под жилой застройкой и электрифицированной ж/д. Нагрузка - пускатели насосов (то ли четвертой, то ли пятой величины) и задвижек (вторая величина). Работало, пока не сгнил сам кабель, алюминиевый, ровесник победы в Великой Отечественной. И после этого по оставшимся в живых его жилам организовали выделенную линию и запустили телемеханику. Временно. Но подозреваю что так до сих пор и работает.
Надеюсь, и с аналоговыми сигналами будет та же ситуация.
По кабелям - на дискреты - КВВГэ думаю, хватит. На 4..20 - экранированная витая пара, и не компьютерная FTP/STP/SFTP, а дубовая типа КИПЭП и ему подобных или усложненных их вариантов - по условиям прокладки. Из-за неизвестного спектра помех экраны лучше иметь и из фольги и плетеные одновременно. Заземление экранов - с одной стороны, там где заземлители лучше или там где землится ноль трансформатора или... В общем тут местные условия смотреть надо, источники питания и т.п. Доп. кабель для уравнивания потенциалов может оказаться даже вредным, если уравнительный ток будет приличным. А может оказаться и необходимым, если уровень дискретов будет отмеряться от местных корпусов оборудования... Смотреть надо конкретно, но в первом приближении - работать скорее будет, чем не будет
:)

[Михайло]

Если по улице сигнал идет 800 м, то надо ждать грозовых импульсов. Электроника в этом деле не рекомендуется, лучше промежуточное реле. Лучше бы знать требования к системе, чтобы принять решение: бюджет, количество сигналов, требуемое быстродействие, условия прокладки и т.п.

[Никита]

Если по улице сигнал идет 800 м, то надо ждать грозовых импульсов.

Кстати, да. В силу специфики нашего региона постоянно про это забываю. У нас такие проблемы - это чаще форс-мажор. Надо и это тоже посмотреть..

[atamkosta]

Для аналога можно забуферировать преобразователями 4-20 4-20 например от Феникс Контакта или кого еще,они дешевле чем вход контроллера. Посчитайте сопротивление по меди Ваших 800м, я думаю они получатся меньше 250 Ом, о которых говорят многие изготовители КИПа, но всеж зная сопротивление линии можно оценить мощностные потуги активного элемента этой петли и глянув в его пачпорт так же оценить его возможности. В оптимуме используйте внешний источник питания сконфигурировав и датчик и вход контроллера как пассивные (в смысле не питающие) элементы петли.
Если кабели идут в лотке или подобной штуке которая периодически прилеплена к земле, то особых проблем быть не должно, если по воздушке то в экране для аналога, хотя от молний экран особо не защитит, но спать с ним спокойнее.

[Василий Иванович]

Насколько мне известно, молнии следует бояться при большом перепаде высоты, если оно там горизонтально, то вряд ли чего будет.

[atamkosta]

У меня с молнией чаще проблема с вторичными наводками от нее, они настолько велики что сгорают входные защиты модулей, супрессоры разваливаются в клочья, иногда перекрывает дорожки... На трехкилометровых кабелях телеметрии не спасало ничего, хроника - после любой грозы связи с стендом не было.
ЗЫ: Хотя круче молнии бывают только наши энергетики. От них не застрахуешься. Прошлым летом у нас на одной точке включили передвижную понизительную подстанцию "вверх ногами" - не спрашивайте как, я сам не понимаю что руководствовало этими людьми, но факт (возможно на КЛ этого не произошло бы, слишком разная структура кабеля, но на ВЛ видимо возможно). Добавляли временно мощность на участке для ремонтных работ. Я впервые видел СВЧ печку из бытовки которую перекрыло от ТЭНов гриля в корпус с проплавлением.

[Kenai]

San, у заказчика все должен уметь починить электрик. АСУ применяется для диспетчеризации. Управление при помощи каких-либо интерфейсов считается неприемлемым.
Никита, ранее когда речь шла о не более 300м мы применяли кабели КВБбШвнг и местный КУПВ-П. Заземление везде плохое, из-за наводок возникают местами потенциалы до 70В.
atamkosta, на стороне АСУ будут стоять искробарьеры. Вернее уже стоят на заводе по умолчанию. Или вы имели ввиду что-то другое?
Михайло,

Если по улице сигнал идет 800 м, то надо ждать грозовых импульсов. Электроника в этом деле не рекомендуется, лучше промежуточное реле. Лучше бы знать требования к системе, чтобы принять решение: бюджет, количество сигналов, требуемое быстродействие, условия прокладки и т.п.

Речь идет об управлении 2мя вентиляторами с целью поддержания температуры по ОС от термопар.
Бюджет минимален, проблем как всегда море. В само АСУ мы не лезем, нужно только согласовать с ними совместную работу.
Сигналы примерно следующие:
12xDO (НО)
2xDI (НЗ)
2xAI (4-20мА)
4xAO (4-20мА)
Тип сигналов указан в соответствии с моей схемой. (т.е, например: AI - это мое оборудование получает сигнал 4-20мА)

Отдельно отмечу, что на всякий случай предусматривается пульт,заменяющий АСУ: шкаф с аналоговыми задатчиками (потенциометрами) и кнопками/переключателями, а так же ТРМ200 в качестве индикаторов.

[Михайло]

Ну раз регулирование температуры, то можно обычные электромеханические реле поставить, если они там еще не стоят, все с контактами НО, на входе с улицы и на выходе на улицу. На выходе на улицу достаточно чтобы у контроллера релейные контакты были. Это будет почти неубиваемая система.
Ну а для аналоговых сигналов преобразователи 4-20мА/4-20мА с гальванической развязкой предусмотреть. Таких полным полно.
Советую глянуть у Феникс Контакта в разделе INTERFACE на счет реле и преобразователей. У них компактные устройства.

[atamkosta]

Собственно выше ответили, я имел в виду преобразователи сигналов для аналоговых линий, но для 600-800 метров мне кажется будет достаточно схемы с веншним источником. На счет молнии опять же мой скромный опыт говорит, что если трасса будет неудачна то гореть будет чего бы там не ставили. У меня в коллекции есть прошитые разрядом SCXI модули до цифровой шины, не спасли никакие защиты. Так же есть периферия, где защита вроде отработала, и все вроде живо, но только вроде, при глубоком рассмотрении глюковато. Если же с трассой повезло, то и головняка не будет.

[Михайло]

Кардинальное решение - оптика. Не так ли, господа?

[Никита]

теоретически - да. На практике, если эксплуатируют электрики, привыкшие к кабелям по 150 квадрат - с оптоволокном будут сложности :)
Да и наводки - на висящих в воздухе ногах АЦП наводки по амплитуде тоже нехилые. Подозреваю, кстати, раз используют бронированные контрольные, что по эстакаде проложена еще и сила - тоже бронированная трехжилка и броня в лучших русских традициях использована в качестве PEN.

[Alexander]

Имхо, кардинальное решение - это даже не оптика. Это поставить нормальные человеческие регуляторы на PLC, на месте. Локальные. А хочется управлять дистанционно - это уже второй вопрос. Кто-же растаскивает простейшую систему управления на 800 метров?

[Михайло]

Ну автор ведь сказал "в АСУ не лезем".

[atamkosta]

Не расчитывая быть нудным повторюсь что считаю 600- 800 метров это не длинные растояния, где можно было бы говорить о каких либо усложнениях. Более того это вполне обычные растояния для сигналки на объектах доцифровой эпохи и эпохи распределенной перриферии. 600м меди 0,5мм2 это 42Ома на петлю, это даже не близко к ограничению для большинства приборов, это полторы сотых ватта, хотя мы не жлобимся и кладем на подобных дистанциях 1-1,5мм2 для нашего случая 21-14Ом. Отосительно же помех токовая петля достаточно защищена, вообщем то своим появлением она обязана борьбе с помехами в потенциальных линиях. Уложив линию в экране вообщем то решаются практически все проблемы.

[Kenai]

Имхо, кардинальное решение - это даже не оптика. Это поставить нормальные человеческие регуляторы на PLC, на месте. Локальные. А хочется управлять дистанционно - это уже второй вопрос. Кто-же растаскивает простейшую систему управления на 800 метров?

Это наверное фантастика:) На самом деле, схема управления достаточно проста и легко справляемся без ПЛК, другое дело, что операторные разбросаны по разному. И везде (даже где привязки к операторной не было) новую схему хотят привязать к операторной старыми методами.

Ну автор ведь сказал "в АСУ не лезем".

Именно согласно вышесказанному в АСУ мы стараемся не лезть, АСУ живет своей жизнью и как правило используется для диспетчеризации, а не для управления.

Подозреваю, кстати, раз используют бронированные контрольные, что по эстакаде проложена еще и сила - тоже бронированная трехжилка и броня в лучших русских традициях использована в качестве PEN.

Да, бывает и так.

atamkosta, я наверное прислушаюсь к Вашим аргументам и сделаю токовую петлю. Только вместо КУПВ-П используем нормальную витую пару или например, как сказал Никита - КИПЭП .

Спасибо, за помощь, тему пока оставляем открытой, т.к у нас рабочий процесс предстоит довольно длительный.

[hell_boy]

Мне лично вот такой ответ понравился viewtopic.php?f=12&t=465

[Никита]

Мне лично вот такой ответ понравился viewtopic.php?f=12&t=465

Эта проблема обычно лечится. Многие датчики, работающие по двухпроводке, позволяют сменить БП на 36-вольтовые с соответствующим увеличением нагрузки. Да в конце концов, сечение кабеля увеличить можно. Вопрос больше во входном сопротивлении нагрузки, которое может собрать все наводки..

[Ryzhij]

Во-первых, 800 метров для петли 4-20 даже с искробарьерами при меди в один квадрат это ва-а-ще не расстояние. У нас не только в резервуарных парках, а и на установках по эстакадам такое в порядке вещей.
Во-вторых, из практики грозы следует бояться при прокладке старого сигнального кабеля с гнилой изоляцией в земле. На эстакадах и в лотках жизнь портят только силовые соседи.
В-третьих, используйте барьеры с гальванической развязкой и будет Вам счастье.

[Kenai]

Спасибо. Приму ваши замечания к сведению.
Сомнения у меня вызвал предыдущий печальный опыт запуска объекта, где из-за некачественного заземления мучились с наводками на дискретных сигналах и наводками на аналоговых. Хотя в случае с аналоговым сигналом причина кроется в кабеле, он был проброшен КУПВ-П, что не является витой парой.