09.10.2023 16:20 | |
Beigetreten: 01.02.2021 Letzter Bes: 23.08.2024 Beiträge: 1403 Bewertung:
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Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) einer Analogmesseinrichtung ist ihre Fähigkeit in ihrer elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu funktionieren, ohne von dieser Umgebung beeinflusst zu werden. D. h. das Ziel ist es den Einfluss der Störgrößen durch einen störsicheren Aufbau mit guter Erdung und Schirmung erheblich zu reduzieren. Mögliche Störquellen: Ohm’sche Einkopplungen (Galvanische Kopplung) durch Konstruktionsfehler z. B. bei Verwendung des gleichen Kabels für Daten- und Leistungsleitungen, indem Datenrückleitung über die Leistungsrückleitung geführt wird. Kapazitive Einkopplungen durch Leitungen mit höheren Spannungen z. B. bei Bahntechnik und/oder höheren Frequenzen z. B. bei statischen Entladungen. Wobei kapazitive Kopplungen in der Praxis seltener vorkommen als Induktive. Bei kapazitiven Einkopplungen wirkt ein Kupfer-Schirm entgegen. Induktive Einkopplungen durch Antriebe, Motoren, Induktionsöfen und somit all das, was größere Ströme zieht. Bei induktiven Einkopplungen wirkt ein Kupfer-Schirm nicht, da magnetisch unwirksam. Abhilfe: Bleche oder Rohre aus Mu-Metall (hoch permeables Metall) oder Stahl (Eisen) verwenden. Strahlungskopplung Hohe Frequenzen im MHz-Bereich, die üblicherweise kapazitiv auf die Messleitung einstreuen. Siehe kapazitive Einkopplungen oben. Folgende Punkte gilt es beim EMV-gerechten Aufbau bei Analogmessungen zu beachten: • Die Wahl der aus EMV-Sicht bestmöglichen Schaltung Strommessung ist störfester als Spannungsmessung! Warum? Der Störstromkreis kann als Spannungsteiler mit dem Übertragungswiderstand ZÜ und dem Eingangswiderstand RE der Messschaltung betrachtet werden. Bei der Strommessung haben wir einen Eingangswiderstand im Bereich von 100 Ω, bei der Spannungsmessung von mehr als 1 MΩ. Bei einem grob geschätzten Übertragungswiderstand ZÜ von etwa 50 KΩ wird über den Spannungsteiler bei der Strommessung die Störspannung auf unter 1 % am Messeingang heruntergeteilt, während bei der Spannungsmessung die Störspannung UStör praktisch nicht verringert wird. Bild 1: Prinzipskizze - Störersatzschaltbild mit UStör als mögliche Störquelle (s. o.) • Getrennte Kabelpritschen aus Stahlblech verwenden, für eine deutlich bessere kapazitive und induktive Schirmung der Messleitungen von den Leistungsleitungen Bild 2: Getrennte Kabelpritschen an der Wand in einer Werkshalle • Verwendung von EMV-gerechten Kabeln, je nach Anwendung mit geschirmten Leitungen, siehe Störquellen • Erdung des Schirms an den Anschlüssen Generell gilt bei Analogsignalen, dass aus EMV-Sicht der Schirm nur einseitig geerdet werden darf. Bei beidseitiger Erdung entstehen Brummschleifen, die zu Messstörungen führen. Der Schirm sollte an der Schirmklemme des AI-Moduls oder noch besser an der PE-Schiene (Schirmschiene) im Schaltschrank geerdet werden. Wichtig ist, dass die PE-Verbindung niederinduktiv und niederohmig durchgeführt ist. D. h. der Schirm sollte vollflächig an der PE-Klemme angeschlossen sein. Bei digitalen Signalen z. B. bei Impulsgebern gilt dagegen, dass aus EMV-Sicht der Schirm beidseitig geerdet werden muss. Bild 3: Vollflächige Auflage in der Schirmklemme links oder an der PE-Schiene im Schaltschrank rechts • Einhaltung der maximalen Kabellänge, aus den technischen Daten der Baugruppe, da die induktive und kapazitive Einkopplung mit der Kabellänge wächst • Verwendung von Filtern z. B. RC-Glieder zur Entstörung von Analogsignalen besonders bei ungeschirmten Leitungen Bild 4: RC-Filter für Analogeingänge • Alle Schütze beschalten, um die SIMATIC Baugruppe vor dem Störimpuls der Schützspule bei Abschaltung zu schützen Weitere Schutzbeschaltungen finden Sie auf Wikipedia! Bild 5: Mögliche Schutzbeschaltungen für AC und DC • Getrennte Kabelkanäle für verschiedene Leitungskategorien im Schaltschrank mit größerem Abstand zueinander verlegen Stromdurchflossene Leitungen erzeugen magnetische Felder. Die daraus resultierenden induktiven und kapazitiven Einkopplungen reduzieren sich umgekehrt proportional mit dem Quadrat des Abstands der Leitungen zueinander. • Beachtung der EMV-Anforderungen des jeweiligen Landes oder der Region, in der das Gerät installiert wird Warum muss insbesondere bei Analogmodulen EMV beachtet werden? Weil bei der Analogmessung die Störgröße im Verhältnis zum Messwert groß ist im Vergleich zu einem digitalen 24 V-Eingang. In kleinen Schaltschränken/Schaltkästen werden die Leitungsschirme an Analogbaugruppen angeschlossen: Bei kleinen Schaltkästen ist die Schirmanbindung bei Leitungseintritt in den Schaltschrank nicht möglich, da keine PE-Schiene vorhanden ist. Deswegen befestigen Sie den Schirmanschluss an der Klemme, bestehend aus einer Schirmauflage und einer Schirmklemme und legen den Leitungsschirm dazwischen auf. Der Schirmanschluss leitet Störströme auf Kabelschirmen über die Profilschiene zur Erde ab, da der Schirmanschluss automatisch mit der Funktionserde FE der Profilschiene/Hutschiene verbunden ist. Für die Analogsignale verwenden Sie geschirmte und paarweise verdrillte Leitungen. Dadurch wird die Störfestigkeit erhöht, da sich der Einfluss z. B. von der Leistungsleitung auf die verdrillte Leitung über die Leitungslänge gleichermaßen auf beide Adern verteilt und damit sich gegenseitig aufhebt. Dazugehörende Forumsbeiträge: Forumsbeitrag Was sind TCs? Welche Messbereiche gibt es und was ist zu beachten? Forumsbeitrag Welche Spannungsbereiche werden für die Spannungsmessung von der dezentralen Peripherie ET200 unterstützt? Forumsbeitrag Welche Anschlussmöglichkeiten gibt es für die Strommessung bei der ET200? Forumsbeitrag Widerstandsmessung: Wo liegt der Unterschied zwischen R-, PTC- und RTD-Messung? Weitere Informationen: Handbuch für Analogwertverarbeitung in der SIMATIC, S. 65ff Handbuch SIMATIC S7-1500, ET 200MP, ET 200SP, ET 200AL Steuerungen störsicher aufbauen, S. 7ff Handbuch SIMATIC ET 200SP Dezentrales Peripheriesystem, S. 279ff SiePortal 6ES7590-5BA00-0AA0 Schirmklemme S7-1500 Peripherie SiePortal 6ES7590-5CA10-0XA0 Schirmungsset f. S7-1500 25mm Module SiePortal 6ES7193-6SC20-1AM0 5 Schirmanschlüsse für SIMATIC ET 200SP Hinweis: Die in diesem Artikel beschriebene Vorgehensweise bezieht sich auf den Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels (Stand: Oktober 2023). Viele Grüße Eure Fachberatung Deutschland (JD) |
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