Защита каналов ввода/вывода от перегрузок

[Jackson]

но для неё надо весь ввод/вывод менять с 0/4..20 мА на 0/1..5 В

Так ты же говорил "на будущее продумываю" - вот на будущее. И это под 4-20 мА рабочая схема. Что мешает резистор в плюс перенести? Неважно где он стоит - главное что в цепи.

Кроме того, она не защищает от КЗ на землю плюсового провода

Смотря какая земля и как уставки подобраны. Например, предохранитель на 0,03А в эту цепь прекрасно от всего защитит. Какая разница, куда КЗ - главное что ток потёк если что-то не так.

Предположим, максимальный ток по плюсу надо ограничить 100 мА

Почему? Если датчик 20 мА - это и есть макс.ток, при котором всё нормально - при другом всё ненормально. 25мА уже можно отсекать. Ну плюс=минус наводки и помехи - 30мА, 50мА.

т.е. на приборе в этом случае будет не 24 В, а только 14,2. Каждый ли прибор на таком напряжении заработает?

Не каждый. Это всё и надо посчитать. Но вообще я много приборов видел которые вольт от 10 до 30 работают.

Тут ещё главное не забыть про закон о быстродействующей защите дорогостоящего оборудования. :) В смысле чтобы именно так и не получилось.

В твоём случае, "поле" - это что? цех? открытая местность и закопанный кабель?

Это всё хорошо, когда датчики с 2-проводной схемой подключения в петлю ;)

А если схема трёхпроводная, то тут всё проще некуда: питание отдельно, токовая цепь отдельно, в каждой свой ток течёт.

Отправлено спустя 1 минуту 22 секунды:
Саш, ты главное теперь скажи: это всё - ЗАЧЕМ?

Горят датчики в поле? Горят входы?

[VADR]

надо весь ввод/вывод менять с 0/4..20 мА на 0/1..5 В

Так ведь это и есть схема ограничения тока для интерфейса 4-20 мА. Там ведь токовый датчик давления изображён. А резистор токоограничения никто не запрещает перенести в плюс.

С резистором понятно. А с интерфейсом - нет. Датчик - согласен, 4..20 мА. Но на резисторе можно измерять только напряжение. Если измерять ток, он разделится между резистором и каналом ввода обратно пропорционально сопротивлениям и будет, мягко говоря, неточным.

Отправлено спустя 18 минут 17 секунд:

Предположим, максимальный ток по плюсу надо ограничить 100 мА

Почему? Если датчик 20 мА - это и есть макс.ток, при котором всё нормально - при другом всё ненормально. 25мА уже можно отсекать. Ну плюс=минус наводки и помехи - 30мА, 50мА.

Для 50 мА сопротивление нужно ещё больше, падение напряжения соответственно тоже увеличится. Для 30 мА - ещё больше. При 30 мА от первоначальных 24 В напряжения останется всего 3 В :)

В твоём случае, "поле" - это что? цех? открытая местность и закопанный кабель?

Это всё хорошо, когда датчики с 2-проводной схемой подключения в петлю ;)

А если схема трёхпроводная, то тут всё проще некуда: питание отдельно, токовая цепь отдельно, в каждой свой ток течёт.
Отправлено спустя 1 минуту 22 секунды:
Саш, ты главное теперь скажи: это всё - ЗАЧЕМ?

Горят датчики в поле? Горят входы?

Поле - это цех, зачем - чтобы защитить оборудование с минимальным гемором для персонала. На валметовских системах у нас киповцы вообще не парятся при отключении/подключении приборов. В худшем случае операторам прилетит аларм об ошибке входного сигнала, шкафы в закрытом помещении, куда никто кроме нас доступа не имеет, никаких предохранителей в цепях нет, защиты уже встроены в модули ввода. Минус в отсутствии предохранителей, конечно, есть: однажды пару плат сожгли, когда кабельная полка горела и коротнуло с кабелем 230В. Но это один случай за 20 лет.
Нет, сейчас датчики и входы не горят, предохранители - тоже (они на 32 мА всего). Во время ПНР их нажгли порядочно.

[Универсал]

С резистором понятно. А с интерфейсом - нет. Датчик - согласен, 4..20 мА. Но на резисторе можно измерять только напряжение. Если измерять ток, он разделится между резистором и каналом ввода обратно пропорционально сопротивлениям и будет, мягко говоря, неточным.

У аналоговых входов модулей Овен резистор-токовый шунт подключается снаружи, на клеммы, и входит в комплект поставки аналоговых модулей ввода. Он и изображён на схеме. Входы конфигурируются как 4-20 мА, но по сути являются вольтметром, с большим входным сопротивлением, так что току некуда делиться.

[Jackson]

зачем - чтобы защитить оборудование с минимальным гемором для персонала.

заложить в новые установки гальваноразвязанные входы, плюс сгруппировать их по зонам/установкам и на группу использовать предохранители, плюс цепи питания продумать как я выше писал.
Собственно, всё. Дальше надо просто садиться и проектировать это всё.

[VADR]

У аналоговых входов модулей Овен резистор-токовый шунт подключается снаружи, на клеммы, и входит в комплект поставки аналоговых модулей ввода.

У меня - Siemens ET200SP, модули 4..20 мА без внешнего шунта.

[Универсал]

Какая разница, внутри шунт или снаружи, токоограничительный резистор спасёт токовый вход от перегрузки в любом случае. При коротком замыкании двухпроводного датчика. При замыкании входа на землю и перегрузки не будет. Я схемку от Овена привёл как пример, там и расчёт Rогр. есть.
А уж защита блока питания от короткого - его проблема. Ну и предохранитель, само собой.

[Sergy6661]

Какая разница, внутри шунт или снаружи, токоограничительный резистор спасёт токовый вход от перегрузки в любом случае.

Так-то да, но есть один нюанс- сопротивление петли проводов поля. Надо смотреть документацию к датчику с каким макс. сопротивлением линии он может работать и рассчитывать этот токоограничительный резистор.
И! В поэтому в качестве прям универсального средства этот вариант не очень-то... Когда видишь в шкафу торчащие из клеммников какие-то резюки с припаянными к ним проводками и обмотанными синей изолентой то возникает внезапная личная неприязнь к создателю сего.
А вот модули гальванической развязки 4-20ма, или барьеры искрозащиты- это и есть промышленное, феншуйное, кашерное, еще 100-500 чего угодно решение. Да, по сравнению с резюками и рулоном синей изоленты стоит денег...

[Универсал]

Когда видишь в шкафу торчащие из клеммников какие-то резюки с припаянными к ним проводками и обмотанными синей изолентой то возникает внезапная личная неприязнь к создателю сего.

Наколхозить можно и с галваноразвязками, и с барьерами.

[Sergy6661]

Наколхозить можно и с галваноразвязками, и с барьерами.

Можно, но надо приложить определенные усилия, да и "колхозников" к таким компонентам обычно не допускают (ибо нефиг), а так оно как-то само...

[Универсал]

Кстати, вспомнил - на одной немецкой фирме на паровой котельной с котлами SAAKE после 8 лет эксплуатации за пару лет все эти галваноразвязки посдыхали, а так как производство непрерывное, я их тупо менял на перемычки, даже без всяких резисторов. Потом, по мере приобретения, менял обратно. Дохли по питанию, смотришь - светодиод погас. Ради любопытства расковырял одну - высох электролитический конденсатор. И это станции стоят в отдельном кондиционированном помещении. Вот вам и хвалёные немцы. Иной раз и синяя изолента рулит.
Частенько бывает, когда то, что должно защищать, само является источником аварий чаще, чем то, от чего защищает.

[Jackson]

Так-то да, но есть один нюанс- сопротивление петли проводов поля.

Это не нюанс, а часть цепи. Не баг а фича. Посчитать это сопротивление - и может и и не надо дополнительного резистора на ограничение, может уже сама цепь себя ограничивает достаточно. Если так - то и проблемы никакой уже нет. Осталось коммутацию придумать и достаточно.

[Sergy6661]

Это не нюанс, а часть цепи. Не баг а фича.

Ага, неучтенная фича часто превращается в баг.

Посчитать это сопротивление - и может и и не надо дополнительного резистора на ограничение, может уже сама цепь себя ограничивает достаточно.

И останется еще определить зону разрешенного короткого замыкания, а ближе ни-ни

[Jackson]

неучтенная фича часто превращается в баг.

Так надо учесть и всё.

И останется еще определить зону разрешенного короткого замыкания, а ближе ни-ни

Да, постановлением местного самоуправления запретить.

[Sergy6661]

Да, постановлением местного самоуправления запретить.

И это идеальное решение вообще всех вопросов с любыми защитами- просто запретить К.З, обрывы, наводки и прочее на законодательном, ха-ха, уровне (ржунимагу), начать с уровня местного самоуправления...

[Jackson]

начать с уровня местного самоуправления...

А там, глядишь и до общемирового уровня доберёмся.
Сенсация! Русские нашли идеальный способ защиты от КЗ!

Если серьёзно, то с цепями в пределах шкафа легко разобраться в этом же шкафе. А когда цепь ушла в поле, то там ток уже ограничен.

И можно применить трёхпроводные токовые датчики, а то и 4-проводные, и тогда либо цепи питания и сигнала разделяюися, либо КЗ в цепи приведёт как максимум к току 20 мА (пробой датчика). КЗ в чистом виде сигнала на питание - вот что самое опасное. С ним бороться токоограничением и предохранителями.

КЗ питания на корпус никак не повредит аналоговому входу - вспомните вопрос, автор защищает входы, а не блок питания. Блок питания сам себя защитит.

КЗ сигнала на корпус тоже никак не повредит ни датчику ни входу - токовому датчику как раз тем лучше чем сопротивление цепи меньше. Входу тоже фиолетово, вход просто видит нулевой сигнал.

[Densss]

Видел решения с отдельным шкафом блоков питания для каждого AI. Там их около 50 штук было

Отправлено спустя 19 минут 5 секунд:

У меня - Siemens ET200SP, модули 4..20 мА без внешнего шунта.

Сейчас работаем с ET200SP. Сгорели 10(!) модулей аналоговых входов (не сразу - а один за одним, пока нашли причину). Проектом предусмотрено общее питание входов/выходов от общего резервируемого БП. В итоге проблема оказалась в попадании 220ВAC в цепь 24V дискретных входов (аварийный сигнал от внешнего устройства оказался потенциальным).Слабым звеном оказались AI. Считал экономику по развязке каждого канала - выходит дороже, чем замена модуля. Проблема актуальна

[Ryzhij]

Считал экономику по развязке каждого канала - выходит дороже, чем замена модуля.

А вот это зависит от множества факторов. На непрерывном производстве не всегда модуль можно поменять без остановки всего процесса, а гальваноразвязку на отдельном канале - без проблем.

Считаем дальше. Вышел из строя один канал. Что дешевле, менять весь модуль или опторазвязку на одном канале?
И это при том, что опторазвязка обычно устойчива к КЗ в поле, более живуча и выходит из строя лишь при явном треше, типа 220VAC от электриков с РУ-0.4 вместо 0-20mA от датчика тока.

[VADR]

Проектом предусмотрено общее питание входов/выходов от общего резервируемого БП. В итоге проблема оказалась в попадании 220ВAC в цепь 24V дискретных входов (аварийный сигнал от внешнего устройства оказался потенциальным).Слабым звеном оказались AI.

Это как? Откуда-то из поля приходит ~220В прямо на дискретный вход, куда должны попадать только =24В ? Ну а дальше - побежало по общим цепям питания и сожгло то, что под руку попалось. Тут не AI слабое звено, как мне кажется :). Странно, что ещё не всё погорело. Таки да, прихожу ко мнению, что развязывать надо всё, в том числе - дискретные каналы через реле. Хотя, если ожидаем в поле сухой контакт и подаём туда +24В с блока питания, а в ответ прилетает фаза 220В, она также прекрасно спалит всё, что на этом БП висит.

На непрерывном производстве не всегда модуль можно поменять без остановки всего процесса, а гальваноразвязку на отдельном канале - без проблем.

Таки тоже не всегда. У меня на нескольких объектах температуры заведены через одноканальные преобразователи, стоящие в ряд на рейке. Идея та же: вышел из строя один - отключаем на ходу, меняем, подключаем новый. Однако, питание и общий минус на эти преобразователи привели жёсткой перемычкой и идея обламывается...

[Ryzhij]

Однако, питание и общий минус на эти преобразователи привели жёсткой перемычкой и идея обламывается...

Напохабить с монтажом можно всяко-разно. С этим никто не спорит.
Как там у Льва Николаевича?

"Все счастливые семьи счастливы одинаково, и лишь несчастные несчастны каждая по-своему..."

Так?
Делать надо хорошо, а криво получается само.

Отправлено спустя 11 минут 6 секунд:

Откуда-то из поля приходит ~220В прямо на дискретный вход, куда должны попадать только =24В ? Ну а дальше - побежало по общим цепям питания и сожгло то, что под руку попалось.

Из личных наблюдений - если вместо 24VDC на вход (не на питание!) прилетит 220VAC, да ещё с высоким ожидаемым током КЗ, то далеко в систему не проникнет, многое не сожжёт. Ближайший элемент выгорит в обрыв.
Хуже когда вместо 5VDC прилетает 12VDC/VAC или вместо 24VDC придёт 48VDC/VAC. Тут элементы один за другим выгорают в КЗ и без развязки дохнет вся стойка.

[Jackson]

Видел решения с отдельным шкафом блоков питания для каждого AI. Там их около 50 штук было

Можно и так. На каждую зону по БП. Но дорого.
Лично я вижу в этом смысл только если надо обеспечить гальваноразвязку везде и всюду. А так, если входы развязаны хотя бы по группам то достаточно и просто предохранителей без отдельных БП. ИМХО. При проблемах в одной из групп соседние не страдают по моему опыту - сгорает пред на проблемной группе, остальные работают.

Вопрос использования предохранителя кстати зависит от блока питания. У меня обычно питание - это ЗУ с АКБ в буфере, поэтому при КЗ батареи могут большой ток КЗ послать в точку (ограничится только сечением проводов - резисторов я не ставлю). И это хорошо - предохранитель сгорит быстрее. На сечении проводов я не экономлю, меньше 0,75 использую только в UTP/FTP, и точно считаю все падения напряжения в цепях, от чего иногда сечение дополнительно увеличиваю. Соответственно если в БП есть собственное быстродействующее токоограничение или защита, а сам он маломощный, то при К.З. ток будет ограничен либо БП вообще в перезапуск уйдёт и предохранитель может и не сгореть. С этой точки зрения один большой БП лучше чем много маленьких - большой БП и ток КЗ большой выдаст.

Для нормальной работы защиты ей надо создать рабочие условия. Про это надо помнить.

В итоге проблема оказалась в попадании 220ВAC в цепь 24V дискретных входов (аварийный сигнал от внешнего устройства оказался потенциальным).Слабым звеном оказались AI.

Да? А мне кажется что слабым звеном здесь является схема питания, а не AI. AI оказывается в ситуации "против лома нет приёма". Это вопрос к схеме питания. Что за БП такой? Вячеслав правильно говорит - это явный трэш, от такого глупо защищаться - такое надо просто предотвращать.

Проблема актуальна

Покажи схему питания.

Опять же по опыту. Всегда горожу собственное питание с развязкой от обратного тока, с гальванической развязкой на морских проверенных БП. Да, это чуть дороже. Зато уж за что, а за питание я спокоен. Зная досконально конструкцию этих БП я точно уверен, что при любом трэше на сторону постоянного тока ничего из переменки не пройдёт. Если что-то и горит, что редко, то уж точно не по этой причине.

[Densss]

Покажи схему питания.

Куда сбросить?

Отправлено спустя 9 минут 51 секунду:
Оставлю здесь! Любая критика только приветствуется

Отправлено спустя 5 минут 22 секунды:
прилетало фактически на минус 24V

Отправлено спустя 11 минут 46 секунд:
Буду признателен за совет по организации питания

[Ryzhij]

прилетало фактически на минус 24V

А заземлить минус 24VDC прямо с выхода источника питания не судьба?
Использовать блоки питания, предназначенные для параллельного включения с внутреней или внешней диодной развязкой и цепями выравнивания нагрузки (в крайнем случае с корректировкой вручную и уравниванием выходного напряжения с точностью 50mV) не пробовали?

[Jackson]

А заземлить минус 24VDC

Не везде это возможно. А где-то и запрещено.

[Jackson]

Любая критика только приветствуется

1. Аппаратов защиты тут нет вообще. Все для красоты стоят.
2. По ПУЭ Вы можете НЕ предусматривать отдельную защиту каждой цепи, если общий ток в цепи не превышает 6А. У Вас 20А. Тем не менее питание раздаётся без всяких защит. Куда ОТК смотрело?
3. Зачем два БП по 10А в параллель? Можно ведь поставить один на 20А
4. А эти БП для параллельной работы вообще предназначены?
5. Весь монтаж сделан одинаковым сечением?
6. Заземление шлейфом запрещено. Тоже вопрос к ОТК.

И ещё бы тип БП указать - чтобы знать, кто так замечательно пробивается что переменку в постоянный ток подаёт. Страна должна знать своих героев.

[Ryzhij]

А заземлить минус 24VDC

Не везде это возможно. А где-то и запрещено.

Там, где запрещено, требуется схема контроля изоляции. Она тут где?