Schneider Electric Mise à la terre et compatibilité électromagnétique des systèmes automates - Principes et mesures de base Mode d'emploi
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Mise à la terre et compatibilité électromagnétique des systèmes automates Principes et mesures de base Manuel utilisateur Traduction de la notice originale 33002440.11 02/2022 www.se.com Mentions légales La marque Schneider Electric et toutes les marques de commerce de Schneider Electric SE et de ses filiales mentionnées dans ce guide sont la propriété de Schneider Electric SE ou de ses filiales. Toutes les autres marques peuvent être des marques de commerce de leurs propriétaires respectifs. Ce guide et son contenu sont protégés par les lois sur la propriété intellectuelle applicables et sont fournis à titre d'information uniquement. Aucune partie de ce guide ne peut être reproduite ou transmise sous quelque forme ou par quelque moyen que ce soit (électronique, mécanique, photocopie, enregistrement ou autre), à quelque fin que ce soit, sans l'autorisation écrite préalable de Schneider Electric. Schneider Electric n'accorde aucun droit ni aucune licence d'utilisation commerciale de ce guide ou de son contenu, sauf dans le cadre d'une licence non exclusive et personnelle, pour le consulter tel quel. Les produits et équipements Schneider Electric doivent être installés, utilisés et entretenus uniquement par le personnel qualifié. Les normes, spécifications et conceptions sont susceptibles d'être modifiées à tout moment. Les informations contenues dans ce guide peuvent faire l'objet de modifications sans préavis. Dans la mesure permise par la loi applicable, Schneider Electric et ses filiales déclinent toute responsabilité en cas d'erreurs ou d'omissions dans le contenu informatif du présent document ou pour toute conséquence résultant de l'utilisation des informations qu'il contient. En tant que membre d'un groupe d'entreprises responsables et inclusives, nous actualisons nos communications qui contiennent une terminologie non inclusive. Cependant, tant que nous n'aurons pas terminé ce processus, notre contenu pourra toujours contenir des termes standardisés du secteur qui pourraient être jugés inappropriés par nos clients. Principes et mesures de base Table des matières Consignes de sécurité ............................................................................................ 11 A propos de ce manuel ...........................................................................................13 Réglementations et normes ..................................................................................15 Réglementations et normes de l'UE .........................................................................16 Harmonisation des réglementations et des normes dans l'UE ..............................16 Directive CEM de l'UE.......................................................................................19 Directive européenne sur les machines ..............................................................21 Directive sur les basses tensions .......................................................................22 Comment trouver des directives européennes et des normes harmonisées ....................................................................................................23 Normes internationales...........................................................................................25 Rôles des normes.............................................................................................25 Normes internationales .....................................................................................26 Normes adéquates pour les utilisateurs de systèmes d'automate .........................27 Mise à la terre et compatibilité électromagnétique (CEM) - Principes de base ..........................................................................................................................29 Mise à la terre - Principes de base ...........................................................................30 Définitions : mise à la terre, mise à la masse, système de commun d'alimentation...................................................................................................30 Prises de terre dans des systèmes en courant alternatif TT, TN et IT ....................32 Dangers pour les personnes dus à l'alimentation électrique .................................34 Choc électrique : causes et remèdes..................................................................35 Classes de protection pour les outillages électriques ...........................................37 Terre de protection............................................................................................38 Interférences électromagnétique et CEM .................................................................40 Différents types d’interférences, leurs effets et leurs causes.................................40 Effets des interférences sur une installation industrielle..................................41 Principe de l'influence des interférences - Modèle d'influence.........................42 Sources d’interférences...............................................................................43 Interférences et signaux parasites................................................................47 Paramètres d'interférences actifs .................................................................49 Superposition de signaux utiles et parasites dans les lignes.................................50 33002440.11 3 Principes et mesures de base Circuits électriques symétriques et asymétriques ..........................................50 Interférence symétrique...............................................................................51 Interférence en phase .................................................................................53 Conversion en phase-symétrique.................................................................54 Couplages des interférences .............................................................................55 Mécanismes de couplage des interférences..................................................55 Couplage galvanique ..................................................................................57 Couplage inductif ........................................................................................60 Couplage capacitif ......................................................................................63 Couplage à rayonnement ............................................................................66 Influence des ondes ....................................................................................67 Quelle mesure pour quel type de couplage ?.................................................67 Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique ...............................69 Compatibilité électromagnétique des systèmes de mise à la masse .....................70 Compatibilité de câblage CEM...........................................................................73 Mise en symétrie des circuits.............................................................................73 Torsion ............................................................................................................74 Réorganisation spatiale.....................................................................................74 Mesures relatives au câblage ............................................................................75 Blindage ..........................................................................................................75 Filtrage ............................................................................................................78 Mesures de CEM et de mise à la terre dans un système automatisé Directives .................................................................................................................80 Mesures pour l'ensemble de l'installation .................................................................81 Mesures pour les sources d'interférences...........................................................81 Directives pour la réorganisation des équipements..............................................82 Protection contre les décharges électrostatiques ................................................83 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre ..........................................................85 Combinaison de mise à la terre, mise à la masse et protection contre la foudre et règles de sécurité primordiales.......................................................................85 Directives pour le système de mise à la masse dans les bâtiments.......................88 Directives pour la mise à la masse locale sur les équipements et machines .........................................................................................................90 Directives pour l'installation d'un système de mise à la terre sur un îlot .................91 4 33002440.11 Principes et mesures de base Directives pour le système de mise à la terre et l'installation de mise à la terre ................................................................................................................94 Directives pour la protection contre les surtensions et le dispositif parafoudre .......................................................................................................97 Directives pour la mise à la terre et la mise à la masse pour les installations couvrant plusieurs bâtiments .............................................................................99 Directives pour la création de connexions à la masse ........................................ 100 Alimentation......................................................................................................... 105 Comment planifier l'alimentation ...................................................................... 105 Directives pour l'alimentation ........................................................................... 106 Armoires électriques et machines .......................................................................... 108 Directives pour l'organisation des équipements dans l'armoire électrique ou dans une machine .......................................................................................... 108 Directives pour la mise à la masse et la mise à la terre dans une armoire électrique....................................................................................................... 111 Exemples de raccordement ............................................................................. 114 Directives pour le système de commun d'alimentation dans l'armoire électrique....................................................................................................... 115 Directives pour le câblage dans une armoire électrique ..................................... 117 Directives pour les matériaux et l'éclairage dans l'armoire électrique .................. 118 Directives pour l'installation de filtres dans une armoire électrique ...................... 119 Câblage............................................................................................................... 123 Classification des signaux selon leur comportement en matière de CEM ............ 123 Directives pour le choix des câbles .................................................................. 124 Directives pour la combinaison de signaux dans les câbles, les faisceaux de conducteurs et les fiches de raccordement ....................................................... 126 Directives pour la pose en parallèle et le croisement de câbles .......................... 127 Directives pour la connexion à la masse des blindages de câble ........................ 129 Directives pour la mise à la masse des conducteurs non utilisés ........................ 132 Directives pour l'installation des câbles ............................................................ 132 Directives pour le cheminement du câblage...................................................... 134 Directives pour les câbles couvrant plusieurs bâtiments .................................... 137 Famille Quantum .................................................................................................. 139 Famille Quantum.................................................................................................. 140 Utilisation de piles comme sources d'alimentation CC ....................................... 140 33002440.11 5 Principes et mesures de base Informations générales ................................................................................... 141 Alimentation CA et mise à la terre .................................................................... 143 Alimentation CC et mise à la terre .................................................................... 147 Considérations relatives à la terre analogique................................................... 152 Installation d'un système fermé........................................................................ 159 Famille Momentum ............................................................................................... 162 Famille Momentum............................................................................................... 163 Structure du système d'alimentation................................................................. 163 Sélection des alimentations ............................................................................. 165 Configuration avec source d'alimentation unique............................................... 166 Circuits de protection pour actionneurs CC ....................................................... 169 Circuits de protection pour actionneurs CA ....................................................... 171 Valeurs conseillées des composants des actionneurs CA et CC ......................... 172 Mise à la terre des appareils Momentum .......................................................... 172 Mise à la terre des armoires et des bornes du rail DIN ....................................... 174 Mise à la terre des lignes d'E/S analogiques ..................................................... 176 Famille Premium ................................................................................................... 178 Conformité standard et données assignées à la CEM ............................................. 179 Normes et Certifications .................................................................................. 179 Conditions de service et prescriptions liées à l'environnement............................ 180 Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY .............. 187 Connexion d'un rack TSX RKY à la terre .......................................................... 187 Comment monter les modules processeurs ...................................................... 188 Précautions à prendre lors du remplacement d’un processeur PCX 57 ............... 191 Règles de raccordement des alimentations TSX PSY........................................ 191 Raccordement de modules d'alimentation pour réseau à courant alternatif ........................................................................................................ 194 Raccordement des modules d'alimentation à courant continu à partir d’un réseau à courant alternatif............................................................................... 196 Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP .............................................. 201 Raccordement d'alimentations TSX SUP 1011/1021 ......................................... 202 Raccordement d'alimentations TSX SUP 1051 ................................................. 204 Raccordement d'alimentations TSX SUP 1101.................................................. 205 Raccordement des modules d'alimentation TSX SUP A02 ................................. 207 Raccordement des modules d'alimentation TSX SUP A05 ................................. 209 6 33002440.11 Principes et mesures de base Précautions générales .................................................................................... 211 Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY ....................................................................... 214 Choix des alimentations à courant continu pour capteurs et pré-actionneurs associés aux modules d'entrées/sorties TOR.................................................... 214 Précautions et règles générales de câblage des modules d'entrées/sorties TOR .............................................................................................................. 215 Raccordement des modules d'E/S TOR : modules à connecteur HE10 ............... 219 Méthodes de connexion des modules d'E/S TOR : raccordement des modules à bornier à vis................................................................................................. 221 Raccordement des modules d'E/S TOR aux interfaces TELEFAST à l'aide d'un connecteur HE10............................................................................................ 222 Modules de sécurité TSX PAY ............................................................................... 225 Description générale du module de sécurité ..................................................... 225 Précautions en matière de câblage .................................................................. 226 Dimensions et longueur des câbles.................................................................. 227 Modules de comptage TSX CTY............................................................................ 230 Principe de raccordement des capteurs de comptage de type codeur ................. 230 Règles générales de mise en œuvre ................................................................ 231 Connexion de l'alimentation du codeur ............................................................. 234 Précautions de câblage................................................................................... 235 Modules de commande axiale TSX CAY ................................................................ 238 Prescriptions générales de câblage ................................................................. 238 Modules de commande du moteur pas à pas TSX CFY........................................... 239 Précautions générales de câblage ................................................................... 239 Précautions de câblage................................................................................... 240 Modules de came électroniques TSX CCY 1128 ..................................................... 243 Précaution d’installation du TSX CCY 1128 ...................................................... 243 Instructions générales de câblage.................................................................... 244 Sélection et protection des alimentations auxiliaires .......................................... 245 Choix des codeurs pour le TSX CCY 1128........................................................ 246 Raccordement de l'alimentation codeur du TSX CCY 1128 ................................ 249 Règles de câblage et précautions spécifiques à TELEFAST .............................. 252 Modules analogiques TSX AEY/ASY ..................................................................... 256 Précautions de câblage des modules analogiques ............................................ 256 Module de pesage TSX ISPY100/101 .................................................................... 259 33002440.11 7 Principes et mesures de base Recommandations pour l'installation d'un système de mesure ........................... 259 Recommandations pour le câblage .................................................................. 261 Raccordement des sorties TOR des modules de pesage ................................... 262 Réseaux ................................................................................................................. 264 Profibus............................................................................................................... 265 Câblage ......................................................................................................... 265 Mise à la terre et blindage sur les équipements à équipotentielle ........................ 267 Mise à la terre et blindage sur les équipements sans équipotentielle................... 268 Protection contre les surtensions sur les lignes de bus (parafoudre) ................... 270 Décharge statique des câbles longs PROFIBUS DP ......................................... 272 Borne de décharge capacitive GND 001........................................................... 273 Interbus ............................................................................................................... 275 Installation de la vis de mise à la terre de l'adaptateur de communication Momentum..................................................................................................... 275 Protection équipotentielle centralisée de l'INTERBUS ....................................... 278 Protection contre les surtensions sur les lignes de bus distant (parafoudres) ................................................................................................. 279 Ethernet .............................................................................................................. 282 Règles de base .............................................................................................. 282 Pésentation .............................................................................................. 282 Raccordement à la terre et mise à la masse................................................ 283 Mode Différentiel et Mode Commun ........................................................... 285 Câblage des masses et du neutre .............................................................. 286 Choix du câblage électrique Transparent Factory ........................................ 288 Sensibilité des différentes familles de câbles............................................... 289 Règles de câblage .......................................................................................... 289 Première règle de câblage......................................................................... 290 Deuxième règle de câblage ....................................................................... 290 Troisième règle de câblage........................................................................ 291 Utilisation des chemins de câbles .................................................................... 291 Principes de base sur l'utilisation des chemins de câbles ............................. 291 Modes de vérification de la longueur d'un câble homogène .......................... 296 Mode de vérification de la longueur d'un câble hétérogène........................... 298 Autres effets protecteurs ........................................................................... 299 Liaisons entre bâtiments ................................................................................. 300 8 33002440.11 Principes et mesures de base Câblage des liaisons électriques ................................................................ 300 Protection contre les intrusions .................................................................. 301 Utilisation de la fibre optique............................................................................ 302 Choix du type de connexion optique ........................................................... 302 Mise en place des chemins optiques .......................................................... 302 Réseau Modbus Plus ........................................................................................... 304 Raccordement et mise à la terre de Modbus Plus.............................................. 304 Répéteurs à fibre optique ................................................................................ 308 Réseau RIO......................................................................................................... 310 Mise à la terre de réseaux d'E/S distantes ........................................................ 310 Index ....................................................................................................................... 313 33002440.11 9 Consignes de sécurité Principes et mesures de base Consignes de sécurité Informations importantes Lisez attentivement ces instructions et examinez le matériel pour vous familiariser avec l'appareil avant de tenter de l'installer, de le faire fonctionner, de le réparer ou d'assurer sa maintenance. Les messages spéciaux suivants que vous trouverez dans cette documentation ou sur l'appareil ont pour but de vous mettre en garde contre des risques potentiels ou d'attirer votre attention sur des informations qui clarifient ou simplifient une procédure. La présence de ce symbole sur une étiquette “Danger” ou “Avertissement” signale un risque d'électrocution qui provoquera des blessures physiques en cas de non-respect des consignes de sécurité. Ce symbole est le symbole d'alerte de sécurité. Il vous avertit d'un risque de blessures corporelles. Respectez scrupuleusement les consignes de sécurité associées à ce symbole pour éviter de vous blesser ou de mettre votre vie en danger. ! DANGER DANGER signale un risque qui, en cas de non-respect des consignes de sécurité, provoque la mort ou des blessures graves. ! AVERTISSEMENT AVERTISSEMENT signale un risque qui, en cas de non-respect des consignes de sécurité, peut provoquer la mort ou des blessures graves. ! ATTENTION ATTENTION signale un risque qui, en cas de non-respect des consignes de sécurité, peut provoquer des blessures légères ou moyennement graves. AVIS AVIS indique des pratiques n'entraînant pas de risques corporels. 33002440.11 11 Principes et mesures de base Consignes de sécurité Remarque Importante L'installation, l'utilisation, la réparation et la maintenance des équipements électriques doivent être assurées par du personnel qualifié uniquement. Schneider Electric décline toute responsabilité quant aux conséquences de l'utilisation de ce matériel. Une personne qualifiée est une personne disposant de compétences et de connaissances dans le domaine de la construction, du fonctionnement et de l'installation des équipements électriques, et ayant suivi une formation en sécurité leur permettant d'identifier et d'éviter les risques encourus. 12 33002440.11 A propos de ce manuel Principes et mesures de base A propos de ce manuel Objectif du document Ce manuel est destiné aux utilisateurs amenés à configurer et à installer des systèmes automates Schneider Electric et contient des informations sur la mise à la terre et les mesures de compatibilité électromagnétique. Ses objectifs sont les suivants : • présenter certains problèmes d'ordre général liés à la mise à la terre et à la compatibilité électromagnétique, • faciliter la sélection de la mise à la terre et des mesures de compatibilité électromagnétique dans l'ensemble du système (machine ou système), • fournir des directives de configuration et d'installation des composants Schneider Electric en ce qui concerne la mise à la terre et la compatibilité électromagnétique. La section 1 contient des informations relatives aux réglementations de l'Union européenne (UE) et de l'Amérique du Nord. Elle comprend également des renvois aux normes internationales. La section 2 fournit des informations de base sur la mise à la terre et les perturbations électromagnétiques. Vous y trouverez aussi des renseignements sur les mesures standard de compatibilité électromagnétique regroupées par type. La section 3 renferme des recommandations par zone sur les mesures de compatibilité électromagnétique et de mise à la terre au sein d'un système automatisé. Les sections 4 à 6 comportent des informations particulières de configuration et d'installation pour les trois familles d'automates Schneider suivantes : • Quantum • Premium • Momentum NOTE: Pour les plateformes Modicon M340 et M580, reportez-vous aux documentations fournies avec le produit. La section 7 contient des informations particulières de configuration et d'installation destinées aux composants réseau suivants : • Modbus Plus • E/S distantes • PROFIBUS • INTERBUS • Ethernet 33002440.11 13 Principes et mesures de base A propos de ce manuel NOTE: Vous trouverez des informations complémentaires sur la mise à la terre et les mesures de compatibilité électromagnétique (CEM) dans la documentation Electrical installation guide. Champ d'application Ce document est applicable à EcoStruxure™ Control Expert 14.1 ou version ultérieure. Les caractéristiques techniques des équipements décrits dans ce document sont également fournies en ligne. Pour accéder aux informations en ligne, allez sur la page d'accueil de Schneider Electric www.se.com/ww/en/download/. Les caractéristiques présentées dans ce manuel devraient être identiques à celles fournies en ligne. Toutefois, en application de notre politique d'amélioration continue, nous pouvons être amenés à réviser le contenu du document afin de le rendre plus clair et plus précis. Si vous constatez une différence entre le manuel et les informations fournies en ligne, utilisez ces dernières en priorité. Document(s) à consulter Titre de la documentation Référence Electrical installation guide EIGED306001EN (English) Quantum sous EcoStruxure™ Control Expert - Manuel de référence du matériel 35010529 (anglais), 35010530 (français), 35010531 (allemand), 35013975 (italien), 35010532 (espagnol), 35012184 (chinois) Quantum sous EcoStruxure™ Control Expert - Entrées/ sorties TOR et analogiques - Manuel de référence 35010516 (anglais), 35010517 (français), 35010518 (allemand), 35013970 (italien), 35010519 (espagnol), 35012185 (chinois) Embase Modicon Modicon Momentum - Guide de l'utilisateur 31001697 (anglais), 709604 (français), 709136 (allemand), 31007277 (italien), 31002238 (espagnol), 31007104 (chinois) Premium et Atrium sous EcoStruxure™ Control Expert Processeurs, racks et modules d’alimentation - Manuel de mise en œuvre 35010524 (anglais), 35010525 (français), 35006162 (allemand), 35012772 (italien), 35006163 (espagnol), 35012773 (chinois) TSX Momentum - Adaptateur de bus pour INTERBUS - Manuel utilisateur 33002285 (anglais), 33002286 (français), 33002284 (allemand), 35014437 (italien), 33002287 (espagnol), 31007108 (chinois) Vous pouvez télécharger ces publications, le présent manuel et autres informations techniques depuis notre site web à l'adresse : www.se.com/en/download/. 14 33002440.11 Principes et mesures de base Réglementations et normes Contenu de cette partie Réglementations et normes de l'UE...........................................16 Normes internationales ............................................................25 Introduction Cette partie comprend des explications sur les réglementations légales en matière de CEM et de mise à la terre pour les équipements et machines sur lesquels des systèmes d'automate sont utilisés. 33002440.11 15 Principes et mesures de base Réglementations et normes de l'UE Réglementations et normes de l'UE Contenu de ce chapitre Harmonisation des réglementations et des normes dans l'UE.........................................................................................16 Directive CEM de l'UE ..............................................................19 Directive européenne sur les machines .....................................21 Directive sur les basses tensions ..............................................22 Comment trouver des directives européennes et des normes harmonisées............................................................................23 Introduction Ce chapitre explique la base juridique ainsi que le rôle des normes dans l'UE pour les équipements et machines sur lesquels des systèmes d'automate sont utilisés. Harmonisation des réglementations et des normes dans l'UE Harmonisation au sein de l'UE Par harmonisation au sein de l'UE, on entend adaptation des réglementations légales des différents états membres. Pour les produits techniques, les exigences sont uniformisées afin d'éviter toute entrave aux échanges commerciaux. Des directives européennes visant à uniformiser les réglementations légales des différents pays membres sont mises au point afin d'harmoniser ces exigences techniques. Ces directives définissent les exigences de base auxquelles les produits doivent satisfaire pour pouvoir être utilisés dans les pays membres de l'UE. Directives européennes Les directives européennes ne sont certes pas des lois car aucune loi ne peut être promulguée au niveau européen. Mais ce n'est qu'un aspect formel de la chose car les pays membres sont tenus d'intégrer le contenu des directives européennes dans leur législation nationale. Ainsi, les exigences formulées dans les directives européennes sont, tôt ou tard, intégrées de facto dans la législation en vigueur au sein de l'UE. 16 33002440.11 Réglementations et normes de l'UE Principes et mesures de base Voici quelques exemples de directives européennes : Directive sur les machines, Directive sur les basses tensions, Directive CEM, Directive sur les jouets, etc. Respectez les réglementations locales ! NOTE: En plus de ce manuel, il est impératif de s'informer sur les réglementations légales et les normes applicables au niveau local. Ce manuel n'offre qu'une vue d'ensemble. Directives applicables aux utilisateurs des automates La CEM et la sécurité du matériel électrique sont régies par les directives suivantes : • Directive sur les basses tensions Directive 73/23/CEE du Conseil, du 19 février 1973, concernant le rapprochement des législations des Etats membres relatives au matériel électrique destiné à être employé dans certaines limites de tension • Directive sur les machines Directive 98/37/CE du Parlement européen et du Conseil, du 22 juin 1998, concernant le rapprochement des législations des Etats membres relatives aux machines • Directive CEM Directive 89/336/CEE du Conseil, du 3 mai 1989, concernant le rapprochement des législations des Etats membres relatives à la compatibilité électromagnétique Déclaration de conformité et marque CE Le fabricant du produit ou les personnes qui introduisent ledit produit au sein de l'UE doivent confirmer dans ce que l'on appelle la déclaration de conformité que le produit en question répond aux exigences de la directive applicable. Les produits doivent également être identifiés par une marque CE. NOTE: En règle générale, la conformité du produit est vérifiée et confirmée par le fabricant. Il appose lui-même la marque CE. Pour certains produits spécifiques présentant un danger particulier, des contre-vérifications par des laboratoires externes sont requises (par exemple pour les équipements de travail du bois ou pour les presses). 33002440.11 17 Principes et mesures de base Réglementations et normes de l'UE Normes harmonisées Les normes européennes harmonisées sont des normes qui ont été définies par les instituts de normalisation européens CEN et CENELEC et qui ont été reconnues par l'UE comme des normes harmonisées. Ces normes indiquent précisément de quelle manière se conformer aux exigences des directives européennes. Chaque directive fait l'objet d'un certain nombre de normes harmonisées. Rôle des normes harmonisées Lorsque l'on travaille en se basant sur ces normes, on peut partir du principe que la conformité est respectée. Le respect des normes n'est cependant pas juridiquement obligatoire. Satisfaire d'une autre manière aux exigences prescrites par la directive et la législation nationale correspondante est tout aussi légal. L'utilisation des normes a cependant un avantage : elle facilite la déclaration de conformité ainsi que la justification en cas de litige. NOTE: Il ne suffit cependant pas de respecter les normes. Les normes ne doivent être considérées que comme des exigences minimales à respecter. Elles représentent uniquement l'état de la technique par opposition à l'état plus global de la science et de la technique. Types de normes : Il existe trois types de normes européennes : • norme européenne (EN...) En principe, on s'efforce d'aboutir à une norme européenne. Une EN est une réglementation européenne concernant un sujet technique qui est rédigée en collaboration avec les groupes techniques intéressés des différents pays membres du CEN ou du CENELEC qui doivent l'approuver avant sa publication. Les normes européennes doivent être intégrées aux normes nationales sans être modifiées. Les normes nationales allant à leur encontre doivent être abolies. • document d'harmonisation (HD...) Des documents d'harmonisation peuvent être rédigés à la place des normes européennes lorsqu'il n'est pas nécessaire de transposer ces normes à l'identique dans les normes nationales ou s'il n'a été possible d'aboutir à un compromis qu'en autorisant des dérogations nationales. 18 33002440.11 Réglementations et normes de l'UE • Principes et mesures de base prénorme européenne (ENV...) Une prénorme européenne (ENV) est introduite par le CEN et le CENELEC afin de permettre d'aboutir rapidement à une prise de décision commune. Elle est provisoirement applicable et indicative dans les domaines particulièrement innovants, comme par exemple dans le domaine informatique. Les normes sont divisées dans les types suivants selon le domaine d'application : • Type A (normes générales) Elles comprennent des réglementations techniques qui ne sont pas spécifiques au produit. • Type B (normes de groupe) • Type C (normes de produit) Elles comprennent des réglementations techniques destinées à des produits ou des familles de produits spécifiques. Les normes de produits complètent les normes générales, mais ne doivent en aucun cas les contredire. Normes de produit Les normes de produit s'appliquent à des groupes de produits spécifiques. Une norme de produit renvoie aux normes générales applicables au produit en question. Le regroupement dans un seul document des différentes exigences relatives à un groupe de produits spécifique limite au maximum l'effort de recherche que doit effectuer le fabricant. NOTE: Les exigences prescrites dans les normes de produit sont prioritaires sur celles des normes générales. Exemple : La norme de produit relative aux périphériques et automates programmables porte le numéro EN 61131. Directive CEM de l'UE Directive CEM La directive européenne CEM, définie en 1989, a permis d'harmoniser les législations existantes relatives à la compatibilité électromagnétique des produits techniques au sein des Etats membres. La directive CEM a été mise en oeuvre dans chacun des Etats membres via une loi nationale sur la CEM. 33002440.11 19 Principes et mesures de base Réglementations et normes de l'UE Exigences La directive CEM exige des équipements qu'ils fonctionnent de manière satisfaisante dans l'environnement électromagnétique, conformément à leurs spécifications, sans causer d'interférences électromagnétiques qui pourraient porter préjudice au bon fonctionnement des équipements voisins. Normes harmonisées Les exigences de protection sont considérées comme remplies lorsque les équipements respectent les normes européennes harmonisées applicables. Validité La directive CEM s'applique à tous les équipements susceptibles de causer des interférences électromagnétiques ou dont le fonctionnement pourrait être altéré par de telles interférences. Il s'agit de tous les appareils électriques et électroniques ainsi que des installations et appareils qui comprennent des composants électriques ou électroniques. Cette directive réglemente les conditions à remplir pour • la mise en circulation, • la fabrication et • l'utilisation de tels équipements. Quelles sont les normes européennes harmonisées applicables ? Les normes harmonisées sont des normes dont le fondement est publié dans le journal officiel de la Communauté européenne. L'adjectif "applicable" signifie que ces normes traitent d'une manière générale ou spécifique des exigences de CEM pour le type de produits en question. 20 33002440.11 Réglementations et normes de l'UE Principes et mesures de base Directive européenne sur les machines Directive sur les machines La directive européenne sur les machines, définie en 1989 et amendée en 1998, a permis une harmonisation des législations des Etats membres relatives à la sécurité des machines. Depuis le 1er juin 1995, la directive sur les machines est mise en oeuvre dans la législation nationale de chacun des Etats membres et des Etats candidats à l'adhésion à l'Union européenne. Exigences La directive sur les machines définit les exigences générales fondamentales en matière de sécurité et de santé pour les machines et les dispositifs de sécurité qui sont autant de conditions à respecter pour pouvoir mettre en circulation lesdits produits. Ces exigences de base en matière de sécurité et de santé sont complétées par un ensemble d'exigences détaillées spécifiques à chaque type de machine. Validité La directive sur les machines s'applique aux machines et dispositifs de sécurité. Le terme machine est à prendre au sens large et couvre la combinaison de machines sur une installation. • un ensemble de pièces ou dispositifs reliés les uns aux autres, dont au moins un est mobile, ainsi que, le cas échéant, un ensemble d'équipements de commande, de circuits de commande ou d'alimentation, etc., qui sont utilisés ensemble pour une application spécifique, comme le traitement, la manipulation, le déplacement et la préparation de matériaux • un ensemble de machines qui, afin de fonctionner, sont regroupées et reliées de telle manière qu'elles fonctionnent sous la forme d'un ensemble. • un équipement interchangeable visant à modifier le fonctionnement d'une machine qui est ajouté après la mise en circulation par l'opérateur lui-même sur sa machine ou sur un ensemble de plusieurs machines, le cas échéant à un véhicule tracteur, dans la mesure où cet équipement n'est pas une pièce détachée ou un outil. Dispositif de sécurité, dans la mesure où il ne s'agit pas d'un équipement interchangeable, un dispositif qui est mis en circulation par le fabricant ou par ses représentants établis dans la communauté dans l'objectif d'assurer une fonction de sécurité dans le transport et dont la panne ou le dysfonctionnement met en danger la sécurité ou la santé des personnes se trouvant à proximité de la machine. 33002440.11 21 Principes et mesures de base Réglementations et normes de l'UE Exceptions Un certain nombre de produits n'est pas concerné par la directive : moyen de transport pour les personnes, chaudières, installations nucléaires, armes, etc. Directive sur les basses tensions Titre détaillé Le titre détaillé de la directive sur les basses tensions est : Directive européenne 73/23/CEE concernant la sécurité de dispositifs électriques Objectif de la directive sur les basses tensions La directive sur les basses tensions (1973) a pour objectif d'harmoniser au sein de l'UE les exigences en matière de sécurité pour les dispositifs électriques à basses tensions afin d'éviter toute entrave aux échanges commerciaux. Validité La directive sur les basses tensions s'applique aux dispositifs électriques utilisés avec une tension nominale comprise entre 50 et 1 000 V c.a, respectivement 75 et 1 500 V c.c. Exceptions : 22 • dispositif électrique utilisé dans une atmosphère explosive • dispositif électroradiologique et électromédical • pièces électriques des ascenseurs et monte-charge • compteurs électriques 33002440.11 Réglementations et normes de l'UE Principes et mesures de base Comment trouver des directives européennes et des normes harmonisées Pourquoi uniquement les sources provenant d'Internet Internet s'est développé a tel point qu'il est devenu le premier outil de recherche d'informations. C'est pourquoi nous ne citons que des sites Internet. Recherche de directives européennes Vous trouverez le texte original des directives européennes sur le site Web de la Commission européenne. Ce site est disponible dans chacune des langues officielles de l'UE. Etape Procédure 1 Allez sur le site de la Commission européenne à l'adresse suivante : http://ec.europa.eu/. 2 Sélectionnez : Législation en vigueur 3 Sélectionnez Matériel électrique. > Politique industrielle et marché intérieur. Résultat : vous accédez à la liste des directives européennes relatives au matériel électrique, chacune comportant un lien vers le texte complet de la directive. Recherche de normes harmonisées Vous trouverez une liste actualisée des normes européennes harmonisées pour chaque directive européenne sur le site du CENELEC, le comité européen de normalisation électrotechnique : Etape Procédure 1 Allez sur le site du CENELEC à l'adresse suivante : http://www.cenelec.eu. 2 Sélectionnez Search > Standardization Activities. Résultat : un formulaire s'affiche, avec différents champs qui vous permettent d'entrer vos critères de recherche. 3 33002440.11 Dans la zone de liste Keywords, sélectionnez un thème. Par exemple, EMC. 23 Principes et mesures de base Etape Réglementations et normes de l'UE Procédure 4 Dans la liste Directive(s), sélectionnez une directive européenne. Par exemple, 73/23/CEE. 5 Confirmez vos définitions en cliquant sur OK. Résultat : vous obtenez une liste de normes correspondant à vos critères de recherche. 24 33002440.11 Normes internationales Principes et mesures de base Normes internationales Contenu de ce chapitre Rôles des normes ....................................................................25 Normes internationales ............................................................26 Normes adéquates pour les utilisateurs de systèmes d'automate ..............................................................................27 Introduction Ce chapitre concerne les normes techniques internationales relatives aux installations et machines utilisant des systèmes d'automate. Il explique l'objectif des normes et leur rôle dans le cadre des réglementations légales. Il donne également quelques notes concrètes sur les normes pertinentes. Rôles des normes Importance des normes Les composants d'un système d'automate sont finalisés, contrôlés et certifiés ou autorisés en fonction des normes et lois applicables dans chacun des pays d'utilisation. Le fabricant, mais également l'utilisateur de systèmes d'automate, doivent être au courant de la législation et des normes en vigueur. En effet, un système automatisé comprenant des composants d'un système d'automate doit répondre à certaines exigences légales. Pour respecter les réglementations légales, les normes s'avèrent très utiles, voire indispensables, car elles représentent l'état de la technique. Normes et législation NOTE: Même si les normes peuvent apporter une certaine sécurité en matière juridique pour les questions de garantie du produit, elles ne sont en aucun cas des normes légales. Les instituts de normalisation n'engagent en aucun cas leur responsabilité lors de l'utilisation des normes. L'applicabilité des normes est contrôlée par le fabricant concerné à l'aide d'une analyse des risques, conformément à la directive sur les machines. 33002440.11 25 Principes et mesures de base Normes internationales Qu'est-ce que la normalisation ? La normalisation est l'uniformisation d'éléments matériels et immatériels à l'usage de la collectivité. Cette harmonisation est menée de manière planifiée et communautaire via les groupes techniques concernés. A l'exception des normes d'entreprise, la normalisation a lieu au niveau national et international. La normalisation a les objectifs suivants : • encouragement de la rationalisation et de l'assurance qualité dans les domaines économiques, techniques et administratifs. • amélioration de la sécurité pour les personnes et les biens • amélioration de la qualité dans tous les domaines de la vie Normes internationales Normes internationales Il existe dans de nombreux domaines des normes reconnues au niveau mondial, en particulier pour l'électrotechnologie. Les efforts entrepris au niveau international ont permis d'élaborer 10 000 normes qui peuvent être directement appliquées ou être intégrées dans les normes définies par les différents pays. Ces normes internationales sont élaborées par des instituts de normalisation internationaux. ISO L'organisation internationale de normalisation (ISO) comprend 90 pays qui travaillent ensemble via leurs instituts de normalisation nationaux. Les normes internationales concernant les systèmes d'assurance qualité ISO 9000 à 9004 sont un exemple très connu du travail mené par cette organisation. IEC La commission électrotechnique internationale (IEC) est responsable de la normalisation dans le domaine de l'électrotechnologie. On constate dans ce domaine une conformité presque parfaite avec les normes harmonisées européennes, ce qui se reflète également dans la numérotation des normes qui est très souvent identique. 26 33002440.11 Normes internationales Principes et mesures de base CISPR Le CISPR est le Comité international spécial des perturbations radioélectriques. L'objectif des publications et recommandations du CISPR est la lutte contre les interférences radio. Les publications du CISPR comprennent en particulier des recommandations relatives aux procédures de contrôle et aux valeurs limites d'émission spécifiques aux produits électriques et électroniques. Normes adéquates pour les utilisateurs de systèmes d'automate Introduction Les normes indiquées ci-après sont une sélection des principales normes européennes et internationales concernant les utilisateurs de systèmes d'automate. Normes de produit NOTE: Même si les normes peuvent apporter une certaine sécurité en matière juridique pour les questions de garantie du produit, elles ne sont en aucun cas des normes légales. Les instituts de normalisation n'engagent en aucun cas leur responsabilité lors de l'utilisation des normes. Seules les réglementations légales de chaque état sont obligatoires. Les normes européennes et internationales suivantes définissent des exigences en matière de sécurité et de CEM pour les utilisateurs de systèmes d'automate. Nous avons sciemment limité cette sélection qui comprend principalement des normes spécifiques aux produits. Sous chaque norme, vous trouverez une liste d'autres normes qui ne dépendent pas du produit et qui peuvent s'appliquer à votre mode d'utilisation. N° EN N° IEC correspondant Titre EN 61131-4 IEC 61131-4 Automates programmables Partie 4 : directives pour l'utilisateur EN 50178 IEC 62103 Equipement électronique utilisé dans les installations de puissance EN 60439-1 IEC 60439-1 Ensembles d'appareillages à basse tension EN 60950 IEC 950 Sécurité des matériels de traitement de l'information 33002440.11 27 Principes et mesures de base Normes internationales Normes indépendantes des produits Les normes européennes et internationales suivantes définissent des exigences en matières de sécurité et de CEM qui ne dépendent pas des produits et qui peuvent s'appliquer à votre mode d'utilisation. N° EN N° IEC correspondant Titre HD 384.4.41 IEC 60364-4-41 Installations électriques des bâtiments - Partie 4 : Protection pour assurer la sécurité Chapitre 41 : Protection contre les chocs électriques 28 EN 61140 IEC 61140 Protection contre les chocs électriques. Aspects communs aux installations et aux matériels EN 60204-1 IEC 60204-1 Sécurité des machines - Equipements électriques des machines EN 50310 Application de liaison équipotentielle et de mise à la terre dans les locaux avec équipement de technologie de l'information EN 50174-1 Technologies de l'information - Installation de câblage - Partie 1 : Spécification et assurance qualité DIN EN 50174-2 Technologies de l'information - Installation de câblage - Partie 2 : Planification et pratiques d'installation à l'intérieur des bâtiments 33002440.11 Principes et mesures de base Mise à la terre et compatibilité électromagnétique (CEM) - Principes de base Contenu de cette partie Mise à la terre - Principes de base.............................................30 Interférences électromagnétique et CEM ...................................40 Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique ...................................................................69 Introduction Cette partie comprend les principes de base sur les différents thèmes abordés dans ce manuel : mise à la terre et compatibilité électromagnétique. Cette partie comprend des définitions de termes et des explications des rapports physiques qui sont utiles et nécessaires pour l'exécution ultérieure des mesures concernées. Les directives relatives à la configuration se trouvent dans la rubrique Mesures de CEM et de mise à la terre dans un système automatisé - Directives, page 80 et dans les directives sur les mesures de CEM et de mise à la terre spécifiques aux produits. 33002440.11 29 Principes et mesures de base Mise à la terre - Principes de base Mise à la terre - Principes de base Contenu de ce chapitre Définitions : mise à la terre, mise à la masse, système de commun d'alimentation.............................................................30 Prises de terre dans des systèmes en courant alternatif TT, TN et IT...................................................................................32 Dangers pour les personnes dus à l'alimentation électrique ................................................................................34 Choc électrique : causes et remèdes .........................................35 Classes de protection pour les outillages électriques ..................37 Terre de protection ...................................................................38 Introduction Ce chapitre explique les termes relatifs à la mise à la terre qui sont utiles ou nécessaires pour comprendre les mesures de mise à la terre d'une installation ou d'une machine. Définitions : mise à la terre, mise à la masse, système de commun d'alimentation Terre et masse Sur presque tous les appareils et systèmes, on fait la différence entre la terre (conducteur de protection) et la masse (commun d'alimentation/conducteur neutre). La masse et la terre sont, en règle générale, reliées à un endroit. Il y a cependant une différence : NOTE: Les conducteurs de mise à la terre ne font passer du courant qu'en cas de panne, les conducteurs de mise à la masse font passer du courant de fonctionnement et représentent souvent le conducteur de retour commun de plusieurs circuits de signaux. Terre La terre est la masse conductrice de notre Terre. Son potentiel électrique est nul. Au sein d'une installation, on entend par terre le conducteur de protection qui sert à protéger les personnes, les animaux et les biens. 30 33002440.11 Mise à la terre - Principes de base Principes et mesures de base Voici quelques synonymes du terme "terre" : conducteur de protection, mise à la terre, terre de protection, terre sur châssis, terre de station Masse La masse représente l'ensemble de toutes les pièces inactives et conductrices d'un équipement électrique qui sont reliées entre elles et qui, en cas de panne, n'acceptent aucune tension de fonctionnement. La masse est le réseau d'équilibrage du potentiel d'une installation et sert de surface équipotentielle de référence des circuits électriques. Sur une installation stationnaire, le réseau d'équilibrage du potentiel est normalement relié à la terre (mis à la terre). La masse ne doit cependant pas être absolument reliée à la terre (comme par exemple pour les avions). La masse se distingue par les fonctions suivantes : • surface équipotentielle pour le système de commun d'alimentation de l'électronique • équilibrage du potentiel et protection contre les surtensions pour toutes les installations en métal, les installations électriques, les dispositifs parafoudre et la mise à la terre • fonction de protection pour les personnes : le potentiel de la masse est maintenu à un niveau tellement bas par rapport au potentiel terrestre qu'une personne ne peut pas se blesser en touchant les pièces de l'installation. • dérivation des surtensions (en cas de dysfonctionnement du système, de foudre) Voici quelques synonymes du terme "masse" : réseau d'équilibrage du potentiel, conducteur neutre, masse du circuit, référence du signal, masse du signal, mise à la terre, 0 V, commun d'alimentation Exemples de masses Exemples de masses : • élément de la structure métallique d'un bâtiment (ossature porteuse, conduites, etc.) • bâti d'une machine • armoires métalliques, plaques de fond non laquées de boîtiers • chemins de câbles métalliques • cuves de transformateur, cuves de sol des machines • fil jaune-vert (PE -PEN) vers la terre 33002440.11 31 Principes et mesures de base Mise à la terre - Principes de base Commun d'alimentation, système de commun d'alimentation Le commun d'alimentation d'un outillage électronique représente le potentiel de référence. Il est relié à la masse. Le système de commun d'alimentation représente la connexion galvanique de tous les conducteurs 0 V des circuits d'alimentation nécessaires pour l'outillage électronique. Aucune différence de tension ne doit exister entre les différents points du commun d'alimentation électronique sous peine de simuler des tensions de signaux qui n'existent pas. Généralement, plusieurs circuits d'alimentation sont utilisés sur un même système de commun d'alimentation pour l'échange de signal nécessaire. Voici un synonyme de l'expression "système de commun d'alimentation" : (système de) conducteur neutre Prises de terre dans des systèmes en courant alternatif TT, TN et IT Systèmes de distribution En matière de prise de terre, nos systèmes d'alimentation c.a. (systèmes monophasés et triphasés) peuvent être regroupés en trois systèmes principaux (IEC 60364) : Nom du système Type de la prise de terre sur la source d'alimentation (première lettre) Type de la prise de terre sur l'outillage (deuxième lettre) Système TN Un point du conducteur neutre, la plupart du temps à proximité de la source d'alimentation, est directement mis à la terre. Les parties conductibles de l'outillage sont reliées au point mis à la terre via des conducteurs de protection. Variantes Système TN-S 32 En fonction de l'utilisation du conducteur N, on fait la différence entre trois variantes pour le système TN : Système TN-C • S : conducteur neutre et de protection séparés Système TN-C-S • C : conducteur neutre et de protection combinés (PEN) • C-S : système avec un ou plusieurs segments TN-C et TN-S 33002440.11 Mise à la terre - Principes de base Principes et mesures de base Nom du système Type de la prise de terre sur la source d'alimentation (première lettre) Type de la prise de terre sur l'outillage (deuxième lettre) Système TT Un point du conducteur neutre, la plupart du temps à proximité de la source d'alimentation, est relié à une prise de terre. Les masses de l'outillage sont reliées avec d'autres prises de terre, à savoir des prises de terre qui ne dépendent pas de la prise de terre du conducteur neutre. Système IT Aucun point du système n'est directement mis à la terre. Les masses de l'outillage sont mises à la terre. NOTE: Les exigences de sécurité pour ces différents systèmes (par exemple en matière de mise hors circuit) sont incluses dans la norme IEC 60364-4-41. Signification des lettres Les lettres ont la signification suivante : Lettre Origine Signification T français : terre Connexion directe d'un point à la terre I isolé Toutes les pièces sont déconnectées de la terre ou un point est relié à la terre via une impédance N neutre Les masses sont directement reliées avec le point de mise à la terre du système (Dans les réseaux d'alimentation en c.a., le point mis à la terre est généralement le point neutre ou, si aucun point neutre n'est disponible, le conducteur extérieur.) S séparé Un conducteur séparé du conducteur neutre ou du conducteur extérieur mis à la terre est prévu à des fins de protection. C anglais : combined (combiné) Fonction de conducteur neutre et de conducteur de protection combinée dans un seul conducteur (conducteur PEN) Affectation de la première et de la deuxième lettre Les caractères d'identification pour les systèmes de distribution de courant sont affectés comme suit : • première lettre : identifie la connexion à la terre sur la source d'alimentation (par exemple le transformateur) • deuxième lettre : identifie la connexion à la terre de l'outillage 33002440.11 33 Principes et mesures de base Mise à la terre - Principes de base Dangers pour les personnes dus à l'alimentation électrique Courants de choc (choc électrique) Un choc électrique est la conséquence d'un courant passant dans le corps humain. Des courants d'environ 1 mA peuvent provoquer des réactions sur des personnes en bonne santé et entraîner des réactions de panique. Des courants supérieurs peuvent entraîner des blessures plus importantes. Dans des conditions sèches, des tensions s'élevant jusqu'à 42,4 V de valeur de crête ou 60 V de tension continue ne sont pas considérées comme dangereuses. Les pièces devant être saisies ou touchées doivent être reliées au conducteur de protection ou correctement isolées. Dangers relatifs à l'énergie Les courts-circuits entre des pôles voisins d'un dispositif d'alimentation électrique d'ampérage élevé ou de circuits à forte capacité peuvent entraîner la formation d'arcs électriques ou la pulvérisation de particules métalliques à température très élevée, ce qui peut provoquer des brûlures. Les circuits électriques de faible tension peuvent également être dangereux en cas de court-circuit. Ces courts-circuits peuvent être évités par isolement ou grâce à des verrouillages. Incendies Un incendie peut être causé par des températures élevées dues à une surcharge, un dysfonctionnement d'un élément de l'installation, une erreur d'isolation ou à des connexions lâches ou à fortes résistances de transition. Les mesures de protection consistent à éviter les incendies, à choisir des matériaux résistant au feu et à prendre des mesures évitant la propagation des incendies, etc. Dangers indirects divers Dangers indirects divers • 34 dangers dus à la chaleur : risque de blessure lors de la manipulation de pièces chaudes 33002440.11 Mise à la terre - Principes de base Principes et mesures de base • dangers dus aux radiations : danger dû à l'émission de radiations, par exemple émissions sonores, radiations haute fréquence, radiations infrarouge, lumière visible et cohérente de haute intensité, radiations aux ultraviolets et ionisantes et autres radiations similaires • dangers chimiques : danger dû au contact avec des matières chimiques dangereuses Choc électrique : causes et remèdes Tensions dangereuses Les tensions suivantes sont dangereuses : • tension alternative avec une valeur de crête de 42,4 V ou supérieure • tension continue de 60 V ou supérieure Causes Un choc électrique peut survenir lorsqu'une personne manipule une pièce qui se trouve soumise à une tension dangereuse. Deux cas de figure sont à distinguer pour la manipulation : Type de manipulation Définition Manipulation directe Manipulation de pièces sous tension en conditions de fonctionnement non perturbées Manipulation indirecte Manipulation de pièces qui sont sous tension suite à un dysfonctionnement Mesures en cas de manipulations directes Si des pièces sont parcourues, en condition normale de fonctionnement, par des tensions dangereuses, il faut éviter qu'une personne puisse se blesser en les manipulant directement. Les mesures suivantes doivent être étudiées : • séparation sécurisée des circuits électriques • boîtier ou revêtement 33002440.11 35 Principes et mesures de base Mise à la terre - Principes de base • isolation des pièces actives • limite en matière d'énergie (décharge à condensateur, impédance de protection) • limite en matière de tension • dispositif de protection supplémentaire contre les courants de court-circuit Mesures en cas de manipulations directes Même en cas de dysfonctionnement, il faut éviter que toute personne puisse subir un choc électrique (par une manipulation indirecte). Les mesures suivantes doivent être étudiées : • isolation renforcée/double • isolation de base et mise à la terre de protection • dispositif de protection supplémentaire contre les courants de court-circuit Normes applicables Les normes suivantes regroupent des recommandations relatives aux mesures à prendre contre les chocs électriques : • norme de base en matière de sécurité : IEC 61140 : protection contre les chocs électriques. Exigences communes pour les installations et outillages (norme de base en matière de sécurité) • norme de groupe en matière de sécurité : IEC 60364-4-41 : Installations électriques des bâtiments - Partie 4 : mesures de protection, chapitre 41 : protection contre les chocs électriques • pour les installations : IEC 62103 et EN 50178 : équipement électronique utilisé dans les installations de puissance • pour les machines : IEC 60204 : Sécurité des machines - Equipements électriques des machines 36 33002440.11 Mise à la terre - Principes de base Principes et mesures de base Classes de protection pour les outillages électriques Classes de protection Les outillages électriques sont répartis dans les classes de protection 0, I, II et III. Ces classes de protection sont définies en fonction du type de protection utilisé contre les chocs électriques (IEC 61140). Les périphériques et automates programmables doivent répondre aux exigences des classes de protection I, II ou III (conformément à la norme IEC 61131-2). Classe de protection 0 La classe de protection 0 regroupe les équipements électriques dont la protection contre les courants de choc s'appuie uniquement sur l'isolation de base. Cela signifie qu'aucun dispositif n'est prévu dans le câblage fixe de l'installation pour le raccordement des pièces conductrices au conducteur de protection (conducteur de mise à la terre). En cas de dysfonctionnement au niveau de l'isolation de base, le système s'appuie sur les conditions de l'environnement. Classe de protection I La classe de protection I regroupe les équipements électriques dont la protection contre les courants de choc ne s'appuie pas uniquement sur l'isolation de base. Un raccordement des pièces conductrices au conducteur de protection (conducteur de mise à la terre) est prévu dans le câblage fixe de l'installation. Ainsi, en cas de dysfonctionnement de l'isolation de base, les pièces pouvant être touchées ne peuvent pas être sous tension. Classe de protection II La classe de protection II regroupe les outillages dont la protection contre les courants de choc ne s'appuie pas uniquement sur l'isolation de base. Un dispositif supplémentaire est ajouté, comme par exemple une isolation double ou renforcée, mais pas de mise à la terre de protection. 33002440.11 37 Principes et mesures de base Mise à la terre - Principes de base Classe de protection III La classe de protection III regroupe les outillages dont la protection contre les courants de choc est assurée par une alimentation en très basse tension de sécurité (SELV). Aucune tension supérieure à la SELV n'est générée dans ces dispositifs. SELV SELV (Safety extra-low voltage, très basse tension de sécurité) est définie comme une tension qui, dans toutes les conditions de fonctionnement, ne dépasse pas 42,4 V de valeur de crête ou de tension continue, mesurée entre les conducteurs ou entre un conducteur et la terre. Le circuit dans lequel cette tension est observée doit être séparé de l'alimentation secteur par un transformateur de sécurité ou un dispositif équivalent. Terre de protection Alternatives : isolation ou mise à la terre de protection Tous les éléments d'une installation ou d'une machine qui peuvent être parcourus par une tension dangereuse en cas de dysfonctionnement doivent être étudiés. Afin d’assurer la sécurité de l’ensemble, ces éléments doivent être doublement isolés, leur isolation doit être renforcée ou ils doivent être équipés d’une mise à la terre de protection. Terre de protection : Définition La mise à la terre de protection est une mise à la terre qui sert principalement à assurer la sécurité des personnes. La mise à la terre de protection est une mesure permettant d’éviter tout choc électrique dû à une manipulation indirecte, c’est-à-dire la manipulation de pièces qui, suite à une panne, comme par exemple la défaillance d'une isolation de base, sont parcourues par une tension dangereusement élevée. NOTE: La terre de protection est distincte de la terre fonctionnelle. La mise à la terre fonctionnelle ne sert pas à la sécurité mais est liée au fonctionnement de l’installation ; elle sert par exemple de tension de référence ou à la dérivation des courants parasites. 38 33002440.11 Mise à la terre - Principes de base Principes et mesures de base Mesures de mise à la terre et conducteurs de protection La connexion au potentiel terrestre dépend des pièces et outillages utilisés ainsi que du type de réseau de distribution électrique (système TT, TN, IT). Les principes généraux suivants sont très importants en matière de mise à la terre de protection : • les sections de conducteur du conducteur de protection doivent être conçues pour le courant de décharge maximal attendu. • les liaisons électriques doivent être adaptées aux charges présentes sur le système lors de son fonctionnement. • la mise à la terre de protection doit être garantie même lors des opérations d’entretien et de maintenance. • la mise à la terre de protection est prioritaire sur la mise à la terre fonctionnelle. Elle ne doit pas par exemple être désactivée afin d’améliorer la compatibilité électromagnétique. NOTE: Le système de mise à la terre et le conducteur de protection doivent respecter les dispositions de la norme IEC 60364-5-54. Mise à la terre de protection des automates Les périphériques et automates programmables, qui appartiennent à la classe de protection I, sont équipés d’une connexion de mise à la terre de protection. Il existe deux possibilités pour la connexion au système de mise à la terre : • le conducteur de protection se trouve sur la ligne secteur en cas d’alimentation directe depuis le secteur. • le périphérique dispose d’une borne de connexion pour conducteur de protection permettant le raccordement d’un conducteur de protection externe. Toutes les pièces du périphérique qui peuvent être touchées (par exemple les boîtiers, supports, châssis) sont reliées électriquement entre elles et la borne de connexion du conducteur de protection de manière à ce qu’aucune tension dangereuse ne puisse les parcourir. La connexion du conducteur de protection doit demeurer intacte lors de toute intervention sur le périphérique aussi longtemps que l’alimentation secteur est reliée au dispositif. Les exigences relatives à la construction des automates et de leurs périphériques sont stipulées dans la norme IEC 61131-2 Automates programmables, Partie 2 : spécifications et essais des équipements. 33002440.11 39 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM Interférences électromagnétique et CEM Contenu de ce chapitre Différents types d’interférences, leurs effets et leurs causes ....................................................................................40 Superposition de signaux utiles et parasites dans les lignes ......................................................................................50 Couplages des interférences ....................................................55 Introduction Ce chapitre reprend les principes électrotechniques de base relatifs aux interférences électromagnétiques. Il s’agit des points suivants : • quelles peuvent être les conséquences des interférences électromagnétiques sur les installations industrielles ? • quelles sont les différentes sources d’interférences ? • de quelle manière les signaux utiles et parasites peuvent-ils se recouvrir sur un circuit électrique ? • quels sont les mécanismes de couplage qui existent et quelles mesures de base peuvent aider à y remédier ? Il est nécessaire de connaître ces éléments afin de comprendre les phénomènes parasites pouvant survenir ainsi que les mesures à prendre lors de la conception et l’installation de l’outillage électrique sur une installation industrielle. Différents types d’interférences, leurs effets et leurs causes Introduction Dans les installations industrielles, les interférences électromagnétiques peuvent affecter le fonctionnement à différents niveaux : cela peut aller d’une influence acceptable sur le fonctionnement à la destruction d'éléments. Les sources d'interférences peuvent être situées à l'extérieur ou à l'intérieur de l'installation et peuvent être classifiées en fonction de différents points de vue. Les interférences elles-mêmes peuvent être très différentes les unes des autres et sont également classifiées en fonction de différents points de vue. 40 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base Ce sous-chapitre traite des effets des différents types d’interférences ainsi que de leurs effets et causes. Il comprend principalement la définition des termes applicables et la classification. Il est donc nécessaire à la bonne compréhension des autres sections de ce document. Effets des interférences sur une installation industrielle Niveau des effets Des tensions et flux de courants indésirables au sein d’installations industrielles ont des effets pouvant aller d’une détérioration acceptable du fonctionnement à des pannes totales de composants ou de l’installation toute entière, en passant par un dysfonctionnement inacceptable de l’équipement. Les effets sont classés en fonction de leur niveau : Niveau de l’effet Description Exemple Détérioration du fonctionnement Une détérioration non négligeable du fonctionnement qui reste cependant acceptable Ces interférences, qui sont couplées à un circuit de transmission de signaux, réduisent la précision des mesures. Celle-ci reste cependant dans la plage de tolérance requise. Dysfonctionnement Une détérioration inacceptable du fonctionnement qui se termine par la désactivation de la perturbation Un codeur incrémental est lié à un module compteur de l’automate pour la capture du trajet. En cas de court-circuit dans un conducteur moteur fondu disposé en parallèle, une impulsion parasite est superposée au signal utile du conducteur du codeur incrémental via un couplage inducteur, qui est interprété par la commutation suivante comme une impulsion de comptage. Ainsi, certaines fonctions de la machine ne sont pas exécutées au moment adéquat. Panne Une détérioration inacceptable du fonctionnement qui ne peut être rétabli que par des mesures techniques (par ex : réparation, remplacement). Lors d’une opération de service, un ajusteurmécanicien chargé en énergie électrostatique touche un module. Cela produit une décharge électrostatique qui détruit ou détériore le module. Autres exemples Autres exemples des effets produits par les interférences sur une installation : 33002440.11 41 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM • impulsions individuelles, c’est-à-dire des surtensions ayant la forme d'une impulsion qui se produisent par exemple lors du câblage de récepteurs inductifs, comme des moteurs ou des soupapes électriques. Celles-ci ont un effet négatif sur le fonctionnement des systèmes numériques : réinitialisation ou effacement de mémoires lorsque le seuil d’interférences du périphérique est dépassé. • un bâtiment est équipé d'un parafoudre externe, mais d'aucun parafoudre interne : si la foudre s’abat sur le bâtiment, une partie du courant de décharge s’introduit dans le bâtiment et y détruit les circuits électriques. Principe de l'influence des interférences - Modèle d'influence Modèle d’influence L’influence électromagnétique des dispositifs se fait via des perturbations qui sont transmises par les sources d’interférences sur des dispositifs susceptibles via des couplages. La description de l’influence électromagnétique se fait selon un modèle d’influence qui comprend la source d’interférences, le couplage et le dispositif susceptible : Source d’interférences Les sources d’interférences sont l'origine des perturbations. Tous les dispositifs dans lesquels des transformations d’énergie électromagnétique ont lieu sont des sources potentielles d’interférences. Ces sources d’interférences peuvent se trouver dans le système en question (propre au système) ou en dehors (étrangère au système). Couplage Le couplage des perturbations sur les dispositifs susceptibles peut être effectué de diverses manières : 42 • galvanique : couplage via un circuit commun • capacitif : couplage via un champ électrique 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base • inducteur : couplage via le champ magnétique • influence des rayonnements ou des ondes : couplage via le champ électromagnétique Dispositifs susceptibles Les dispositifs susceptibles sont tous les équipements ou pièces dont le fonctionnement est influencé par les perturbations. Perturbation Les perturbations peuvent être des tensions électriques, des courants et des champs magnétiques et électriques. Elles sont générées par des phénomènes électromagnétiques, ont une large plage de fréquence et d’amplitude connaissant des variations dans le temps et causent des perturbations de différente intensité sur le fonctionnement des dispositifs susceptibles. Sources d’interférences Classification des sources d’interférences Dans la pratique, la classification suivante des sources d'interférences s'avère utile : • sources naturelles et techniques • sources ayant un spectre de fréquences à bande large ou étroite • sources de perturbations à rayonnement ou transmises par le câblage • réseaux d’alimentation servant de sources d’interférences • sources régulières et involontaires • sources continues et intermittentes Sources d’interférences naturelles et techniques On fait une différence entre les sources d’interférences naturelles et techniques : 33002440.11 43 Principes et mesures de base Sources d’interférences naturelles • Eclairs • Brouillage d’origine naturelle et cosmique • Décharge d’électricité statique Interférences électromagnétique et CEM Sources d’interférences techniques Par exemple : • thyristors qui émettent des interférences via de forts flancs d'impulsions électriques • activation et désactivation de grosses puissances • générateurs HF • postes émetteurs • fours • oscillateurs locaux Sources d’interférences à bande étroite Les sources d’interférences à bande étroite sont des sources de signaux ayant des fréquences discrètes, comme les éléments suivants : • émetteurs radio amateur et de radiodiffusion • walkies-talkies • radars • générateurs HF industriels • appareils à micro-ondes • circuits d’alimentation • postes de soudure • récepteurs sonores ou FX • appareils à ultrasons • circuits de convertisseurs statiques Ceux-ci peuvent générer des champs électromagnétiques considérables dans leur environnement proche. Sources d’interférences à bande large Les sources d’interférences à bande large provenant des perturbations à rayonnement ou transmises par le câblage sont très redoutées sur les automates électroniques car elles ont des fractions de fréquence très élevées en plus d'un large spectre de fréquences. Les éléments suivants font partie des sources d’interférences à bande large : 44 • moteurs • lampes à décharge 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base • contacteurs de ligne • disjoncteurs des réseaux fournisseurs de puissance • brouillage • commutation à semi-conducteurs • appareils de distribution (relais, contacteurs électromagnétiques) • décharge d’électricité statique • décharges atmosphériques • effet de couronne • décharges nucléaires Sources d'interférences provenant d'un câblage, réseau d'alimentation (secteur) L’influence provenant du câblage se propage via des conducteurs métalliques (lignes ou conducteurs structurels), des transformateurs, des bobines et des condensateurs. Etant donné que les conducteurs fonctionnent également comme des antennes, une interférence générée par le câblage peut se transformer en une interférence à rayonnement, et inversement. Exemples : spectres de fréquences des perturbations propagées par câblage : Source Spectre de fréquences dominant en MHz Tubes fluorescents 0,1 ... 3 Lampes à vapeur de mercure 0,1 ... 1 Dispositifs informatiques 0,05 ... 20 Commutateurs 2 ... 4 Contacts d’un disjoncteur 10 ... 20 Contacteurs électromagnétiques, relais 0,05 ... 20 Commutateurs principaux 0,5 ... 25 Blocs d’alimentation C.C. (cadencés) 0,1 ... 25 Effet de couronne 0,1 ... 10 Aspirateurs de poussières 0,1 ... 1 La plupart des sources d’interférences indiquées ci-dessus sont reliées à l'alimentation. Les perturbations sont alors transmises dans le réseau électrique dans lequel elles se 33002440.11 45 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM déplacent. Ainsi, le réseau électrique tout entier peut être considéré comme une source de perturbations continues et discontinues. Sources d'interférences à rayonnement Si la taille des composants est petite par rapport à la longueur d’onde de la perturbation, il est possible de considérer séparément l’influence à rayonnement du champ électrique et du champ magnétique. Pour les fréquences plus élevées, le champ électromagnétique doit être pris en compte globalement. Il faut alors considérer comme sources d’interférences potentielles tous les appareils dans lesquels des perturbations de fréquence élevée sont générées et sur lesquels les éléments agissent comme des antennes, de manière volontaire ou non. Exemple : spectres de fréquences des perturbations à rayonnement : Source Spectre de fréquences dominant en MHz Chirurgie HF 0.4 ... 5 Commutation bistable 0.015 ... 400 Contacts de thermostat (arcs électriques) 30 ... 1000 Moteur 0,01 ... 0,4 Arcs électriques de commutateur 30 ... 200 Appareil d’alimentation C.C. 0,1 ... 30 Couvercles de transistor non traités 0,01 ... 10 Tubes fluorescents, arcs électriques 0,1 ... 3 Multiplexeurs à semi-conducteurs 0,3 ... 0,5 Contacts à came 10 ... 200 Circuits à disjoncteur 0,1 ... 300 Sources régulières et involontaires Il peut être utile lors des travaux de CEM de faire la différence entre les sources involontaires et régulières s’il convient de définir des plages de fréquences pour les équipements, des mesures d’amélioration de la sécurité anti-interférences ou des mesures de recherche des sources d’interférences inconnues. Les émissions des sources régulières doivent être prises en compte lors de la planification comme des valeurs données. 46 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base Sources permanentes ou intermittentes Il est nécessaire de faire la différence entre les sources d’interférences permanentes et intermittentes si par exemple une influence peut être désactivée par l’utilisation équilibrée d’une source d’interférences et d’un dispositif susceptible. Exemple : coupure des récepteurs lors d’un orage Interférences et signaux parasites Vue d'ensemble Les perturbations et les signaux parasites qui en sont dérivés recouvrent une large plage d’amplitudes et de fréquences. Ils peuvent apparaître dans de nombreuses formes de courbe et sont classés selon différentes perspectives. En ce qui concerne leur apparition dans le temps, on fait la différence entre les interférences périodiques et non périodiques. Interférences périodiques : Les interférences périodiques sont des signaux de forme sinusoïdale. Les sources d'interférences externes de forme sinusoïdale sont les émetteurs radio et TV et les walkiestalkies. Dans les installations industrielles, des perturbations périodiques sont générées par les dispositifs c.a. et triphasés, les convertisseurs statiques, les tubes fluorescents, les éléments du réseau de distribution et les PC. Ces perturbations génèrent des déformations continues de la tension d'alimentation, des variations de tension, des interruptions de tension et des déséquilibres sur le réseau triphasé. Interférences périodiques : 33002440.11 47 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM Interférences non-périodiques - transitoires Les interférences non périodiques sont des impulsions parasites momentanées (transitoires). Ces transitoires se caractérisent par la vitesse des variations de tension dU/dt et de courant di/dt. Dans les réseaux industriels, des surtensions de rupture peuvent atteindre 10 kV, avec des temps de montée de l'ordre de la ns à la s et des fréquences pouvant s'élever à 100 MHz. Les vitesses d'accroissement de tension de ces sursauts redoutés sont comprises entre 2 et 5 kV/ns avec une durée d'impulsion de 100 ns à 1 ms. Les impulsions transitoires nécessitent une attention particulière dans les systèmes numériques car elles peuvent en empêcher le bon fonctionnement en réinitialisant ou en effaçant des mémoires. Les transitoires et les sursauts sont principalement générés par des décharges en arc ou des ondes de commutation lors des phénomènes suivants : • phénomènes de commutation et de couplage normaux sur des équipements de commutation haute ou basse tension, en particulier via les contacts mécaniques • courts-circuits de ligne, décharges de tension, éclairs Interférences non périodiques : Interférences non périodiques sur les tensions d'alimentation Les tensions parasites sur les lignes du réseau d’alimentation ou sur les lignes de données causées par des phénomènes non périodiques peuvent atteindre la plage des kV. 48 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base Différentes formes d'interférences sur les réseaux industriels : 1 Effondrement de commutation 2 Réglage de l’angle de phase 3 Phénomènes transitoires 4 Sursaut Paramètres d'interférences actifs Paramètre d'interférences Les paramètres des perturbations sont les suivants : • (-:Rise time:)=101%(temps de montée : représente l’importance de la durée de la perturbation créée • (-:Rate of change du/dt, di/dt:)=101%(rapidité de réponse du/dt, di/dt : représente la taille de la perturbation créée • (-:Peak value:)=101%(valeur de crête : représente l’énergie de l’impulsion parasite Causes des perturbations actives NOTE: Les causes des interférences actives sont exclusivement les variations d’amplitude des paramètres électriques par unité de temps. La durée de la perturbation est identique à la durée de la modification de la source d’interférences. 33002440.11 49 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM Influence de la fréquence Le spectre de fréquences d’une perturbation est significatif car les résistances inductive et capacitive d’une ligne dépendent de la fréquence. Plus la fréquence d’une perturbation est élevée, plus le signal parasite superposé est important. Des signaux parasites hautes fréquences entraînent une chute de tension sur la résistance inductive des lignes qui ressemble à une tension parasite. Au niveau de la capacité de la ligne, ils entraînent un flux porteur de charge qui ressemble à un courant parasite. Spectre de fréquences d'une impulsion parasite On peut simplifier les choses en considérant une impulsion parasite comme une impulsion rectangulaire. Elle peut être simulée comme la somme de fonctions sinusoïdales. Plus cette impulsion est simulée précisément, plus les flancs d’impulsion sont raides et plus les tensions nécessaires à cette simulation ont une fréquence élevée. Superposition de signaux utiles et parasites dans les lignes Introduction La structure des circuits détermine la manière dont un signal parasite recouvre le signal utile et dans quelle mesure le signal parasite est ensuite de nouveau séparable du signal utile. Ce sous-chapitre explique les principes de circuits symétriques et asymétriques ainsi que d’interférences en phase et symétriques comme étant les moyens principaux de recouvrement du signal parasite et utile dans les circuits. Ces explications de base sont nécessaires pour comprendre les mesures de CEM s'appuyant sur l’équilibrage des circuits. Circuits électriques symétriques et asymétriques Circuits symétriques Sur les circuits électriques symétriques, les conducteurs directs et de retour sont séparés de la masse de référence. Le circuit est relié à la masse de référence via un troisième conducteur de manière à ce qu’un circuit symétrique forme un système à trois conducteurs. 50 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base Le signal utile passe sur l’appareil via le conducteur direct puis revient via le conducteur de retour. Une connexion symétrique permet de réduire de nombreux cas d'interférences - et c’est d’ailleurs la raison principale de leur utilisation. Circuit symétrique type : • connexion entre les capteurs et l’électronique sur les systèmes de mesure • liaisons sur les connexions de données symétriques (RS422 ou V.11) • connexions téléphoniques entre les abonnés et le standard Circuits asymétriques Sur un circuit électrique asymétrique, le circuit est complété par la connexion à la masse de référence. Le signal utile passe sur l’appareil via une ligne mono-conducteur et revient via la masse de référence. NOTE: Toutes les connexions passant via un câble coaxial font partie des connexions asymétriques. Interférences symétriques (mode différentiel) et en phase (mode commun) Lorsqu'il est symétrique, le signal utile est alimenté dans le circuit, ce qui signifie que le courant utile se déplace sur le conducteur direct et revient via le conducteur de retour, ou la masse de référence. Les interférences peuvent également être alimentées comme un signal symétrique. Elles peuvent cependant également être alimentées comme un signal en phase. Pour les interférences en phase, le courant parasite se déplace sur les deux noeuds du circuit électrique, dans le même sens, puis revient via la masse de référence. En cas de mauvaise connexion du commun d’alimentation, le courant parasite généré par l'interférence en phase peut également être transmis sur les autres lignes de signaux reliées au même équipement. Interférence symétrique Interférence symétrique Une interférence symétrique est générée lorsqu'une tension parasite n'est couplée que sur un nœud d'un circuit. Cela crée une différence de potentiel entre la ligne directe et la ligne de retour. Ce phénomène est dû à des courants circulant en sens contraire dans les lignes 33002440.11 51 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM directe et de retour par rapport à la masse de référence. Le circuit parasite se complète uniquement par des connexions galvaniques. Schémas de connexion pour un circuit symétrique et asymétrique avec une interférence symétrique Interférence symétrique dans un circuit électrique symétrique Interférence symétrique dans un circuit électrique asymétrique Signification des caractères Caractère Signification UN Tension utile US Tension parasite Z Impédance (par exemple dans l'appareil de mesure) Causes Les interférences symétriques sont dues à diverses causes et sont couplées de manière inductive ou galvanique : • fréquence de commutation et ondes harmoniques liées • oscillations (parasites) pouvant être générées via des capacités ou une inductance provenant des composants ou du tracé de la ligne • conversion en phase-symétrique sur les asymétries involontaires du circuit Possibilité de séparer le signal utile du signal parasite NOTE: Les signaux utiles et parasites ne peuvent pas être séparés l'un de l'autre en fonctionnement symétrique comme en fonctionnement asymétrique. Il faut donc éviter l'apparition d'interférences symétriques. 52 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base Interférence en phase Définition de l'interférence en phase Une interférence en phase est générée lorsqu'une interférence est couplée dans les deux nœuds d'un circuit électrique. Cela augmente le potentiel dans les lignes directe et de retour. Les courants parasites en phase parcourent les lignes de raccordement dans le même sens. Le circuit se complète via la masse de référence ou via des capacités involontaires. Schémas de connexion pour un circuit symétrique et asymétrique avec une interférence en phase Interférence en phase dans un circuit électrique symétrique Interférence en phase dans un circuit électrique asymétrique Signification des caractères Caractère Signification US Tension parasite UN Tension utile Z Impédance (par exemple dans l'appareil de mesure) Causes Les interférences en phase sont dues à diverses causes et sont couplées de manière inductive ou galvanique : • couplage inductif, lorsque des champs électromagnétiques chargent l'espace entre la paire de nœuds symétrique et la terre 33002440.11 53 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM • l'émetteur d'un système de transmission envoie un signal en phase à une paire de nœuds voisine qui est couplée sur d'autres paires de nœuds comme composante longitudinale de la tension • les boîtiers des transistors de commutation dans la fréquence de l'oscillateur sont, alternativement, au potentiel de la tension de fonctionnement ou à zéro ; ces sauts de tension sont couplés de manière capacitive sur le dissipateur thermique et ainsi sur la masse de référence Conversion en phase-symétrique La plupart du temps, les interférences apparaissent comme des tensions en phase ou des composantes longitudinales de la tension et génèrent un signal symétrique parasite en raison d'une symétrie insuffisante. En cas d'impédance inégale des lignes ou de capacités de dispersion, on aboutit à une conversion en phase-symétrique. Les ratios asymétriques demandent alors une tension symétrique qui recouvre le signal utile. Cependant, dès qu'une asymétrie survient, la source d'interférences est couplée à la charge utile. Conversion en phase-symétrique Conversion en phase-symétrique En cas d’impédance inégale des lignes ou des capacités de dispersion, on aboutit à une conversion en phase-symétrique. Les ratios asymétriques demandent alors une tension symétrique qui recouvre le signal utile. Schéma de connexion pour la conversion en phase-symétrique via des impédances de dispersion ZSt entre la circuit et la masse de référence ainsi que via différentes impédances de lignes ZL. 54 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base Signification des caractères Caractères Signification UN Tension utile US Courant parasite sur la source d’interférences US’ La tension utile recouvre la tension parasite ; cette répartition provient de la conversion en phase-symétrique. Z Impédance (par exemple l’appareil de mesure) ZL 1,2 Différentes impédances de ligne du conducteur 1 et 2 ZSt 1,2 Impédances de diffusion IS Courant parasite IS1,2 Courants partiels dans les deux branches du circuit Couplages des interférences Introduction Les interférences peuvent entrer dans les dispositifs électriques de différentes manières ou s'y coupler et se développer. Les différents types et mécanismes de couplage sont décrits dans ce sous-chapitre. Vous apprendrez également quels sont les paramètres qui définissent la taille du signal parasite couplé. Un tableau est situé à la fin du sous-chapitre : il fournit une vue d’ensemble des mesures pouvant aider à influer sur chaque type de couplage. Il est nécessaire de connaître les mécanismes de couplage, les paramètres influents et les principales mesures correctrices afin de comprendre les mesures de CEM concrètes qu'il convient de mettre en oeuvre au sein d’une installation industrielle et sélectionner celles qui sont adéquates à votre application. Mécanismes de couplage des interférences Vue d'ensemble Afin de pouvoir exécuter des mesures de compatibilité électromagnétique adaptées lors de la planification et lors des interventions de service, il faut connaître le type de perturbations 33002440.11 55 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM couplées ainsi que leurs effets et leurs voies de propagation. Ce n’est que de cette façon que l'on peut prendre des mesures correctrices efficaces. Le couplage suit les lois physiques générales sur la transmission d’énergie dans les champs électromagnétiques. Voies de transmission Les perturbations peuvent être transmises (rayonnées) au travers d'un espace libre en dépendant ou non des lignes. Dans la pratique, les perturbations surviennent généralement groupées comme des éléments à rayonnement et liés à la ligne. Elles sont couplées aux entrées, aux sorties, à l’alimentation et aux lignes de données. "Grandes" longueurs d’onde Si les longueurs d’onde des perturbations sont plus grandes que la mesure caractéristique de la source et du dispositif susceptible, les mécanismes de transmission des champs électriques et magnétiques sont pris en compte séparément : • couplage galvanique via des impédances communes des circuits s’influençant mutuellement (source et dispositif susceptible) • couplage inductif via le champ magnétique commun de la source et du dispositif susceptible (couplage de champ à basse fréquence) • couplage capacitif via le champ électrique entre la source et le dispositif susceptible (couplage de champ à basse fréquence) "Petites" longueurs d’onde Si les longueurs d'onde des perturbations sont du même ordre de grandeur ou plus petites que les mesures caractéristiques de la source et du dispositif susceptible, il faut prendre en compte le couplage via le champ électromagnétique. Dans ce cas, les mécanismes d'influence suivants sont effectifs : 56 • influence des ondes avec des phénomènes d'ondes sur les lignes • couplage de rayonnement via l'espace libre 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base Mécanismes de couplage Le couplage des interférences est effectué via les mécanismes suivants : Couplage galvanique Mécanisme Le couplage galvanique est un couplage lié à la ligne. Il se produit lorsque des circuits trop différents appartiennent à la même section de ligne. A chaque modification du courant dans un des circuits, une modification de la tension se produit sur l'ensemble du conducteur si bien que les circuits s'influencent les uns les autres. Le couplage galvanique se produit généralement sur les commutations suivantes : • couplage de différents circuits sur la même alimentation réseau • couplage entre les circuits électriques et les circuits de mise à la terre (couplage par boucles de mise à la terre) • couplage de différents circuits via un système de commun d'alimentation 33002440.11 57 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM Exemple Le schéma de connexion suivant indique deux circuits avec un commun d'alimentation. Signification des caractères : Caractères Signification U1 Tension sur le circuit 1 U2 Tension sur le circuit 2 USt Tension parasite ZL Impédance de l'ensemble de la ligne des circuits 1 et 2 Dans le cas d'un câblage identique au schéma de connexion ci-dessus, la mise en circuit de la protection dans le circuit 1 génère une tension de déchet sur l'impédance de ligne commune ZL. Cette tension de déchet recouvre le signal utile du circuit 2 comme une perturbation. Taille de l'interférence La taille de l'interférence dépend de l'impédance du conducteur commun et de la taille de la modification du courant. NOTE: Les courants parasites transitoires haute fréquence peuvent entraîner des tensions de déchet considérables. Tensions de déchet sur le conducteur commun en cas de modification du courant 58 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base Signification des caractères Caractères Signification I Modification du courant USt Tension parasite LL Inductivité propre du conducteur commun (dépend de la fréquence) RL Résistance ohmique du conducteur commun RSK Résistance supplémentaire du conducteur commun via l'effet pelliculaire (dépend de la fréquence) Résistance ohmique RL La résistance en courant continu ohmique RL est valide pour les courants ayant des fréquences allant jusque dans les kilohertz. Elle est généralement négligeable en cas d'utilisation de sections de conducteur de taille suffisante. Résistance via l'effet pelliculaire RSK L'augmentation de la résistance par l'effet pelliculaire augmente approximativement selon la formule suivante Signification des caractères Caractères Signification K Facteur géométrique (petit en cas de large surface de conducteur) f Fréquence parasite Inductivité du conducteur LL L'inductivité propre LL dépend de la géométrie du conducteur et de l'écart par rapport à l'environnement de masse et peut être réduit au facteur 10 avec un conducteur ayant une large surface. Pour les autres câblages et circuits d'acheminement des signaux, elle a la valeur approximative suivante : 33002440.11 59 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM Influence de la géométrie du conducteur L'effet de la géométrie du conducteur sur la résistance active dépendant de la fréquence R suit le diagramme suivant. Le diagramme de gauche représente la relation pour un conducteur ayant une section ronde et celui de droite pour un conducteur ayant une section rectangulaire. R Résistance active R0 Résistance en courant continu NOTE: La résistance active et, par conséquent, l'influence des circuits haute fréquence peuvent être réduites par l'utilisation de larges surfaces de conducteur. Couplage inductif Mécanisme Le couplage inductif, également appelé couplage transformateur, est un couplage par champ magnétique. Il se produit entre des boucles de conducteurs en parallèle. Les modifications de courant sur une ligne entraînent un champ magnétique variable. Ses lignes de champ agissent sur les lignes en parallèle et y induisent une tension parasite. Un courant, qui recouvre le signal utile comme un signal parasite, se propage. Le couplage inductif se produit au niveau de lignes en parallèle sur les câbles, sur les faisceaux de câbles et dans les chemins de câbles. Les sources d'interférences marquantes sont les suivantes : 60 • lignes et outillages électriques avec des courants parasites ou de fonctionnement élevés et très variables (courants de court-circuit) • courants produits par un éclair • câblage de capacités 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM • Principes et mesures de base générateurs de courant de soudage Le schéma de câblage suivant explique le mécanisme du couplage inductif. Les modifications de courant dans le circuit 1, créés par la connexion de dissipateurs de grande taille ou produits par un court-circuit, génèrent un champ magnétique variable. Taille de l'interférence La tension parasite provenant du couplage inductif dépend de l'inductivité du couplage MC entre les deux conducteurs et de la modification du courant dans le temps di/dt sur la ligne de courant de force : 33002440.11 61 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM Inductivité de couplage MC L'inductivité de couplage MC est définie par la disposition des circuits. Le couplage est maximal lorsque les circuits sont placés très près les uns des autres, comme pour un transformateur conventionnel. 1 Circuit 1 2 Circuit 2 h Espace entre les conducteurs direct et de retour de la boucle de conducteurs ou entre le conducteur porteur du signal et la plaque de fond d Espace entre les boucles de conducteurs (écart entre câbles) l Longueur du cheminement parallèle de la boucle de conducteurs Exemple réaliste de valeurs pour l'inductivité de couplage : • câbles serrés : h = 2 mm, d = 4 mm MC = 80 nH/m • écart entre câbles de 10 cm : h = 2 mm, d = 100 mm MC = 1,5 nH/m Exemple : influence de l'écart entre câbles L'exemple de calcul suivant du couplage inductif de deux circuits indique l'influence de l'écart entre câbles sur l'importance de la tension parasite induite : si l'on augmente l'écart entre câbles de 4 mm (câbles serrés) à 10 cm, la tension induite dans le circuit parasite est réduite de 98 % ! • 62 longueur de câbles en parallèle 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base • courant de commutation dans le câble de puissance • durée du saut de courant : La tension induite dans le circuit parasite est obtenue comme suit : Ecart entre câbles d Inductivité de couplage MC Tension induite dans le circuit parasite USt 4 mm 80 nH/m 80 V 1,5 nH/m 1,5 V (câbles serrés) 10 cm Couplage capacitif Mécanisme Le couplage capacitif est un couplage via le champ électrique. Il a lieu entre des circuits voisins - lignes de signal et de transport de force. Une différence de potentiel variable entre deux circuits laisse passer un courant électrique via le support isolant entre les deux, par exemple l'air. Les deux lignes voisines doivent être considérées comme les électrodes d'un condensateur qui est décrit par la capacité de couplage CK. Les sources d'interférences marquantes sont les suivantes : • déconnexion des lignes de transport de force • connexion des inductances • éclairs • décharges électrostatiques 33002440.11 63 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM Le schéma de câblage suivant explique le mécanisme du couplage capacitif. Le circuit 1 représente par exemple une ligne de transport de force et le circuit 2 un câble de jonction à l'appareil de mesure. En cas de déconnexion de la ligne de transport de force, la différence de potentiel entre les deux lignes voisines se modifie. Un courant parasite iK passe via la capacité de couplage : Explication des caractères : Caractères Signification 1 Circuit 1 : Source d'interférences (par exemple la ligne de transport de force) 2 Circuit 2 : Dispositif susceptible avec l'impédance Z2 CK Capacité de couplage iK Courant parasite qui passe via la capacité de couplage Taille de l'interférence La taille du courant parasite ISt via le couplage capacitif dépend de la capacité de couplage CK entre les deux conducteurs et de la variation dans le temps de la tension du/dt sur la ligne de transport de force. La tension parasite créée dans le dispositif susceptible (circuit 2) s'élève à : 64 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base NOTE: La tension parasite créée dans le dispositif susceptible est proportionnelle à la taille de l'impédance du dispositif en question. Et l'impédance augmente avec la fréquence du signal parasite. D'où les relations. • les lignes de mesure de transmission à haute impédance sont plus sensibles aux parasites que les circuits de basse impédance. • le courant parasite augmente avec la fréquence de la tension présente sur les "bornes de connexion" de la capacité parasite. • les capacités de couplage de grande taille forment pour les interférences HF un court-circuit entre les circuits s'influençant l'un l'autre. Capacité de couplage CK La capacité de couplage CK augmente de façon linéaire avec la longueur du cheminement parallèle des deux conducteurs et diminue de manière logarithmique si l'écart entre les conducteurs croît : l Longueur du cheminement parallèle des conducteurs d Ecart entre les conducteurs D Diamètre du conducteur Exemple réaliste de valeurs de capacité de couplage CK pour un diamètre de conducteur de d = 1 mm : • câbles serrés : CK jusqu'à 100 pF/m • écart câble 10 cm : CK = env. 5 pF/m NOTE: A partir d'un écart D = 20 cm CK n'augmente plus de manière significative. 33002440.11 65 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM Couplage à rayonnement Mécanisme Lors de l'excitation de pièces du système par des ondes électromagnétiques ayant des longueurs d'onde de l'ordre de grandeur des mesures de ces pièces, de l'énergie est rayonnée et transmise aux dispositifs susceptibles (récepteurs) via le champ électromagnétique. Les antennes, qui peuvent se composer de boucles, de dipôles ou de lignes mises à la terre asymétriques, agissent comme des dispositifs susceptibles. Les sources d'interférences marquantes sont les suivantes : • dispositifs haute fréquence pas suffisamment déparasités • émetteurs radio et TV • tubes fluorescents • walkie-talkie, téléphones radio (portables) Taille de l'interférence L'intensité de l'excitation et du rayonnement dépend du rapport entre la mesure et la longueur d'onde. L'importance de la tension reçue peut être évaluée à : Explication des caractères Caractères Signification U0 Tension reçue dans le dispositif susceptible E0 Intensité du champ électrique active au point de réception heff Hauteur d'antenne effective NOTE: 66 • Le couplage à rayonnement prend tout son sens avec des fréquences de signaux parasites de 30 MHz et plus. • La perturbation est au maximum si les longueurs des "antennes" sont égales à plusieurs fois la longueur d'onde. 33002440.11 Interférences électromagnétique et CEM Principes et mesures de base Influence des ondes Mécanisme L'influence des ondes est la combinaison du couplage inducteur et capacitif sur les lignes parallèles lorsque les longueurs d'onde des signaux sont de l'ordre de grandeur de leurs mesures, c'est-à-dire dans le cas de signaux haute fréquence. Une onde qui se propage sur la ligne, et qui crée un champ électrique et un champ magnétique, agit comme une source d'interférences. La distribution du potentiel et du courant sur la ligne dépend entre autres choses de l'importance des éléments suivants : • impédance caractéristique de la ligne • charge mobile de la ligne Le signal est réfléchi sur la ligne ou à l'extrémité si l'impédance caractéristique se modifie au point de transition ou si l'impédance caractéristique et la charge mobile ne sont pas de la même importance. Les réflexions recouvrent l'onde entrante. Les lignes dans la zone des champs variables agissent comme des dispositifs susceptibles. Le couplage entre les différentes lignes se fait via les impédances caractéristiques des sections correspondantes. Taille de l'interférence L'importance des tensions parasites couplées dépend des impédances de la ligne parasitée. Des relations permettant le calcul des rapports ont été développées dans le domaine de la théorie des lignes. Quelle mesure pour quel type de couplage ? Mesures En fonction du type de propagation (couplage) des interférences, différentes mesures sont disponibles afin de procéder à une réduction ou un découplage. Vous trouverez l'explication des différentes mesures dans le chapitre suivant : 33002440.11 67 Principes et mesures de base Interférences électromagnétique et CEM Couplage galvanique 68 Couplage inducteur Couplage capacitif Couplage à rayonnement Mise en symétrie des circuits X X X Torsion des conducteurs directs et de retour X X X Réorganisation des lignes X X X Réorganisation des équipements X X X Blindage X X X X X X Mise à la masse X Séparation de potentiel X Filtrage X Choix des câbles X Disposition des commutations X Influence des ondes X X X X X X 33002440.11 Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique Principes et mesures de base Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique Contenu de ce chapitre Compatibilité électromagnétique des systèmes de mise à la masse.....................................................................................70 Compatibilité de câblage CEM ..................................................73 Mise en symétrie des circuits ....................................................73 Torsion....................................................................................74 Réorganisation spatiale ............................................................74 Mesures relatives au câblage....................................................75 Blindage..................................................................................75 Filtrage ...................................................................................78 Introduction Une fois que l'on connaît les sources d'interférences et les mécanismes de couplage, il existe différentes façons de réduire les influences électromagnétiques : • prendre des mesures au niveau des sources d'interférences qui réduisent l'envoi d'interférences • prendre des mesures qui réduisent la propagation des interférences Ce chapitre vous présente une description détaillée des mesures de base à prendre au niveau des sources d'interférences ainsi que des mesures permettant de réduire leur propagation (couplage). Vous aurez besoin des informations présentées dans ce chapitre afin de comprendre les mesures de CEM à prendre au sein d'une installation, afin de concevoir une installation adéquate du point de vue de la CEM et afin de comprendre les mesures à prendre lors de l'installation. Pour comprendre les concepts développés dans ce chapitre, il convient de connaître les différents types de source d'interférences, les différents types de recouvrement des signaux utiles et parasites dans un circuit ainsi que les mécanismes de couplage. 33002440.11 69 Principes et mesures de base Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique Compatibilité électromagnétique des systèmes de mise à la masse Fonctions CEM du système de mise à la masse En matière de CEM, le système de mise à la masse assure les fonctions suivantes : • dériver les courants parasites ; • éviter les couplages ; • maintenir le blindage antiparasite à des potentiels déterminés. Le système de mise à la masse doit répondre à ces critères sans interférer avec l'équipement et le câblage. NOTE: en général, les conducteurs verts-jaunes de mise à la masse des équipements ne sont pas conçus pour ces tâches. Les conducteurs de mise à la masse ne peuvent dériver que les signaux basse fréquence (50 à 60 Hz) et ne garantissent pas une liaison équipotentielle des signaux haute fréquence car leur impédance est trop élevée. Influence de la masse La masse influe sur le couplage galvanique. En cas de mise à la masse inadéquate ou de connexions incorrectes, les interférences peuvent se propager à l'ensemble de l'installation via la masse. Compatibilité électromagnétique des systèmes de mise à la masse Les mesures de compatibilité électromagnétique suivantes existent pour les systèmes de mise à la masse : 70 • sélection et combinaison optimales des systèmes de mise à la masse (en forme d'étoile ou maillée) si nécessaire • pour les installations maillées : surface suffisamment réduite de la boucle entre les pièces conductrices exposées • section transversale suffisante des lignes à faible induction et à faible résistance du conducteur de masse, produisant une liaison équipotentielle efficace pour les signaux haute et basse fréquence • bonne connexion du châssis pour réduire la résistance de contact 33002440.11 Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique Principes et mesures de base Types de système de mise à la masse Deux types de système de mise à la masse sont utilisés : • Type S : installation en forme d'étoile • Type M : installation maillée Sur les installations de grande taille, les deux types de système sont combinés, car ils s'adaptent à des cas d'utilisation différents. Les avantages et inconvénients des deux systèmes sont décrits ci-après. Système de mise à la masse de type S Lors de la mise à la masse en étoile des communs d'alimentation, chaque commun d'alimentation à relier à la masse dans un circuit n'est connecté qu'une seule fois à la masse en un point central. Système de mise à la masse en étoile Avantages et inconvénients de la mise à la masse en étoile Avantages de la mise à la masse en étoile des communs d'alimentation • En basse fréquence, aucun couplage galvanique des communs d'alimentation et aucun courant généré dans ceux-ci par les tensions induites 33002440.11 71 Principes et mesures de base • Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique En basse fréquence, différence de potentiel réduite ou nulle entre la masse et le commun d'alimentation Inconvénients de la mise à la masse en étoile des communs d'alimentation • Système de mise à la masse en étoile possible que via une isolation supplémentaire pouvant entraîner des frais importants • Couplages haute fréquence possibles • Potentiels de référence différents susceptibles d'apparaître en haute fréquence • Réorganisation isolée des châssis nécessaire par rapport au commun d'alimentation Système de mise à la masse de type M Lors d'une mise à la masse maillée, les communs d'alimentation sont reliés plusieurs fois au potentiel de masse. Ceci crée un système maillé. Les connexions sont établies entre les masses des équipements, les chemins de câbles, des structures métalliques en cours de configuration ou déjà disponibles, etc. Les blindages, les conducteurs de retour des composants de filtrage, etc. sont reliés directement à ce câble. Système de mise à la masse maillé Avantages et inconvénients de la mise à la masse maillée Avantages de la mise à la masse maillée des communs d'alimentation • Différence de potentiel réduite pour les interférences haute fréquence au sein du système de mise à la masse • Aucune réorganisation isolée du châssis des équipements par rapport au commun d'alimentation Inconvénients de la mise à la masse maillée des communs d'alimentation 72 33002440.11 Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique • Principes et mesures de base Possibilité de couplages galvaniques entre différents circuits électriques via des courants et impédances communs, suite à la tension induite dans la boucle du conducteur Compatibilité de câblage CEM Règles de câblage Les circuits électroniques doivent être disposés suivant les exigences de CEM. Il convient dans ce cas de prendre en compte les mesures de CEM suivantes : • construction symétrique et mise en symétrie des perturbations asymétriques ou couplées de façon asymétrique • impédances d'entrée faibles • largeur de bande de la fréquence effective réduite • tracé de ligne soigneux • connexions à la masse correctes • évitement des couplages internes • disposition des éléments du réseau dans le respect des exigences de CEM Mise en symétrie des circuits Mise en symétrie La mise en symétrie des circuits électriques sert à modifier les perturbations asymétriques ou couplées de façon asymétrique afin qu'elles deviennent symétriques. Les perturbations symétriques peuvent alors être réduites par exemple grâce à un amplificateur différentiel. Voir également : Superposition de signaux utiles et parasites dans les lignes, page 50. Possibilités de câblage Pour mettre des circuits en symétrie, les possibilités techniques suivantes, propres aux circuits électriques, peuvent être utilisées : • résistances supplémentaires 33002440.11 73 Principes et mesures de base Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique • réorganisation des conducteurs en circuit fantôme • câblage des lignes • torsadage Torsion Torsion La torsion des conducteurs directs et de retour a pour but de supprimer les interférences dues à un couplage inductif dans un circuit. Les tensions induites dans les boucles de conducteurs disposées les unes après les autres sont pivotées dans la phase à 180o l'une de l'autre. Ainsi, elles se compensent les unes les autres. Cette méthode de torsion est encore plus efficace avec des épaisseurs de boucle croissantes. Dans la pratique, une bonne valeur est de 30 pas par mètre. Réorganisation spatiale Réorganisation spatiale en tenant compte des exigences de CEM Réorganiser les composants dans l'espace en tenant compte des exigences de CEM signifie en définitive que des écarts minimums donnés doivent être maintenus entre les différents composants afin de réduire le couplage capacitif, inductif et à rayonnement. Dans un système complet, cela signifie le regroupement des dispositifs susceptibles et des sources d'interférences lorsque cela est possible. Les tracés de champ indiquent de manière optimale les écarts nécessaires. 74 33002440.11 Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique Principes et mesures de base Mesures relatives au câblage Rôle des câbles dans la CEM Un câble sert à transmettre des signaux utiles. Dans le même temps, il peut cependant également être une source d'interférences ou transmettre des interférences reçues. Tous les types de couplage jouent ici un rôle. Principe de catégorisation des câbles En fonction du type de signal qu'ils transmettent, les câbles utilisés dans un système sont divisés en différentes catégories. Le comportement du signal en terme de CEM est le critère de classification. Dans un environnement industriel, il est possible de diviser les câbles en trois catégories ou classes principales : • signal sensible • signal non sensible, potentiel d'interférences réduit • signal qui est une source d'interférences active Le but de cette catégorisation est de permettre de séparer les signaux ayant des comportements différents en terme de CEM. Pour cela, vous disposez des possibilités suivantes : • maintenir un écart entre les différentes catégories • protéger les câbles de différentes catégories les uns par rapport aux autres Blindage Utilisation d'un blindage Lorsqu'il n'est pas possible dans un système d'empêcher le couplage entre les dispositifs susceptibles et les sources d'interférences en laissant un espace suffisant, il faut avoir recours au blindage. 33002440.11 75 Principes et mesures de base Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique Blindage Un blindage est un composant métallique qui est inséré entre la source d'interférences et le dispositif susceptible. Il influence le parcours du champ entre les sources et les dispositifs susceptibles. Le couplage est ainsi réduit. Forme du blindage Les blindages peuvent prendre différentes formes : • blindage par câble • châssis de blindage • blindage de la pièce • plaques de séparation servant de blindage Effet du blindage L'efficacité d'un blindage dépend de son impédance de couplage. Afin d'obtenir un blindage efficace, l'impédance de couplage doit être la plus faible possible. Plus l'impédance de couplage est faible, plus le courant de décharge peut être important. 76 33002440.11 Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique Principes et mesures de base Impédance de couplage de différents blindages par câble Le schéma suivant représente l'impédance de couplage de différents blindages par câble en fonction de la fréquence : Mise à la terre du blindage Le blindage est relié à la masse afin de permettre de dériver les flux de courant. Pour les dérivations, la section transversale est un facteur important car les courants de décharge peuvent prendre des valeurs importantes dans les installations étendues. Double blindage Il est possible d'améliorer le blindage en ayant recours à un double blindage. Le blindage supplémentaire est relié à la masse à un endroit précis. 33002440.11 77 Principes et mesures de base Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique Blindage avec contrôle du potentiel Il est également possible d'améliorer le blindage via un contrôle du potentiel du blindage de protection. Ainsi, le blindage est maintenu au potentiel de la tension du signal. Cela est par exemple possible via un rétrocouplage d'une sortie d'amplificateur. Ainsi les courants parasites capacitifs entre le conducteur et le blindage intérieur sont évités. Filtrage Filtre Un filtre se compose d'éléments tels que des condensateurs, des bobines d'arrêt ou des noyaux de ferrite et est inséré dans un circuit électrique. Les filtres ont pour fonction de ne laisser passer que les signaux utiles et de réduire au maximum les parties indésirables du signal transmis. Les filtres sont insérés pour différentes raisons : 78 • protéger les réseaux d'alimentation électrique des interférences via les équipements alimentés • protéger les équipements des interférences provenant du réseau d'alimentation électrique • protéger le circuit électrique des interférences via les équipements s'y trouvant 33002440.11 Mesures de base en matière de compatibilité électromagnétique Principes et mesures de base Mode de fonctionnement des filtres A l'entrée des filtres, les signaux utiles et les signaux parasites sont recouverts, et à la sortie, seul le signal utile est transmis. Le signal parasite filtré est dérivé par le filtre via la connexion à la masse. Types de filtres On distingue les types de filtre suivants : • filtre pour les interférences en phase • filtre pour les interférences symétriques • filtre combiné pour les interférences en phase et symétriques Absorbeur de ferrite Les absorbeurs de ferrite sont des filtres pour les courants parasites en phase haute fréquence. Ils se composent de matériaux à haute perméabilité magnétique. L'absorbeur de ferrite agit selon deux principes de fonctionnement : • inductivité par rapport aux courants parasites en phase • absorption des courants parasites hautes fréquences induits avec restitution d'énergie simultanée (échauffement) 33002440.11 79 Principes et mesures de base Mesures de CEM et de mise à la terre dans un système automatisé - Directives Contenu de cette partie Mesures pour l'ensemble de l'installation ...................................81 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre............................85 Alimentation .......................................................................... 105 Armoires électriques et machines............................................ 108 Câblage ................................................................................ 123 Introduction Cette partie contient des directives sur les mesures de mise à la terre et de CEM dans les systèmes automatisés. Ces mesures ne sont pas spécifiques au produit mais s'appliquent globalement aux machines et installations modernes dans lesquelles des systèmes d'automate sont utilisés. 80 33002440.11 Mesures pour l'ensemble de l'installation Principes et mesures de base Mesures pour l'ensemble de l'installation Contenu de ce chapitre Mesures pour les sources d'interférences ..................................81 Directives pour la réorganisation des équipements .....................82 Protection contre les décharges électrostatiques........................83 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives en matière de mesures de CEM qui s'appliquent à une installation complète dans laquelle des systèmes d'automate sont utilisés. Mesures pour les sources d'interférences Mesures pour les sources d'interférences Les mesures prises au niveau des sources d'interférences ont pour objectif de supprimer les perturbations là où elles sont générées ou de les réduire fortement. Nous indiquons ci-après les mesures à prendre : • blindage des charges inductives commutées • réduction de l'influence des décharges électrostatiques • évitement de l'influence exercée par les Walkies-talkies • évitement de l'influence des champs magnétiques à basse fréquence • évitement de l'influence des flashs électroniques 33002440.11 81 Principes et mesures de base Mesures pour l'ensemble de l'installation Directives pour la réorganisation des équipements Organiser les équipements dans des zones ayant des niveaux d'interférences différents Au sein de l'installation, il convient de définir des zones ayant des environnements d'interférences différents dans lesquelles les équipements sont placés en fonction de leur sensibilité ou de leur potentiel d'interférences. En principe, les différentes zones sont les suivantes : • process • système de commande • traitement de données avec poste de travail informatisé Système d'automate La séparation du système d'automate est garantie par son placement dans des armoires électriques ou des châssis de machine. Vous trouverez les directives pour l'organisation d'une armoire électrique dans le chapitre Directives pour l'organisation des équipements dans l'armoire électrique ou dans une machine, page 108. process L'installation du process avec des composants affectés par les interférences représente une seule zone. Les équipements et câbles sensibles servant à la collecte des données du process et à la commande, qui se trouvent dans cette zone, doivent être blindés. Les dispositifs de forte intensité sont les éléments qui génèrent le plus d'interférences via leur champ magnétique, comme par exemple : 82 • des dispositifs de forte intensité dans les installations de la société fournissant l'énergie • la fusion dans les installations de chimie • les transformateurs • la distribution d'énergie par les sociétés de fabrication 33002440.11 Mesures pour l'ensemble de l'installation Principes et mesures de base Postes de travail informatisés Les postes de travail informatisés doivent, dans la mesure du possible, être placés dans des pièces protégées séparées, avec un réseau de compensation de potentiel à mailles serrées dans le sol, voir Directives pour le système de mise à la masse dans les bâtiments, page 88. Dans la pratique, il est souvent nécessaire d'installer les postes de travail informatisés à proximité du process. Dans ce cas, les écrans peuvent subir des interférences tellement fortes dues à la proximité des dispositifs de forte intensité qu'il n'est plus possible de les utiliser. Si les champs magnétiques générés dépassent les valeurs autorisées pour les écrans, il convient de prendre des mesures correctrices, comme par exemple : • augmenter la distance par rapport à la source d'interférences • blinder la source d'interférences • utiliser des écrans à plasma • blinder les écrans Protection contre les décharges électrostatiques Mécanisme de la suralimentation et de la décharge statiques Les calculateurs, les unités centrales et les organes de commande sont généralement disposés dans des pièces équipées d'un revêtement de sol non conducteur. Par temps sec et en cas d'humidité relative faible, le personnel génère une suralimentation électrostatique très importante qui peut entraîner des décharges dangereuses sur les équipements : • Lorsque l'on se déplace avec des chaussures en caoutchouc bien isolées sur un tapis isolant fabriqué dans un autre matériau (synthétique), cela produit sur la surface des semelles une charge excessive car deux matériaux isolants différents sont séparés l'un de l'autre. • Le corps humain pouvant être considéré comme électriquement conducteur, une charge d'influence électrostatique se forme sur le corps humain via les semelles des chaussures chargées, c'est-à-dire que les porteurs positifs et négatifs sont séparés. Cette charge s'accumule à chaque pas. • Si des parties métalliques de l'équipement sont touchées, des étincelles de décharge avec une forte impulsion de courant sont générées. L'énergie de décharge est proportionnelle au carré de la tension de charge. 33002440.11 83 Principes et mesures de base Mesures pour l'ensemble de l'installation Directives pour la protection contre les décharges électrostatiques Pour éviter l'endommagement des outillages électroniques, il convient de respecter les directives suivantes : 84 • utiliser des sols conducteurs avec une résistance transversale comprise entre 105 et 109 ohms. • ne pas traiter les sols lisses avec de la cire, mais avec un produit antistatique. • pulvériser les sols couverts de tapis avec un produit antistatique. • augmenter l'humidité relative avec un humidificateur ou un climatiseur afin d'atteindre une valeur de plus de 50 %. 33002440.11 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Principes et mesures de base Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Contenu de ce chapitre Combinaison de mise à la terre, mise à la masse et protection contre la foudre et règles de sécurité primordiales ......................85 Directives pour le système de mise à la masse dans les bâtiments ................................................................................88 Directives pour la mise à la masse locale sur les équipements et machines.............................................................................90 Directives pour l'installation d'un système de mise à la terre sur un îlot ................................................................................91 Directives pour le système de mise à la terre et l'installation de mise à la terre .....................................................................94 Directives pour la protection contre les surtensions et le dispositif parafoudre.................................................................97 Directives pour la mise à la terre et la mise à la masse pour les installations couvrant plusieurs bâtiments .............................99 Directives pour la création de connexions à la masse ............... 100 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives pour l'utilisation de systèmes de mise à la masse, de mise à la terre et parafoudre dans une installation utilisant des systèmes d'automate. Combinaison de mise à la terre, mise à la masse et protection contre la foudre et règles de sécurité primordiales Vue d'ensemble Dans un bâtiment, les systèmes de mise à la terre et de mise à la masse ainsi que de protection contre la foudre doivent être considérés ensemble, car ils sont toujours combinés les uns aux autres. Les fonctions des trois systèmes sont les suivantes : 33002440.11 85 Principes et mesures de base Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre • système de mise à la masse : le système de mise à la masse a pour fonction de générer une surface équipotentielle pour l'installation. En combinant la mise à la masse au système de mise à la terre, le système de mise à la masse acquiert également un aspect de sécurité important. • système de mise à la terre : le système de mise à la terre crée une connexion électrique à la terre, utile à la liaison équipotentielle nécessaire au bon fonctionnement de l'installation et contribuant également à la sécurité. Les différents types de système, à savoir les systèmes TT, TN et IT, ont des exigences différentes en terme de sécurité et de CEM. • système parafoudre : le système de protection contre la foudre protège l'installation et les personnes des décharges orageuses. Règles de sécurité primordiales Lors de la configuration, il faut respecter les deux règles de sécurité primordiales suivantes : • En situation de fonctionnement normal comme en cas de panne, il faut éviter que des personnes soient blessées. Cela signifie qu'il faut éviter que les personnes ne touchent des pièces conduisant des tensions dangereuses. Les tensions dangereuses sont les suivantes : • ◦ tension alternative avec une valeur de crête de 42,4 V ou supérieure ; ◦ tension continue de 60 V ou supérieure. Si les exigences de sécurité et de CEM s'opposent, il faut toujours donner la priorité aux exigences de sécurité. La sécurité prime sur la CEM ! NOTE: Lors de la configuration des systèmes de mise à la masse et de mise à la terre, donnez toujours la priorité aux exigences de sécurité par rapport aux exigences de CEM, si elles sont contradictoire. 86 33002440.11 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Principes et mesures de base Exemple d'installation Ce schéma donne un aperçu de la manière dont il convient de configurer dans un bâtiment les systèmes de mise à la terre, de mise à la masse et de protection extérieure contre la foudre tout en respectant la CEM : 33002440.11 87 Principes et mesures de base Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Directives pour le système de mise à la masse dans les bâtiments Système de mise à la masse pour une installation étendue Pour les installations étendues, il convient de faire la différence entre la liaison équipotentielle locale et la liaison équipotentielle couvrant plusieurs installations : • système de mise à la masse couvrant plusieurs installations : système de mise à la masse qui couvre l'ensemble du bâtiment • système de mise à la masse local : système de mise à la masse au niveau local (équipement, machine, armoire de commande) Directives pour le système de mise à la masse d'un bâtiment Pour le système de mise à la masse d'une installation étendue et couvrant plusieurs installations au sein d'un bâtiment, il convient de respecter les directives suivantes pour la CEM : • il faut prévoir, par étage, un niveau de masse ainsi qu'une tresse de mise à la masse rotative. Il est pour cela possible d'utiliser les éléments suivants : treillis soudés scellés dans une couche de béton, planchers creux avec grillages de conducteurs en cuivre, etc. • 88 les écarts entre les conducteurs de masse ne doivent pas dépasser les valeurs suivantes : ◦ hall de production : 3 ... 5 m ◦ zones comprenant des ordinateurs et d'autres équipements de mesure sensibles : < 2m 33002440.11 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre • Principes et mesures de base toutes les structures métalliques d'un bâtiment doivent être intégrées à la borne de connexion. ◦ constructions métalliques ◦ armatures en béton soudées ensemble ◦ canalisations métalliques ◦ chemins de câbles ◦ convoyeurs ◦ châssis de porte métalliques ◦ grilles ◦ ... NOTE: Les câbles de masse ne doivent pas être plus longs que 10/(fréquence en MHz). Des câbles de masse trop longs provoquent des potentiels non définis dans l'installation, entraînent inévitablement l'apparition de différences de potentiel entre les équipements et laissent passer des courants indésirables. 33002440.11 89 Principes et mesures de base Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Exemple : niveaux de masse dans un bâtiment Le schéma suivant donne un exemple d'installation; répondant aux exigences de CEM, d'un système de mise à la masse dans un bâtiment industriel. Directives pour la mise à la masse locale sur les équipements et machines Mise à la masse En plus du système de mise à la masse couvrant plusieurs installations, il faut également, en cas d'installation étendue dans un bâtiment, prévoir un dispositif local pour un bon 90 33002440.11 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Principes et mesures de base équilibrage du potentiel. Les systèmes de mise à la masse locaux s'insèrent dans le système couvrant l'ensemble de l'installation. Directives pour la mise à la masse locale Pour obtenir un bon équilibrage du potentiel local, les directives suivantes doivent être respectées : • • il faut établir une interconnexion (concaténation) entre toutes les structures métalliques des équipements et machines : ◦ armoires électriques ◦ tôle de masse sur le sol de l'armoire électrique ◦ conduites pour câbles ◦ tuyaux et conduites ◦ éléments porteurs et bâtis métalliques des équipements, moteurs, etc. en cas de nécessité, il faut prévoir des conducteurs de masse particuliers pour compléter le réseau de masse. Exemple : les deux extrémités d'un conducteur de câble non occupé sont reliées à la masse. • le réseau de masse local doit être intégré au réseau de l'installation de rang supérieur en tentant d'établir un nombre maximum de connexions à la masse distribuées. Directives pour l'installation d'un système de mise à la terre sur un îlot Définition : Système de mise à la terre sur un îlot En milieu industriel, les équipements électriques sont généralement regroupés dans des zones spécifiques appelées îlots. Il n'est donc pas nécessaire de mailler la totalité d'un bâtiment. En revanche, les îlots regroupant les équipements électroniques doivent être définis. Lorsque les équipements électroniques sont regroupés dans une zone dont la dimension dépasse une dizaine de mètres au carré, on réalise un maillage de 3 m2 à 5 m2 par l'interconnexion des différentes structures de masse et des boîtiers. 33002440.11 91 Principes et mesures de base Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Une cellule de mise à la terre est créée par le chaînage "en marguerite" des points de masse. Il peut s'agir d'armoires, de châssis de machines et de chemins de câbles métalliques : NOTE: Les câbles des capteurs et des actionneurs hors-îlots doivent être soigneusement blindés. Exemple de chaînage "en marguerite" Lorsque les équipements sont regroupés dans plusieurs boîtiers côte à côte, ces derniers sont boulonnés entre eux et constituent ainsi un îlot. Plusieurs armoires ou châssis de machines peuvent être connectés à un îlot par le chaînage "en marguerite" de leurs points de masse. 92 33002440.11 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Principes et mesures de base Connexions de masses pour armoires et composants constitutifs : Directives et recommandations relatives aux systèmes de mise à la terre sur un îlot Recommandations relatives à la création d'une cellule de mise à la terre : • La dimension d'un îlot ne doit pas dépasser 3 à 5 m2. • Les faux planchers conducteurs permettent de créer un système efficace de mise à la terre sur un îlot. Pour des raisons pratiques, on se contentera de ne connecter qu'une chandelle sur trois. Ce qui donne une cellule de 1,80 m2. • Les connexions peuvent être réalisées à l'aide de fil de cuivre, de vis courtes ou larges, ou de barres de masse. • Lorsque cela est possible, un contact positif direct doit être effectué, par exemple, pour la connexion de chemins de câbles métalliques. • Lorsque deux châssis ou armoires sont côte à côte, on les interconnecte par au moins 2 contacts, en haut et en bas, par exemple. • Assurez-vous qu'aucune peinture ou autre revêtement n'affecte le contact électrique. L'utilisation de rondelles éventails est conseillée. 33002440.11 93 Principes et mesures de base • Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre La section des bandes n'a que peu d'importance, seule leur longueur compte. Les connexions de masse ne doivent pas dépasser 50 cm. Directives pour le système de mise à la terre et l'installation de mise à la terre Objectifs de l'installation de mise à la terre L'installation de mise à la terre d'une installation électrique constitue la connexion à la terre et doit remplir les objectifs suivants : • dérivation des tensions des pièces métalliques de l'installation pouvant être touchées (masses) afin de protéger les personnes de tout choc électrique • dérivation des surintensités provenant d'un coup de foudre direct via la terre • dérivation des courants induits par les décharges atmosphériques entre deux points d'une ligne électrique aérienne via la terre Comportement de CEM et directives pour les systèmes de mise à la terre Système Comportement de CEM TT Relativement bon Des courants de fuite, causés par les contacts à la terre internes à l'installation, circulent entre la connexion à la terre du réseau de distribution de rang supérieur et celui de l'installation électrique. De même, des différences de potentiels surviennent pour les courants transitoires en raison des courants de fuite provenant des équipements. Ces courants transitoires peuvent entraîner des couplages d'interférences ainsi que des détériorations au sein de l'installation. Directives pour la mise en œuvre • Il est obligatoire d'utiliser des disjoncteurs de protection FI afin d'assurer la sécurité des personnes. • Des coupe-circuits de surtension sont également prévus (distribution via des lignes électriques aériennes). • Ce type de réseau nécessite de prendre des mesures adéquates pour les équipements ayant un potentiel de courant différentiel élevé et qui se trouvent vers la sortie, derrière les disjoncteurs de protection FI. • Laissez le parcours du conducteur PEN libre en cas d'extension de l'installation ! L'utilisation d'un conducteur d'équipotentialité entre les équipements reliés directement à la terre peut permettre de résoudre ce problème. Cette mesure transforme presque le système TT en système TN-S. TN-C Mauvais TN-C-S 94 33002440.11 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Système TN-S Comportement de CEM • En raison des courants élevés dans le conducteur PEN, ce système n'est pas autorisé sur les sites comprenant des sources de danger particulières. • Si l'installation entraîne l'utilisation d'équipements ayant des dépassements importants, ce système n'est pas recommandé. Très bon • Laissez le parcours du conducteur PE libre en cas d'extension de l'installation ! • A des fins de protection contre les incendies, un disjoncteur FI de 500 mA doit être prévu. • Pour les équipements ayant un potentiel de courant différentiel élevé et se trouvant vers la sortie après les disjoncteurs FI, des mesures adéquates sont à prévoir. • Laissez le parcours du conducteur PE libre en cas d'extension de l'installation ! • Des filtres pour les courants parasites asymétriques ne peuvent pas être utilisés. • Une bonne CEM ne peut être assurée qu'au sein d'un système (bâtiment) où tous les équipements sont reliés à la même connexion à la terre. • Nécessite selon les circonstances de partager l'installation afin de limiter les longueurs de câble et les courants différentiels. Mauvais Remarque : En matière de sécurité des biens, seul le système IT est à recommander comme étant de sécurité intrinsèque car aucun arc électrique ne peut survenir. 33002440.11 Directives pour la mise en œuvre Comme les fonctions d'utilisation normale et du conducteur de protection sont combinées sur les systèmes TN-C et TN-C-S, en condition normale d'utilisation, des courants de retour sont générés sur les conducteurs PEN. Le courant de retour provenant des équipements et traversant les conducteurs PEN peut entraîner des couplages d'interférences. Du point de vue de la CEM, le système TN-S correspond à la meilleure solution. En mode de fonctionnement normal, les conducteurs PE sont hors tension. IT Principes et mesures de base 95 Principes et mesures de base Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Schéma de connexion recommandé pour l'installation de mise à la terre Le schéma suivant représente un schéma de connexion type d'installation de mise à la terre : A Descente de l'installation de protection contre la foudre B Réseau souterrain de terre maillé avec renforcement particulier au pied de la descente C Connexion de mise à la terre de l'installation, reliée aux barres de raccordement, auxquelles les conducteurs PE ou PEN sont à leur tour reliés D Réseau de masse pour une partie de l'installation, avec connexion des structures métalliques ou des connexions à la masse supplémentaires (E) E Connexions transversales entre les descentes de l'installation de protection contre la foudre et le réseau de masse ainsi que les autres structures métalliques se trouvant dans un environnement proche NOTE: Une connexion de mise à la terre unique et correctement installée est obligatoire et suffisante pour chaque installation électrique. 96 33002440.11 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Principes et mesures de base Directives pour la protection contre les surtensions et le dispositif parafoudre Définition : parafoudre intérieur et extérieur Dans un bâtiment comprenant une installation électrique, on différencie le parafoudre extérieur et intérieur : • Parafoudre extérieur : le parafoudre extérieur correspond à l'installation de systèmes d'interception avec dérivations de la foudre vers la terre via des systèmes de mise à la terre spécialement conçus à cet effet. • Parafoudre intérieur, protection contre les surtensions : le parafoudre intérieur inclut des mesures contre les conséquences de la foudre et de ses champs électriques et magnétiques sur les installations métalliques et les équipements électriques. Il s'agit principalement de mesures de la liaison équipotentielle et de protection contre les surtensions. Directives pour le parafoudre Il convient de respecter les directives suivantes en matière de parafoudre et de protection contre les surtensions : • L'installation doit être divisée en zones parafoudre appliquant des mesures de protection progressives, voir tableau ci-dessous. • Tous les éléments conducteurs qui interviennent dans la zone sont reliés entre eux ainsi qu'avec les barres de raccordement aux limites des zones. • Les blindages de cette zone doivent également être reliés à ces barres. • Il faut également établir une connexion sur les barres de raccordement des zones de protection supérieures et inférieures. NOTE: Toutes les lignes qui arrivent dans l'installation protégée ou en sortent doivent être reliées directement à l'installation de mise à la terre via des éclateurs ou des équipements de protection (parafoudres). Ainsi, en cas de foudre, le potentiel de l'installation concernée augmente provisoirement mais aucune différence de potentiel dangereuse ne se produit à l'intérieur. Zones de protection parafoudre La division de l'installation en zones de protection contre la foudre avec des protections progressives se déroule de la façon suivante : 33002440.11 97 Principes et mesures de base Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Zone Définition Mesures 0 Tous les éléments sont exposés à la foudre directe. Parafoudre extérieur via un court-circuit de surtension et descente dans l'installation de mise à la terre 1 Les éléments ne sont pas exposés à la foudre directe, le champ magnétique est atténué par des mesures de blindage. Blindage du bâtiment (armature) 2 et zones supplémentaires éventuelles Les éléments ne sont pas exposés à la foudre directe, le champ magnétique est fortement atténué, les courants dérivés sont encore réduits. Blindage de la pièce par treillis (1) Blindage de l'équipement (châssis métallique) Déflecteur de courant de foudre 1 : si nécessaire, configurez des zones supplémentaires avec des courants et des champs électromagnétiques encore plus réduits. Le schéma suivant illustre la division d'un bâtiment en zones de protection contre la foudre. 98 33002440.11 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Principes et mesures de base Directives pour la mise à la terre et la mise à la masse pour les installations couvrant plusieurs bâtiments Problématique pour les installations couvrant plusieurs bâtiments Une installation ne concerne pas toujours uniquement un bâtiment mais elle peut s'étendre sur deux bâtiments ou plus. Cela signifie que des câbles de puissance et/ou de signaux passent d'un bâtiment à l'autre. Si les deux bâtiments ont une connexion à la terre et des systèmes de mise à la masse séparés, il est possible que des différences de potentielles gênantes surviennent entre les extrémités d'une ligne couvrant plusieurs bâtiments. En cas de foudre dans l'un des bâtiments, cette différence de potentielle peut devenir extrêmement élevée jusqu'à générer des courants transitoires destructeur sur la ligne. Les personnes et les animaux peuvent ainsi être mis en danger si certains éléments de l'un des bâtiments peuvent simultanément faire contact. Directives pour la mise à la terre et la mise à la masse couvrant plusieurs bâtiments Si une installation couvre plusieurs bâtiments, il convient de respecter les directives suivantes en matière de mise à la terre et à la masse : • Les éléments mis à la terre qui peuvent entrer en contact doivent être reliés à la même connexion de mise à la terre. • Une ligne d'équilibrage du potentiel suffisamment importante, pouvant dériver les courants transitoires générés par la foudre, doit être placée entre les systèmes de mise à la masse des bâtiments. NOTE: Toutes les lignes arrivant dans l'installation protégée ou en sortant doivent être reliées directement à l'installation de mise à la terre via des éclateurs ou des équipements de protection (déflecteurs de courant de foudre). Ainsi, en cas de foudre, le potentiel de l'installation concernée augmente provisoirement mais aucune différence de potentiel dangereuse ne se produit à l'intérieur. 33002440.11 99 Principes et mesures de base Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Directives pour la création de connexions à la masse Directives pour de bonnes connexions à la masse Il convient de respecter les directives suivantes lors de la création de connexions à la masse : 100 • Les connexions à la masse doivent être réalisées avec soin et correspondre aux charges de fonctionnement. • Pour les connexions à la masse, il faut éviter les résistances de contact élevées en prenant les mesures suivantes : ◦ utiliser des éléments de fixation et des plaques de montage galvanisés ◦ maintenir les contacts laqués ou appliquer d'autres revêtements exempts de fronçures et les protéger de la corrosion avec une graisse spéciale conduisant l'électricité ◦ visser directement les corps métalliques, c'est-à-dire sans conducteur électrique supplémentaire, par exemple les canalisations électriques ◦ pour l'interconnexion des masses, utiliser des rails de masse et des bandes de connexion à la masse vissées ou soudées (au lieu de câbles de mise à la terre flexibles) 33002440.11 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Principes et mesures de base Installation des rails de masse, des bandes de connexion à la masse Pour l'interconnexion des masses, utiliser des rails de masse et des bandes de connexion à la masse vissées ou soudées (au lieu de câbles de mise à la terre flexibles) Exemple : porte d'armoire électrique Pour relier la porte de l'armoire électrique au châssis, utiliser des bandes de connexion à la masse au lieu d'un câble de masse flexible 33002440.11 101 Principes et mesures de base Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Aucun revêtement Enlevez la peinture ou les revêtements des points de contact et protégez-les de la corrosion avec une graisse spéciale conduisant l'électricité. 102 33002440.11 Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Principes et mesures de base Vissage direct des éléments métalliques Vissez directement les corps métalliques, c'est-à-dire sans conducteur électrique supplémentaire, par exemple les canalisations électriques. 33002440.11 103 Principes et mesures de base Mise à la masse, mise à la terre et parafoudre Connexion à la masse des blindages par câble Le schéma suivant indique comment établir la connexion à la masse des blindages par câble. NOTE: La connexion à la masse des blindages par câble doit toujours couvrir l'ensemble du câble. 104 33002440.11 Alimentation Principes et mesures de base Alimentation Contenu de ce chapitre Comment planifier l'alimentation ............................................. 105 Directives pour l'alimentation .................................................. 106 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives pour la préparation et l'installation de l'alimentation d'une installation à utiliser sur les systèmes d'automate Comment planifier l'alimentation Interférences potentielles dans le réseau d'alimentation Le réseau d'alimentation tout entier peut être considéré comme une source de perturbations continues et discontinues. Dans le réseau public, les interférences de l'alimentation peuvent déjà être présentes lors de l'entrée dans l'installation. D'autres interférences sont couplées via les équipements de l'installation qui sont reliés au réseau d'alimentation. Procédure de rédaction d'un cahier des charges Voici la marche à suivre pour rédiger un cahier des charges spécifique à l'alimentation : Etape 33002440.11 Manipulation 1 Faites la liste des perturbations potentielles côté alimentation (caractéristique, puissance, fréquence). 2 Faites la liste des différents équipements à alimenter ainsi que des différents types d'interférences pouvant influer sur le fonctionnement de l'installation qu'ils génèrent. 3 Evaluez l'effet de ces interférences sur l'installation. 4 Evaluez les conséquences (est-ce que l'influence de ces interférences est supportable ?) 5 Sur la base de l'évaluation de l'effet des interférences, établissez un cahier des charges spécifique à l'alimentation. Définissez dans ce document les caractéristiques clés auxquelles doit répondre l'alimentation électrique à installer. 105 Principes et mesures de base Alimentation Directives pour l'alimentation Directives générales Il convient de respecter les directives générales suivantes en matière d'alimentation : • Des limiteurs de surtension doivent être installés au point d'entrée du câble réseau dans le bâtiment. • Les perturbations de la tension du secteur sont atténuées par l'utilisation d'un filtre secteur industriel au point d'entrée dans l'installation. • Les équipements sensibles sont protégés par l'installation de limiteurs de surtension et de coupe-circuits de surtension au point d'entrée. • Des transformateurs peuvent également être utilisés comme filtre. Pour les perturbations haute fréquence, le transformateur doit être équipé d'un blindage simple ou, encore mieux, double. Exemple : solution pour l'alimentation Le schéma suivant décrit une solution permettant de filtrer la tension du secteur via un transformateur à double isolation : NOTE: Lors de l'installation des transformateurs, veillez à ce que les connexions à la masse soient correctes. Le châssis du transformateur doit être vissé avec un niveau de masse conducteur. 106 33002440.11 Alimentation Principes et mesures de base Directives pour la distribution dans l'installation Il faut câbler l'alimentation des différents équipements en forme d'étoile à partir du point d'entrée : En cas d'utilisation simultanée d'équipements extrêmement sensibles et à fort niveau d'interférences au sein d'un même réseau, il convient de séparer les voies d'alimentation. Il faut connecter les équipements à fort potentiel de perturbations le plus près possible de l'entrée et les équipements sensibles le plus loin possible de l'entrée : 33002440.11 107 Principes et mesures de base Armoires électriques et machines Armoires électriques et machines Contenu de ce chapitre Directives pour l'organisation des équipements dans l'armoire électrique ou dans une machine.............................................. 108 Directives pour la mise à la masse et la mise à la terre dans une armoire électrique............................................................ 111 Exemples de raccordement .................................................... 114 Directives pour le système de commun d'alimentation dans l'armoire électrique................................................................. 115 Directives pour le câblage dans une armoire électrique............. 117 Directives pour les matériaux et l'éclairage dans l'armoire électrique .............................................................................. 118 Directives pour l'installation de filtres dans une armoire électrique .............................................................................. 119 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives pour la disposition des armoires électriques par rapport à la CEM et pour l'installation de composants spécifiques. Certaines directives s'appliquent également aux machines équipées d'automates et pour lesquelles le châssis peut être mis sur le même plan que le châssis de l'armoire électrique. Directives pour l'organisation des équipements dans l'armoire électrique ou dans une machine Domaine CEM Les câbles et les éléments électriques sensibles et générant des interférences doivent être séparés les uns des autres. Cela est possible en les plaçant dans des armoires séparées ou en utilisant des compartiments équipés de tôles de séparation blindées. L'armoire électrique doit être divisée en plages de CEM : 108 • Il faut créer dans l'armoire des zones ayant des niveaux d'interférences différents (plages de CEM). C'est-à-dire qu'il faut séparer les sources d'interférences et les dispositifs susceptibles. • Les plages de CEM doivent être découplées les unes des autres 33002440.11 Armoires électriques et machines Principes et mesures de base NOTE: Pour les machines : Les commandes NC, les automates et les translateurs peuvent être installés dans une armoire électrique ou le châssis d'une machine sous les conditions suivantes : • Les câbles du translateur doivent être blindés. • Les directives de câblage doivent être respectées, voir Câblage, page 123. Séparation des inductances Une séparation via des tôles de séparation est nécessaire pour la partie de l'armoire dans laquelle les inductances sont montées. La tôle de séparation doit être connectée à l'armoire électrique (masse) avec un conducteur correct. Voici ci-dessous quelques exemples de telles inductances : • transformateur • Soupapes électriques • Protections 33002440.11 109 Principes et mesures de base Armoires électriques et machines Exemple : plages de CEM via des tôles de séparation Exemple de configuration des petites armoires : une division via des tôles de séparation reliées à la masse en plusieurs points permet de réduire l'influence des interférences. 110 33002440.11 Armoires électriques et machines Principes et mesures de base Solution : plages de CEM via deux armoires électriques Exemple de configuration des armoires électriques de grande taille : une armoire est configurée pour les éléments de commande et les éléments de puissance ; les connexions des câbles sont effectuées dans une canalisation pour câbles métallique : Directives pour la mise à la masse et la mise à la terre dans une armoire électrique Directives pour la mise à la terre et la mise à la masse dans une armoire électrique Il convient de respecter les directives suivantes pour la mise à la masse dans une armoire électrique : • Un plan ou un rail de masse non laqué doit être inséré au pied de l'armoire pour mesurer le potentiel de référence. • Toutes les pièces métalliques de l'armoire doivent être reliées les unes aux autres. • Le châssis métallique de l'armoire doit être intégré dans le réseau de masse supérieur. • Tous les conducteurs de mise à la terre de protection doivent être reliés à la terre. 33002440.11 111 Principes et mesures de base Armoires électriques et machines Installation de la mise à la terre et à la masse dans une armoire électrique Le schéma suivant indique comment le système de mise à la masse et à la terre est conçu dans une armoire. EB Armoire voisine ou support de montage FE Prise de terre fonctionnelle, par exemple poutre en fer de la structure de la pièce, conduite d'eau ou de chauffage, point neutre de la prise de terre du bâtiment HS Rails DIN pour la fixation des châssis ou de l'accessoire d'installation M Système de commun d'alimentation ou rails de commun d'alimentation (larges rails en cuivre ou bloc de jonction ponté) MA Mise à la masse (plan ou rail de masse) utilisée comme prise de terre fonctionnelle 112 33002440.11 Armoires électriques et machines Principes et mesures de base PE Conducteur de protection PE, éventuellement via une bobine de conducteur de protection Directives pour l'installation de la mise à la masse dans une armoire électrique Il existe, dans les armoires et les machines, de nombreuses structures de masses qui permettent de bénéficier au maximum d'effets protecteurs. Il convient de respecter les directives suivantes lors de l'installation de la mise à la masse dans une armoire électrique : • Il faut installer au pied de l'armoire un plan ou un rail de masse non laqué comme potentiel de référence commun. • La tôle ou le grillage métallique qui sert de plan / rail de masse, sont reliés en plusieurs points au châssis métallique de l'armoire qui à son tour est intégrée au réseau de masse de l'installation. • Tous les composants électriques (filtres, etc.) sont vissés directement sur ce plan / rail de masse. • Tous les câbles sont fixés directement sur ce plan / rail de masse. • Le contact circulaire du blindage de câble est réalisé par des colliers directement vissés sur ce plan / rail de masse. • Tous ces branchements électriques doivent être effectués avec une attention particulière afin d'obtenir une connexion à faible résistance. • Les chemins de câbles plastiques sont autorisés dans les boîtiers s'ils sont systématiquement installés sur le maillage de fond ou sur des rails DIN eux-mêmes raccordés aux masses du boîtier. • La conception des boîtiers fait que de nombreux éléments, dont les portes, ne sont assemblés que par points (vis, soudure, charnière, etc.). Il en résulte de nombreux espaces vides. Les points d'entrée et de sortie des câbles doivent être systématiquement placés à proximité de ces points de montage ou doublés par une tresse de masse. Cette disposition permet de masquer les espaces vides et de conserver les effets protecteurs. • Pour effectuer un raccordement de câbles blindés, page 104, il est conseillé d'utiliser une prise d'écran fixe en traversée de paroi par un presse-étoupe de compression métallique. Cette solution se révèle plus efficace qu'aucune autre, à condition de gratter la peinture pour assurer un bon contact électrique. Il est également possible d'utiliser un cavalier pour assurer un contact au moins sur 180°. NOTE: Le raccordement des câbles blindés détermine directement l'effet protecteur HF. Si le raccordement est réalisé à l'aide d'une "queue de cochon", à savoir un seul fil, l'effet protecteur HF n'est plus garantit. L'utilisation de la "queue de cochon" est déconseillée. 33002440.11 113 Principes et mesures de base Armoires électriques et machines Exemples de raccordement Bornier à vis Lors du raccordement sur bornier à vis avec impossibilité d'utiliser un cavalier pour le blindage des connexions, la longueur de la queue de cochon doit être minimale. Ce type de raccordement est à éviter. Le schéma ci-dessous montre comment réaliser un raccordement sur bornier à vis : Connecteur Lorsqu'un connecteur est utilisé, sa mécanique doit assurer une continuité électrique sur 360° entre le blindage du câble et la masse de la machine. 114 33002440.11 Armoires électriques et machines Principes et mesures de base Le graphique ci-dessous montre comment réaliser un raccordement par connecteur : Directives pour le système de commun d'alimentation dans l'armoire électrique Systèmes de commun d'alimentation L'armoire comprend différents systèmes de commun d'alimentation découplés les uns des autres : • Un plan de masse non laqué doit être prévu au pied de l'armoire comme potentiel de référence commun. 33002440.11 115 Principes et mesures de base • • Armoires électriques et machines Les systèmes de commun d'alimentation pour les zones suivantes doivent être séparés les uns des autres : ◦ Eléments analogiques (avec des communs d'alimentation disposés en forme d'étoile) ◦ Eléments analogiques (avec des communs d'alimentation disposés en forme d'étoile) ◦ Eléments de puissance (principalement avec des communs d'alimentation disposés en forme d'étoile) Le couplage galvanique des systèmes de commun d'alimentation doit être minimisé. Exemple : systèmes de commun d'alimentation Exemple de division des systèmes de commun d'alimentation et de leur découplage galvanique : 116 33002440.11 Armoires électriques et machines Principes et mesures de base Directives pour le câblage dans une armoire électrique Directives pour le câblage Il convient de respecter les directives suivantes pour le câblage dans une armoire électrique : • Comme pour les câblages extérieurs, les directives de câblage s'appliquent également à l'intérieur de l'armoire électrique, Câblage, page 123. • Le couplage galvanique entre la dérivation du courant parasite par des filtres et des blindages de câble avec le système de commun d'alimentation doit être évité. • Pour les signaux de traitement analogiques, il convient de choisir des câbles entrants et sortants blindés torsadés. Directives pour les conduites de câbles dans l'armoire électrique Il convient de respecter les directives suivantes lors de l'acheminement et la combinaison de câbles dans les conduites : • Les câbles de signaux et d'alimentation 115/230 VCA et les câbles de signaux 24/60 VCC doivent être disposés dans des conduites différentes. L'écart entre les deux conduites doit être d'au moins 100 mm. Les croisements inévitables doivent se faire à angles droits. • Les câbles de signaux numériques (24/50 VCC) peuvent être non blindés dans une conduite commune. • Les câbles suivants peuvent être combinés dans une conduite : ◦ câble de bus blindé, ◦ câble de signaux de traitement analogique blindé, ◦ câbles de signaux 24/60 VCC non blindés. Directives pour l'installation des câbles Il convient de respecter les directives suivantes pour l'installation de câbles dans des armoires électriques : 33002440.11 117 Principes et mesures de base Armoires électriques et machines • Le choix des passages de câbles dans le châssis doit faire l'objet d'un soin particulier, car il s'agit du raccordement au système de mise à la masse. • Les câbles affectés par des interférences doivent être filtrés avant leur entrée dans l'armoire électrique. Directives pour les filtres Il convient de respecter les directives suivantes pour l'utilisation de filtres : • Le filtre doit disposer d'un bon raccordement à la masse conductrice. • Le câble d'entrée des filtres ne doit pas être combinée avec le câble de sortie des filtres ni avec d'autres câbles d'alimentation ou de signaux. • Lors de l'installation du filtre à proximité d'une entrée de câbles (distance par rapport au sol ou à la paroi < 100 mm), le câble d'alimentation du filtre n'est que torsadé. • Lors de l'installation du filtre à plus de 100 mm de l'entrée des câbles, le câble traversant l'armoire doit être torsadé et blindé. Directives pour les matériaux et l'éclairage dans l'armoire électrique Directives pour les matériaux Afin d'assurer une bonne connexion conductrice durable entre les pièces métalliques devant être en contact de l'armoire électrique, des paires métalliques spécialement conçues doivent être formées : Il faut sélectionner les pièces métalliques à relier à l'aide d'une séquence électrochimique de manière à ce que les différences de potentiel générées soient les plus petites possible, au maximum 0,5 V. Cela s'applique également à la sélection des éléments de connexion comme les vis, les rondelles plates, les rivets, etc. Directives pour l'éclairage Il ne faut pas utiliser de tubes fluorescents usuels pour l'éclairage des armoires électriques. Les moyens d'éclairage suivants peuvent être utilisés à la place : • 118 lampes incandescentes 33002440.11 Armoires électriques et machines Principes et mesures de base • lampes permettant des économies d'énergie • tubes fluorescents avec des électrodes d'amorçage électroniques Directives pour l'installation de filtres dans une armoire électrique Directives d'installation de filtres L'efficacité d'un filtre d'alimentation CA est déterminée en HF par son montage et non par son fonctionnement électrique. Il convient de respecter les directives suivantes lors de l'installation de filtres dans une armoire électrique : • Le filtre doit être installé, si possible, directement à la sortie du câble dans l'armoire. • Le filtre est vissé directement sur le mur non laqué ou sur le plan de masse au bas de l'armoire. • Les câbles amont et aval ne peuvent pas être installés en parallèle. • Les câbles amont et aval doivent être raccordés de chaque côté du filtre afin de limiter le couplage mutuel entre l'entrée et la sortie. • Le câble du filtre doit traverser la paroi ou le fond de l'armoire. NOTE: Attention aux courants de fuite du filtre. Des mesures de sécurités spéciales doivent être prises pour les courants de fuite supérieurs à 3,5 mA en courant alternatif et 10 mA en courant continu. Reportez-vous aux normes applicables dans votre pays. 33002440.11 119 Principes et mesures de base Armoires électriques et machines Exemple : Emplacements d'installation optimaux Le schéma ci-dessous propose deux solutions d'installation de filtre dans une armoire : 120 33002440.11 Armoires électriques et machines Principes et mesures de base Exemple : Installation des filtres Le schéma ci-dessous montre comment installer les câbles de filtres sur la paroi ou le fond de l'armoire : 33002440.11 121 Principes et mesures de base Armoires électriques et machines Exemple : Installation optimale Le schéma ci-dessous présente une installation optimale de filtre : 122 33002440.11 Câblage Principes et mesures de base Câblage Contenu de ce chapitre Classification des signaux selon leur comportement en matière de CEM..................................................................... 123 Directives pour le choix des câbles.......................................... 124 Directives pour la combinaison de signaux dans les câbles, les faisceaux de conducteurs et les fiches de raccordement ........................................................................ 126 Directives pour la pose en parallèle et le croisement de câbles ................................................................................... 127 Directives pour la connexion à la masse des blindages de câble..................................................................................... 129 Directives pour la mise à la masse des conducteurs non utilisés .................................................................................. 132 Directives pour l'installation des câbles.................................... 132 Directives pour le cheminement du câblage ............................. 134 Directives pour les câbles couvrant plusieurs bâtiments............ 137 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives pour le câblage des installations utilisant des systèmes d'automates. Classification des signaux selon leur comportement en matière de CEM But de la classification Les signaux présents dans les environnements industruels sont classés en quatre catégories en fonction de leur comportement en matière de CEM. Cette classification est nécessaire pour l'utilisation de règles de câblage. Classification des signaux Le tableau suivant reprend les différentes classes de signaux en fonction de leur comportement en matière de CEM : 33002440.11 123 Principes et mesures de base Câblage Classification Comportement CEM Classe 1 Le signal est très sensible. Sensible Classe 2 Le signal est sensible. Peu sensible Il peut perturber un câble de classe 1. Classe 3 Peu sujet aux interférences Classe 4 Affecté par les interférences Ces signaux perturbent les câbles de classe 1et 2. Ces signaux perturbent les signaux des autres classes Exemple de circuits électriques ou d'équipements avec des câbles de cette classe • équipements faible puissance avec sortie analogique, transducteur... • circuit de mesure (sondes, transducteur, ...) • technique numérique de faible puissance (bus, ...) • équipements faible puissance avec sortie numérique (transducteur, ...) • circuits de commande avec charges de résistance • sections d'un réseau à courant continu pour faible puissance • circuits de commande pour charges inductives (relais, protections, bobines, onduleur,etc.) avec la protection correspondante • sections d'un réseau à courant alternatif • alimentation principale des équipements haute puissance • soudeuses automatiques • circuits de charge en général • régulateur de vitesse électronique, sections du réseau de régulation électrique, ... Directives pour le choix des câbles Directives pour le choix des câbles Il convient de respecter les directives suivantes pour le choix des câbles utilisés dans un environnement industriel : • Utilisez des câbles avec conducteurs direct et de retour torsadés. • Pour les signaux de process analogiques, utiliser principalement des câbles avec des conducteurs directs et de retour torsadés et un blindage par grillage. Pour les signaux de process analogiques hors des bâtiments, utilisez des câbles à double blindage. 124 • Pour les perturbations à rayonnement haute fréquence (5-30 MHz), utilisez des câbles à blindage à grillage. • Pour les signaux affectés par les interférences (classe 4) utilisez des câbles blindés ; assurez un blindage supplémentaire en acheminant le câble dans un tube métallique ou un chemin de câbles métallique. 33002440.11 Câblage Principes et mesures de base Exemple pour les signaux de classe 1 Exemples pour la mise en place de câbles pour les signaux de classe 1 (sensibles) Exemple pour les signaux de classe 2 Exemples pour la mise en place de câbles pour les signaux de classe 2 (peu sensibles) : 33002440.11 125 Principes et mesures de base Câblage Exemple pour les signaux de classe 3 Exemples pour la mise en place de câbles pour les signaux de classe 3 (peu sujet aux interférences) : Exemple pour les signaux de classe 4 Exemples pour la mise en place de câbles pour les signaux de classe 4 (affectés par les interférences) : Directives pour la combinaison de signaux dans les câbles, les faisceaux de conducteurs et les fiches de raccordement Combinaison de signaux dans les câbles et faisceaux de conducteurs Seuls des signaux de la même classe peuvent être combinés dans un même câble ou faisceau de conducteurs. 126 33002440.11 Câblage Principes et mesures de base Combinaison de signaux dans les fiches de raccordement Il ne faut pas utiliser la même fiche de raccordement pour des signaux de différentes classes. Les signaux analogiques et numériques peuvent être combinés sur une fiche de raccordement si une rangée de broches de connecteur avec des liaisons 0 V se trouve entre les deux. Directives pour la pose en parallèle et le croisement de câbles Directives pour la pose en parallèle de câbles Il convient de respecter les directives suivantes pour la pose en parallèle de câbles avec des signaux de différentes classes : • Les câbles non blindés avec des signaux de différentes classes doivent être disposés en parallèle sur des longueurs les plus courtes possible. • Lors de la pose en parallèle de câbles non blindés avec des signaux de différentes classes, il faut respecter des écarts de protection maximums. • Si des câbles avec des signaux de différentes classes sont posés en parallèle sur plus de 30 m ou si les écarts de protection ne sont pas respectés, il faut utiliser des câbles blindés. 33002440.11 127 Principes et mesures de base Câblage Valeurs indicatives pour les écarts de protection Le schéma suivant indique les valeurs indicatives pour les écarts de protection à respecter entre des câbles blindés avec des signaux de différentes classes pour une pose en parallèle jusqu'à 30 m. Plus la longueur est importante, plus l'écart à respecter est important. Directives pour le croisement des câbles Les câbles qui transmettent des signaux de différentes classes doivent se croiser à angles droits. 128 33002440.11 Câblage Principes et mesures de base Directives pour la connexion à la masse des blindages de câble Directives pour le choix de la méthode de connexion NOTE: Evitez dans tous les cas les blindages de câble sans connexion à la masse. Ce mode d'installation est sans effet du point de vue de la CEM et inacceptable pour des raisons de sécurité si une protection contre les contacts n'est pas assurée. Le tableau indique, en fonction de l'application, comment le blindage du câble doit être relié à la masse : Application Câbles de jonction blindés à l'appareil de mesure dans l'armoire électrique Câbles de jonction blindés à l'appareil de mesure hors des armoires électriques dans des bâtiments fermés 33002440.11 Connexion à la masse du blindage de câble • Généralement connexion à la masse d'un seul côté sur la sortie de l'armoire • Pour les niveaux de perturbation extrêmes, mise à la masse bilatérale du blindage du câble • S'il ne faut compter qu'avec des interférences capacitives : mise à la masse unilatérale du blindage du câble • Si les lignes de signaux sont soumises à une influence haute fréquence : mise à la masse bilatérale du blindage du câble • Si les lignes de signaux sont longues : en plus de la mise à la masse bilatérale, placer d'autres connexions à la masse le long du câble à des intervalles de 10 à 15 m 129 Principes et mesures de base Câblage Longues lignes Pour les lignes blindées plus longues, il est recommandé d'utiliser plusieurs connexions à la masse à des intervalles de 10 ... 15 m le long du câble : Caractéristiques des méthodes de connexion La connexion à la masse du blindage est très importante pour que celui-ci soit efficace. Les possibilités de connexion à la masse suivantes ont divers effets : 130 33002440.11 Câblage Connexion à la masse du blindage du câble Connexion à la masse aux deux extrémités du câble Extrêmement efficace Connexion à la masse à une seule extrémité du câble Efficacité moyenne du blindage Blindage sans connexion à la masse Pas recommandé 33002440.11 Principes et mesures de base Effets et avantages • les signaux haute fréquence avec des champs parasites de forte puissance peuvent induire dans les câbles de grande longueur (>50 m) des courants de perte à la terre. Permet de protéger les lignes isolées (transducteur,etc.) des champs électriques basse fréquence • Aucun effet sur les interférences externes générées par des champs électriques haute fréquence Permet d'éviter les ronflettes (= interférences basse fréquence) • Le blindage peut se transformer en résonance via l'effet d'antenne. L'effet des interférences est alors plus important qu'en l'absence de blindage ! • différence de potentiel entre le blindage et la masse au niveau de l'extrémité qui n'est pas reliée à la terre ; danger en cas de contact ! • Aucun effet contre les interférences externes (toutes fréquences) • Aucun effet contre les champs magnétiques • Différence de potentiel entre le blindage et la masse ; danger en cas de contact ! • très efficace contre l'influence des interférences externes (haute et basse fréquence) • très bon effet de blindage même sur la fréquence de résonance du câble • aucune différence de potentiel entre le câble et la masse • permet de regrouper des câbles propageant des signaux de différentes classes • très bonne élimination des interférences haute fréquence • • • Restrictions Limite le couplage capacitif 131 Principes et mesures de base Câblage Directives pour la mise à la masse des conducteurs non utilisés Directives pour les conducteurs non utilisés Les conducteurs libres ou inutiles d'un câble doivent être reliés à la masse au niveau des deux extrémités. Le schéma suivant montre le raccordement des conducteurs non utilisés à la masse. Directives pour l'installation des câbles Evitement des boucles de masse Pour éviter les boucles de masse, il faut poser les câbles à proximité des structures de masse ou des câbles de masse. 132 33002440.11 Câblage Principes et mesures de base Le schéma indique par exemple la pose des câbles à proximité des potentiels de masse : Pose des conducteurs direct et de retour proches l'un de l'autre Les conducteurs directs et de retour des signaux doivent toujours être posés à proximité l'un de l'autre. L'utilisation de câbles à deux fils avec des conducteurs torsadés permet de réduire au maximum l'écart sur l'ensemble de la longueur. 33002440.11 133 Principes et mesures de base Câblage Ce schéma indique comment poser les conducteurs direct et de retour proches l'un de l'autre. La pose en parallèle n'est possible que pour les signaux de même classe. Directives pour le cheminement du câblage Directives pour l'organisation des câbles dans le cheminement du câblage Les câbles sensibles (classes 1 et 2) doivent être placés aux coins de la canalisation pour câbles : 134 33002440.11 Câblage Principes et mesures de base Directives pour la connexion des cheminements du câblage La connexion des cheminements de câblage doit être exécutée avec soin, à savoir par vissage direct. NOTE: La connexion à la masse des cheminements de câblage doit être effectuée avec soin, voir Vissage direct des éléments métalliques, page 103. Cheminement de câblage non métallique NOTE: Les cheminements de câblage qui ne sont pas conducteurs, comme par exemple les tubes en PVC, les plinthes en plastique ou composants similaires, ne sont pas recommandés car ils n'offrent aucun blindage. Sur les installations existantes par exemple, ils ne sont tolérés que sur des longueurs de 3 m maximum. Cheminements de câblages recommandés : Les cheminements de câblage suivants sont recommandés : 33002440.11 135 Principes et mesures de base 136 Câblage Tube d'acier Chemin de câbles en acier Canal Chemin de câble en acier 33002440.11 Câblage Principes et mesures de base Câble de mise à la terre Goulottes à câbles ou poutre en tôle d'acier Chemins de câbles encastrés, forme fermée Chemins de câbles encastrés, ouverts ou ventilés Directives pour les câbles couvrant plusieurs bâtiments Problème posé par les câbles en dehors des bâtiments Si des câbles de signaux sont posés en dehors des bâtiments, il convient de prendre en compte les aspects suivants : • une différence de potentiel peut survenir entre les bâtiments, ce qui peut générer des erreurs lors de la transmission. • en cas d'augmentation rapide et temporaire du potentiel d'un des bâtiments suite à la foudre, un courant de forte intensité peut parcourir la ligne couvrant plusieurs bâtiments. 33002440.11 137 Principes et mesures de base Câblage Directives pour les câbles en dehors des bâtiments Pour les câbles de signaux posés en dehors des bâtiments, il convient de prendre en compte les directives suivantes : • en général, il faut utiliser des câbles blindés. • le blindage doit pouvoir porter le courant et être relié à la terre des deux côtés. Si le blindage ne peut pas porter le courant, un conducteur de décharge posé directement à côté du câble de signal peut servir à la dérivation du courant. Le conducteur de décharge doit avoir une section transversale d'environ 35 mm2. • pour les lignes de signaux analogiques, il faut utiliser un câble à double blindage : le blindage intérieur ne doit être relié à la terre que d'un côté et l'extérieur des deux côtés. • les lignes de signaux doivent être équipées d'éléments de protection contre les surtensions qui, si possible, doivent être situés à l'entrée du câble dans le bâtiment ou au plus tard à son entrée dans l'armoire électrique. Il convient également de prendre en compte les éléments suivants : Directives pour la mise à la terre et la mise à la masse pour les installations couvrant plusieurs bâtiments, page 99. Recommandation pour le transfert de données entre les bâtiments Il est recommandé d'utiliser des câbles en fibre de verre pour le transfert des données entre les bâtiments. Il n'y a alors presque jamais de problème de boucles de masse en cas de foudre. 138 33002440.11 Principes et mesures de base Famille Quantum Contenu de cette partie Famille Quantum ................................................................... 140 Introduction Ce chapitre comprend les directives, instructions d'installation et recommandations spécifiques au produit en matière de mise à la terre et de CEM pour les composants de la famille de produits Quantum. Il s'agit des mêmes informations que celles incluses dans les documents accompagnant le produit. 33002440.11 139 Principes et mesures de base Famille Quantum Famille Quantum Contenu de ce chapitre Utilisation de piles comme sources d'alimentation CC............... 140 Informations générales........................................................... 141 Alimentation CA et mise à la terre ........................................... 143 Alimentation CC et mise à la terre ........................................... 147 Considérations relatives à la terre analogique .......................... 152 Installation d'un système fermé ............................................... 159 Introduction Ce chapitre comprend les directives, instructions d'installation et recommandations spécifiques au produit en matière de mise à la terre et de CEM pour les composants de la famille de produits Quantum. Il s'agit des mêmes informations que celles incluses dans les documents accompagnant le produit. Utilisation de piles comme sources d'alimentation CC Introduction Les alimentations proposent habituellement la protection adaptée contre le bruit RF haute et basse fréquence grâce aux sorties filtrées. Les piles proposent une bonne capacité de filtrage contre le bruit basse fréquence uniquement. Pour protéger des réseaux alimentés par piles, des filtres de protection contre les perturbations radioélectriques supplémentaires sont nécessaires : 140 • filtres de protection contre les perturbations radioélectriques (RFI) CURTIS F2800 ; • filtres FL Series TRI-MAG, Inc. ou équivalent. 33002440.11 Famille Quantum Principes et mesures de base Informations générales Vue d'ensemble DANGER ELECTROCUTION L'utilisateur est responsable de la conformité aux réglementations électriques locales et nationales en ce qui concerne la mise à la terre de tous les équipements. Veuillez lire, comprendre et appliquer les règles de câblage et de mise à la terre exposées dans cette section. Le non-respect de ces instructions provoquera la mort ou des blessures graves. Les configurations de mise à la terre et d'alimentation requises pour les systèmes alimentés en courant continu et alternatif sont illustrées ci-après, de même que les configurations permettant d'assurer leur conformité avec la norme CE*. NOTE: Chacun des racks illustrés dispose de sa propre connexion de masse ; il s'agit d'un fil séparé raccordé au point de mise à la terre principal, et non d'un système de chaînage "en marguerite" entre les alimentations ou les platines. Le point de mise à la terre principal est la connexion du commun local de la terre du panneau, de l'équipement et de la prise de terre. Conformité CE La marque CE indique la conformité avec la directive européenne sur la compatibilité électromagnétique (CEM) (89/336/CEE) et la directive sur les basses tensions (73/23/CEE). NOTE: Pour garantir la conformité CE, le système Quantum doit être installé conformément à ces instructions. Mise à la terre du châssis Chaque rack nécessite un fil de masse. Ce fil relie l'une des quatre vis de terre (situées sur le rack) au point de mise à la terre principal du système d'alimentation. Il doit être vert (ou vert avec une rayure jaune) et son calibre AWG doit correspondre (au minimum) au courant nominal des fusibles du circuit d'alimentation. 33002440.11 141 Principes et mesures de base Famille Quantum Mise à la terre de l'alimentation Chaque connecteur d'alimentation comporte un raccordement à la terre. Il est recommandé d'effectuer ce raccordement entre la borne de terre du connecteur d'alimentation et l'une des vis de terre du rack. Le fil doit être vert (ou vert avec une rayure jaune) et d'un calibre AWG au minimum égal à celui des raccordements électriques de l'alimentation. Dans les racks comportant plusieurs alimentations, chaque alimentation doit avoir un raccordement à la terre entre son connecteur d'entrée et les vis de terre du rack. NOTE: Le raccordement au point de mise à la terre principal du courant d'alimentation des modules d'E/S est recommandé. Mise à la terre des autres équipements Les autres équipements de l'installation ne doivent pas partager le fil de terre du système. Chaque équipement doit posséder son propre fil de terre retournant au point de mise à la terre principal à partir duquel cet équipement est alimenté. Systèmes à alimentations multiples Pour les systèmes à alimentations multiples, la procédure de mise à la terre est la même que pour les systèmes à alimentation simple. Une différence de potentiel de zéro volt doit toutefois être maintenue entre les fils de terre des équipements des différents systèmes pour éviter le flux de courant sur les câbles de communication. 142 33002440.11 Famille Quantum Principes et mesures de base Alimentation CA et mise à la terre Systèmes alimentés en CA NOTE: *CA N doit être mis à la terre. S'il ne l'est pas, il doit être protégé par des fusibles (voir les codes locaux). Système alimenté en CA pour conformité CE NOTE: Les alimentations électriques 140 CPS 111 00, 140 CPS 114 20 et 140 CPS 124 20 sont conçues pour ne pas nécessiter de filtre externe EMI, de rondelle de centrage de ferrite ni de câble Olflex. 33002440.11 143 Principes et mesures de base Famille Quantum NOTE: pour garantir la conformité CE avec la directive européenne sur la compatibilité électromagnétique (CEM) (89/336/CEE), les alimentations en courant alternatif doivent être installées conformément à cette norme. NOTE: les connecteurs modèles 140 XTS 001 00 et 140 XTS 005 00 doivent être utilisés dans des systèmes devant satisfaire aux critères du système fermé définis dans la norme EN 61131-2 (sans utilisation d'un boîtier externe). Les filtres de ligne externes doivent être protégés par un boîtier indépendant répondant aux normes de sécurité IEC 529, classe IP20. 144 33002440.11 Famille Quantum Principes et mesures de base Détail La figure suivante illustre de manière détaillée les systèmes alimentés en CA pour conformité CE. NOTE: un seul fil de mise à la terre est nécessaire par rack. Dans les systèmes sommables et redondants, ce fil n'est pas relié pour le filtre de ligne/l'alimentation supplémentaire. NOTE: Pour plus de détails sur les schémas de câblage, reportez-vous à la partie Modules d'alimentation Modules d'alimentation (voir Quantum sous EcoStruxure™ Control Expert, Matériel, Manuel de référence). 33002440.11 145 Principes et mesures de base Famille Quantum Nomenclature Repère de la nomenclature Fournisseur (ou équivalent) Référence Description Instruction 1 Olflex Series 100 cy 35005 Cordon secteur Arrêtez le blindage au niveau de la mise à la terre du panneau ; le côté filtre du blindage n'est pas arrêté. 2 Stewart 28 B 0686-200 Rondelle de centrage de ferrite Fairite 2643665702 Montez la rondelle contre le filtre et fixez-la avec une attache de câble à chaque extrémité. Schaffner FN670-3/06 Filtre de ligne (à fixer sur les bornes) A monter contre l'alimentation. 3 Dimensions : Longueur :85 mm (3,4 pouces) Largeur : 55 mm (2,2 pouces) Hauteur : 40 mm (1,6 pouce) Trous de fixation : 5,3 mm (0,2 pouce) de diamètre 75 mm (3 pouces) en montage sur axe médian. Fixation sur bornes : 6,4 mm (0,25 pouce) 4 sans objet sans objet Tresse de mise à la terre sans objet Tresse plate de 134 mm (0,5 pouce) d'une longueur maximum de 100 mm (4 pouces) 5 Olflex Series 100cy 35005 Câble blindé Longueur maximum : 215 mm (8,5 pouces) 146 Le troisième fil (vert/jaune) n'est pas utilisé ; arrêtez le blindage au niveau de la borne de masse de l'alimentation. 33002440.11 Famille Quantum Principes et mesures de base Alimentation CC et mise à la terre Système alimenté en 24 V cc La figure suivante représente un système alimenté en 24 V cc. NOTE: Il est recommandé de mettre à la terre l'alimentation 24 V cc. 33002440.11 147 Principes et mesures de base Famille Quantum Système alimenté en 24 V cc pour conformité CE La figure suivante montre un système alimenté en courant 3 A, 24 V cc pour conformité CE. ATTENTION NON CONFORMITE A LA MARQUE CE Les modules 140 CPS 211 00, 140 CRA 211 20 et 140 CRA 212 20 doivent être installés conformément à la directive européenne sur la compatibilité électromagnétique (CEM) (89/336/CEE) et la directive sur les basses tensions (73/23/CEE). Le non-respect de ces instructions peut provoquer des blessures ou des dommages matériels. 148 33002440.11 Famille Quantum Principes et mesures de base Figure détaillée en 24 V cc La figure suivante montre l'installation détaillée d'un système alimenté en courant 3 A, 24 V cc pour conformité CE. NOTE: Pour plus de détails sur les schémas de câblage, reportez-vous à la partie Modules d'alimentation Modules d'alimentation (voir Quantum sous EcoStruxure™ Control Expert, Matériel, Manuel de référence). Nomenclature Repère de la nomenclature Fournisseur (ou équivalent) Référence Description Instruction 1 Olflex Series 100cy 35005 Prolongateur secteur Arrêtez le blindage au niveau de la borne de terre de l'alimentation. 2 Sreward 28 BO686-200 Fairite 2643665702 Rondelle de centrage de ferrite Montez la rondelle contre le filtre et fixez-la avec une attache de câble à chaque extrémité. 33002440.11 149 Principes et mesures de base Famille Quantum Système alimenté en 125 V cc La figure suivante montre le système alimenté en courant 125 V cc pour conformité CE. ATTENTION NON CONFORMITE A LA MARQUE CE Les modules 140 CPS 511 00 et 140 CPS 524 00 doivent être installés conformément à la directive européenne sur la compatibilité électromagnétique (CEM) (89/336/CEE) et la directive sur les basses tensions (73/23/CEE). Le non-respect de ces instructions peut provoquer des blessures ou des dommages matériels. 150 33002440.11 Famille Quantum Principes et mesures de base Figure détaillée en 125 V cc La figure suivante illustre de manière détaillée l'installation du système alimenté en 125 V cc pour conformité CE. NOTE: Pour plus de détails sur les schémas de câblage de tous les modules d'alimentation, reportez-vous à la partie Modules d'alimentation (voir Quantum sous EcoStruxure™ Control Expert, Matériel, Manuel de référence). Nomenclature Repère de la nomenclature Fournisseur (ou équivalent) Référence Description Instruction 1 Olflex Series 100cy 35005 Prolongateur secteur Arrêtez le blindage au niveau de la borne de terre de l'alimentation. 2 Sreward 28 BO686-200 Fairite 2643665702 Rondelle de centrage de ferrite Montez la rondelle contre le filtre et fixez-la avec une attache de câble à chaque extrémité. 33002440.11 151 Principes et mesures de base Famille Quantum ATTENTION CONFORMITE AVEC LES DIRECTIVES EUROPEENNES Les modules 140 CPS 511 00 et 140 CPS 524 00 doivent être installés conformément à la directive européenne sur la compatibilité électromagnétique (CEM) (89/336/CEE) et la directive sur les basses tensions (73/23/CEE). Le non-respect de ces instructions peut provoquer des blessures ou des dommages matériels. Considérations relatives à la terre analogique Présentation Pour les Modules d'entrée analogiques (voir Quantum sous EcoStruxure™ Control Expert, Entrées/sorties TOR et analogiques, Manuel de référence), la mise à la terre doit être effectuée par des câbles analogiques. Les fils analogiques doivent être directement mis à la terre dès leur entrée dans l'armoire. Vous devez utiliser un rail de mise à la terre de câbles analogique. Cette section décrit cette approche. Principe Les parasites à fréquence élevée ne peuvent être déchargés que par des grandes surfaces ou des câbles de courte longueur. Instructions Respectez les instructions de câblage suivantes : • 152 Utilisez un câblage à paire torsadée blindée. 33002440.11 Famille Quantum Principes et mesures de base • Exposez 2,5 cm (1 pouce) comme indiqué : • Assurez-vous que le câble est correctement relié à la terre (connexion entre la barrette de terre et les boucles de serrage). NOTE: Il est recommandé d'utiliser le kit de mise à la terre STB XSP 3000 et les raccords de mise à la terre STB XSP 3010 ou STB XSP 3020. Assemblage du kit STB XSP 3000 Le kit suivant est utilisé pour augmenter la qualité du signal analogique. Le tableau suivant décrit le kit de mise à la terre STB XSP 3000. 33002440.11 153 Principes et mesures de base Famille Quantum Eléments Description Supports latéraux et barrettes de terre L'illustration suivante décrit l'assemblage des supports latéraux et de la barrette de terre. Le tableau suivant décrit la procédure d'assemblage du kit de mise à la terre STB XSP 3000 : 154 Etape Description 1 Poussez les supports latéraux contre les parois et serrez les vis. 2 Choisissez la longueur de la barre de terre. 33002440.11 Famille Quantum Principes et mesures de base Etape Description 3 Insérez le bornier de terre fonctionnel et serrez la vis. 33002440.11 155 Principes et mesures de base 156 Etape Description 4 Fixez la barre de terre sur les supports latéraux. 5 La figure suivante décrit l'assemblage final du STB XSP 3000. Famille Quantum 33002440.11 Famille Quantum Principes et mesures de base Kit STB XSP 3010 et STB XSP 3020 Le tableau suivant décrit les différentes sections de câble (en AWG et mm²) : Référence AWG mm2 STB XSP 3010 16 à 9 1,5 à 6,5 STB XSP 3020 10 à 7 5 à 11 33002440.11 157 Principes et mesures de base Famille Quantum Montage final La figure suivante représente le montage final : 158 33002440.11 Famille Quantum Principes et mesures de base Installation d'un système fermé Présentation Pour les installations devant satisfaire aux critères de système fermé définis dans la norme EN 61131-2 (sans utilisation d'un boîtier externe) dans lesquelles un filtre de ligne externe est utilisé, le système fermé doit être protégé par un boîtier indépendant répondant aux normes de sécurité norme IEC 529, classe IP20. 33002440.11 159 Principes et mesures de base Famille Quantum Installation CA/CC La figure suivante illustre les systèmes alimentés en CA et CC en conformité avec la norme CE des systèmes fermés. * Un seul fil de mise à la terre est nécessaire par rack. Dans les systèmes sommables et redondants, ce fil n'est pas relié pour le filtre de ligne/l'alimentation supplémentaire. ** Les connecteurs 140 XTS 005 00 (pour les modules d'alimentation) et 140 XTS 001 00 (pour les modules d'E/S) doivent être commandés séparément NOTE: Pour plus de détails sur les schémas de câblage, reportez-vous à la partie Modules d'alimentation Modules d'alimentation (voir Quantum sous EcoStruxure™ Control Expert, Matériel, Manuel de référence). 160 33002440.11 Famille Quantum Principes et mesures de base Capot de protection Le capot de protection doit entièrement renfermer le filtre de ligne. Les dimensions approximatives du capot sont de 12,5 x 7,5 cm. L'entrée/sortie du câble doit s'effectuer à travers des passages de soulagement de traction. Connexions du filtre de ligne 33002440.11 161 Principes et mesures de base Famille Momentum Contenu de cette partie Famille Momentum ................................................................ 163 Introduction Ce chapitre comprend les directives, instructions d'installation et recommandations spécifiques au produit en matière de mise à la terre et de CEM pour les composants de la famille de produits Momentum. Il s'agit des mêmes informations que celles incluses dans les documents accompagnant le produit. 162 33002440.11 Famille Momentum Principes et mesures de base Famille Momentum Contenu de ce chapitre Structure du système d'alimentation ........................................ 163 Sélection des alimentations .................................................... 165 Configuration avec source d'alimentation unique ...................... 166 Circuits de protection pour actionneurs CC .............................. 169 Circuits de protection pour actionneurs CA .............................. 171 Valeurs conseillées des composants des actionneurs CA et CC........................................................................................ 172 Mise à la terre des appareils Momentum.................................. 172 Mise à la terre des armoires et des bornes du rail DIN............... 174 Mise à la terre des lignes d'E/S analogiques ............................ 176 Introduction Ce chapitre comprend les directives, instructions d'installation et recommandations spécifiques au produit en matière de mise à la terre et de CEM pour les composants de la famille de produits Momentum. Il s'agit des mêmes informations que celles incluses dans les documents accompagnant le produit. Structure du système d'alimentation Vue d'ensemble Cette section contient les instructions de planification et de câblage de votre système d'alimentation. Utilisez une alimentation séparée pour les sorties La tension de fonctionnement et la tension d'entrée peuvent être dérivées à partir d'une seule source d'alimentation (PS). Il est recommandé d'utiliser une source d'alimentation séparée pour la tension de sortie (par exemple, 10 A ou 25 A, référencées comme PS1 et PS2). 33002440.11 163 Principes et mesures de base Famille Momentum Cette précaution évite que les interférences dues aux processus de commutation n'affectent la tension des instruments électroniques. Lorsque les courants de sortie requis sont plus importants, prévoyez des sources d'alimentation complémentaires (PS3, etc.). Utilisez une configuration en étoile ATTENTION RISQUES DE COURTS-CIRCUITS ET/OU DE PICS DE TENSION Prévoyez des fusibles externes au niveau de la tension de fonctionnement afin de protéger le module. Des valeurs appropriées pour ces fusibles sont indiquées dans les schémas de câblage. Un module non protégé peut être soumis à des courts-circuits ou même à des pics de montée ou de chute de puissance. Le non-respect de ces instructions peut provoquer des blessures ou des dommages matériels. Chaque embase doit être alimentée selon une configuration en étoile, c'est-à-dire reliée à la source d'alimentation par des connexions séparées. Evitez les boucles d'induction Ne créez pas de boucles d'induction. (Cela peut survenir lorsque les conducteurs d'alimentation L+/M-, ... sont disposés par paires.). Pour éviter ce type de problème, utilisez un câblage à paires torsadées. Evitez les connexions série Les connexions série, fréquentes dans les disjoncteurs automatiques, sont à éviter, car ils augmentent la composante inductive au niveau de la tension de sortie. Ilots d'isolement Fieldbus Le potentiel électrique des adaptateurs de bus est conçu de manière à ce que les stations d'E/S individuelles forment des îlots isolés (par exemple, en isolant le bus interstation arrivant de l'Interbus). Pour savoir s'il est nécessaire d'équilibrer les potentiels, référez-vous aux instructions d'installation de l'adaptateur de communication utilisé. 164 33002440.11 Famille Momentum Principes et mesures de base Sélection des alimentations Présentation Cette section fournit les instructions de sélection de l'alimentation. Utilisation de ponts triphasés ATTENTION RISQUE DE CHOC ELECTRIQUE Vous devez isoler électriquement le convertisseur CA/CC entre l'entrée (primaire) et la sortie (secondaire). Dans le cas contraire, des tensions peuvent se propager vers la sortie en cas de panne du convertisseur CA/CC. Le non-respect de ces instructions peut provoquer des blessures ou des dommages matériels. Vous avez la possibilité d'utiliser des ponts triphasés sans filtre dans les alimentations 24 VCC pour les embases, les capteurs et les actionneurs. Dans l'optique de l'ondulation autorisée maximum de 5 %, il est nécessaire de contrôler les ruptures de phase. Pour le redressement monophasé, les alimentations 24 VCC doivent être mises en tampon pour garantir la conformité aux spécifications décrites dans la section Caractéristiques du système (voir Modicon Momentum Embase d'E/S, Guide de l'utilisateur) (20 à 30 V ; ondulation max 5 %). Capacité de réserve Un démarrage transitoire, des câbles très longs et une faible efficacité de section peuvent entraîner des chutes de tension. Par conséquent, vous devez choisir une alimentation ayant suffisamment de capacité de réserve et sélectionner des longueurs de câble et des sections adéquates. 33002440.11 165 Principes et mesures de base Famille Momentum Configuration avec source d'alimentation unique Présentation Cette section propose des schémas de circuit électrique, de diagramme schématique du potentiel électrique et de l'isolement pour une configuration avec source d'alimentation unique. Fusibles des schémas électriques Chaque dérivation ci-dessous doit être protégée par des fusibles (signalés par F dans la figure ci-après). Lorsque la longueur de la ligne est importante, la dérivation doit être équipée d'un circuit d'arrêt OVP 001/OVP 248. Cette protection permet de couper sélectivement une dérivation à l'aide du fusible correspondant, même si la diode est déjà court-circuitée. 166 33002440.11 Famille Momentum Principes et mesures de base Illustration L'illustration ci-dessous représente un exemple de schéma électrique pour une configuration avec source d'alimentation unique. F Disjoncteur automatique ou fusible (voir schéma de câblage en unité dans la description de l'embase d'E/S) F10 Disjoncteur optionnel (avec protection contre les surtensions) PS Alimentation 24 VCC, 25 A max. V1 Circuit de protection contre les surtensions OVP 001, OVP 002 Fusibles dans les schémas de câblage Les fusibles des schémas ci-dessous doivent être sélectionnés en fonction du type et du nombre de capteurs et d'actionneurs utilisés. 33002440.11 167 Principes et mesures de base Famille Momentum Topologie du potentiel électrique Dans cet exemple, la tension de sortie est fournie par une source d'alimentation séparée. Isolement Dans cet exemple, la tension de sortie est fournie par une source d'alimentation séparée. 168 33002440.11 Famille Momentum Principes et mesures de base Circuits de protection pour actionneurs CC Vue d'ensemble Cette section traite des cas particuliers pour lesquels les charges inductives aux points de sortie nécessitent des circuits de protection supplémentaires (directement sur l'actionneur). Il fournit également deux exemples de circuit de protection. Cas 1 : Lorsque les charges inductives sont mises en contact avec des éléments du circuit (pour des verrous de sécurité, par exemple) dans les conducteurs de sortie. Cas 2 : Lorsque les charges sont très longues. Cas 3 : Lorsque les actionneurs inductifs fonctionnent via des contacts à relais à l'embase (pour allonger la durée de vie des contacts et à des fins de conformité CEM). Types de circuits de protection Dans les trois cas, le circuit de protection est une diode de niveau. Le tableau suivant fournit des conseils de sélection génériques. Type de charge Equipement antiparasitage Charge minimale de l'appareil circuits CC diode de niveau polarisée en inverse au travers de la charge 2 A et toute valeur supérieure à deux fois la tension de charge maximale Consultez les catalogues de relais et de contacteurs pour trouver un équipement antiparasitage compatible avec les produits que vous utilisez. 33002440.11 169 Principes et mesures de base Famille Momentum Exemple 1 Le schéma ci-dessous représente un exemple de circuit de protection d'actionneurs CC inductifs : K1 Contact, pour des verrous de sécurité par exemple V1 Diode de blocage utilisée comme circuit de protection Exemple 2 Le schéma ci-dessous représente un autre exemple de circuit de protection d'actionneurs CC inductifs : V2 Diode de blocage utilisée comme circuit de protection 170 33002440.11 Famille Momentum Principes et mesures de base Circuits de protection pour actionneurs CA Vue d'ensemble Afin de réduire les potentiels de bruit et à des fins de conformité CEM, vous pouvez équiper les actionneurs inductifs de filtres de bruit, tels que des condensateurs anti-parasites, au point d'interférence. Types de circuits de protection Le tableau suivant fournit des conseils de sélection génériques. Type de charge Equipement antiparasitage Charge minimale de l'appareil Circuits CA résistance de 50 Ω en série avec condensateur non-polarisé de 0,47 μF travers de la charge pour des charges alimentées en 120 Vca 200 Vca pour des charges alimentées en 220 Vca 400 Vca Consultez les catalogues de relais et de contacteurs pour trouver un équipement antiparasitage compatible avec les produits que vous utilisez. Exemple Le schéma ci-dessous représente un exemple de circuit de protection d'actionneurs CA inductifs : 33002440.11 171 Principes et mesures de base Famille Momentum Valeurs conseillées des composants des actionneurs CA et CC Valeurs conseillées uniquement Le courant nominal avant de la diode de niveau doit être supérieur ou égal à la valeur du courant de charge. La valeur nominale de la tension inverse de crête de la diode doit être trois ou quatre fois supérieure à la valeur de la tension d'alimentation à 24 VCC et 8 à 10 fois supérieure à la tension d'alimentation à 110 VCA. Le condensateur-limitateur (CA) non polarisé doit présenter une valeur nominale deux ou trois fois supérieure à celle de la tension d'alimentation. Ces valeurs peuvent être les suivantes : Inductance de charge Capacité 25 ... 70 mH 0,50 microF 70 ... 180 mH 25 microF 180 mH 10 microF Les résistances du limitateur peuvent présenter des valeurs comprises entre 1 et 3 Ohms, 2 W. Ces valeurs peuvent atteindre 47 Ohms/5 W pour un RL supérieur à 100 Ohm. Mise à la terre des appareils Momentum Vue d'ensemble Cette section indique comment fournir deux types de mise à la terre aux appareils Momentum assemblés : 172 • la terre fonctionnelle (FE), utilisée pour décharger des perturbations à fréquence élevée, garantissant ainsi la conformité CEM ; • la terre de protection (PE), utilisée afin d'éviter des dommages corporels conformément aux normes IEC et VDE. 33002440.11 Famille Momentum Principes et mesures de base Mise à la terre des appareils Momentum Les appareils Momentum se composent d'une embase assemblée avec un adaptateur de communication ou un adaptateur de processeur et éventuellement avec un adaptateur optionnel. La terre de protection des adaptateurs est reliée électriquement avec celle de l'embase ; il n'est pas nécessaire de fournir une autre mise à la terre pour l'adaptateur. Règles particulières pour la mise à la terre Respectez les règles suivantes : • veillez à établir des contacts de mise à la terre corrects ; • connectez la vis de mise à la terre à la terre de protection (PE) pour les modules CA et CC. Le couple de serrage maximum recommandé est de 0,5 Nm à l'aide d'un tournevis PZ2. Caractéristiques des câbles Lorsque vous utilisez un câble de mise à la terre de 10 cm (4 po) maximum, son diamètre minimal doit être de 2,5 mm2 (12 AWG). Lorsque des câbles plus longs sont utilisés, des diamètres plus élevés sont nécessaires, comme le montre l'illustration suivante. 33002440.11 173 Principes et mesures de base Famille Momentum Schéma de mise à la terre L'illustration ci-dessous présente la mise à la terre correcte des modules et des pistes. 1 Bride de mise à la terre, telle que EDS 000 2 Rail de mise à la terre de câbles (CER 001), composant optionnel des liaisons de mise à la terre à proximité du rail PE/FE 3 Rail PE/FE de l'armoire ou vis PE/FE de l'armoire du bornier NOTE: Le rail DIN inférieur présente un rail de mise à la terre de câbles (CER 001), composant optionnel de la mise à la terre des lignes analogiques. Pour connaître la procédure relative à la mise à la terre des lignes d'E/S analogiques, reportez-vous à la section. Mise à la terre des lignes d'E/S analogiques, page 176. Mise à la terre des armoires et des bornes du rail DIN Vue d'ensemble Cette section explique comment mettre à la terre les armoires et les bornes du rail DIN. 174 33002440.11 Famille Momentum Principes et mesures de base Illustration L'illustration ci-dessous montre comment mettre à la terre les armoires et les bornes du rail DIN : 1 Rail DIN de connexion de l'appareil Momentum et de ses accessoires 2 Système conducteur de référence ou rail (cuivre massif ou bornes reliées) 3 Barre de mise à la terre de l'armoire 4 Armoire latérale 5 Vis de mise à la terre (PE/FE) de l'armoire FE Terre fonctionnelle PE Terre de protection XY Bobine de mise à la terre * La section d'un conducteur dépend de la charge du système 33002440.11 175 Principes et mesures de base Famille Momentum Mise à la terre des lignes d'E/S analogiques Vue d'ensemble Les fils analogiques doivent être directement mis à la terre dès leur entrée dans l'armoire. Vous devez utiliser soit des supports isolants ou des barrettes disponibles dans le commerce, soit un rail de mise à la terre de câbles analogique. Cette section décrit les deux méthodes. Principe Les parasites à fréquence élevée ne peuvent être déchargés que par des grandes surfaces ou des câbles de courte longueur. Instructions Respectez les instructions de câblage suivantes : • Utilisez un câblage à paire torsadée blindée. • Dénudez un côté du blindage (à la sortie de la console, par exemple). • Assurez-vous que la piste est correctement mise à la terre, page 172. La mise à la terre du câble bus est déterminée par l'adaptateur de bus utilisé. Pour plus de détails, reportez-vous au manuel de votre adaptateur de bus. 176 33002440.11 Famille Momentum Principes et mesures de base Utilisation de barrettes ou de supports isolants Les barrettes ou les supports isolants peuvent être montés directement sur le rail de terre (rail PE/FE rail) de l'armoire, comme indiqué dans l'illustration ci-dessous. Assurez-vous que les barrettes ou les supports sont bien en contact. 33002440.11 177 Principes et mesures de base Famille Premium Contenu de cette partie Conformité standard et données assignées à la CEM ............... 179 Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY.............................................................. 187 Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP ................ 201 Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY......................................... 214 Modules de sécurité TSX PAY................................................. 225 Modules de comptage TSX CTY ............................................. 230 Modules de commande axiale TSX CAY.................................. 238 Modules de commande du moteur pas à pas TSX CFY ............ 239 Modules de came électroniques TSX CCY 1128....................... 243 Modules analogiques TSX AEY/ASY....................................... 256 Module de pesage TSX ISPY100/101...................................... 259 Introduction Ce chapitre comprend les directives, instructions d'installation et recommandations spécifiques au produit en matière de mise à la terre et de CEM pour les composants de la famille de produits Premium. Il s'agit des mêmes informations que celles incluses dans les documents accompagnant le produit. 178 33002440.11 Conformité standard et données assignées à la CEM Principes et mesures de base Conformité standard et données assignées à la CEM Contenu de ce chapitre Normes et Certifications ......................................................... 179 Conditions de service et prescriptions liées à l'environnement ..................................................................... 180 Introduction Ce sous-chapitre présente une vue d'ensemble des normes auxquelles les produits matériels Premium répondent ainsi que les normes pour la CEM. Vous y trouvez également des données précises sur la résistance aux interférences et les émissions d'interférences des produits. Normes et Certifications Généralités Les automates Premium et Atrium ont été développés de façon conforme aux normes nationales et internationales principales relatives à l'équipement industriel électronique d'automates. • Automates programmables : exigences spécifiques : caractéristiques fonctionnelles, robustesse, sécurité, etc. CEI 61131-2, CSA 22.2 N° 142, UL 508 • Exigences pour la marine marchande des principales organisations internationales : ABS, BV, DNV, GL, LROS, RINA, RRS, CCS... • Respect des Directives Européennes : Basse Tension : 73/23/CEE amendement 93/68/CEE Compatibilité Électromagnétique : 89/336/CEE amendements 92/31/CEE et 93/68/CEE • Qualités électriques et autoextinguibilité des matériaux isolants : UL 746C, UL 94 33002440.11 179 Principes et mesures de base • Conformité standard et données assignées à la CEM Zones dangereuses Cl1 Div2 CSA 22.2 N° 213 DANGER RISQUE DE CHOC ELECTRIQUE, EXPLOSION Ne pas débrancher lorsque le circuit est sous tension, à moins que la zone soit reconnue comme exempte de risque. Cet équipement est destiné à une utilisation conforme à la Classe i, Division 2, Groupes a, b, c ou d, ou dans des lieux non dangereux uniquement. Le non-respect de ces instructions provoquera la mort ou des blessures graves. Conditions de service et prescriptions liées à l'environnement Température de fonctionnement/hygrométrie/altitude Tableau de données : Température ambiante en fonctionnement 0 °C à +60 °C (CEI 1131-2 = +5 °C à +55 °C) Humidité relative 10 % à 95 % (sans condensation) Altitude 0 à 2 000 mètres Tensions d'alimentation Tableau de données : Tension Fréquence Micro coupures 180 nominal 24 VCC 48 VCC 100...240 VCA 100...120/200...240 VCA limite 19...30 VCC 19...60 VCC (1) 90...264 VCA 90...140/190...264 VCA nominale - - 50/60 Hz 50/60 Hz limite - - 47/63 Hz 47/63 Hz durée ≤ 1 μs ≤ 1 μs ≤ 1/2 période ≤ 1/2 période répétition ≥1s ≥1s ≥1s ≥1s 33002440.11 Conformité standard et données assignées à la CEM Principes et mesures de base Taux d'harmoniques - - 10 % 10 % Ondulation résiduelle incluse 5% 5% - - (1) Possible jusqu'à 34 VCC, limitée à 1 heure par 24 heures. Avec les alimentations TSX PSY 1610 et TSX PSY 3610, et si utilisation de modules à sorties relais, cette plage est réduite à 21,6 V...26,4 V. Sécurité des biens et des personnes Tableau de données : Désignation de l'essai Normes Niveaux Rigidité diélectrique et résistance d'isolement * CEI 61131-2 Alimentation 24-48 V 1 500 Veff UL 508 Alimentation 100-220 V 2 000 Veff CSA 22-2 N°142 E/S TOR < 48 V 500 Veff CEI 60950 E/S TOR > 48 V 2000 Veff >10 MΩ Continuité des masses * CEI 61131-2 < 0,1 Ω / 30 A / 2 min UL 508 CSA 22-2 N°142 Courant de fuite * CSA 22-2 N°142 Equipement fixe < 3,5 mA CEI 60950 Protection par les enveloppes * CEI 61131-2 IP 20 CSA 22-2 N°142 CEI 60950 Robustesse aux impacts CSA 22-2 N°142 Chute / 1,3 m / sphère 500 g CEI 60950 Légende * Tests demandés par les directives CE 33002440.11 181 Principes et mesures de base Conformité standard et données assignées à la CEM NOTE: Les équipements doivent être installés et câblés en respectant les consignes données par le manuel TSX DG KBL•. Immunité des appareils aux perturbations B.F imposées à l'alimentation Tableau de données : Désignation de l'essai Normes Niveaux Variation de tension et de fréquence * EN 50082-1 Un 15 % / Nf 5 % 30 min x 2 Un 20 % / Nf 10 % 5 s x 2 Variation de tension continue * EN 50082-1 0,85 Un - 1,2 Un 30 + 30 min + ondulation 5 % crête Harmonique 3 * CEI 61131-2 10 % Un 0° / 5 min - 180° / 5 min Interruptions momentanées * CEI 61131-2 CA 10 ms CC 1 ms Chutes et reprises de tension * CEI 61131-2 Un-0-Un ; Un / 60 s 3 cycles séparés de 10 s Un-0-Un ; Un / 5 s 3 cycles séparés de 1 à 5 s Un-0,9-Un ; Un / 60 s 3 cycles séparés de 1 à 5 s Légende Un : tension nominale Nf : fréquence nominale Ud : niveau de détection de mise sous tension * Tests demandés par les directives CE NOTE: Les équipements doivent être installés et câblés en respectant les consignes données par le manuel TSX DG KBL•. Immunité aux perturbations H.F Tableau de données : 182 33002440.11 Conformité standard et données assignées à la CEM Principes et mesures de base Désignation de l'essai Normes Niveaux Onde oscillatoire amortie * CEI 61131-2 CA / CC 1 kV MS CEI 61000-4-12 E/S TOR 24 V 1 kV MS EN 50082-1 Alimentation CA / CC 2 kV MF / MC CEI 61000-4-4 E/S TOR > 48 V 2 kV MC Transitoires rapides en salves * autres ports 1 kV MC Onde de choc hybride CEI 61000-4-5 Alimentation CA/CC 2 kV MF / 1 kV MS E/S TOR CA 2 kV MF / 1 kV MS E/S TOR CC 2 kV MF / 0,5 kV MS Câble blindé 1 kV MC Décharges électrostatiques * Champ électromagnétique * Perturbations conduites * CEI 61131-2 6 kV contact CEI 61000-4-2 8 kV air EN 50082-2 10 V/m ; 80 MHz - 2 GHz CEI 61000-4-3 Modulation amplitude sinusoïdale 80 % / 1 kHz EN 50082-2 10 V ; 0,15 MHz - 80 MHz CEI 61000-4-6 Modulation amplitude sinusoïdale 80 % / 1 kHz Légende MS : mode série MC : mode commun MF : mode filaire * Tests demandés par les directives CE NOTE: Les équipements doivent être installés et câblés en respectant les consignes données par le manuel TSX DG KBL•. Emissions électromagnétiques Tableau de données : 33002440.11 183 Principes et mesures de base Conformité standard et données assignées à la CEM Désignation de l'essai Normes Niveaux Limites en conduction * EN55022/55011 Classe A EN50081-2 150 kHz - 500 kHz quasi crête 79 dB mV moyenne 66 dB mV 500 kHz - 30 kHz quasi crête 73 dB mV moyenne 60 dB mV Limites en rayonnement * (1) EN55022/55011 Classe A d = 10 m EN50081-2 30 kHz - 230 kHz quasi crête 30 dB mV/m 230 kHz - 1 kHz quasi crête 37 dB mV/m Légende (1) Ce test est effectué hors armoire, appareils fixés sur grille métallique et câblés selon les recommandations du manuel TSX DG KBL•. * Tests demandés par les directives CE NOTE: Les équipements doivent être installés et câblés en respectant les consignes données par le manuel TSX DG KBL•. Immunité aux variations climatiques Tableau de données : Désignation de l'essai Normes Niveaux Chaleur sèche CEI60068-2-2 Bd 60 °C / 16 h (E.O) 40 °C / 16 h (E.F) Froid CEI60068-2-1 Ad 0 °C / 16 h Chaleur humide continue CEI60068-2-30 Ca 60 °C / 93 % Hr / 96 h (E.O) 40 °C / 93 % Hr / 96 h (E.F) Chaleur humide cyclique CEI60068-2-30 Db (55 °C E.O / 40 °C E.F) ; -25 °C / 93-95 % Hr 2 cycles : 12 h - 12 h Variations cycliques de température CEI60068-2-14 Nb 0 °C ; -60 °C / 5 cycles : 6 h - 6 h (E.O) 0 °C ; -40°C / 5 cycles : 6 h - 6 h (E.F) Echauffement 184 CEI 61131-2 Température ambiante : 60°C 33002440.11 Conformité standard et données assignées à la CEM Désignation de l'essai Normes Principes et mesures de base Niveaux UL508 CSA22-2 N°142 Légende E.O : équipement ouvert E.F : équipement fermé Hr : humidité relative Immunité aux contraintes mécaniques Tableau de données : Désignation de l'essai Normes Niveaux Vibrations sinusoïdales CEI60068-2-6 Fc 3 Hz - 100 Hz / 1 mm amplitude / 0,7 Gn Endurance : fr / 90 min / axe (Q limite) < 10 3 Hz - 150 Hz / 1,5 mm / 2 Gn Endurance : 10 cycles (1 octave / min) Chocs demi-sinus CEI60068-2-27 Ea 15 Gn x 11 ms 3 chocs / sens / axe Légende fr : fréquence de résonance Q : coefficient d'amplification Immunité aux variations climatiques Tableau de données : Désignation de l'essai Normes Niveaux Chaleur sèche hors fonctionnement CEI60068-2-2 Bb 70 °C / 96 h Froid hors fonctionnement CEI60068-2-1 Ab -25 °C / 96 h Chaleur humide hors fonctionnement CEI60068-2-30 dB 60 °C ; -25 °C / 93-95 % Hr 2 cycles : 12 h - 12 h Chocs thermiques hors fonctionnement 33002440.11 CEI60068-2-14 Na -25°C ; -70°C / 2 cycles : 3 h - 3 h 185 Principes et mesures de base Conformité standard et données assignées à la CEM Immunité aux contraintes mécaniques Tableau de données : 186 Désignation de l'essai Normes Niveaux Chute libre à plat CEI60068-2-32 Ed 10 cm / 2 chutes Chute libre position contrôlée CEI60068-2-31 Ec 30° ou 10 cm / 2 chutes Chute libre aléatoire matériel conditionné CEI60068-2-32 Méhode1 1 m / 5 chutes 33002440.11 Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY Principes et mesures de base Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY Contenu de ce chapitre Connexion d'un rack TSX RKY à la terre.................................. 187 Comment monter les modules processeurs ............................. 188 Précautions à prendre lors du remplacement d’un processeur PCX 57 ................................................................................. 191 Règles de raccordement des alimentations TSX PSY ............... 191 Raccordement de modules d'alimentation pour réseau à courant alternatif .................................................................... 194 Raccordement des modules d'alimentation à courant continu à partir d’un réseau à courant alternatif .................................... 196 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives et recommandations pour la configuration et l'installation des éléments de base du matériel Premium en matière de mise à la terre et de CEM. Connexion d'un rack TSX RKY à la terre Mise à la terre de racks La mise à la terre fonctionnelle des racks est assurée par la face arrière en métal. Ceci signifie que la conformité des automates aux normes environnementales est garantie ; à condition, cependant, que les racks soient fixés à un support en métal dûment mis à la terre. Les différents racks pouvant constituer une station automate TSX P57/TSX H57 doivent être montés soit sur le même support, soit sur des supports différents, dans la mesure où ils sont correctement reliés les uns aux autres. 33002440.11 187 Principes et mesures de base Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY DANGER CHOC ELECTRIQUE - MISE A LA TERRE INCORRECTE • Reliez chaque borne de mise à la terre à la terre de protection. • Utilisez un fil vert / jaune d'une section minimum de 2,5 mm (12 AWG) et d'une longueur la plus réduite possible. • Couple maximum de la vis de raccordement à la terre : 2,0 Nm. • Votre installation doit être conforme à tous les règlements locaux et nationaux. Le non-respect de ces instructions provoquera la mort ou des blessures graves. Illustration : NOTE: le 0V interne du PC est relié au raccordement à la terre. Le raccordement à la terre est lui-même relié à la terre. Comment monter les modules processeurs Introduction AVIS DESTRUCTION D'UN MODULE D'AUTOMATE Mettez hors tension l'alimentation du rack avant de monter un module processeur. Le non-respect de ces instructions peut provoquer des dommages matériels. 188 33002440.11 Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY Principes et mesures de base NOTE: mis à part cela, le montage ou le retrait de modules processeur s'effectue de façon identique au montage ou retrait d'autres modules. Pour retirer / insérer des modules sous tension, il faut débrancher le bornier ou le connecteur HE10. Vous devez également veiller à couper l'alimentation des capteurs / pré-actionneurs. Mise en place d'un module processeur sur un rack Effectuez les étapes suivantes : Etape Action 1 Positionnez les broches situés à l'arrière du module dans les trous de centrage situés sur la partie inférieure du rack (repère 1 voir schéma 1). 2 Faites pivoter le module afin de l'amener en contact avec le rack (repère 2). 3 Fixez le module processeur sur le rack par vissage de la vis située sur la partie supérieure du module (repère 3). Illustration NOTE: le montage de modules processeur s'effectue de façon identique au montage d'autres modules. NOTE: couple de serrage maximum : 2,0 Nm. 33002440.11 189 Principes et mesures de base Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY AVIS DESTRUCTION D'UN MODULE D'AUTOMATE Mettez hors tension l'alimentation du rack avant de monter un module processeur. Le non-respect de ces instructions peut provoquer des dommages matériels. Mise à la terre des modules La mise à la terre des modules processeur est réalisée par des plages métalliques situées en face arrière du module. Lorsque le module est en place, ces plages métalliques sont en contact avec la tôle du rack, assurant ainsi la liaison avec la masse. Illustration 190 33002440.11 Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY Principes et mesures de base Précautions à prendre lors du remplacement d’un processeur PCX 57 Important AVERTISSEMENT FONCTIONNEMENT IMPREVU DE L'EQUIPEMENT Si le processeur PCX P57 est remplacé par un autre processeur non vierge (le processeur a déjà été programmé et contient une application), il faut couper l'alimentation de toutes les unités de commande de la station automate. Avant de remettre les unités de commande sous tension, vérifiez que le processeur contient l'application requise. Le non-respect de ces instructions peut provoquer la mort, des blessures graves ou des dommages matériels. Règles de raccordement des alimentations TSX PSY Généralités Les modules d'alimentation TSX PSY ••• sur chaque rack sont équipés d'un bornier non amovible, possédant un volet de protection, qui est utilisé pour le raccordement de l'alimentation, le relais d'alarme, la terre de protection et, pour les alimentations en courant alternatif, l'alimentation de capteurs 24 VCC. Ce bornier à vis est équipé de vis à bride prisonnière pouvant raccorder un maximum de 2 fils d'une section de 1,5 mm 2 (14 AWG) avec embouts, ou un fil d'une section de 2,5 mm 2 (12 AWG) (couple de serrage maximum sur le bornier terminal : 0,8 N.m). Les fils sortent verticalement vers le bas. Ceux-ci peuvent être maintenus par un collier serre-câble. 33002440.11 191 Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY Principes et mesures de base Dessin d'illustration Ce diagramme présente le bornier à vis : (1) 24V-48V alternatif pour l'alimentation TSX PSY 5520 DANGER CHOC ELECTRIQUE - TENSION D'ALIMENTATION INCORRECTE Pour les modules d'alimentation TSX PSY 5500/8500, positionnez le sélecteur de tension en fonction de la tension secteur utilisée (110 ou 220 VCA). Le non-respect de ces instructions provoquera la mort ou des blessures graves. Prévoyez un dispositif de protection et de coupure de l'alimentation en amont de la station automate. Lors du choix des organes de protection, l'utilisateur devra tenir compte des courants d'appels définis dans les tableaux de caractéristiques de chaque alimentation. 192 33002440.11 Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY Principes et mesures de base NOTE: Comme les modules d'alimentation en courant continu TSX PSY 1610/2610/ 5520 ont un fort courant d'appel, il est déconseillé de les utiliser sur des réseaux à courant continu ayant une protection en limitation de courant réentrante (flood back). Lorsqu'un module d'alimentation est raccordé au réseau de courant continu, il est impératif de restreindre la longueur du câble d'alimentation, ce qui contribue à empêcher les pertes de transmission. • • Module d'alimentation TSX PSY 1610 : ◦ longueur limitée à 30 mètres (60 mètres aller et retour) avec fils de cuivre et section de 2,5 mm2 (12 AWG), ◦ longueur limitée à 20 mètres (40 mètres aller et retour) avec fils de cuivre et section de 1,5 mm2 (14 AWG). Module d'alimentation TSX PSY 3610 et TSX PSY 5520 : ◦ longueur limitée à 15 mètres (30 mètres aller et retour) avec fils de cuivre et section de 2,5 mm2 (12 AWG), ◦ longueur limitée à 10 mètres (20 mètres aller et retour) avec fils de cuivre et section de 1,5 mm2 (14 AWG). AVERTISSEMENT MISE A LA TERRE DE L'ALIMENTATION EN COURANT CONTINU Le 0 V et la terre physique sont reliés en interne dans les automates, les accessoires de câblage réseau et certaines consoles de commande. Pour les applications utilisant une installation "flottante", il faut prendre certaines mesures en ce qui concerne les raccordements. Elles dépendent du mode d'installation retenu. Dans ces cas, il est impératif d'utiliser des alimentations en courant continu isolées. Le non-respect de ces instructions peut provoquer la mort, des blessures graves ou des dommages matériels. 33002440.11 193 Principes et mesures de base Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY Raccordement de modules d'alimentation pour réseau à courant alternatif Raccordement d'une station automate constituée d'un seul rack Illustration : Q : sectionneur général KM : contacteur de ligne ou disjoncteur (1) barrette d'isolement pour recherche d'un défaut de mise à la masse (2) courant disponible : 194 • 0,6 A avec module d'alimentation TSX PSY 2600 (voir Premium et Atrium sous EcoStruxure™ Control Expert, Processeurs, racks et alimentations, Manuel de mise en œuvre) • 0,8 A avec module d'alimentation TSX PSY 5500 (voir Premium et Atrium sous EcoStruxure™ Control Expert, Processeurs, racks et alimentations, Manuel de mise en œuvre) • 1,6 A avec module d'alimentation TSX PSY 8500 (voir Premium et Atrium sous EcoStruxure™ Control Expert, Processeurs, racks et alimentations, Manuel de mise en œuvre) 33002440.11 Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY Principes et mesures de base NOTE: Fusibles de protection: les modules d'alimentation à courant alternatif TSX PSY 2600/5500/8500 sont équipés d'origine d'un fusible de protection. Ce fusible, en série avec l'entrée L, est situé à l'intérieur du module et donc inaccessible. Raccordement d'une station automate constituée de plusieurs racks Illustration : NOTE: Dans le cas de plusieurs stations automates alimentées à partir d'un même réseau, le principe de raccordement est identique. Q : sectionneur général KM : contacteur de ligne ou disjoncteur (1) barrette d'isolement pour recherche d'un défaut de mise à la masse (2) courant disponible : 33002440.11 195 Principes et mesures de base Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY • 0,6 A avec module d'alimentation TSX PSY 2600 (voir Premium et Atrium sous EcoStruxure™ Control Expert, Processeurs, racks et alimentations, Manuel de mise en œuvre) • 0,8 A avec module d'alimentation TSX PSY 5500 (voir Premium et Atrium sous EcoStruxure™ Control Expert, Processeurs, racks et alimentations, Manuel de mise en œuvre) • 1,6 A avec module d'alimentation TSX PSY 8500 (voir Premium et Atrium sous EcoStruxure™ Control Expert, Processeurs, racks et alimentations, Manuel de mise en œuvre) NOTE: Fusibles de protection: les modules d'alimentation à courant alternatif TSX PSY 2600/5500/8500 sont équipés d'origine d'un fusible de protection. Ce fusible, en série avec l'entrée L, est situé à l'intérieur du module et donc inaccessible. Raccordement des modules d'alimentation à courant continu à partir d’un réseau à courant alternatif Modules d'alimentation non isolés TSX PSY 1610/3610 Raccordement d’une station automate constituée d’un seul rack, avec réseau référencé à la terre : 196 33002440.11 Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY Principes et mesures de base Q : sectionneur général KM : contacteur de ligne ou disjoncteur (1) : shunt externe fourni avec le module alimentation (2) : barrette d’isolement pour recherche d’un défaut de mise à la masse ; il est nécessaire dans ce cas de débrancher l’alimentation afin de déconnecter le réseau de la masse (3) : possibilité d’utiliser une alimentation process (4) : fusible de protection, (4 A, type temporisé) uniquement nécessaire dans le cas d’un module alimentation TSX PSY 3610 Le module d'alimentation TSX PSY 1610 est équipé d’origine d’un fusible de protection situé sous le module et en série sur l’entrée 24 V (fusible 3,5 A, 5x20, de type temporisé). Raccordement d’une station automate constituée de plusieurs racks, avec réseau référencé à la terre : 33002440.11 197 Principes et mesures de base Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY Q : sectionneur général KM : contacteur de ligne ou disjoncteur (1) : shunt externe fourni avec le module alimentation (2) : barrette d’isolement pour recherche d’un défaut de mise à la masse ; il est nécessaire dans ce cas de débrancher l’alimentation afin de déconnecter le réseau de la masse (3) : possibilité d’utiliser une alimentation process (4): fusible de protection, (4 A, type temporisé) uniquement nécessaire dans le cas d’un module alimentation TSX PSY 3610 Le module d'alimentation TSX PSY 1610 est équipé d’origine d’un fusible de protection situé sous le module et en série sur l’entrée 24 V (fusible 3,5 A, 5x20, de type temporisé). NOTE: dans le cas de plusieurs stations automates alimentées à partir d’un même réseau, le principe de raccordement est identique. Module d'alimentation isolé TSX PSY 5520 Raccordement d’une station automate constituée d’un seul rack, avec réseau référencé à la terre : Q : sectionneur général KM : contacteur de ligne ou disjoncteur 198 33002440.11 Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY Principes et mesures de base (1) : barrette d’isolement pour recherche d’un défaut de mise à la masse (2) : possibilité d’utiliser une alimentation process NOTE: fusible de protection : les modules d'alimentation TSX PSY 5520 sont équipés d’origine d’un fusible de protection. Ce fusible, en série avec l’entrée 24/48 V, est situé à l’intérieur du module et n'est pas accessible. Raccordement d’une station automate constituée de plusieurs racks, avec réseau référencé à la terre : Q : sectionneur général KM : contacteur de ligne ou disjoncteur (1) : barrette d’isolement pour recherche d’un défaut de mise à la masse (2): possibilité d’utiliser une alimentation process 33002440.11 199 Principes et mesures de base Eléments de base : Châssis TSX RKY, alimentations électriques TSX PSY NOTE: fusible de protection : les modules d'alimentation TSX PSY 5520 sont équipés d’origine d’un fusible de protection. Ce fusible, en série avec l’entrée 24/48 V, est situé à l’intérieur du module et n'est pas accessible. NOTE: dans le cas de plusieurs stations automates alimentées à partir d’un même réseau, le principe de raccordement est identique. 200 33002440.11 Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Principes et mesures de base Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Contenu de ce chapitre Raccordement d'alimentations TSX SUP 1011/1021................. 202 Raccordement d'alimentations TSX SUP 1051......................... 204 Raccordement d'alimentations TSX SUP 1101 ......................... 205 Raccordement des modules d'alimentation TSX SUP A02....................................................................................... 207 Raccordement des modules d'alimentation TSX SUP A05....................................................................................... 209 Précautions générales............................................................ 211 Introduction Cette section comprend les directives et recommandations pour la configuration et l'installation de l'alimentation des modules Process et AS-i-Bus en matière de mise à la terre et de comptabilité électromagnétique. 33002440.11 201 Principes et mesures de base Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Raccordement d'alimentations TSX SUP 1011/1021 Dessin d'illustration Schéma de câblage : Règles de raccordement Primaire : si le module est alimenté avec un courant de 100/240 VCA, il est impératif de respecter les exigences de câblage pour la phase et le neutre lors du raccordement du module. En revanche si le module est alimenté en 125 VCC, il n'est pas nécessaire de respecter les polarités. • 202 une tension de fonctionnement ≥ 600 VCA avec une section de câble de1,5 mm2 (14 AWG) pour le raccordement au réseau, 33002440.11 Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Principes et mesures de base DANGER CHOC ELECTRIQUE Raccordez le bornier de mise à la terre du module à la terre de protection à l'aide d'un fil vert/jaune. Le non-respect de ces instructions provoquera la mort ou des blessures graves. La borne d’alimentation est protégée par un volet qui permet l’accès aux bornes de câblage. La sortie des fils s'effectue verticalement vers le bas. Ceux-ci peuvent être maintenus par un collier serre-câble. Secondaire : pour assurer la conformité aux exigences d'isolement (EN 60950) par une très basse tension de sécurité isolée de 24 V, on utilise le câblage suivant : • une tension de fonctionnement ≥ 300 VCA avec une section de câble de2,5 mm2 (12 AWG) pour les sorties 24 V et la terre. 33002440.11 203 Principes et mesures de base Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Raccordement d'alimentations TSX SUP 1051 Dessin d’illustration Schéma de câblage : Règles de raccordement Primaire : respectez les règles concernant la phase et le neutre lors du câblage. • 204 une tension de fonctionnement ≥ 600 VCA avec une section de câble de1,5 mm2 (14 AWG) pour le raccordement au réseau, 33002440.11 Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Principes et mesures de base DANGER CHOC ELECTRIQUE Raccordez le bornier de mise à la terre du module à la terre de protection à l'aide d'un fil vert/jaune. Le non-respect de ces instructions provoquera la mort ou des blessures graves. La borne d’alimentation est protégée par un volet qui permet l’accès aux bornes de câblage. La sortie des fils s'effectue verticalement vers le bas. Ceux-ci peuvent être maintenus par un collier serre-câble. Secondaire : pour assurer la conformité aux exigences d'isolement (EN 60950) par une très basse tension isolée de 24 V, on utilise le câblage suivant : • une tension de fonctionnement ≥ 300 VCA avec une section de câble de2,5 mm2 (12 AWG) pour les sorties 24 V et la terre. Raccordement d'alimentations TSX SUP 1101 Illustration 1 Schéma de câblage normal : 33002440.11 205 Principes et mesures de base Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Illustration 2 Schéma de câblage parallèle (parallélisation) : (1) Connexion pour une alimentation 100-120 VCA. (2) Fusible externe sur phase (Fu) : Temporisation 250 V 6,3 A. Règles de raccordement Primaire : respectez les règles relatives à la phase et le neutre lors du câblage. • 206 une tension de fonctionnement ≥ 600 VCA avec une section de câble de1,5 mm2 (14 AWG) ou de 2,5 mm2 (12 AWG) pour le raccordement au réseau, 33002440.11 Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Principes et mesures de base DANGER CHOC ELECTRIQUE Raccordez le bornier de mise à la terre du module à la terre de protection à l'aide d'un fil vert/jaune. Le non-respect de ces instructions provoquera la mort ou des blessures graves. La borne d’alimentation est protégée par un volet qui permet l’accès aux bornes de câblage. La sortie des fils s'effectue verticalement vers le bas. Ceux-ci peuvent être maintenus par un collier serre-câble. Secondaire : pour assurer la conformité aux exigences d'isolement (EN 60950) par une très basse tension isolée de 24 V, on utilise le câblage suivant : • une tension de fonctionnement ≥ 300 VCA avec une section de câble de2,5 mm2 (12 AWG) pour les sorties 24 V et la terre. • Câblez les deux bornes 24 V en parallèle, ou répartissez la charge sur les deux sorties 24 V si le courant total devant être fourni dépasse 5 A. Raccordement des modules d'alimentation TSX SUP A02 Illustration Schéma de câblage : 33002440.11 207 Principes et mesures de base Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Présentation du raccordement Le module d'alimentation TSX SUP A02 est conçu pour l'alimentation du bus AS-i et des esclaves connectés (30 VCC/2,4 A). Règles de raccordement Primaire : respectez les règles concernant la phase et le neutre lors du câblage. DANGER RISQUE DE CHOC ELECTRIQUE Raccordez le bornier de mise à la terre du module à la terre de protection à l'aide d'un fil vert/jaune. Le non-respect de ces instructions provoquera la mort ou des blessures graves. La borne d'alimentation est protégée par un volet qui permet l'accès aux bornes de câblage. La sortie des fils s'effectue verticalement vers le bas. Ceux-ci peuvent être maintenus par un collier serre-câble. Afin d'assurer la conformité aux exigences d'isolement (EN 60950) pour une très basse tension isolée de 24 V, on utilise le câblage suivant : 208 • une tension de fonctionnement ≥ 600 VCA avec une section de câble de1,5 mm2 (14 AWG) pour le raccordement au réseau, • une tension de fonctionnement ≥ 300 VCA avec une section de câble de2,5 mm2 (12 AWG) pour les sorties 24 V et la terre. 33002440.11 Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Principes et mesures de base L'emploi d'un câble blindé pour le bus AS-i n'est nécessaire que si l'installation est très perturbée du point de vue CEM (compatibilité électromagnétique). Raccordement des modules d'alimentation TSX SUP A05 Illustration Schéma de câblage : (1) Raccordement si l'alimentation provient d'un réseau alternatif 100...120 V. (2) Fusible de protection externe sur phase (Fu) : Temporisation 6,3 A 250 V. (3) Ecran câble AS-i blindé si l'environnement est perturbé. Présentation du raccordement Le module d'alimentation TSX SUP A05 est conçu pour l'alimentation du bus AS-i y compris les esclaves qui y sont connectés (sortie 30 V/5 A). Il possède également une alimentation auxiliaire (24 VCC/7 A) pour les capteurs / actionneurs qui consomment beaucoup d'énergie. Dans ce cas, un câble plat AS-i noir est utilisé. 33002440.11 209 Principes et mesures de base Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Schéma de principe : Règles de raccordement Primaire : respectez les règles concernant la phase et le neutre lors du câblage. • une tension de fonctionnement ≥ 600 VCA avec une section de câble de1,5 mm2 (14 AWG) ou de 2,5 mm2 (12 AWG) pour le raccordement au réseau, DANGER RISQUE DE CHOC ELECTRIQUE Raccordez le bornier de mise à la terre du module à la terre de protection à l'aide d'un fil vert/jaune. Le non-respect de ces instructions provoquera la mort ou des blessures graves. Les bornes AS-i « Réseau d'alimentation CA » et « Sortie 24 V et 30 VCC » sont protégées par un volet permettant l'accès aux bornes de câblage. La sortie des fils s'effectue verticalement vers le bas. Ceux-ci peuvent être maintenus par un collier serre-câble. Secondaire : pour assurer la conformité aux exigences d'isolement (EN 60950) par une très basse tension isolée de 24 V, on utilise le câblage suivant : 210 • une tension de fonctionnement ≥ 300 VCA avec une section de câble de2,5 mm2 (12 AWG) pour les sorties 24 V et la terre. • Raccordez les deux bornes 24 V en parallèle, ou distribuez la charge sur les deux sorties 24 V si le courant total devant être fourni dépasse 5 A. 33002440.11 Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Principes et mesures de base L'emploi d'un câble blindé pour le bus AS-i n'est nécessaire que si l'installation est très perturbée du point de vue CEM (compatibilité électromagnétique). Compte tenu du courant important que peut fournir cette alimentation, son positionnement sur le bus a une grande importance. Si le module d'alimentation est positionné à l'une des extrémités du bus, il fournira un courant nominal (p. ex. 5 A) à l'ensemble du bus. La chute de tension à l'autre extrémité du bus est donc proportionnelle aux 5 A. S'il est positionné au milieu du bus, la chute de tension aux extrémités est proportionnelle à 2,5 A seulement, à supposer que la consommation est la même sur les deux sections du bus. S'il n'y a pas d'esclave gros consommateur d'énergie, il est préférable de positionner l'alimentation au centre de l'installation. A l'inverse, si l'installation comporte un ou plusieurs gros consommateurs d'énergie, il sera judicieux de disposer l'alimentation à proximité de ceux-ci. NOTE: aux endroits où il y a présence d'actionneurs gros consommateurs d'énergie (contacteur, bobine de solénoïde, etc.) le module d'alimentation TSX SUP A05 peut être mis en œuvre pour fournir les 24 VCC auxiliaires, étant isolé de la ligne AS-i. Précautions générales Introduction Lors de l'installation du câble AS-i jaune, il est essentiel de le placer dans un chemin de câbles séparé des câbles d'alimentation. Il est également recommandé de le mettre à plat sans le tordre. Cela permet d'avoir les deux fils du câble AS-i aussi symétriques que possible. L'installation du câble AS-i sur une surface connectée au potentiel électrique de la machine (le châssis, par exemple) est conforme aux exigences de la directive CEM (compatibilité électromagnétique). 33002440.11 211 Principes et mesures de base Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP L'extrémité du câble, ou les extrémités dans le cas d'un bus avec une forme en étoile, doit être protégée : • par un raccordement à la dérivation T, • ou en prenant garde de ne pas la sortir de son dernier point de raccordement. Important Il est important de répartir efficacement l'alimentation sur le bus AS-i de façon à ce que chaque équipement sur le bus soit alimenté par une tension suffisante lui permettant de fonctionner correctement. Pour ce faire, certaines règles doivent être observées. Règle 1 Sélectionnez la capacité du module d'alimentation en fonction de la consommation totale du segment AS-i. Les capacités disponibles sont 2,4 A (TSX SUP A02) et 5 A (TSX SUP A05). Une capacité de 2,4 A est en général suffisante si l'on se base sur une consommation moyenne de 65 mA par esclave pour un segment composé de 31 esclaves maximum. Règle 2 Afin de minimiser les effets des chutes de tension et de réduire les coûts du câblage, il faut déterminer le meilleur emplacement possible du module d'alimentation sur le bus ainsi que la taille minimum du câble adaptée pour la répartition du courant. La chute de tension entre le maître et le dernier esclave sur le bus ne doit pas dépasser 3 V. Pour vous aider dans votre choix, le tableau ci-dessous énonce les points essentiels à considérer pour la sélection de la section du câble AS-i. Tableau de caractéristiques : Mesure de section du câble ASi 0,75 mm2 (28 AWG) 1,5 mm2 (14 AWG) 2,5 mm2 (12 AWG) Résistance linéaire 52 milli-ohms/mètre 27 milli-ohms/mètre 16 milli-ohms/mètre Chute de tension pour 1 A sur 100 mètres 5,2 V 2,7 V 1,6 V Un câble d'une section de 1,5 mm2 (14 AWG) convient à la plupart des applications. Il s'agit du modèle de bus AS-i standard (le câble est proposé dans le catalogue SCHNEIDER). 212 33002440.11 Alimentation des modules Process et AS-i TSX SUP Principes et mesures de base Des câbles plus courts peuvent être utilisés pour les capteurs de faible consommation. NOTE: La longueur maximum de tous les segments composant le bus AS-i sans relais est de 100 mètres. Tenez compte des longueurs des câbles reliant un esclave à un répartiteur passif. 33002440.11 213 Principes et mesures de base Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY Contenu de ce chapitre Choix des alimentations à courant continu pour capteurs et pré-actionneurs associés aux modules d'entrées/sorties TOR...................................................................................... 214 Précautions et règles générales de câblage des modules d'entrées/sorties TOR ............................................................ 215 Raccordement des modules d'E/S TOR : modules à connecteur HE10 ................................................................... 219 Méthodes de connexion des modules d'E/S TOR : raccordement des modules à bornier à vis ............................... 221 Raccordement des modules d'E/S TOR aux interfaces TELEFAST à l'aide d'un connecteur HE10 ............................... 222 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives et recommandations pour la configuration et l'installation des modules d'E/S numériques du matériel Premium en matière de mise à la terre et de CEM. Choix des alimentations à courant continu pour capteurs et pré-actionneurs associés aux modules d'entrées/sorties TOR Vue d'ensemble Voici une présentation des précautions à prendre lors de la sélection de capteurs et de préactionneurs associés aux modules d'E/S TOR. Alimentations externes à courant continu Dans le cas d'alimentations externes 24 VCC, il est conseillé d'utiliser: • 214 des alimentations régulées, 33002440.11 Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY • Principes et mesures de base ou des alimentations non régulées, mais avec : ◦ un filtrage de 1000 mF/A en redressement monophasé double alternance et 500 mF/A en redressement triphasé, ◦ un taux d'ondulation crête à crête maximum de 5 %, ◦ une variation de tension maximum : -20 % à +25 % de la tension nominale (ondulation incluse). NOTE: les alimentations redressées sans filtrage sont proscrites. Alimentations par batterie nickel-cadmium Ce type d'alimentation peut être utilisé pour alimenter les capteurs et pré-actionneurs ainsi que les entrées/sorties associées qui admettent en fonctionnement normal une tension maximale de 30 VCC. Pendant la charge de ce type de batterie, la tension de cette dernière peut atteindre, pendant une durée d'une heure, une tension de 34 VCC. De ce fait, l'ensemble des modules d'entrées/sorties fonctionnant en 24 VCC admettent cette tension de 34 VCC, limitée à une heure par 24 heures. Ce type de fonctionnement entraîne les restrictions suivantes : • A 34 VCC, le courant maximum supporté par les sorties ne devra en aucun cas dépasser celui défini pour une tension de 30 VCC. • Un déclassement en température entraîne les restrictions suivantes : ◦ 80 % des E/S à 1 jusqu'à 30 °C; ◦ 50% des E/S à 1 jusqu'à 60 °C. Précautions et règles générales de câblage des modules d'entrées/sorties TOR Présentation Les entrées/sorties TOR intègrent des protections assurant une très bonne tenue aux ambiances industrielles. Cependant, certaines règles, illustrées ci-dessous, doivent être observées. 33002440.11 215 Principes et mesures de base Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY Alimentations externes pour capteurs et pré-actionneurs Les alimentations externes pour capteurs et pré-actionneurs associées aux modules d'entrées/sorties TOR doivent être protégées contre les courts-circuits et les surcharges par des fusibles à fusion rapide. Pour les modules d'E/S TOR à connecteur HE10, l’alimentation pour capteurs/préactionneurs doit être reliée à chaque connecteur, sauf si les voies correspondantes ne sont pas utilisées et n’ont été affectées à aucune tâche. NOTE: si un module d'entrées/sorties avec bornier à vis ou connecteur HE10 est présent dans l'automate, la tension capteur ou pré-actionneur doit être raccordée au module, sinon le défaut "alimentation externe" est signalé et le voyant I/O s'allume. Dans le cas où l'installation en 24 VCC n'est pas réalisée selon les normes TBTS (très basse tension de sécurité), les alimentations 24 VCC doivent avoir le 0 V relié à la masse mécanique, elle-même reliée à la terre et au plus près de l'alimentation. Cette contrainte est nécessaire pour la sécurité des personnes dans le cas où une phase du secteur viendrait en contact avec le 24 VCC. Entrées Les conseils d’utilisation concernant les entrées des modules d'E/S TOR sont les suivants : • 216 Pour les modules d’entrées rapides (TSX DEY 16 FK/DMY 28FK/DMY 28RFK) : ◦ Dans le cas d’entrées à courant continu 24 VCC, il est conseillé d’adapter le temps de filtrage à la fonction désirée. ◦ Si le temps de filtrage est réduit à une valeur inférieure à 3 ms, l’utilisation des capteurs avec sorties à contacts mécaniques est déconseillée pour éviter la prise en compte des rebonds lors de la fermeture des contacts. ◦ Afin d’obtenir un fonctionnement plus rapide, il est recommandé d’utiliser des entrées et capteurs à courant continu, les entrées à courant alternatif ayant des temps de réponse beaucoup plus élevés. 33002440.11 Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY • Principes et mesures de base Pour les entrées 24 VCC et le couplage de ligne avec un réseau à courant alternatif : ◦ Un couplage trop important entre les câbles véhiculant un courant alternatif et les câbles véhiculant des signaux à destination des entrées à courant continu peut perturber le fonctionnement (voir schéma de principe ci-dessous). Lorsque le contact sur l'entrée est ouvert, un courant alternatif traversant les capacités parasites du câble peut générer un courant dans l'entrée qui risque de provoquer sa mise à l'état 1. ◦ Les valeurs des capacités de ligne à ne pas dépasser, pour un couplage avec une ligne 240 VCA/50 Hz, sont données dans le tableau récapitulatif à la fin de ce paragraphe. Pour un couplage avec une tension différente, il est possible d'appliquer la formule suivante : Capacité admissible = (Capacité à 240 VCA x 240) / tension de ligne • Pour les entrées de 24 à 240 VCA et le couplage de ligne : ◦ Dans ce cas, lorsque la ligne contrôlant l'entrée est ouverte, le courant circule par la capacité de couplage du câble (voir schéma de principe ci-dessous). ◦ Les valeurs des capacités de ligne à ne pas dépasser sont données dans le tableau récapitulatif à la fin de ce paragraphe. 33002440.11 217 Principes et mesures de base Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY Le tableau récapitulatif ci-dessous présente les valeurs des capacités de ligne admissibles. Module Capacité de couplage maximum Entrées 24 VCC TSX DEY 32 / TSX DEY 64D2K 25 nF (1) TSX DEY 16D2 45 nF (1) TSX DEY 16FK / TSX DMY 28FK / TSX DMY 28RFK 10 nF (1) (2) 30 nF (1) (3) 60 nF (1) (4) Entrées 24 à 240 VCA TSX DEY 16A2 50 nF TSX DEY 16A3 60 nF TSX DEY 16A4 70 nF TSX DEY 16A5 85 nF Légende (1) Capacité de couplage max. admissible avec ligne 240 VCA/50 Hz (2) Filtrage = 0,1 ms (3) Filtrage = 3,5 ms (4) Filtrage = 7,5 ms Sorties Les conseils d’utilisation concernant les sorties des modules d'E/S TOR sont les suivants : 218 • Si les courants sont importants, il est recommandé de segmenter les départs en protégeant chacun de ceux-ci par un fusible à fusion rapide. • Il est préférable d’utiliser des fils de section suffisante pour éviter les chutes de tension et les échauffements. 33002440.11 Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY Principes et mesures de base Cheminement des câbles Les précautions d'utilisation à observer concernant le système de câblage sont les suivantes : • A l’intérieur et à l’extérieur de l’équipement, afin de limiter les couplages en alternatif, les câbles des circuits de puissance (alimentations, contacteurs de puissance, etc.) doivent être séparés des câbles d’entrées (capteurs) et de sorties (pré-actionneurs). • A l'extérieur de l'équipement, les câbles à destination des entrées/sorties doivent être placés dans des gaines distinctes de celles renfermant des câbles véhiculant des énergies élevées. Ils doivent, de préférence, être mis dans des goulottes métalliques séparées, elles-mêmes reliées à la terre. Les parcours de ces divers câbles doivent être séparés d’au moins 100 mm. Raccordement des modules d'E/S TOR : modules à connecteur HE10 Vue d'ensemble Le raccordement des modules à connecteur HE10 à des capteurs, pré-actionneurs ou borniers se fait au moyen d'un toron précâblé destiné à permettre la transition aisée et directe en fil à fil des entrées/sorties du module. Torons précâblés TSX CDP 301 / 501 Les torons précâblés TSXCDP301 de 3 mètres ou TSXCDP501 de 5 mètres sont composés des éléments suivants : • à l'une des extrémités, un connecteur HE10 surmoulé, duquel sort une gaine de 20 fils de section 2 mm2 ; • à l'autre extrémité, de fils libres différenciés par un code couleur selon la norme DIN 47100. NOTE: un fil de nylon intégré au câble permet de dénuder facilement la gaine. NOTE: l'embrochage ou le débrochage des connecteurs HE10 doit être effectué après la coupure de l'alimentation des capteurs et préactionneurs. 33002440.11 219 Principes et mesures de base Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY Le schéma ci-dessous montre le raccordement du toron précâblé au module : 220 33002440.11 Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY Principes et mesures de base Méthodes de connexion des modules d'E/S TOR : raccordement des modules à bornier à vis Vue d'ensemble Les borniers des modules d'E/S TOR comportent un dispositif de transfert automatique de codage activé lors de la première utilisation. Cette fonction permet d'éviter les erreurs de montage lors du remplacement du module. Ce codage garantit la compatibilité électrique par type de module. Description des borniers à vis Chaque bornier peut recevoir des fils nus ou des fils comportant des terminaisons ou des bornes embrochables. La capacité de chacune des bornes est la suivante : • minimum : 1 fil de 0,2 mm2(AWG 24) sans terminaison, • maximum : 1 fil de 2 mm2 sans terminaison ou 1 fil de 1,5 mm2 avec terminaison. Illustration de la terminaison et de la borne embrochable. (1) 5,5 mm maximum. La capacité maximale du bornier est de 16 fils de 1 mm2 (AWG) + 4 fils de 1,5 mm2 (AWG). Les vis étriers sont munies d'une empreinte acceptant les types de tournevis suivants : • Pozidriv n° 1, • tête plate de 5 mm de diamètre. Les borniers à vis comportent des vis imperdables. Ils sont livrés vis desserrées. NOTE: le couple de serrage maximum des vis de raccordement des borniers est de 0,8 N.m. NOTE: l'embrochage ou le débrochage des borniers à vis doit être effectué avec les alimentations capteurs et pré-actionneurs coupées. 33002440.11 221 Principes et mesures de base Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY Le schéma ci-dessous montre la méthode d'ouverture de la porte du bornier à vis. Raccordement des modules d'E/S TOR aux interfaces TELEFAST à l'aide d'un connecteur HE10 Présentation Le raccordement des modules d'entrées/sorties TOR aux interfaces TELEFAST pour relier et adapter des connecteurs HE10 de câblage rapide, s'effectue à l'aide des éléments suivants : • une gaine de plusieurs torons de 0,08 mm2 (jauge 28) ; • un câble de raccordement de 0,34 mm 2 (jauge 22). Câble de raccordement TSX CDP 102/202/302 Le câble de raccordement jauge 28 (0,08 mm2) est disponible en trois longueurs différentes : 222 • un mètre : TSX CDP 102 ; • deux mètres : TSX CDP 202 ; • trois mètres : TSX CDP 302. 33002440.11 Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY Principes et mesures de base Ce câble est composé de deux connecteurs HE10 et d'un câble ruban gainé de plusieurs torons, comportant des fils de section 0,08 mm2. En raison de la taille de la section, il est conseillé de l'utiliser uniquement pour les faibles courants d'entrée ou de sortie (< 100 mA par entrée ou sortie). Câble de raccordement TSX CDP 053/103/203/303/503 Le câble de raccordement jauge 22 (0,34 mm2) est disponible en cinq longueurs différentes : • 0,5 mètres : TSX CDP 053 ; • un mètre : TSX CDP 103 ; • deux mètres : TSX CDP 203 ; • trois mètres : TSX CDP 303 ; • cinq mètres : TSX CDP 503. Ce câble est composé de deux connecteurs HE10 gainés et d'un câble sectionné (0,34 mm pouvant prendre des courants plus élevés (> 500 mA). 2) 33002440.11 223 Principes et mesures de base Modules d'E/S TOR TSX DEY/DSY Illustration L'illustration ci dessous montre deux types de connexions à l'interface TELEFAST via un câble de plusieurs torons ou un autre câble. NOTE: Vérifiez la cohérence entre le calibre du fusible intégré au TELEFAST 2 et le fusible à utiliser sur les entrées/sorties (voir Raccordements aux modules). 224 33002440.11 Modules de sécurité TSX PAY Principes et mesures de base Modules de sécurité TSX PAY Contenu de ce chapitre Description générale du module de sécurité............................. 225 Précautions en matière de câblage ......................................... 226 Dimensions et longueur des câbles ......................................... 227 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives et recommandations pour la configuration et l'installation des modules de sécurité du matériel Premium en matière de mise à la terre et de CEM. Description générale du module de sécurité Description Le module TSX PAY 262 peut s'utiliser pour des fonctions de sécurité : • sécurité des machines conformément à la norme EN ISO 13849-1 ; • sécurité fonctionnelle des équipements électroniques programmables conformément à la norme CEI 61508. Les modules de sécurité TSX PAY 262 et leurs accessoires TSX CPP 301/•02 et TELEFAST 2 ABE-7CPA13 permettent de couper un ou plusieurs circuits de commande de sécurité ou d'arrêt d'urgence de catégorie 0 (composants de sécurité) en toute sécurité. Le système de sécurité est intégralement conforme aux normes européennes EN ISO 13850 sur les arrêts d'urgence et EN 60204-1 sur les circuits de sécurité. Ces modules sont également conformes aux exigences de sécurité concernant la surveillance électrique des commutateurs de position activés par des dispositifs de protection. Les modules de sécurité TSX PAY 262 intègrent : • un système de sécurité conçu pour contrôler les circuits d'arrêt d'urgence des machines, en toute sécurité. Ces modules sont équipés d'un bloc de sécurité logique câblé, destiné à contrôler les arrêts d'urgence. 33002440.11 225 Principes et mesures de base • Modules de sécurité TSX PAY un diagnostic complet du système de sécurité grâce à l'état des commutateurs de position et des boutons-poussoirs de la séquence d'entrée d'arrêt d'urgence, de l'entrée de réactivation, de la boucle de retour, de la commande des deux circuits de sortie et de l'état d'alimentation du système de sécurité. Toutes ces informations sont envoyées à l'UC du contrôleur sous la forme d'entrées TOR 28 bits. NOTE: le contrôleur n'a aucun effet sur les modules de sécurité, et la section du système de sécurité est connectée à une alimentation externe. Précautions en matière de câblage Général Le câblage du système de sécurité doit être conforme à la norme EN60204-1. Cette section décrit les règles à respecter en matière de câblage et de protection mécanique des câbles. Le système de sécurité en entier, les SS ESD (capteurs de sécurité et dispositifs d'arrêt d'urgence) ou les PS (commutateurs de position), le module TSX PAY 262, les fusibles de protection et les relais auxiliaires sont intégrés dans des boîtiers présentant au minimum l'indice de protection IP54, conformément à la norme EN954-1. Mise à la terre Le module n'a aucune borne de mise à la terre sur son panneau avant. Selon le câble TSX CPP •02 utilisé, la borne 0 VCC peut être mise à la terre (voir la norme EN60204-1) directement via la TELEFAST ABE-CPA13. NOTE: le câble TSX CPP 301 n'a aucune connexion à la terre. Protection du système de sécurité Les erreurs internes des modules de sécurité peuvent se propager à l'extérieur, notamment à l'alimentation externe utilisée : les courts-circuits au sein du module peuvent provoquer une avalanche de tension ou un dysfonctionnement de l'alimentation, s'il n'est pas protégé. C'est pourquoi un fusible de 1 A (gL) à fusion rapide est placé dans la section de commande des relais, car la consommation maximum est de 200 mA. NOTE: ce fusible, F1, est un élément actif du système de sécurité. Le module contient également un dispositif de limitation du courant à 750 mA pour détecter les courts-circuits intercanaux sur les SS ESD ou les PS. L'alimentation externe est protégée contre ces phénomènes et le système de sécurité signale une erreur détectée. 226 33002440.11 Modules de sécurité TSX PAY Principes et mesures de base Dans l'ordre Pour garantir la fonction de sécurité, l'utilisation des éléments ci-dessous est obligatoire : • • • Sur l'entrée ◦ SS ESD ou PS à double contact ◦ Contacts NF des relais auxiliaires à contact guidé dans la boucle de retour Sur la sortie ◦ Deux ou quatre relais auxiliaires à contact guidé ◦ Un fusible de protection de 4 A gL, F2 Sur l'alimentation du module externe : un fusible de protection de 1 A (gL), F1 Protection des sorties de sécurité Les tensions de sortie peuvent atteindre 230 VCA ou 127 VCC. Les sorties ne sont pas protégées dans le module, même si une protection de type GMOV (pour une charge continue) ou cellule RC (pour une charge alternative) est appliquée directement aux bornes de la charge utilisée. Ces mesures de protection doivent être adaptées à la charge. L'utilisation de relais auxiliaires à contact guidé et le câblage de la boucle de retour rendent possible la détection d'un court-circuit des sorties de sécurité. Un fusible de 4 A (gL) à fusion rapide est placé dans le circuit d'alimentation auxiliaire pour protéger les contacts des relais de sécurité du module et les charges connectées : ce fusible est identique à celui utilisé dans les modules PREVENTA. Le fusible F2, situé sur les sorties de sécurité, protège contre les courts-circuits et les surcharges. Il évite la fusion des contacts des relais de sécurité dans un module TSX PAY 262. Dimensions et longueur des câbles Généralités La longueur des câbles du système de sécurité peut provoquer une chute de tension du courant. Cette chute de tension est due à la somme des courants circulant sur la boucle de retour 0 VCC du circuit électrique. Il est habituel de doubler, voire tripler, les câbles 0 VCC. 33002440.11 227 Principes et mesures de base Modules de sécurité TSX PAY Pour garantir le bon fonctionnement du système de sécurité (réactivation des relais) et une lecture correcte des informations de diagnostic, il est important que la tension mesurée entre les bornes A1 et A2 soit supérieure à 19 VCC. Section des câbles TELEFAST Chaque borne TELEFAST ABE-7CPA13 accepte des fils dénudés ou équipés de terminaison, ainsi que des bornes embrochables ou à œillet. La capacité de chaque borne est la suivante : • Minimum : 1 fil de 0,28 mm2 sans terminaison, • Maximum : 2 fils de 1 mm2 ou 1 fil de 1,5 mm2 avec terminaison. La section maximum des fils sur le bornier est la suivante : 1 fil de 2,5 mm2 sans terminaison. Calcul de la longueur des câbles La résistance de chaque système de sécurité (canal (+) et canal (-)) ne doit pas excéder 75 Ohms. La résistance maximum du canal entre un SS ESD ou un PS et l'entrée correspondante du module doit être ≤ 6 Ω. La longueur et la section du câble étant connues, la résistance de celui-ci peut se calculer comme suit : Paramètres de l'équation Paramètre Signification R Résistance du câble en ohms Résistivité : 1,78 x 10-8 Ω.m pour le cuivre l Longueur du câble en m S Section en m2 Il est possible de câbler le système afin d'autoriser une distance plus importante entre les SS ESD ou les PS et le module : 228 33002440.11 Modules de sécurité TSX PAY Principes et mesures de base Câblage standard : Longueur de câblage optimisée : 33002440.11 229 Principes et mesures de base Modules de comptage TSX CTY Modules de comptage TSX CTY Contenu de ce chapitre Principe de raccordement des capteurs de comptage de type codeur .................................................................................. 230 Règles générales de mise en œuvre ....................................... 231 Connexion de l'alimentation du codeur .................................... 234 Précautions de câblage .......................................................... 235 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives et recommandations pour la configuration et l'installation des modules de comptage du matériel Premium en matière de mise à la terre et de CEM. Principe de raccordement des capteurs de comptage de type codeur Illustration Le câblage du module TSX CTY 4A est le suivant. Pour un module TSX CTY 2A ou TSX CTY 2C, seuls les éléments associés aux voies 0 et 1 doivent être connectés. 230 33002440.11 Modules de comptage TSX CTY Principes et mesures de base Description des différents éléments de raccordement : Raccordement du codeur au connecteur SUB-D 15 broches standard, situé sur le module TSX CTY 2A/4A/2C. Compte tenu des différents types de codeurs, la réalisation de ce raccordement est de votre responsabilité. Il est constitué des éléments suivants : • un connecteur pour le raccordement au codeur (définit par le connecteur du codeur utilisé ; généralement un connecteur DIN 12 broches femelle) ; • un connecteur SUB-D 15 broches standard mâle, à raccorder au connecteur SUB-D 15 broches femelle sur le module TSX CTY 2A/4A/2C. Ce connecteur est disponible sous la référence TSX CAP S15. • un câble : ◦ avec paires torsadées (jauge 26) et un blindage pour un codeur incrémental avec des sorties à émetteur de ligne de norme RS 422 ou un codeur absolu ; ◦ multiconducteur (jauge 24) avec blindage pour un codeur incrémental avec des sorties Totem Pôle. Le type de blindage du câble doit être "tresse et feuillard". Les câbles doivent être entièrement pris en charge afin de garantir le raccordement de la tresse et du feuillard à la prise de terre de chaque connecteur. Le raccordement du câble aux deux connecteurs peut varier en fonction du type d'alimentation du codeur (5 VCC ou 10…30 VCC) et du type de sorties (RS 422, Totem Pôle). Certains types de raccordements sont décrits dans les pages suivantes au moyen d'un exemple. Règles générales de mise en œuvre Installation Il est déconseillé de connecter ou déconnecter les connecteurs SUB-D à 15 broches standards des modules TSX CTY 2A/ 4A/ 2C avec les alimentations codeur et capteur présentes, au risque de détériorer le codeur. En effet, certains codeurs ne supportent pas les mises sous tension ou les coupures soudaines et simultanées des signaux et des alimentations. Prescriptions générales de câblage Sections des fils 33002440.11 231 Principes et mesures de base Modules de comptage TSX CTY Utilisez des fils de section suffisante, afin d'éviter les chutes de tension (principalement en 5 V) et les échauffements. Exemple de chutes de tension pour des codeurs alimentés en 5 V avec une longueur de câble de 100 mètres : Section du fil Consommation du codeur 50 mA 100 mA 150 mA 200 mA 1,1 V 2,2 V 3,3 V 4,4 V 0,12 mm2 (jauge 26) - 1,4 V - - 0,22 mm2 (jauge 24) - 0,8 V - - 0,34 mm2 (jauge 22) 0,25 V 0,5 V 0,75 V 1V 0,5 mm2 0,17 V 0,34 V 0,51 V 0,68 V 1 mm2 0,09 V 0,17 V 0,24 V 0,34 V 0,08 mm2 (jauge 28) Câble de raccordement Tous les câbles véhiculant les alimentations des capteurs (codeurs, DDP, etc.) et les signaux de comptage doivent : • être éloignés des câbles véhiculant des énergies élevées ; • être blindés avec le blindage relié à la masse mécanique côté automate comme côté codeur ; • ne jamais transporter de signaux autres que les signaux de comptage et les alimentations relatifs aux capteurs de comptage. Le câble de raccordement module/codeur doit être le plus court possible afin de ne pas créer de boucles, donc des capacités de couplage pouvant perturber le fonctionnement. NOTE: Si nécessaire, véhiculez dans un même câble le flux du signal avec les alimentations. Pour ce faire utilisez de préférence des câbles avec des paires torsadées. Alimentation des codeurs et des capteurs auxiliaires Alimentation des codeurs Celle-ci doit : • 232 être réservée exclusivement à l'alimentation du codeur, pour s'affranchir des impulsions parasites qui pourraient perturber les codeurs qui comportent une électronique sensible ; 33002440.11 Modules de comptage TSX CTY Principes et mesures de base • être placée le plus près possible de l'embase TELEFAST 2, afin de réduire les chutes de tension et les couplages avec d'autres câbles ; • être protégée contre les courts-circuits et les surcharges, par des fusibles de type fusion rapide ; • avoir une bonne autonomie afin de s'affranchir des micro-coupures. Alimentation des capteurs auxiliaires Se reporter aux règles générales de mise en œuvre des modules TOR. NOTE: La polarité – 0 VCC des alimentations codeur et capteur auxiliaires doit être mise à la masse au plus près des alimentations. Les câbles véhiculant les tensions d'alimentation devront avoir leur blindage mis à la masse. Mise en œuvre logicielle La mise en œuvre logicielle et les objets langage associés aux différentes fonctions de comptage sont décrits dans le manuel "métier comptage". 33002440.11 233 Principes et mesures de base Modules de comptage TSX CTY Connexion de l'alimentation du codeur Schéma de principe Ce schéma illustre la connexion de l'alimentation du codeur : Longueur des câbles : Câble Longueur TSX CDP 053 0,5 m TSX CDP 103 1m TSX CDP 203 2m TSX CDP 303 3m TSX CDP 503 5m NOTE: La longueur maximum des fils entre les sorties d'alimentation et les points de connexion sur le TELEFAST doit être inférieure à 0,5 m. Une seule alimentation est nécessaire si les codeurs sont du même type sur les deux voies. 234 33002440.11 Modules de comptage TSX CTY Principes et mesures de base Fusibles Ce module intègre plusieurs systèmes de protection de base contre les erreurs de câblage et les courts-circuits accidentels sur le câble : • inversions de polarité des alimentations • inversion des alimentations 5 V <–> 10/30 V • court-circuit 10/30 V sur le signal CLOCK de la liaison série Le module ne peut pas les supporter très longtemps, il doit donc y avoir une fusion très rapide des fusibles. Les fusibles doivent donc être du type " rapide " et de calibre 1A maximum. Les alimentations doivent avoir un courant de limitation tel que la fusion du fusible doit pouvoir se faire correctement. Précautions de câblage Généralités Les entrées I0, I1, I3 sont des entrées rapides qui doivent être connectées au capteur par du fil torsadé si celui-ci est un contact sec, ou par des câbles blindés s'il s'agit d'un détecteur de proximité 2 fils ou 3 fils. Le module intègre une protection de base contre les courts-circuits ou les inversions de tension. Le module ne peut toutefois pas fonctionner longtemps avec une erreur. Aussi devez-vous vous assurer que les fusibles en série avec l'alimentation assurent leur fonction de protection. Ces fusibles seront du type rapide et d'un calibre maximum de 1A, l'énergie délivrée par l'alimentation devra être suffisante pour en assurer la fusion. Note importante : câblage des sorties statiques Q0 L'actionneur connecté sur la sortie Q0 a son point partagé au 0V de l'alimentation. Si pour une raison quelconque (mauvais contact ou débranchement accidentel), il y a une coupure du 0V de l'alimentation de l'amplificateur de sortie alors que le 0V des actionneurs reste connecté au 0V de l'alimentation, il pourrait y avoir un courant en sortie de l'amplificateur de quelques mA suffisant pour maintenir enclenché des actionneurs de faible puissance. 33002440.11 235 Principes et mesures de base Modules de comptage TSX CTY Illustration : Connexion par TELEFAST C'est le type de connexion qui apporte le plus de garanties à condition de connecter les actionneurs partagés sur la barrette des points partagés 200 à 215 (cavalier en position 12). Dans ce cas, il ne peut y avoir de coupure du module partagé sans coupure des actionneurs partagés. Connexion par laizes C'est le type de connexion qui devra être réalisé avec le plus d'attention. Il est recommandé le plus grand soin dans la réalisation du câblage, en utilisant par exemple des embouts de câblage au niveau des bornes à vis. Au besoin il sera nécessaire de doubler les connexions afin d'assurer la permanence des contacts. Lorsque l'alimentation des actionneurs est éloignée des modules et proche des actionneurs partagés, il peut y avoir rupture accidentelle de la liaison entre ce commun et le bornier de 0 V ou des modules. 236 33002440.11 Modules de comptage TSX CTY Principes et mesures de base Illustration : En cas de rupture du tronçon d'alimentation compris entre A et B, les actionneurs RL risquent de ne pas rester opérationnels. Il faut, si cela est possible, doubler les connexions de 0V d'alimentation des modules. Avec les laizes TSX CDP 301/501 : 33002440.11 237 Principes et mesures de base Modules de commande axiale TSX CAY Modules de commande axiale TSX CAY Contenu de ce chapitre Prescriptions générales de câblage......................................... 238 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives et recommandations pour la configuration et l'installation des modules de commande axiale du matériel Premium en matière de mise à la terre et de CEM. Prescriptions générales de câblage Généralités L'alimentation des capteurs et actionneurs doit être protégée contre les surcharges et les surtensions par des fusibles à action rapide. Pour le câblage, utilisez des fils de section suffisante afin d'éviter les chutes de tension en ligne et les échauffements. Eloignez les câbles des capteurs et des actionneurs de toute source de rayonnement entraîné par la commutation de circuit électrique de forte puissance. Tous les câbles reliant les codeurs incrémentaux ou absolus doivent être blindés. Le blindage doit être de bonne qualité et relié à la terre de protection côté module et côté codeur. La continuité doit être assurée tout au long des connexions. Dans le câble, ne transmettez pas d'autres signaux que ceux des codeurs. Pour des raisons de performance, les entrées auxiliaires du module ont un temps de réponse court. Il faut donc veiller à ce que l'autonomie des alimentations de ces entrées soit suffisante en cas de coupures brèves afin d'assurer la continuité du bon fonctionnement du module. Il est conseillé d'utiliser des alimentations régulées qui garantissent une meilleure fiabilité des temps de réponse des actionneurs et des capteurs. L'alimentation 0 V doit être reliée à la terre de protection la plus proche de la sortie de l'alimentation. 238 33002440.11 Modules de commande du moteur pas à pas TSX CFY Principes et mesures de base Modules de commande du moteur pas à pas TSX CFY Contenu de ce chapitre Précautions générales de câblage .......................................... 239 Précautions de câblage .......................................................... 240 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives et recommandations pour la configuration et l'installation des modules de commande du moteur pas à pas du matériel Premium en matière de mise à la terre et de CEM. Précautions générales de câblage Généralités L'alimentation des capteurs et actionneurs doit être protégée contre les surcharges et les surtensions par des fusibles à action rapide. • Pour le câblage, utilisez des fils de section suffisante afin d’éviter les chutes de tension en ligne et les échauffements. • Eloignez les câbles des capteurs et actionneurs de toute source de rayonnement engendré par la commutation de circuits électriques de forte puissance. • Tous les câbles reliant les translateurs doivent être blindés ; le blindage doit être de bonne qualité et relié à la terre de protection du module et du translateur. La continuité doit être assurée tout au long des connexions. Dans les câbles, ne transmettez pas d’autres signaux que ceux des translateurs. Pour des raisons de performances, les entrées auxiliaires du module ont des temps de réponse courts. Il faut donc veiller à ce que l’autonomie des alimentations de ces entrées soit suffisante en cas de coupure brève afin d’assurer la continuité du bon fonctionnement du module. Il est conseillé d’utiliser une alimentation régulée qui garantit des temps de réponse plus fiables des actionneurs et des capteurs. L'alimentation 0 V doit être reliée à la terre de protection la plus proche de la sortie du module d'alimentation. 33002440.11 239 Principes et mesures de base Modules de commande du moteur pas à pas TSX CFY Précautions de câblage Généralités Pour garantir des performances optimales, les entrées I0 à I5 sont des entrées rapides. Si l’actionneur est un contact sec, les entrées doivent être raccordées par une paire torsadée ou un câble blindé si le capteur est un détecteur de proximité à 2 ou 3 fils. Le module intègre une protection de base standard contre les courts-circuits ou les inversions de tension. Le module ne peut toutefois pas rester longtemps opérationnel avec un défaut. Vous devez donc vérifier que les fusibles en série avec l'alimentation assurent leur rôle de protection. Ces fusibles sont à fusion rapide et d’un calibre maximum de 1 A. Le courant délivré doit être suffisant pour en assurer la fusion. Remarque importante : câblage des sorties statiques Q0 Le point commun de l'actionneur connecté à la sortie de frein Q0 est relié à la borne 0 V de l'alimentation. Si pour une raison quelconque (mauvais contact ou arrachement accidentel, par exemple), la liaison 0 V de l’alimentation de l’amplificateur de sortie est coupée alors que la borne 0 V des actionneurs reste reliée à l'alimentation 0 V, l'amplificateur peut générer un courant de sortie en mA suffisant pour maintenir le déclenchement des actionneurs de faible puissance. 240 33002440.11 Modules de commande du moteur pas à pas TSX CFY Principes et mesures de base Illustration : Connexion via TELEFAST Si les actionneurs communs sont reliés à la barre via les points communs 200 à 215 (cavalier en position 1-2), l'alimentation du module commun ne peut pas être coupée si celle des actionneurs communs n'est pas coupée. Raccordement par toron précâblé TSX CDP 301 / 501 Ce type de raccordement doit être réalisé avec une grande attention. Le plus grand soin est recommandé dans ce câblage, en utilisant par exemple des embouts de câble au niveau des bornes à vis. Il peut être nécessaire de doubler les connexions afin d’assurer la permanence des contacts. Lorsque l’alimentation de l'actionneur est éloignée des modules et proche des actionneurs communs, il peut se produire une rupture accidentelle de la liaison entre ces derniers et la borne 0 V du ou des modules. 33002440.11 241 Principes et mesures de base Modules de commande du moteur pas à pas TSX CFY Illustration : La rupture du tronçon d’alimentation entre A et B peut provoquer la mise hors service des actionneurs RL. Dans la mesure du possible, doublez les raccordements de l'alimentation 0 V aux modules. Raccordement par toron précâblé TSX CDP 301 / 501 : 242 33002440.11 Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Principes et mesures de base Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Contenu de ce chapitre Précaution d’installation du TSX CCY 1128.............................. 243 Instructions générales de câblage ........................................... 244 Sélection et protection des alimentations auxiliaires ................. 245 Choix des codeurs pour le TSX CCY 1128 ............................... 246 Raccordement de l'alimentation codeur du TSX CCY 1128 ..................................................................................... 249 Règles de câblage et précautions spécifiques à TELEFAST ............................................................................ 252 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives et recommandations pour la configuration et l'installation des modules de cames électroniques TSX CCY 1128 du matériel Premium en matière de mise à la terre et de CEM. Précaution d’installation du TSX CCY 1128 Installation Afin de garantir un bon fonctionnement, certaines précautions devront être prise lors de la mise en place et l’extraction d’un module, l’embrochage et débrochage des connecteurs en face avant du module et le serrage des vis de fixation du module et du connecteur SUB D 15 points. Mise en place et extraction d’un module La mise en place ou l’extraction d’un module peut être faite sans couper l’alimentation du rack. La conception du module permet cette manipulation sous tension afin d’assurer la disponibilité de l’équipement. 33002440.11 243 Principes et mesures de base Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Embrochagfe et débrochage des connecteurs en face avant du module Il est déconseillé d’embrocher ou de débrocher les connecteurs situés en face avant du module si les alimentations capteurs/préactionneurs sont présentent. Raisons: • les codeurs ne supportent pas une mise en route ou une coupure simultanée des signaux et des alimentations. • les sorties pistes peuvent subir des dommages si celles-ci sont à l’état 1 et connectées à des charges inductives Serrage des vis et verrouillage des connecteurs HE10 Afin d’assurer de bons contacts électriques des masses entre elles et ainsi obtenir une bonne tenue aux perturbations électrostatiques et électromagnétique: • • les vis de fixation du module et du connecteur SUB D 15 points devront être correctement vissées. ◦ couple de serrage sur la vis de fixation du module: 2.0 N.m ◦ couple de serrage sur les vis de fixation du connecteur SUB D 15 points: 0.5 N.m Les connecteurs HE10 devront être correctement verrouillées. Instructions générales de câblage Introduction Afin de garantir le bon fonctionnement de l’automatisme, il est nécessaire de respecter certaines règles élémentaires. Section des fils utilisés Elle doit être suffisante afin d’éviter les chutes de tension en ligne et les échauffements. 244 33002440.11 Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Principes et mesures de base Chemin des câbles Les câbles de raccordement des codeurs, des autres capteurs et des pré-actionneurs doivent être éloignés de toute source de rayonnement engendrée par la commutation de circuits électriques de forte puissance pouvant provoquer des dysfonctionnements. Câbles de raccordement des signaux du codeur Les câbles de raccordement du module/codeur doivent respecter les règles suivantes : • Un blindage de bonne qualité doit être utilisé. • Ils ne doivent véhiculer que les signaux relatifs au codeur. • Le blindage des câbles doit être relié à la masse mécanique côté module et côté codeur. • La continuité des masses doit être assurée sur l’intégralité du raccordement. Sélection et protection des alimentations auxiliaires Introduction Les codeurs, les capteurs et les préactionneurs associés au module nécessitent des alimentations auxiliaires (5 VCC et/ou 24 VCC). Type d'alimentation Utilisez uniquement des alimentations régulées pour : • garantir un temps de réponse fiable et optimal pour les capteurs et les préactionneurs ; • augmenter la fiabilité des équipements en limitant le plus possible l'échauffement des circuits d'E/S du module. Ces alimentations doivent être suffisamment indépendantes (>10ms) afin d'annuler les microcoupures et de garantir le bon fonctionnement du module. 33002440.11 245 Principes et mesures de base Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Protection des alimentations Les alimentations des codeurs, autres capteurs et préactionneurs doivent utiliser des fusibles à fusion rapide calibrés contre les surcharges et les courts-circuits. Connexion de l'alimentation 0 V à la terre de protection : L'alimentation 0 V doit être connectée à la terre de protection la plus proche de la sortie du module d'alimentation. Règles générales d'installation du module d'alimentation du codeur • Il doit être utilisé pour l'alimentation du codeur uniquement. • Il doit être suffisamment indépendant pour annuler les microcoupures (> 10ms). • Il doit être situé le plus près possible du module TSX CCY 1128 afin de réduire les capacités de couplage. Choix des codeurs pour le TSX CCY 1128 Introduction Les entrées du module TSX CCY 1128 peuvent recevoir des signaux en provenance d'un codeur : • incrémental ; • absolu à sorties série SSI ; • absolu à sorties parallèle. Ce dernier type nécessite l'utilisation d'une interface spécifique TELEFAST ABE-7CPA11. En fonction des besoins, l'utilisateur peut choisir parmi ces types de codeur. 246 33002440.11 Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Principes et mesures de base Interface de sortie des codeurs Le tableau ci-dessous présente les principales caractéristiques de l'interface de sortie des types de codeurs les plus utilisés. Type Alimentation Sortie de codeur tension tension Incrémental 5 VCC Différentielle 5 VCC Sorties à émetteur de ligne au standard RS 422 avec 2 sorties par signal A+/A-, B +/B-, Z+/Z- 10-30 VCC 10-30 VCC Sorties totem-pôle avec une sortie par signal A, B, Z 10-30 VCC Différentielle 5 VCC Sortie à émetteur de ligne au standard RS 422 pour le signal des données (SSI Data) Absolu à sorties SSI Types d'interfaces Entrée compatible RS 422 pour le signal d'horloge (CLK SSI). Absolu à sorties parallèle 5 VCC ou 5 VCC ou 10-30 VCC 10-30 VCC Sorties parallèle. Nécessitent l'utilisation de l'interface Telefast ABE-7CPA11 pour la transformation des signaux de sorties parallèle en signaux série. Alimentation du codeur La conception du module permet une alimentation du codeur : • 5 VCC • 24 VCC, tension normalisée dans la plage 10-30 VCC. Le choix de la tension d'alimentation dépend de la tension d'alimentation du codeur. Alimentation des codeurs en 5 VCC Pour les codeurs alimentés en 5 VCC, il y a lieu de tenir compte des chutes de tension. Ces chutes sont fonction : • de la longueur du câble entre le module et le codeur (longueur aller/retour), • de la section du fil, • de la consommation du codeur. Le codeur admet généralement une chute de tension de 10 % de la tension nominale. 33002440.11 247 Principes et mesures de base Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Le tableau ci-dessous donne en fonction de la section du fil, la chute de tension en ligne pour une longueur de fil de 100 mètres et une consommation codeur donnée. Section du fil Chute de tension pour une longueur de fil de 100 mètres et pour une consommation codeur de : 50 mA 100 mA 150 mA 200 mA 0,22 mm = jauge 24 0,4 V - - - 0,34 mm = jauge 22 0,25 V 0,5 V - - 0,5 mm 0,17 V 0,34 V 0,51 V - 1 mm 0,09 V 0,17 V 0,24 V 0,34 V ATTENTION RISQUE DE DETERIORATION DU MODULE N'augmentez pas la tension d'alimentation du codeur pour compenser une chute de tension en ligne. Sur rupture de charge, il y a risque de surtension sur les entrées du module. Le non-respect de ces instructions peut provoquer des blessures ou des dommages matériels. Alimentation des codeurs en 24 VCC Les codeurs avec une tension d'alimentation de 24 VCC sont recommandés pour les raisons suivantes : • La source d'alimentation n'a pas besoin d'être très précise. En règle générale, ces codeurs disposent d'une plage d'alimentation de 10 à 30 V. • Une chute de tension en ligne a peu d'importance en raison de la distance conséquente entre le module et le codeur importante. Continuité de la mise à la masse Pour assurer un bon fonctionnement en cas d'interférences, il est essentiel : • 248 de choisir un codeur dont l'enveloppe métallique est référencée à la masse mécanique de l'équipement connecté ; 33002440.11 Modules de came électroniques TSX CCY 1128 • Principes et mesures de base que la continuité de la mise à la masse soit assurée entre : ◦ le codeur, ◦ le blindage du câble de raccordement, ◦ le module. Raccordement de l'alimentation codeur du TSX CCY 1128 Introduction Le raccordement de l’alimentation du codeur s’effectue : • soit par l’intermédiaire d’une interface de câblage TELEFAST ABE-7H16R20, ellemême raccordée au module par un câble TSX CDP ••3. • soit directement par l’intermédiaire d’un toron précâblé TSX CDP •01 Schéma de principe du raccordement de l’alimentation codeur à l’interface TELEFAST La figure ci-dessous présente le raccordement de l’alimentation codeur : • soit en 24 VCC, pour codeur avec plage d’alimentation de 10 à 30 VCC ; • soit en 5 VCC, pour codeur avec alimentation 5 VCC. 33002440.11 249 Principes et mesures de base Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Catalogue des câbles de raccordement TSX CDP ••3 Le tableau ci-dessous indique les différentes références des câbles de raccordement du TELEFAST au module et leurs longueurs respectives. 250 Références de câbles Longueur de câbles TSX CDP 053 0,5 mètre TSX CDP 103 1 mètre TSX CDP 203 2 mètres TSX CDP 303 3 mètres TSX CDP 503 5 mètres 33002440.11 Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Principes et mesures de base Schéma de principe du raccordement de l’alimentation avec un toron précâblé TSX CDP •01 La figure ci-dessous présente le raccordement de l’alimentation codeur : • soit en 24 VCC, pour codeur avec plage d’alimentation de 10 à 30 VCC ; • soit en 5 VCC, pour codeur avec alimentation 5 VCC. Catalogue des câbles de raccordement TSX CDP •01 Le tableau ci-dessous indique les différentes références des câbles de raccordement du TELEFAST au module et leurs longueurs respectives. Référence des câbles Longueur des câbles TSX CDP 301 3 mètres TSX CDP 501 5 mètres 33002440.11 251 Principes et mesures de base Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Recommandations • Longueur maximale des fils entre les sorties alimentation et les points de raccordement sur le TELEFAST : obligatoirement inférieure à 0,5 mètre • Protections sur le + de l'alimentation : bien que le module intègre plusieurs systèmes de protection contre les erreurs de câblage et les court-circuits accidentels sur les câbles, il est impératif d’installer sur le + de l'alimentation un fusible (Fu) de calibre 1 A maximum et à fusion rapide. • Mise à la masse mécanique de l'alimentation 0 V : au plus prés de la sortie de l’alimentation. Règles de câblage et précautions spécifiques à TELEFAST Connexion ou déconnexion du TELEFAST Vous devez toujours connecter ou déconnecter les connecteurs du TELEFAST ainsi que les différents fils de raccordement lorsqu'il est HORS TENSION : • connexion ou déconnexion des connecteurs du câble reliant le module au connecteur TELEFAST ; • connexion ou déconnexion des fils reliant le connecteur TELEFAST au codeur. Longueur du câble de raccordement entre le module et le TELEFAST Le tableau ci-dessous présente la fréquence de l'horloge de la transmission série en fonction de la distance. 252 Si Alors la longueur du câble est < 10 mètres la fréquence de l'horloge de transmission série est de 1 MHz la longueur du câble est < 20 mètres la fréquence de l'horloge de transmission série est de 750 kHz la longueur du câble est < 50 mètres la fréquence de l'horloge de transmission série est de 500 kHz la longueur du câble est < 100 mètres la fréquence de l'horloge de transmission série est de 375 kHz la longueur du câble est < 150 mètres la fréquence de l'horloge de transmission série est de 200 kHz la longueur du câble est < 200 mètres la fréquence de l'horloge de transmission série est de 150 kHz 33002440.11 Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Principes et mesures de base Section du fil raccordant le module et le TELEFAST Afin de réduire au maximum les chutes de tension en ligne, respectez les précautions suivantes : Si Et Alors Le codeur utilise une alimentation de 5 VCC La distance entre le module et le TELEFAST est < 100 m Utilisez un fil avec une section minimale de 0,08 mm (jauge 28) La distance entre le module et le TELEFAST est > 100 m Utilisez un fil avec une section minimale de 0,34 mm (jauge 22) Raccordement de l’alimentation du codeur Afin de réduire les chutes de tension avec un 0 V, engendrées par le courant d'alimentation du codeur, il est conseillé de relier le 0 V comme suit : 33002440.11 253 Principes et mesures de base Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Câblage des sorties du codeur sur le TELEFAST Si les sorties du codeur ont une logique positive ou négative avec un nombre inférieur à 24, utilisez la procédure de raccordement suivante : Si Et les sorties du codeur ont une logique positive leur nombre est inférieur à 24 les sorties du codeur ont une logique négative leur nombre est inférieur à 24 Alors • Reliez les sorties du codeur aux entrées du TELEFAST, du poids le plus faible au poids le plus fort. • Reliez les entrées du TELEFAST inutilisées à la borne 0 V • Reliez les sorties du codeur aux entrées du TELEFAST, du poids le plus faible au poids le plus fort. • Ne reliez pas les entrées du TELEFAST inutilisées. Protection de l’alimentation du codeur Selon la tension d'alimentation du codeur, l'alimentation doit être protégée comme suit : 254 33002440.11 Modules de came électroniques TSX CCY 1128 Principes et mesures de base Si Alors La tension d'alimentation du codeur est de 10…30 VCC Le fusible de protection est intégré au TELEFAST : La tension d'alimentation du codeur est de 5 VCC • taille : 1A • type : à fusion rapide Prévoir un fusible série (Fu) pour l'alimentation positive : • calibre : à déterminer par l'utilisateur, en fonction du TELEFAST et de la consommation du codeur • type : à fusion rapide Surveillance de l’alimentation du codeur Si la tension d'alimentation du codeur diminue de plus de 15 %, le défaut (signal EPSR) est renvoyé au module. Si le codeur n'a pas de retour d'alimentation, procédez comme suit : Si Alors Pas de retour d'alimentation du codeur Connectez l'EPSR positif et négatif au TELEFAST : 33002440.11 • la borne EPSR positive du TELEFAST à la borne positive de l'alimentation du codeur ; • la borne EPSR négative du TELEFAST à la borne négative de l'alimentation du codeur. 255 Principes et mesures de base Modules analogiques TSX AEY/ASY Modules analogiques TSX AEY/ASY Contenu de ce chapitre Précautions de câblage des modules analogiques ................... 256 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives et recommandations pour la configuration et l'installation des modules analogiques du matériel Premium en matière de mise à la terre et de CEM. Précautions de câblage des modules analogiques Introduction Afin de protéger le signal des parasites extérieurs induits en mode série et des parasites en mode commun, il est conseillé de prendre les précautions ci dessous. Type de conducteurs Utilisez les paires torsadées et blindées avec un diamètre minimum de 0,28 mm2 (jauge AWG24). Blindage des câbles • Pour les modules équipés d'un bornier à vis (TSX AEY 414 et TSX ASY 410) : Reliez chaque extrémité du blindage des câbles aux bornes de reprise de blindage (bornes de terre). 256 33002440.11 Modules analogiques TSX AEY/ASY • Principes et mesures de base Pour les modules équipés de connecteur(s) Sub-D (TSX AEY 16••/8••/420 et TSX ASY 800) : ◦ Raccordement au niveau des connecteurs Sub-D : En raison du nombre de voies élevé, un câble 13 paires torsadées minimum avec un blindage général (diamètre extérieur de 15 mm maximum), équipé d'un connecteur Sub-D 25 points mâle est utilisé pour la liaison directe au module. Reliez le blindage des câbles au capot du connecteur Sub-D mâle. L'automate est ensuite mis à la terre par les petites colonnes de serrage du connecteur Sub-D. Par conséquent, le connecteur Sub-D mâle doit être vissé au socle femelle. ◦ Raccordement par TELEFAST : Reliez le blindage des câbles aux bornes prévues à cet effet et l'ensemble à la masse de l'armoire. Association de connecteurs de câble Des paires multiples de câbles peuvent être groupées pour des signaux du même type et avec la même référence par rapport à la masse. Cheminement des câbles Eloignez autant que possible les fils de mesure des câbles d'entrées/sorties TOR (sorties à relais en particulier) des câbles émettant des signaux électriques. Référence des capteurs par rapport à la terre Pour assurer un bon fonctionnement de la chaîne d'acquisition, il est recommandé de prendre les précautions suivantes : • les capteurs doivent être proches les uns des autres (quelques mètres) ; • tous les capteurs sont référencés sur un même point qui est relié à la terre du module. 33002440.11 257 Principes et mesures de base Modules analogiques TSX AEY/ASY Utilisation des capteurs référencés par rapport à la terre Les capteurs sont connectés selon le schéma suivant : Si les capteurs sont référencés par rapport à la terre, cela peut dans certains cas, ramener un potentiel de terre éloigné sur la borne ou le connecteur Sub-D. Il est donc impératif de respecter les règles suivantes : • Le potentiel doit être inférieur à la tension de sécurité : par exemple, une crête de 48 V en France. • La mise à un potentiel de référence d'un point du capteur provoque la génération d'un courant de fuite. Vous devez donc vérifier que l'ensemble des courants de fuite générés ne perturbe pas le système. Utilisation de pré-actionneurs référencés par rapport à la terre Il n'y a pas de contrainte technique particulière pour référencer les pré-actionneurs à la terre. Pour des raisons de sécurité, il est cependant préférable d'éviter de ramener un potentiel de terre éloigné sur le bornier, celui-ci pouvant être très différent du potentiel de terre à proximité. 258 33002440.11 Module de pesage TSX ISPY100/101 Principes et mesures de base Module de pesage TSX ISPY100/101 Contenu de ce chapitre Recommandations pour l'installation d'un système de mesure ................................................................................. 259 Recommandations pour le câblage ......................................... 261 Raccordement des sorties TOR des modules de pesage.................................................................................. 262 Introduction Ce sous-chapitre comprend les directives et recommandations pour la configuration et l'installation des éléments de base du matériel Premium en matière de mise à la terre et de CEM. Recommandations pour l'installation d'un système de mesure Introduction La qualité de la mesure fournie par le module peut varier considérablement si la procédure d'installation et de mise en place des capteurs n'a pas été respectée. Les sections suivantes décrivent certaines opérations à effectuer. Répartition des charges Dans un système de mesure, les capteurs de pesage supportent les poids suivants : • le poids maximum à peser ; • le poids du récepteur de charge et de ses structures (ou tare de mesure). Ce poids total est réparti entre 1, 2, 3, 4, 6 ou 8 capteurs. La conception des structures mécaniques, la forme du récepteur de charge et la répartition de la charge sur ou dans le récepteur font que le poids total n'est pas toujours réparti équitablement entre les capteurs (sauf s'il n'y a qu'un capteur). Vérifiez que les capteurs de pesage sont dimensionnés pour supporter le poids total (poids maximum + tare) auxquels ils seront soumis. 33002440.11 259 Principes et mesures de base Module de pesage TSX ISPY100/101 Blocage des interférences sur le récepteur de charge La déflexion d'un capteur de pesage étant très faible (quelques dixièmes de millimètre), toute interférence sur le récepteur de charge ou tout frottement sur sa structure permanente entraîne une mesure de poids erronée et empêche tout réglage du module. Montage mécanique des capteurs de pesage Utilisez les capteurs en traction ou en compression verticalement, en respectant leur sens de fonctionnement (traction ou compression). La tolérance maximale admise sur la verticalité du montage est de l'ordre du degré, selon le montage et la précision recherchée. Protection des capteurs contre les courants parasites Il est recommandé de doter les capteurs d'une tresse de masse jouant le rôle de shunt électrique, pour les protéger contre les courants susceptibles de circuler dans la structure métallique (courants de terre, à partir de la borne à connecter, décharges électrostatiques…). Cette tresse aura une longueur suffisante pour ne pas engendrer de contraintes mécaniques et sera placée juste à côté des capteurs entre la structure fixe et le récepteur de charge. Contact avec de l'eau et des produits corrosifs Les capteurs de pesages sont conçus pour être étanches à l'eau. Cependant, évitez tout contact avec de l'eau, des produits corrosifs et l'exposition directe au soleil. Maintenance préventive de l'installation et des accessoires Le module de pesage ne requiert aucune maintenance particulière. Cependant, les capteurs de pesage doivent être nettoyés régulièrement s'ils sont utilisés dans un environnement difficile. Testez et vérifiez régulièrement le fonctionnement mécanique du récepteur de charge. • 260 Nettoyez le récepteur et ses structures car un dépôt de produits ou de matériaux peut faire varier la tare de manière significative. 33002440.11 Module de pesage TSX ISPY100/101 Principes et mesures de base • Vérifiez la verticalité des capteurs de pesage. • Vérifiez l'état des capteurs et des actionneurs en fonction de leur durée d'utilisation. • Etc. NOTE: les statistiques montrant que 90 % des pannes concernant une installation de pesage/dosage ne sont pas imputables au dispositif de commande électrique, mais à l'installation elle-même (par exemple, détecteurs de limite inopérants, machinerie inopérante). Recommandations pour le câblage Introduction Pour protéger le signal contre les bruits externes induits par le mode série et contre les bruits en mode commun, suivez ces instructions. Type de conducteurs Utilisez des paires torsadées blindées d'une section minimale de 0,28 mm2 (calibre AWG24). Blindage des câbles Ne connectez le blindage du câble de mesure qu'à la terre sur le module. Vous pouvez également raccorder les deux extrémités du blindage à la terre, si les terres des deux côtés de la connexion sont de bonne qualité. Sur les connecteurs Sub-D, connectez le blindage du câble au capot du connecteur, la terre de l'automate étant raccordée par les vis de serrage du connecteur Sub-D. C'est pour cette raison que le connecteur Sub-D mâle est vissé à son embase femelle. Cheminement des câbles Maintenez les fils de mesure aussi loin que possible des câbles d'E/S TOR (notamment des sorties relais) et des câbles qui transmettent des signaux de « puissance ». 33002440.11 261 Principes et mesures de base Module de pesage TSX ISPY100/101 Au lieu de faire cheminer les câbles parallèlement (en conservant un écartement d'au moins 20 cm), faites-les se croiser à angle droit. NOTE: l'entrée de mesure est mise à la terre via le module. Raccordement des sorties TOR des modules de pesage Généralités Les sorties TOR des modules de pesage permettent de déclencher des actions sur le franchissement du seuil. Cette fonction est utilisée dans l'application de "doseuse". Les sorties TOR sont connectées à l'aide d'un bornier à vis : Les sorties communes 2 et 3 sont reliées par la carte. Caractéristiques des sorties TOR Le tableau suivant présente les caractéristiques des sorties TOR du module TSX ISP Y100/ 101 : 262 Sortie TOR Caractéristiques Nombre de voies 2 Type Transistors A 33002440.11 Module de pesage TSX ISPY100/101 Principes et mesures de base Sortie TOR Caractéristiques Temps de réponse Discrimination de 1 ms. Le point où le seuil entre deux mesures est atteint est calculé par l'interpolation en millisecondes. Tension d'alimentation nominale 24 V Tension d'isolement 1 500 Veff Courant maximum 500 mA Protection Inversion de polarité et court-circuit Prévoir un fusible sur les pré-actionneurs +24 V Protection Les sorties sont protégées par une mise à la terre galvanique. Chacune des deux voies de sortie est protégée contre : • les courts-circuits et surcharges ; • les inversions de polarité. NOTE: Afin d'obtenir une protection optimale contre les inversions de polarité, il est essentiel de placer un fusible à fusion rapide sur l'alimentation, en amont de la charge (indiqué Fu dans le schéma ci-dessus). 33002440.11 263 Principes et mesures de base Réseaux Contenu de cette partie Profibus ................................................................................ 265 Interbus................................................................................. 275 Ethernet ................................................................................ 282 Réseau Modbus Plus ............................................................. 304 Réseau RIO .......................................................................... 310 Introduction Ce chapitre comprend les directives, instructions d'installation et recommandations spécifiques au produit en matière de mise à la terre et de CEM pour les réseaux. Il s'agit des mêmes informations que celles incluses dans les documents accompagnant le produit. 264 33002440.11 Profibus Principes et mesures de base Profibus Contenu de ce chapitre Câblage ................................................................................ 265 Mise à la terre et blindage sur les équipements à équipotentielle ....................................................................... 267 Mise à la terre et blindage sur les équipements sans équipotentielle ....................................................................... 268 Protection contre les surtensions sur les lignes de bus (parafoudre) .......................................................................... 270 Décharge statique des câbles longs PROFIBUS DP................. 272 Borne de décharge capacitive GND 001 .................................. 273 Introduction Ce chapitre comprend les directives, instructions d'installation et recommandations spécifiques au produit en matière de mise à la terre et de CEM pour les composants Profibus. Il s'agit des mêmes informations que celles incluses dans les documents accompagnant le produit. Câblage Directives pour l'installation du segment de bus Lors de l'installation du segments de bus, observez les directives suivantes : • Utilisez le câble de bus le type "A" conforme à la norme PROFIBUS. • Le câble du bus ne doit pas être tordu, écrasé ou tiré. • Un segment de bus doit être équipé sur les deux extrémités d'une terminaison de ligne. L'esclave correspondant doit toujours rester sous tension pour que la terminaison de ligne reste efficace. • Les abonnés du bus n'étant pas en bout de ligne peuvent être séparés du bus sans interrompre les autres transmissions sur la ligne. • Les câbles de dérivation ne sont pas autorisés. 33002440.11 265 Principes et mesures de base Profibus Pose des conducteurs dans les bâtiments A l'intérieur des armoires Pour l'immunité aux parasites, la disposition des câbles joue un rôle important. Veuillez observer les directives suivantes : • Les lignes de transmission de données doivent être séparées de tous les conducteurs de tension continue et de tension alternative >= 60 V. • Entre les lignes de données et les conducteurs d'alimentation, veuillez observer une distance minimale de 20 cm. • Les conducteurs de tension continue et alternative > 60 V et <= 230 V doivent être posées séparément des conducteurs de tension continue et alternative > 230 V. Une pose par faisceaux et canaux de câbles séparés est considérée comme une séparation. • Les presse-étoupe PG avec mise à la terre intégrée ne sont pas admis. • Les éclairages d'armoire sont toujours à effectuer avec des lampes sans starter ou protégées CEM. A l'extérieur des armoires • Les câbles sont à poser en continu sur des supports de câbles métalliques (chemin, goulotte, ou tube). • Un support de câbles ne doit comporter que des conducteurs de < 60 V ou de < 230 V blindés. Vous pouvez utiliser des cloisons étanches sur les supports de câbles métalliques si vous respectez la distance minimale de 20 cm. • Les lignes de données PROFIBUS doivent être posées séparément sur les supports de câbles métalliques. Pose de lignes à l'extérieur des bâtiments Pour la pose de lignes à l'extérieur des bâtiments veuillez d'une manière générale observer les mêmes directives qu'à l'intérieur des bâtiments. De plus, respectez les instructions pour le câble de bus : • Il doit être posé dans un tube plastique approprié. • Lorsque des câbles sont enterrés, utilisez un câble prévu à cet effet. Veuillez également observer la plage de température admissible. • 266 Pour la pose entre bâtiments, prévoir une Protection contre les surtensions sur les lignes de bus (parafoudre), page 270. 33002440.11 Profibus Principes et mesures de base • Pour les vitesses de transmission de plus de 500 kBaud, nous recommandons d'utiliser des lignes en fibre optique. Mise à la terre et blindage sur les équipements à équipotentielle Protection équipotentielle centralisée Chaque blindage de câble doit être connecté par couplage galvanique à une surface suffisante avec la masse (barrette FE/PE) immédiatement après l’entrée du câble dans une armoire électrique. L'exemple suivant montre la connexion du blindage du câble PROFIBUS sur la barrette FE/ PE. NOTE: En raison des fluctuations du potentiel terrestre, il se peut qu’un courant de compensation circule dans un blindage connecté des deux côtés. Pour empêcher cela, il est absolument nécessaire de prévoir une équipotentielle sur toutes les pièces et tous les appareils de l’installation. 33002440.11 267 Principes et mesures de base Profibus L'exemple suivant montre les composants et appareils d'une installation dans un système à équipotentielle. Mise à la terre et blindage sur les équipements sans équipotentielle Principe NOTE: En règle générale, il est préférable de procéder à une mise à la terre et à un blindage avec équipotentielle. Si ceci n'est pas possible pour des raisons dues à la construction des appareils, nous recommandons de procéder à une mise à la terre avec dérivation capacitive des signaux parasites à haute fréquence. Procédures 268 33002440.11 Profibus Principes et mesures de base Vue d'ensemble La figure suivante montre une mise à la terre décentralisée avec dérivation capacitive Mise à la terre décentralisée avec couplage capacitif Le tableau suivant indique les étapes à suivre afin de procéder à une mise à la terre décentralisée par couplage capacitif. Etape Action 1 Procéder à une mise à la terre galvanique du blindage sur (uniquement) une extrémité du bus et sur une grande surface dans l'armoire centrale. 2 Faire cheminer le câble depuis cette position jusqu'au dernier abonné au bus sans procéder à d'autres connexions de la masse. 3 Procéder à une mise à la terre des blindages de tous les abonnés au bus de manière "uniquement capacitive". Utiliser pour ceci p.ex. la borne de décharge GND 001. 4 33002440.11 Commentaire Cette mesure assure au moins une dérivation des perturbations à haute fréquence. Remarque : Sans connexion galvanique, un courant de compensation ne peut pas circuler. Observer l'Exemple de connexion, page 273 et le Montage de la liaison de blindage, page 274 ainsi que les instructions livrées avec l'appareil. 269 Principes et mesures de base Profibus Protection contre les surtensions sur les lignes de bus (parafoudre) Protection contre les surtensions pour les lignes de bus jusqu'à des signaux de 12 Mbps Pour protéger les systèmes de transmission contre les surtensions parasites (foudre), la ligne PROFIBUS DP doit être équipée d'un équipement de protection contre les surtensions adapté dès qu'elle s'étend à l'extérieur d'un bâtiment. A cet effet, le courant nominal de décharge devrait être de 5 kA. Pour la protection d’un câble PROFIBUS DP, il est nécessaire de prévoir deux groupes d’équipements de protection dans chaque bâtiment. Installé directement à l’entrée de la ligne dans le bâtiment, le premier groupe d’équipements de protection (type B110) sert à dériver le courant de foudre, tandis que le deuxième groupe de protection (type MD/HF5), situé à proximité du premier abonné, fait fonction de limiteur de tension. Règles de raccordement des équipements de protection Avant de raccorder les équipements de protection, veuillez observer les règles suivantes : • Installer une ligne de terre fonctionnelle (barre d'équilibrage du potentiel). • Monter les équipements de protection à proximité de la prise de terre fonctionnelle, afin que le trajet de dérivation du courant de choc soit court. Prévoir la ligne vers la terre fonctionnelle aussi courte que possible (min. 6 mm2). • 270 La longueur maximale de ligne dépend de la vitesse de transmission. ◦ Jusqu'à 500 kbauds, vous pouvez prévoir au maximum 4 sections en extérieur avec 8 paires d'appareils de protection (CT B110 et CT MD/HF5). ◦ A partir de 1 Mbaud jusqu'à la vitesse de transmission la plus élevée possible, vous ne pouvez prévoir qu'une seule section en extérieur avec 2 paires d'équipements de protection. • Ne pas permuter les côtés IN et OUT du parafoudre (IN = côté extérieur). • Vérifier que vous effectuez la Mise à la terre du blindage pour les équipements de protection, page 271 selon le type de parafoudre (CT B110 ou CT MD/HF5) utilisé. 33002440.11 Profibus Principes et mesures de base Plan de connexion des équipements de protection Plan de connexion des équipements de protection : Type et nombre de parafoudres de la société Dehn und Söhne GmbH &Co KG pour un câble PROFIBUS DP N° Modèle Nombre par groupe 1 CT MD/HF 5 2 2 CT B110 2 NOTE: veuillez consulter les informations de montage et de raccordement des lignes dans les notices de montage afférentes, livrées avec les parafoudres. Mise à la terre du blindage pour les équipements de protection Les équipements de protection permettent une mise à la terre directe ou indirecte du blindage. Une mise à la terre indirecte est réalisée au moyen d’un parafoudre à gaz. Dans les deux cas, les bornes à ressorts CEM servent au raccordement du blindage de câble du côté entrée et du côté sortie. 33002440.11 271 Principes et mesures de base Profibus NOTE: lorsque le système le permet, nous vous recommandons d'utiliser une mise à la terre de protection directe. Types d'exécution de la mise à la terre du blindage Type de mise à la terre Exécution Mise à la terre directe du blindage Raccordez le blindage du câble d’arrivée à la borne de raccordement IN et celui du câble de départ à la borne de raccordement OUT. Les blindages sont maintenant reliés à PE par couplage galvanique. Mise à la terre indirecte du blindage au moyen d’un parafoudre à gaz Reliez les blindages selon la procédure décrite pour la mise à la terre directe du blindage. Placez le parafoudre à gaz dans le tiroir situé en dessous de la borne de raccordement de l'armoire côté entrée. NOTE: pour toutes autres informations concernant la mise à la terre et la mise à la terre du blindage, veuillez vous référer aux notices de montage afférentes, livrées avec les parafoudres. Décharge statique des câbles longs PROFIBUS DP Décharge électrostatique Lors de la pose de câbles de bus de grande longueur, supprimez la charge statique avant que les câbles ne soient connectés en procédant de la manière suivante : Étape Action 1 Sélectionnez le connecteur PROFIBUS DP qui se trouve le plus près du rail FE/PE. 2 Mettez le rail FE/PE de l'armoire électrique en contact avec le métal du boîtier métallique du connecteur afin de provoquer une décharge électrostatique. 3 Enfichez alors le connecteur du bus sur le périphérique. 4 Déchargez les autres connecteurs de câble PROFIBUS DP comme décrit aux étapes 2 et 3. Remarques NOTE: Lorsque le câble est monté, l'insert métallique du connecteur PROFIBUS-DP est relié, au niveau interne, au blindage du câble. Lorsque le connecteur du câble du bus est inséré dans le port PROFIBUS du module, une courte liaison s'établit automatiquement entre le blindage et le conducteur de protection FE/PE. 272 33002440.11 Profibus Principes et mesures de base Borne de décharge capacitive GND 001 Vue d'ensemble La mise à la terre décentralisée avec décharge capacitive est effectuée dans des systèmes sans équilibrage du potentiel. A cette fin, montez la borne de décharge GND 001 de Schneider conformément aux deux figures suivantes. Exemple de connexion Cet exemple indique la connexion du câble PROFIBUS à la borne de décharge. 1 GND 001 2 Blindage 3 Liaison vers rail DIN 4 Câble PROFIBUS à l'entrée dans l'armoire 5 Câble PROFIBUS à la sortie de l'armoire 33002440.11 273 Principes et mesures de base Profibus Montage de la liaison de blindage Cet exemple montre le montage de la liaison de blindage sur le câble PROFIBUS. NOTE: Aux deux extrémités du bus, ne prévoir qu'un seul câble de dérivation. 274 33002440.11 Interbus Principes et mesures de base Interbus Contenu de ce chapitre Installation de la vis de mise à la terre de l'adaptateur de communication Momentum..................................................... 275 Protection équipotentielle centralisée de l'INTERBUS............... 278 Protection contre les surtensions sur les lignes de bus distant (parafoudres)......................................................................... 279 Introduction Ce chapitre comprend les directives, instructions d'installation et recommandations spécifiques au produit en matière de mise à la terre et de CEM pour les composants Interbus. Il s'agit des mêmes informations que celles incluses dans les documents accompagnant le produit. Installation de la vis de mise à la terre de l'adaptateur de communication Momentum Présentation Récemment revus pour répondre aux nouvelles normes Interbus sur l'immunité au bruit électrique, les produits Momentum ont été modifiés et intègrent une vis de mise à la terre supplémentaire. Cette deuxième vis de mise à la terre est disponible avec tous les nouveaux produits Momentum ou les produits Momentum mis à niveau. A l'heure actuelle, quatre adaptateurs de communication ont été mis à niveau. Il s'agit des adaptateurs suivants : • Adaptateur de communication Momentum Interbus (170 INT 110 03), prenant en charge les fonctions de diagnostic d'un maître Interbus de génération 4, et conforme à la certification Interbus, de version 2 • Adaptateur de communication Momentum Ethernet (170 ENT 110 01), de version 2 • Adaptateur de communication Momentum Ethernet (170 ENT 110 02), de version 1 • Adaptateur de communication Momentum FIPIO (170 FNT 110 01), de version 2 Ces adaptateurs de communication contiennent un nouveau système de mise à la terre, à l'origine requis pour répondre à la norme Interbus révisée sur l'immunité au bruit électrique 33002440.11 275 Principes et mesures de base Interbus (capacité à réussir un test de transmission par salves transitoire rapide électrique de 2,2 kV). Ce système de mise à la terre comprend une cheville mâle/femelle et une vis dans l'adaptateur de communication, reliée à un écrou-cheville de mise à la terre fixe sur le circuit imprimé sur des modules d'E/S Momentum sélectionnés. NOTE: les conditions d'immunité au bruit électrique s'appliquent uniquement aux systèmes qui requièrent la certification Interbus, version 2 et à aucun autre réseau de communication en cours d'utilisation par les E/S Momentum. Modules d'E/S Momentum Les modules d'E/S Momentum comprennent le montage écrou-cheville de mise à la terre fixe. La cheville mâle/femelle et les vis de mise à la terre se trouvent dans les adaptateurs de communication reconçus. 276 Nom Description 170 AAI 030 00 Module d'entrée analogique différentiel à 8 voies 170 AA1 140 00 Module analogique d'entrée mono à 16 voies 170 ADI 340 00 Module d'entrée 16 points 24 V cc 170 ADI 350 00 Module d'entrée 32 points 24 V cc 170 ADM 350 10 Module 16 entrées/ 16 sorties 24 V cc 170 ADM 350 11 Module d'entrée / de sortie 16 points 24 VCC - réponse rapide 170 ADM 350 15 Module d'entrée / de sortie 16 points 24 VCC - bas véritable 170 ADM 370 10 Module à 2 ampères 16 entrées/ 8 sorties 24 V cc 170 ADM 390 10 Module 16 entrées / 12 sorties 24 VCC - avec surveillance 170 ADM 390 30 Module 10 entrées 24 VCC / 8 sorties relais 170 ADM 390 31 Module 10 entrées 24 VCC / 8 sorties relais (24 VCC) 170 ADM 850 10 Module de sortie 16 points de 10 à 60 V cc 170 ADO 340 00 Module de sortie 16 points 24 V cc 170 ADO 350 00 Module de sortie 32 points 24 V cc 170 ADO 830 30 Module 6 sorties à relais 170 AEC 920 00 Module compteur rapide 170 AMM 090 00 Module 4 entrées / 2 sorties analogiques - 4 entrées / 2 sorties numériques 170 AMM 090 01 Module d'entrée analogique 4 points / de sortie 2 voies 12 VCC 170 AMM 110 30 Module 2 entrées / 2 sorties analogiques - 16 entrées / 8 sorties numériques 33002440.11 Interbus Principes et mesures de base Nom Description 170 ANR 120 90 Module 6 entrées / 4 sorties analogiques - 8 entrées / 8 sorties numériques 170 ANR 120 91 Module 6 entrées / 4 sorties analogiques - 8 entrées/sorties numériques 10/10 V 170 ARM 370 30 Module d'alimentation 120 V ca, 10 entrées/ 8 sorties 24 V cc Outils requis Le seul outil requis pour installer la vis de mise à la terre est un tournevis cruciforme PZ 2. Le couple maximum recommandé sur la vis de mise à la terre est de 0,5 Nm (4.4 in/lb). Installation ATTENTION RISQUE DE DETERIORATION DU MODULE Lorsque vous utilisez la nouvelle version des modules d'E/S ci-dessus avec n'importe quel adaptateur de communication ou de processeur qui ne possède pas la fonction "seconde vis de terre", n'installez pas la cheville dans le montage écrou-cheville de mise à la terre fixe sur la carte à circuits imprimés du module d'E/S. La cheville risque de toucher certains composants de l'adaptateur, pouvant provoquer la défaillance d'une opération ou du produit. Le non-respect de ces instructions peut provoquer des blessures ou des dommages matériels. Pour installer la vis de mise à la terre, suivez les instructions ci-après. Pour connaître l'emplacement de la vis, reportez-vous au schéma ci-après. Etape 33002440.11 Action 1 Installez la cheville dans le montage écrou-cheville de mise à la terre fixe fileté, qui se trouve sur le circuit imprimé du module d'E/S. 2 Emboîtez l'adaptateur de communication sur le module d'E/S. Suivez la même procédure que pour tous les autres produits Momentum. (Pour plus d'informations sur les adaptateurs de communication, reportez-vous au manuel Embase d'E/S Modicon Momentum Guide de l'utilisateur (870 USE 002). 3 Insérez la vis de mise à la terre à travers la partie supérieure de l'adaptateur de communication. 277 Principes et mesures de base Interbus Installation de la vis de mise à la terre : Compatibilité amont Les modules d'E/S ci-dessus peuvent également être utilisés avec n'importe quel adaptateur ou processeur de communication Momentum ne comprenant pas la vis de mise à la terre. Protection équipotentielle centralisée de l'INTERBUS Protection équipotentielle centralisée Pour la mise en service, reliez sur une grande surface, chaque blindage de câble à la masse (rail FE/PE), dès leur introduction dans l'armoire. Décharge statique Lors de la pose de câbles de bus très long, supprimez la charge statique avant que les câbles ne soient connectés en procédant de la manière suivante : 278 33002440.11 Interbus Principes et mesures de base Etape Action 1 Procédez à la décharge statique en commençant par le connecteur INTERBUS le plus proche du rail FE/PE. 2 Mettez le rail FE/PE de l’armoire électrique en contact avec le métal du boîtier de connexion. 3 Branchez ensuite le connecteur de bus dans l'équipement, à condition d’avoir déjà supprimé la charge statique de celui-ci. 4 Supprimez la charge statique des autres connecteurs INTERBUS du câble, en procédant de la même manière, puis branchez-les sur les équipements. Remarques relatives au raccordement du blindage de câble à la terre NOTE: Lorsque le câble est monté, l’insert métallique du connecteur INTERBUS est relié, au niveau interne, au blindage de câble. Lors du branchement du connecteur de câble de bus sur l’interface INTERBUS du module, une courte liaison s’établit automatiquement entre le blindage et le conducteur de protection PE. Protection contre les surtensions sur les lignes de bus distant (parafoudres) Protection contre les surtensions Pour protéger les équipements de transmission contre les surtensions induites par couplage sur les lignes (foudre), il convient d'intégrer des dispositifs de protection contre les surtensions dans les câbles de bus distants dès lors qu'ils sont posés à l'extérieur de bâtiments. A cet effet, le courant nominal de décharge devrait être de 5 kA. Vous pouvez, par exemple, utiliser les parafoudres de type VT RS485 et CT B110 de la société Dehn und Söhne GmbH & Co KG. Pour l'adresse du fournisseur ainsi que les références de ces équipements et des accessoires, reportez-vous au document TSX Momentum, Adaptateur de bus pour INTERBUS, Manuel utilisateur. Pour la protection d'un câble INTERBUS, deux groupes d'équipements de protection dans chaque bâtiment sont nécessaires. Le premier groupe (de type B110) est placé à l'entrée du câble dans le bâtiment et sert de paratonnerre. Le second groupe (de type RS485), situé à proximité du premier abonné, protège des surtensions. 33002440.11 279 Principes et mesures de base Interbus Règles de raccordement des équipements de protection Avant de raccorder les équipements de protection, veuillez observer les règles suivantes : • Installez une ligne de terre fonctionnelle (barre d'équilibrage du potentiel). • Montez les équipements de protection à proximité de la prise de terre du bâtiment afin que le trajet de dérivation du courant de choc soit court. Le câble entre le bâtiment et la terre fonctionnelle doit être aussi court que possible (minimum 6mm2). • Vous pouvez connecter jusqu'à 10 équipements de protection en série avec 4 sections en extérieur sur les câbles INTERBUS pour relier les bâtiments entre eux. • Procédez à la mise à la terre du blindage, page 281 de la ligne INTERBUS en fonction du parafoudre utilisé (type CT B110 ou type VT RS485). Plan de connexion des équipements de protection Type et nombre de parafoudres de la société Dehn und Söhne GmbH &Co KG pour un câble de bus distant LiYCY (INTERBUS) : 280 N° Type Nombre par groupe 1 VT RS485 1 2 CT B110 3 33002440.11 Interbus Principes et mesures de base NOTE: Veuillez consulter les informations de montage et de raccordement des lignes dans les notices de montage afférentes, livrées avec les parafoudres. Mise à la terre du blindage pour les équipements de protection Les équipements de protection permettent une mise à la terre directe ou indirecte du blindage. Une mise à la terre indirecte est réalisée au moyen d’un parafoudre à gaz. La procédure de mise à la terre du blindage dépend du type de parafoudre. Type de parafoudre Mise à la terre directe du blindage Mise à la terre indirecte du blindage au moyen d'un parafoudre à gaz CT B110 Raccordez le blindage du câble d'arrivée du bus distant à la borne de raccordement IN et celui du câble de départ à la borne de raccordement OUT. Les blindages sont maintenant reliés à PE par couplage galvanique. Reliez les blindages selon la procédure décrite pour la mise à la terre directe du blindage. Placez le parafoudre à gaz dans l'unité située sous la borne de raccordement du blindage côté entrée. Les bornes de la bride de serrage CEM fixent le blindage de câble du bus distant côté entrée et côté sortie. VT RS485 Raccordez le blindage du câble d'arrivée du bus distant à la borne de raccordement IN2 et celui du câble de départ à la borne de raccordement OUT2. Raccordez le blindage du câble d'arrivée du bus distant à la borne de raccordement IN1 et celui du câble de départ à la borne de raccordement OUT1. Le parafoudre à gaz est installé dans l'équipement. Remarque : Connectez les bornes de la mise à la terre du parafoudre au conducteur PE. NOTE: Pour toute autre information concernant la mise à la terre et la mise à la terre du blindage, veuillez vous référer aux notices de montage afférentes, livrées avec les parafoudres. 33002440.11 281 Principes et mesures de base Ethernet Ethernet Contenu de ce chapitre Règles de base...................................................................... 282 Règles de câblage ................................................................. 289 Utilisation des chemins de câbles............................................ 291 Liaisons entre bâtiments......................................................... 300 Utilisation de la fibre optique ................................................... 302 Introduction Ce chapitre comprend les directives, instructions d'installation et recommandations spécifiques au produit en matière de mise à la terre et de CEM pour les composants Ethernet. Il s'agit des mêmes informations que celle incluses dans les documents accompagnant le produit pour 'Transparent Factory". Ces informations s'appliquent cependant à l'Ethernet dans son ensemble. Règles de base Introduction Le chapitre suivant décrit les règles et les précautions à prendre pour installer un câblage Ethernet dans des conditions optimales. Pésentation Description L'installation d'un système Transparent Factory nécessite le respect de quelques précautions. Ce qui suit explique quels câblages choisir, pourquoi, et comment les installer pour obtenir toute satisfaction. Principes • 282 Les équipements répondant aux normes industrielles (compatibilité électromagnétique, ou « CEM ») fonctionnent bien de façon autonome. 33002440.11 Ethernet Principes et mesures de base • Des précautions sont à prendre lorsqu'on connecte des équipements entre eux de manière à ce qu'ils fonctionnent dans leur environnement électromagnétique, conformément à leur destination. L'utilisation exclusive de câbles isolants à fibres optiques pour Transparent Factory est le moyen de s'affranchir de tout problème de CEM sur ces liaisons NOTE: Le marquage CE est réglementaire en Europe. Il ne garantit pas à lui seul les performances réelles des systèmes vis-à-vis de la CEM. Raccordement à la terre et mise à la masse Introduction Un réseau de mise à la terre transporte un courant de fuite et des défauts de courant en provenance des équipements, un courant en mode commun issu des câbles externes (électricité et télécommunications principalement) et des courants produits directement par la foudre. Description Physiquement, la faiblesse de la résistance (du fait de la distance à la terre) est moins préoccupante que l'équipotentialité locale du bâtiment. En réalité, les lignes les plus sensibles sont celles qui relient les équipements entre eux. Pour limiter la circulation des courants en mode commun des câbles qui ne quittent pas le bâtiment, il est nécessaire de limiter la tension entre les équipements interconnectés sur le site. Une terre mécanique est une pièce conductrice matérielle qui est exposée, qui n'est pas sous tension en temps normal, mais qui peut l'être en cas de défaillance. Respectez toutes les normes et consignes de sécurité locales et nationales. DANGER RISQUE D'ELECTROCUTION Lorsqu'il est impossible de prouver que l'extrémité d'un câble blindé est reliée à la masse locale, ce câble doit être considéré comme dangereux et les équipements de protection individuelle (EPI) doivent être utilisés. Le non-respect de ces instructions provoquera la mort ou des blessures graves. 33002440.11 283 Principes et mesures de base Ethernet Principe En principe, aucun autre élément n'a d'incidence sur la sécurité des personnes, en particulier la résistance de la mise à la terre ou la méthode de raccordement des terres mécaniques à la terre. Les équipements et les systèmes électroniques sont interconnectés. Le meilleur moyen de s'assurer que tout fonctionne correctement est de maintenir la bonne équipotentialité entre les équipements. En dehors de la sécurité du personnel, qui est une contrainte LF (basse fréquence), l'équipotentialité entre les équipements doit être satisfaisante, en particulier pour les équipements numériques même à très haute fréquence. Respectez toutes les normes et consignes de sécurité locales et nationales. DANGER RISQUE D'ELECTROCUTION Lorsqu'il est impossible de prouver que l'extrémité d'un câble blindé est reliée à la masse locale, ce câble doit être considéré comme dangereux et les équipements de protection individuelle (EPI) doivent être utilisés. Le non-respect de ces instructions provoquera la mort ou des blessures graves. 284 33002440.11 Ethernet Principes et mesures de base Mode Différentiel et Mode Commun Mode Différentiel Le mode différentiel est la façon normale de transmettre les signaux électriques et électroniques. Les données Transparent Factory sous forme électrique sont transmises en mode différentiel. Le courant se propage sur un conducteur et revient sur l'autre conducteur. La tension différentielle se mesure entre les conducteurs. Lorsque les conducteurs aller et retour sont d'une part côte à côte, comme dans les câbles Transparent Factory, et d'autre part éloignés des courants perturbateurs, les interférences du mode différentiel sont généralement négligeables. Mode Différentiel Mode Commun Le mode commun est un mode parasite où le courant se propage dans le même sens sur tous les conducteurs et revient par la masse. Mode Commun Une masse (un coffret conducteur par exemple) sert de référence de potentiel pour les électroniques, et de retour pour les courants de mode commun. Tout courant, même fort, qui passe par un câble, en mode commun dans un équipement isolé des masses, en ressort par les autres câbles, y compris les câbles Transparent Factory lorsqu'ils existent. 33002440.11 285 Principes et mesures de base Ethernet Câblage des masses et du neutre Maillage des masses Le maillage des masses à l'intérieur d'une armoire ou d'une petite machine est un paramètre essentiel, ces masses étant directement accessibles pour les composants électroniques. Lorsque les masses sont mal maillées, un câble supportant un courant de mode commun perturbe tous les autres (y compris les câbles électriques Transparent Ready). Le bon maillage des masses réduit ce phénomène. Toutes les structures métalliques de la baie seront donc interconnectées. Les connexions équipotentielles pour la sécurité doivent être renforcées par des connexions directes entre tous les éléments de la machine ou de l'armoire. Les bonnes méthodes de câblage et de maillage des masses doivent être appliquées aux armoires, aux machines et aux bâtiments. NOTE: Les perturbations HF conduites en mode commun sur les câbles sont le principal problème en CEM. 286 33002440.11 Ethernet Principes et mesures de base Vous devez systématiquement utiliser une grille ou un maillage de masses dans l'armoire afin de placer tous les équipements. NOTE: Toutes les fixations doivent être réalisées avec un contact électrique : Vous devez donc gratter la peinture. Câblage du neutre Le schéma de neutre TN-C, en confondant le conducteur neutre (noté N, qui est actif) avec le conducteur de protection (noté PE), permet à de forts courants de circuler à travers les masses. Ce schéma est donc néfaste à l'environnement magnétique. Le schéma de neutre TN-S (avec ou sans protection à courant différentiel résiduel) est très préférable. NOTE: Il convient de toujours respecter scrupuleusement les réglementations de sécurité locales. 33002440.11 287 Principes et mesures de base Ethernet Choix du câblage électrique Transparent Factory Câbles blindés Le choix de la qualité d'écran dépend du type de liaison. SCHNEIDER ELECTRIC définit les câbles pour chaque bus de terrain et chaque réseau local de manière à garantir la compatibilité électromagnétique de l'installation. Un câble blindé constitue une excellente protection contre les interférences électromagnétiques, particulièrement en hautes fréquences. L'efficacité d'un câble blindé dépend du choix de l'écran et surtout de sa mise en œuvre. NOTE: Les câbles Transparent Factory comportent un feuillard et une tresse. Câbles à feuillard Le problème des câbles à feuillard est leur fragilité. L'effet protecteur en HF d'un feuillard est endommagé par les différentes manipulations du câble. Les tractions et torsions des câbles Transparent Factory doivent donc être réduites au minimum, notamment lors de l'installation. Avec une simple tresse et à partir de quelques MHz, l'effet protecteur peut atteindre plusieurs centaines de MHz, si les connexions de l'écran sont acceptables. Le raccordement bilatéral de l'écran aux masses permet de se protéger contre les interférences les plus importantes. C'est pourquoi il est primordial d'équiper correctement chaque extrémité des câbles blindés Transparent Factory de connecteurs RJ45 blindés à paire torsadée. L'utilisation de câbles autres que des câbles à paire torsadée, blindés et à feuillard peut provoquer des défauts de communication intermittents et risque d'affecter le fonctionnement de votre équipement. AVIS DEFAUTS DE COMMUNICATION Utilisez des câbles à paire torsadée, blindés et à feuillard pour éviter tout défaut de communication. Le non-respect de ces instructions peut provoquer des dommages matériels. 288 33002440.11 Ethernet Principes et mesures de base Câble à paire torsadée, blindé et à feuillard Sensibilité des différentes familles de câbles Description Tableau descriptif Famille Câbles Comportant Comportement CEM 1 …analogique circuits d’alimentation et de mesure des capteurs analogiques Ces signaux sont sensibles 2 ….numérique et télécom circuits numériques et bus de données, dont Transparent Factory Ces signaux sont sensibles. Ils provoquent des interférences pour la famille 1 si leur blindage n'est pas suffisant. 3 ….de relayage circuits des contacts secs avec risques de réamorçages Ces signaux sont perturbateurs pour les familles 1 et 2 4 …d'alimentation circuits d'alimentation Ces signaux provoquent des interférences. Règles de câblage Introduction Le monteur doit, dans la mesure du possible, respecter les règles suivantes. 33002440.11 289 Principes et mesures de base Ethernet Première règle de câblage Principe Il est souhaitable de plaquer toute liaison contre des structures équipotentielles de masse afin de bénéficier de l'effet protecteur HF. L'utilisation de chemins de câbles conducteurs permet d'obtenir un niveau de protection satisfaisant dans la plupart des cas. Vois devez au minimum vous assurer que les câbles de liaisons inter ou intra bâtiments sont reliés à la masse : câble de terre ou chemin de câbles. Pour les liaisons internes aux armoires et aux machines, les câbles doivent systématiquement être plaqués contre la tôle. Pour conserver un effet protecteur correct, il est conseillé de respecter une distance entre les câbles supérieure à 5 fois le rayon "R" du plus gros d'entre eux : Positionnement des câbles Deuxième règle de câblage Principe Seules des paires de signaux analogiques, numériques et de télécommunication peuvent être attachées ensemble dans un même faisceau. 290 33002440.11 Ethernet Principes et mesures de base Les circuits de relayage, variateurs, d'alimentation et de puissance doivent être séparés des paires précédentes. Attention, notamment lors de la mise en oeuvre des variateurs de vitesse, à bien séparer les raccordements électriques des liaisons de données. Chaque fois que cela est possible, une goulotte doit être réservée aux raccordements électriques, même dans les armoires. Troisième règle de câblage Principe Les câbles de puissance n'ont pas besoin d'être blindés s'ils sont filtrés. Ainsi, les sorties électriques des variateurs de vitesse doivent être impérativement blindées ou filtrées. Utilisation des chemins de câbles Introduction Ce chapitre décrit les principes de base de l'installation des chemins de câbles. Principes de base sur l'utilisation des chemins de câbles Chemins de câbles métalliques À l'extérieur des armoires, au-delà d'une longueur de 3 m, les goulottes doivent être métalliques. Ces chemins de câbles doivent être reliés électriquement de bout en bout par des éclisses ou par des clinquants. Il est très important de réaliser ces raccordements à l'aide d'éclisses ou de clinquants plutôt qu'en utilisant une tresse et à fortiori un conducteur rond. Ces chemins de câbles doivent être raccordés, de la même façon, aux raccordements des armoires et des machines, après grattage éventuel des peintures pour assurer le contact. Le câble d'accompagnement ne sera utilisé que dans les cas où toute autre solution n'est pas réalisable. 33002440.11 291 Principes et mesures de base Ethernet Exemple : utilisation d'une goulotte métallique Les câbles non blindés doivent être fixés dans les coins des goulottes comme indiqué dans la figure ci-dessous. 292 33002440.11 Ethernet Principes et mesures de base Evolutions futures Attention aux évolutions futures. Une séparation verticale dans la goulotte permet d'éviter de mélanger des câbles incompatibles. Il est préférable de placer un capot métallique sur la demi-goulotte des signaux. Notez qu'un capot métallique complet sur la goulotte n'améliore pas la CEM. Efficacité des différents types de goulottes Effeciency equivalent to equivalent to Transparent Factory Pour Transparent Factory, comme pour chaque réseau de communication, une première limite maximale de longueur de segment (sans répéteur) doit être respectée. Cette limite, égale à 100 mètres, ne peut être atteinte que si les conditions d'installation sont satisfaisantes vis-à-vis de la CEM (notamment : câbles posés dans des goulottes métalliques en continuité électrique de bout en bout, réunies au maillage des masses et à la terre). Il est donc nécessaire de définir une longueur théorique maximale de compatibilité électromagnétique. Cette seconde limite est théorique. Elle sert à optimiser les conditions d'installation et doit être respectée en même temps que la limite précédente. La longueur théorique CEM est de 400 mètres pour Transparent Factory. Séparation des câbles en fonction de leur type Utilisez, dans la mesure du possible, deux goulottes métalliques : • une réservée à la puissance, au relayage et aux variateurs, 33002440.11 293 Principes et mesures de base • Ethernet la seconde aux câbles signaux (capteurs, données, télécoms, etc.). Ces deux goulottes peuvent se toucher si leur longueur est inférieure à 30 m. De 30 à 100 m, on les séparera de 10 cm, indifféremment côte à côte ou superposées. Exemple d'installation avec 2 goulottes Power cable Relay cables (Non shielded) digital cables (Non shielded) analog cables TF Ethernet cables (Shielded) analog cables Ces limites particulières sont toutes issues de la même Longueur Théorique CEM ou "ETL". Atteindre cette ETL suppose que les deux conditions optimales suivantes sont remplies : • une seconde goulotte, éloignée de 30 cm au minimum, est réservée aux câbles de puissance et de relayage, • les goulottes ne sont pas remplies à plus de 50 % de leur capacité. Coefficient Ki Selon le type de réseau de communication, cette valeur peut être différente. 294 33002440.11 Ethernet Principes et mesures de base • Chaque fois que l'une des deux conditions n'est pas remplie de bout en bout, et afin de respecter la compatibilité électromagnétique, un coefficient doit être affecté à la longueur physique de la goulotte. Ces coefficients Ki, définis dans le tableau ci-après, mesurent la diminution de l'effet protecteur. La longueur autorisée qui en résulte sera alors inférieure à la ETL. • De même, dans le cas d'une goulotte unique pour des câbles de puissance et de signal, le coefficient tient compte de l'absence d'une séparation ou d'un couvercle métallique sur la demi-goulotte de signal. Tableau récapitulatif Symbole Condition Illustration Coefficient Longueur totale (1) Ki ETL x 1/ Ki K50 Goulotte unique remplie à 50 % ou plus 2 200 m K10 Goulottes proches de 10 cm (au lieu de 30 cm) 2 200 m K6 Goulotte unique ou 2 goulottes jointives avec séparation et couvercle sur 1/2 goulotte de signal 4 100 m K8 Goulotte unique ou 2 goulottes jointives sans couvercle sur 1/ 2 goulotte de signal 6 60 m K0 Goulotte unique ou 2 goulottes jointives sans séparation 12 30 m (1) Longueur totale maximale s'il s'agit de l'unique condition défavorable (avec ETL = 400 m) 33002440.11 295 Principes et mesures de base Ethernet Modes de vérification de la longueur d'un câble homogène Introduction Il existe deux modes d'utilisation des coefficients Ki. • Pour obtenir la longueur physique autorisée, on part de la ETL et on la divise par Ki (exemples 1 et 2 ci-après). • A l'inverse, lorsque les longueurs physiques sont imposées, multipliez-les par Ki et comparez le résultat à la ETL pour vérifier qu'elles sont conformes aux exigences CEM (exemples 3, 4 et 5). Exemple 1 : Liaisons Transparent Factory inférieures à 30 m Les câblages peuvent alors être réalisés dans un chemin métallique unique (pour ETL = 400 m ou plus). En effet, si la goulotte n'est pas remplie à plus de 50 % (attention aux évolutions futures), seul le coefficient K0 est alors à prendre en compte, ce qui donne une longueur maximale de 400 m : 12 = 30 m. Les câbles de puissance et les liaisons numériques blindées seront fixés dans les coins de la goulotte comme indiqué dans la figure ci-dessous: 296 33002440.11 Ethernet Principes et mesures de base Exemple 2 : Liaisons Transparent Factory jusqu'à moins de 100 m Si la longueur calculée dans une condition d'installation est insuffisante (30 m dans le premier exemple), une amélioration de la configuration sur l'aspect CEM est nécessaire. Une séparation verticale dans la goulotte permet d'éviter de mélanger des câbles incompatibles. Un capot métallique sur la demi-goulotte des câbles signaux limite le parasitage des signaux. C'est pourquoi la valeur du coefficient passe alors de 12 (=K0) à seulement 4 (=K6), ce qui donne (avec ETL = 400 m) la longueur maximale : ETL / 4 = 100 m. Les conditions CEM à respecter sont alors : • Chaque demi-goulotte est, au maximum, remplie à 50 %. • La séparation est métallique et au contact de la goulotte sur toute sa longueur. • Le capot est en contact avec la séparation sur toute la longueur. NOTE: Attention aux évolutions futures. Illustration Exemple 3 : Projet de pose de 30 m de câble Transparent Factory Il est prévu de le poser dans une goulotte unique remplie à 70 %, sans séparation, en présence d'un câble de puissance et d'un câble analogique. Cette condition d'installation, d'après le tableau des symboles Ki, est liée à deux coefficients : K0 (=12) et K50 (=2); il faut donc multiplier la longueur physique par 2 et par 12. Le résultat, qui est de 720 m (30 m x 24), est supérieur à ETL = 400 m, la longueur de 30 m n'est donc pas conforme aux exigences CEM. L'exemple 4 explique une solution possible. 33002440.11 297 Principes et mesures de base Ethernet Mode de vérification de la longueur d'un câble hétérogène Introduction Lorsque les conditions d'installation sont multiples sur la longueur d'un chemin de câble, chaque longueur physique d'un même type de pose est à multiplier par les coefficients concernés suivant les mêmes règles que ci-dessus. La somme des différents résultats doit être inférieure à ETL (Transparent Factory). Exemple 4 : Nouveau projet de pose de 30 m de câble Transparent Factory Le câble de signal de l'exemple 3 est posé sur 10 m selon le type de pose ci-dessus ; les 20 m restants sont placés à 10 cm du premier, dans une goulotte distincte de celle du câble de puissance. Table de calcul Longueur concernée Coefficients Ki concernés Calculs Résultats 10 m K0 (=12) et K50 (=2) 10 m x 24 240 m 20 m K10 (=2) et K50 (=2) 20 m X 4 80 m 240 m + 80 m 320 m Total (30 m) Le résultat de 320 m est maintenant inférieur à ETL = 400 m, la longueur de 30 m installée est donc conforme aux exigences CEM. Exemple 5 : Projet de pose d'un câble FIP de 1 000 m La documentation du système indique que la première limite est respectée, à condition de n'utiliser que le câble principal (une paire 150 Ohms de jauge importante). La valeur de ETL pour cette technologie est de 2 000 m. Supposons que les deux conditions optimales soient respectées sur 700 m et que, sur le reste de la longueur la goulotte de puissance soit : 298 • remplie à plus de 50 %, • et distante seulement de 10 cm de la goulotte de signal. 33002440.11 Ethernet Principes et mesures de base Table de calcul Longueur Coefficients Ki concernés 700 m non 300 m K50 (=2) et K10 (=2) Total (1 000 m) Calculs Résultats 700 m 300 m X 4 1 200 m 700 m + 1 200 m 1 900 m Le résultat de 1 900 m est inférieur à ETL = 2000 m, la longueur installée est donc conforme aux exigences CEM et seule la contingence précédente subsiste (pas de paire de faible jauge). Autres effets protecteurs Introduction L'effet protecteur d'un chemin de câbles est d'environ 50 entre 1 MHz et 100 MHz. Dans le cas où vous ne pouvez pas utiliser ce type de matériel, d'autres effets protecteurs sont possibles. Les chemins de câbles en fils soudés "cablofils" sont moins efficaces et souvent plus coûteux que les goulottes en tôle. Cablofil 33002440.11 299 Principes et mesures de base Ethernet Câble de masse Liaisons entre bâtiments Présentation Ce chapitre indique les précautions et recommandations concernant le câblage entre bâtiments. NOTE: Il est vivement recommandé d'utiliser du câble en fibre optique pour les liaisons de données et donc pour Transparent Factory entre les bâtiments. Ce type de liaison est utilisé pour éliminer des problèmes de boucle entre les bâtiments. Câblage des liaisons électriques Principe Les liaisons inter-bâtiments présentent deux particularités induisant des risques pour l'installation : 300 • la mauvaise équipotentialité entre les masses des installations, • les grandes surfaces de boucles entre les câbles de données et les masses. 33002440.11 Ethernet Principes et mesures de base NOTE: Avant l'installation et le raccordement d'un câble de données entre deux bâtiments, il est impératif de vérifier que les deux prises de terre des bâtiments sont interconnectées. Toutes les masses simultanément accessibles doivent être raccordées à une même prise de terre (ou au moins à un ensemble de prises de terre interconnectées). Cette contrainte est fondamentale pour la sécurité des personnes. Le second risque lié aux liaisons inter-bâtiments est la surface de boucle comprise entre les câbles de données et les masses. Cette boucle est particulièrement essentielle lors d'un foudroiement indirect du site. La surtension induite dans ces boucles lors d'un impact de foudre indirect est d'environ 100 Volts par mètre carré. NOTE: Afin de limiter ce risque, tout cheminement de câble entre deux bâtiments doit être doublé par une liaison équipotentielle de forte section (»35 mm carré). Protection contre les intrusions Principe Les courants de mode commun provenant de l'extérieur doivent être déchargés vers le réseau de terre à l'entrée du site pour limiter les tensions entre équipements. NOTE: Toute canalisation conductrice (câble conducteur, tuyauterie conductrice ou tuyauterie isolante qui véhicule un fluide conducteur) entrant dans un bâtiment doit être raccordée à la terre à l'entrée de celui- au plus court. Des parasurtenseurs doivent être placés sur les câbles électriques, de télécommunications et de signaux (des données, alarmes, contrôles d'accès, surveillance vidéo,…), à l'entrée des bâtiments. L'efficacité de tels dispositifs est en grande partie conditionnée par leur installation. Les parasurtenseurs (varistances, éclateurs, etc.) doivent être connectés directement à la masse du panneau électrique ou aux équipements qu'ils protègent. Un simple raccordement du parasurtenseur à la terre (au lieu de la masse) est inefficace. Dans la mesure du possible, les panneaux où sont installés les protections électriques, de télécommunications et de signaux doivent se trouver à proximité d'une barrette de terre. 33002440.11 301 Principes et mesures de base Ethernet Utilisation de la fibre optique Introduction Ce chapitre fournit les recommandations nécessaires pour le choix des fibres optiques. Choix du type de connexion optique Choix des fibres optiques Schneider Electric propose des équipements Transparent Factory avec des ports optiques : modules, hubs et switches. Ces équipements sont utilisés pour raccorder des fibres multimodes en silice. Chaque liaison optique nécessite deux fibres. Ces fibres doivent être, de bout en bout, de type 62.5/125 et spécifiées pour permettre la communication aux longueurs d'onde 850 nm et 1300 nm. Choix des câbles optiques Le câble doit inclure une quantité minimale de fibres de qualité maximale, comme indiqué dans le paragraphe précédent. Il peut, de plus, comporter d'autres fibres ou conducteurs électriques. Sa protection doit être compatible avec ses conditions d'installation. Mise en place des chemins optiques Définition Les chaînes optiques nécessaires au raccordement des modules, des concentrateurs et des commutateurs Control Intranet sont disponibles dans une longueur de 5 mètres avec les options des connecteurs optiques adaptés. 302 33002440.11 Ethernet Principes et mesures de base Chemin optique duplex MT-RJ / SC (490NOC00005) Chemin optique duplex MT-RJ / ST (490NOT00005) Chemin optique MT-RJ / MT-RJ (490NOR00005) Deux précautions importantes doivent être observées lors de l'installation et de l'utilisation : • 1. Ne pas plier ces chaînes (le rayon minimal est de 10 cm). • 2. Eviter de tirer ou de tordre le câble et les connecteurs. De plus, aucune distance minimale n'est à respecter entre un câble optique et un câble ou un équipement pouvant entrer en contact avec celui-ci. Les cas spéciaux concernant les rayons ionisants puissants ne sont pas traités dans ce manuel. 33002440.11 303 Principes et mesures de base Réseau Modbus Plus Réseau Modbus Plus Contenu de ce chapitre Raccordement et mise à la terre de Modbus Plus ..................... 304 Répéteurs à fibre optique ....................................................... 308 Introduction Ce chapitre comprend les directives, instructions d'installation et recommandations spécifiques au produit en matière de mise à la terre et de CEM pour les composants du réseau Modbus Plus. Il s'agit des mêmes informations que celles incluses dans les documents accompagnant le produit. Raccordement et mise à la terre de Modbus Plus Raccordement des prises Une prise est nécessaire à chaque extrémité du câble principal afin de permettre le branchement du câble principal et du câble de dérivation. Chaque prise comprend une résistance de terminaison interne qui peut être connectée à l'aide de deux cavaliers. Les deux cavaliers sont livrés avec la prise mais ne sont pas installés. Vous devez installer les cavaliers au niveau des prises des extrémités d'un câble pour obtenir l'impédance de terminaison correcte pour le réseau. Les cavaliers des prises de sites en ligne doivent être retirés. L'impédance est maintenue indépendamment du fait qu'un équipement d'abonné soit connecté au câble de dérivation ou non. Tout connecteur peut être déconnecté de son équipement sans affecter l'impédance du réseau. 304 33002440.11 Réseau Modbus Plus Principes et mesures de base Le schéma suivant montre la connexion d'un réseau Modbus Plus avec résistances de terminaison et mise à la terre. Mise à la terre au niveau de la prise Chaque prise dispose d'une vis de mise à la terre pour une connexion à la terre du panneau du site. Les câbles de station Schneider Electric sont livrés avec une cosse de mise à la terre. Cette cosse doit être fermement soudée ou sertie au câble et connectée à la vis de terre de la prise. 33002440.11 305 Principes et mesures de base Réseau Modbus Plus Le schéma suivant montre un câble de dérivation connecté et mis à la terre avec une prise. L'extrémité de l'équipement abonné du câble de dérivation dispose d'une cosse qui doit être connectée à la terre du panneau de l'équipement abonné. Le câble réseau doit être mis à la terre via cette connexion à chaque site abonné, même lorsque l'équipement abonné est absent. Le point de mise à la terre ne doit pas rester ouvert. Aucune autre méthode de mise à la terre ne peut être utilisée. Mise à la terre au niveau du panneau de l'équipement Les câbles de station du réseau Modbus Plus doivent être connectés au rack par un raccordement à la terre. La liaison est établie au moyen d'une boucle métallique de serrage qui relie le blindage du câble au point de mise à la terre. L'illustration suivante montre la mise à la terre Modbus Plus au niveau du panneau de l'équipement. 306 33002440.11 Réseau Modbus Plus Principes et mesures de base NOTE: Pour respecter la conformité CE avec la directive européenne CEM (89/336/ CEE), les câbles de station Modbus Plus doivent être installés conformément à ces instructions. Préparation du câble pour la mise à la terre Le tableau suivant montre les étapes de préparation du câble pour la mise à la terre. Étape Action 1 Déterminez la distance entre le connecteur de fin de câble et le point de mise à la terre souhaité sur le rack ou le panneau. 2 Dénudez la gaine externe du câble. Remarque : Gardez à l'esprit que la distance maximale autorisée entre le point de mise à la terre et le connecteur d'extrémité du câble est de 30 cm (11,8 pouces). 33002440.11 3 Retirez 13-25 mm (0,5 à 1 pouce) de la gaine externe du câble pour dégager la tresse blindée comme le montre la figure ci-dessus. 4 Si le panneau dispose d'un point de mise à la terre adapté au montage de la bride de serrage du câble, installez-la à ce point. 307 Principes et mesures de base Réseau Modbus Plus Répéteurs à fibre optique Mise à la terre d'un répéteur à fibre optique Modbus Plus Étape 1 Action Connectez le répéteur au point de mise à la terre du site. Résultat : Le répéteur est relié à la terre par les vis de terre du châssis ou le fil (-) CC. 2 A l'aide d'un testeur, vérifiez que le répéteur est bien relié au point de terre du site. Application de l'alimentation CA au répéteur. Étape Action 1 Coupez le courant à sa source. 2 Si nécessaire, installez un connecteur différent sur le câble destiné à l'alimentation électrique du site. Remarque : Le câble d'alimentation en courant alternatif fourni avec le répéteur est adapté les prises nord-américaines 110-120 VCA. 3 Retirez le câble d'alimentation en courant alternatif du répéteur. 4 Réglez le sélecteur de puissance sur 110-120 VCA ou 220-240 VCA selon l'alimentation du site. Pour ce faire : 1. retirez le sélecteur de puissance en faisant levier avec un petit tournevis ; 2. réglez le sélecteur sur la tension correcte, conformément aux instructions mentionnées sur le corps du sélecteur ; 3. réinsérez le connecteur. 5 Insérez le câble d'alimentation CA dans le connecteur du panneau arrière. 6 Insérez le câble d'alimentation CA dans la source électrique. Appliquez l'alimentation CC au répéteur. Étape 308 Action 1 Coupez le courant à sa source. 2 Connectez la source aux bornes d'alimentation CC, en respectant la polarité. 33002440.11 Réseau Modbus Plus Principes et mesures de base Commutateur blindage-châssis d'E/S distantes Le blindage de câble RIO doit être défini de façon à spécifier la relation NRP avec la terre du châssis. Le commutateur du cavalier est fourni en position neutre comme l'indique l'illustration ci-dessous : Il doit être réglé : Position du commutateur Fonction 1 Le NRP joue le rôle de station du côté du CRP (le blindage du câble d'E/S distantes est isolé de la mise à la terre du châssis à l'aide d'un condensateur), si la basse fréquence pose problème. 2 Le NRP joue le rôle de module de communication du côté du CRA (le blindage du câble d'E/S distantes est directement connecté à la mise à la terre du châssis), ce qui signifie qu'il utilise la même terre que le module principal de communication d'E/S distantes. 33002440.11 309 Principes et mesures de base Réseau RIO Réseau RIO Contenu de ce chapitre Mise à la terre de réseaux d'E/S distantes................................ 310 Introduction Ce chapitre comprend les directives, instructions d'installation et recommandations spécifiques au produit en matière de mise à la terre et de CEM pour les composants du réseau d'E/S distantes. Il s'agit des mêmes informations que celles incluses dans les documents accompagnant le produit. Mise à la terre de réseaux d'E/S distantes Introduction La communication d'E/S distantes repose sur un point unique de mise à la terre situé au niveau du module de communication. Le câble coaxial et les prises ne disposent d'aucune autre connexion à la terre permettant d'éliminer les boucles de mise à la terre basse fréquence. Mise à la terre manquante Un système de câblage doit toujours être relié à la terre pour assurer le fonctionnement correct des nœuds du réseau. Le système est relié à la terre via le processeur du module de communication d'E/S distantes. Si le câble est supprimé, la mise à la terre ne se fait plus. Blocs de mise à la terre Les blocs de mise à la terre assurent la mise à la terre même en l'absence de câble. Les propriétés supplémentaires sont les suivantes : 310 33002440.11 Réseau RIO • Principes et mesures de base Perte d'insertion basse Ces blocs doivent être pris en compte dans l'affaiblissement du câble principal (à raison de 0,2 dB chacun) uniquement s'ils sont utilisés au nombre de cinq au minimum. L'impédance est de 75 Ω et la perte de retour de >40 dB. • Fréquence des applications à grande échelle Structure d'un bloc de mise à la terre Le bloc de mise à la terre 60-0545-000 est composé de deux connecteurs femelles F en ligne et d'un trou de vissage distinct permettant de connecter un fil de terre. Il présente deux trous de montage permettant de l'installer sur une surface plane. 1 Connecteur femelle F en ligne 2 Bloc de mise à la terre 3 Vis de verrouillage (pour le fil de terre) 4 Vis de fixation NOTE: Des réglementations de construction locales peuvent exiger que le câble blindé soit mis à la terre, lorsque le système de câblage quitte et/ou pénètre un nouveau bâtiment (article NEC 820-33). 33002440.11 311 Principes et mesures de base Réseau RIO Protection contre la surtension Une protection contre la surtension est disponible pour les câbles principaux de réseaux coaxiaux qui passent d'un bâtiment à un autre et sont exposés à la foudre. Le produit recommandé dispose de protecteurs de surtension internes contre les décharges électriques capables d'absorber des courants très élevés induits dans le système de câblage par la foudre. L'équipement indiqué subit des pertes d'insertion inférieures à 0,3 dB à la fréquence de fonctionnement du réseau. Les ports de station inutilisés doivent être fermés à l'aide d'un bouchon de terminaison de port 52-0402-000. Si vous le souhaitez, il est possible d'utiliser une gaine thermorétractable pour sceller les connexions F. L'équipement doit être accessible afin d'en assurer la maintenance, et protégé des éléments extérieurs en cas d'installation à l'air libre. Les plots filetés doivent être connectés à la mise à la terre du bâtiment. Le produit recommandé est Relcom Inc. Réf. CBT-22300G. Coordonnées Relcom Inc. 2221 Yew Street Forest Grove, Oregon 97116, USA Tél : (800) 382-3765 www.relcominc.com 312 33002440.11 Principes et mesures de base Index A alimentation ............................................. 105 armoires électriques ................................. 108 C câblage ................................................... 123 CEM .........................................................40 mesures.................................................69 connexion à la terre racks.................................................... 187 D décharge électrostatique mesures.................................................81 E Ethernet câblage ................................................ 282 chemins de câble.................................. 282 fibre optique ......................................... 282 liaisons entre bâtiments......................... 282 règles de base...................................... 282 EU normes ..................................................16 I Interbus adaptateur de communication................ 275 blindage ............................................... 275 protection contre les surtensions............ 275 interférences couplage ................................................40 mesures.................................................81 interférences électromagnétiques................40 33002440.11 M machines................................................. 108 mesures décharge électrostatique .........................81 interférences ..........................................81 mise à la masse .........................................85 mise à la terre ............................................85 principes de base....................................30 Modbus Plus mise à la masse.................................... 304 répéteurs à fibre optique........................ 304 terminaison .......................................... 304 Momentum alimentations ........................................ 163 circuits de protection ............................. 163 mise à la masse.................................... 163 N normes internationales........................................25 UE .........................................................16 normes internationales ...............................25 P parafoudre.................................................85 précautions de câblage............................. 235 Précautions de câblage ............................ 240 Premium alimentations ......................... 178, 187, 201 AS-i TSX SUP ...................................... 201 circuits de protection ............................. 178 commande du moteur pas à pas ............ 239 données assignées à la CEM................. 179 embase................................................ 187 mise à la masse.................................... 178 modules analogiques ............................ 256 modules d'E/S TOR .............................. 214 modules de came électroniques............. 243 modules de commande axiale................ 238 modules de comptage ........................... 230 modules de pesage............................... 259 modules de sécurité .............................. 225 normes ................................................ 179 Profibus 313 Principes et mesures de base blindage ............................................... 265 câblage ................................................ 265 mise à la masse.................................... 265 Q Quantum alimentations ........................................ 140 installation d'un système fermé .............. 140 mise à la masse.................................... 140 R réglementations UE .........................................................16 réseau RIO mise à la masse.................................... 310 S système de mesure tare...................................................... 259 T tare ......................................................... 259 TSXCDP053/503 ..................................... 234 U UE réglementations......................................16 314 33002440.11 Schneider Electric 35 rue Joseph Monier 92500 Rueil Malmaison France + 33 (0) 1 41 29 70 00 www.se.com Les normes, spécifications et conceptions pouvant changer de temps à autre, veuillez demander la confirmation des informations figurant dans cette publication. © 2022 Schneider Electric. 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