Evaluating grounding practices of fieldbus cables

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2013-10-21
Department
Major/Subject
Elektroniikka ja sovellukset
Mcode
S3007
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka
Language
en
Pages
74+9
Series
Abstract
Fieldbus is an industrial communication network for controlling and monitoring distributed devices. Fieldbus systems are typically installed in electromagnetically noisy environments and the systems must work continuously without interruptions. The most susceptible part of the system is cabling. Numerous guidelines for installing the cabling are provided by different parties. However, these instructions are frequently overstated for the purpose and ignored by installation engineers. This thesis evaluates grounding practices of fieldbus cables through measurements. As a result, this work identifies the most effective grounding practices and provides practical guidelines for the installation. The used measurement arrangement simulates an actual installation where the coupling occurs between two cables. This arrangement enables inspection at multiple frequencies and with different coupling mechanisms, thereby, also making it possible to study the formation of the interference. The results indicate that the cable shield should be grounded from both ends especially when shielding against high frequency interference. High pass filtering on shield grounding that is commonly used for preventing ground loops should be avoided. The system must be properly grounded to achieve effective shielding.

Kenttäväylä on teollisuudessa käytetty tietoverkko hajautettujen laitteiden ohjaamiseen ja valvontaan. Kenttäväyläjärjestelmät asennetaan tyypillisesti sähkömagneettisesti häiriöiseen ympäristöön. Tästä huolimatta, järjestelmän tulee toimia jatkuvasti ilman keskeytyksiä. Kaapelointi on järjestelmän alttein osa häiriöille . Eri tahot tarjoavatkin ohjeistuksia kaapeloinnin asennukseen. Nämä ovat kuitenkin usein ylimitoitettuja ja hankalia toteuttaa. Tässä opinnäytetyössä arvioidaan kokeellisesti kenttäväyläkaapeloinnin maadoitusratkaisuja. Tulosten avulla sopivimmat ratkaisut voidaan tunnistaa sekä tarjota käytännölliset ohjeet kenttäväyläkaapeleiden asennukseen. Työssä käytetty mittausjärjestely jäljittelee todellista asennustilannetta, jossa häiriö kytkeytyy kaapelista toiseen. Järjestely mahdollistaa tarkastelun useilla taajuuksilla käyttäen eri kytkeytymismenetelmiä. Täten myös häiriöjännitteiden muodostumista voidaan tutkia. Tulokset osoittivat, että kenttäväyläkaapelin vaippa on maadoitettava molemmista päistään. Tämä pätee etenkin, kun suojaudutaan korkeataajuisilta häiriöiltä. Lisäksi selvisi, että vaipan maadoituksessa yleisesti käytettyä ylipäästösuodatusta tulisi välttää. Tehokkaan suojauksen saavuttamiseksi järjestelmä on myöskin maadoitettava kunnollisesti.
Description
Supervisor
Eskelinen, Pekka
Thesis advisor
Kärnä, Mika
Keywords
cabling, EMC, EMI, emission, fieldbus, grounding, immunity, shielding, variable-speed drive
Other note
Citation