سیستم ارت در سیستمهای کنترل
سیستم ارت در سیستمهای کنترل نقش اساسی در ایمنی، پایداری عملکرد و کاهش نویز تجهیزات دارد. اجرای صحیح ارت باعث میشود تجهیزات کنترلی، ابزار دقیق و شبکههای صنعتی در برابر ولتاژهای ناخواسته، صاعقه و جریانهای خطا محافظت شوند. در این مطلب، سیستم ارت در سیستمهای کنترل را بهصورت کامل، کاربردی و بر اساس استانداردهای صنعتی بررسی میکنیم.
۱. سیستم ارت چیست؟
سیستم ارت یک مسیر ایمن برای هدایت ولتاژهای اضافی و جریانهای خطا به زمین ایجاد میکند. این سیستم از تجهیزات کنترل و اپراتورها در برابر خطرات الکتریکی محافظت میکند.
مهمترین وظایف ارت:
حفاظت از جان انسان
حفاظت از تجهیزات الکتریکی و کنترلی
کاهش نویز الکتریکی
جلوگیری از آسیب صاعقه
افزایش پایداری عملکرد سیستم کنترل
۲. اهمیت سیستم ارت در سیستمهای کنترل
تجهیزاتی مانند PLC، DCS، سنسورها، ترانسمیترها، HMI و شبکههای صنعتی بسیار حساساند. ضعف سیستم ارت در سیستمهای کنترل میتواند باعث موارد زیر شود:
افت دقت اندازهگیری
ریست شدن ناخواسته PLC
ایجاد فالس آلارم
عملکرد ناپایدار شبکههای صنعتی
کاهش عمر تجهیزات
بنابراین ارت مناسب، یک الزام مهندسی در تمام تاسیسات صنعتی است.
۳. انواع سیستم ارت مورد استفاده در صنعت
۳-۱. ارت حفاظتی (PE)
برای حفاظت جان افراد و تخلیه سریع جریان خطا استفاده میشود.
۳-۲. ارت عملیاتی (FE)
برای عملکرد صحیح تجهیزات کنترلی و کاهش نویز در سیستم ارت در سیستمهای کنترل ضروری است.
۳-۳. ارت صاعقه
جهت انتقال انرژی صاعقه به زمین و شامل صاعقهگیر، هادی نزولی و چاه ارت است.
۳-۴. ارت نویز (Signal Ground)
برای حذف ولتاژهای مزاحم و نویزهای فرکانسی در تابلوهای کنترل کاربرد دارد.
۴. اجزای اصلی سیستم ارت
صفحه یا الکترود مسی
سیم مسی روکشدار یا لخت
چاه ارت
مواد بهبوددهنده خاک
شینههای ارت
سیستم همبندی
میله ارت
۵. سیستم ارت در تابلوهای کنترل
در تابلوهای کنترل معمولاً سه شینه اصلی وجود دارد:
شینه PE
شینه FE
شینه زمین مشترک
نکات مهم:
بدنه تابلو باید به PE اتصال یابد.
شیلد کابلها باید طبق استاندارد به FE متصل شوند.
زمین حفاظتی و زمین سیگنال نباید یکسان باشند.
۶. سیستم ارت در شبکههای صنعتی
در شبکههایی مانند Profibus، Profinet، Modbus، EtherCAT و CANbus، ارت استاندارد بسیار مهم است.
مشکلات ناشی از ارت ضعیف:
قطع یا افت کیفیت ارتباط
ایجاد حلقه زمین
انتقال نویز بین تجهیزات
راهکارها:
استفاده از کابل شیلددار مناسب
اتصال استاندارد شیلد کابل
جلوگیری از Ground Loop
۷. اصول طراحی صحیح سیستم ارت در سیستمهای کنترل
مقاومت زمین مناسب:
قدرت: ۱ تا ۲ اهم
ابزار دقیق و کنترل: کمتر از ۱ اهم
سایتهای ویژه: ۰.۵ اهم
نکات طراحی:
استفاده از چاه ارت مجزا برای ابزار دقیق
همبندی تمامی تجهیزات فلزی
رعایت اصول صحیح اتصال شیلد کابلها
۸. مزایای اجرای اصولی سیستم ارت
کاهش خطاهای PLC
افزایش دقت سیگنالهای ابزار دقیق
کاهش نویز در شبکههای صنعتی
حفاظت در برابر صاعقه و ولتاژهای ناخواسته
افزایش ایمنی و عمر تجهیزات
۹. جمعبندی
سیستم ارت در سیستمهای کنترل یک عنصر حیاتی در ایمنی و عملکرد صحیح تجهیزات صنعتی است. با طراحی اصولی، همبندی استاندارد، تفکیک شینهها و اجرای صحیح اتصالات، میتوان از خطاهای کنترلی، نویز و آسیبهای الکتریکی جلوگیری کرد. استفاده از یک سیستم ارت حرفهای، مهمترین عامل برای پایداری شبکههای صنعتی و افزایش عمر تجهیزات کنترلی است.
