становится важным

ИБП для централизованных систем питания
ИБП для централизованного питания нагрузок
-
[Интент]

ИБП для централизованных систем питания

А. П. Майоров

Для многих предприятий всесторонняя защита данных имеет жизненно важное значение. Кроме того, есть виды деятельности, в которых прерывания подачи электроэнергии не допускаются даже на доли секунды. Так работают расчетные центры банков, больницы, аэропорты, центры обмена трафиком между различными сетями. В такой же степени критичны к электропитанию телекоммуникационное оборудование, крупные узлы Интернет, число ежедневных обращений к которым исчисляется десятками и сотнями тысяч. Третья часть обзора по ИБП посвящена оборудованию, предназначенному для обеспечения питания особо важных объектов.

Централизованные системы бесперебойного питания применяют в тех случаях, когда прерывание подачи электроэнергии недопустимо для работы большинства единиц оборудования, составляющих одну информационную или технологическую систему. Как правило, проблемы питания рассматривают в рамках единого проекта наряду со многими другими подсистемами здания, поскольку они требуют вложения значительных средств и увязки с силовой электропроводкой, коммутационным электрооборудованием и аппаратурой кондиционирования. Изначально системы бесперебойного питания рассчитаны на долгие годы эксплуатации, их срок службы можно сравнить со сроком службы кабельных подсистем здания и основного компьютерного оборудования. За 15—20 лет функционирования предприятия оснащение его рабочих станций обновляется три-четыре раза, несколько раз изменяется планировка помещений и производится их ремонт, но все эти годы система бесперебойного питания должна работать безотказно. Для ИБП такого класса долговечность превыше всего, поэтому в их технических спецификациях часто приводят значение важнейшего технического показателя надежности — среднего времени наработки на отказ (Mean Time Before Failure — MTBF). Во многих моделях с ИБП оно превышает 100 тыс. ч, в некоторых из них достигает 250 тыс. ч (т. е. 27 лет непрерывной работы). Правда, сравнивая различные системы, нужно учитывать условия, для которых этот показатель задан, и к предоставленным цифрам относиться осторожно, поскольку условия работы оборудования разных производителей неодинаковы.

Батареи аккумуляторов

К сожалению, наиболее дорогостоящий компонент ИБП — батарея аккумуляторов так долго работать не может. Существует несколько градаций качества батарей, которые различаются сроком службы и, естественно, ценой. В соответствии с принятой два года назад конвенцией EUROBAT по среднему сроку службы батареи разделены на четыре группы:

10+ — высоконадежные,
10 — высокоэффективные,
5—8 — общего назначения,
3—5 — стандартные коммерческие.

Учитывая исключительно жесткую конкуренцию на рынке ИБП малой мощности, производители стремятся снизить до минимума начальную стоимость своих моделей, поэтому часто комплектуют их самыми простыми батареями. Применительно к этой группе продуктов такой подход оправдан, поскольку упрощенные ИБП изымают из обращения вместе с защищаемыми ими персональными компьютерами. Впервые вступающие на этот рынок производители, пытаясь оттеснить конкурентов, часто используют в своих интересах неосведомленность покупателей о проблеме качества батарей и предлагают им сравнимые по остальным показателям модели за более низкую цену. Имеются случаи, когда партнеры крупной фирмы комплектуют ее проверенные временем и признанные рынком модели ИБП батареями, произведенными в развивающихся странах, где контроль за технологическим процессом ослаблен, а, значит, срок службы батарей меньше по сравнению с "кондиционными" изделиями. Поэтому, подбирая для себя ИБП, обязательно поинтересуйтесь качеством батареи и ее производителем, избегайте продукции неизвестных фирм. Следование этим рекомендациям сэкономит вам значительные средства при эксплуатации ИБП.

Все сказанное еще в большей степени относится к ИБП высокой мощности. Как уже отмечалось, срок службы таких систем исчисляется многими годами. И все же за это время приходится несколько раз заменять батареи. Как это ни покажется странным, но расчеты, основанные на ценовых и качественных параметрах батарей, показывают, что в долгосрочной перспективе наиболее выгодны именно батареи высшего качества, несмотря на их первоначальную стоимость. Поэтому, имея возможность выбора, устанавливайте батареи только "высшей пробы". Гарантированный срок службы таких батарей приближается к 15 годам.

Не менее важный аспект долговечности мощных систем бесперебойного питания — условия эксплуатации аккумуляторных батарей. Чтобы исключить непредсказуемые, а следовательно, часто приводящие к аварии перерывы в подаче электропитания, абсолютно все включенные в приведенную в статье таблицу модели оснащены самыми совершенными схемами контроля за состоянием батарей. Не мешая выполнению основной функции ИБП, схемы мониторинга, как правило, контролируют следующие параметры батареи: зарядный и разрядный токи, возможность избыточного заряда, рабочую температуру, емкость.

Кроме того, с их помощью рассчитываются такие переменные, как реальное время автономной работы, конечное напряжение зарядки в зависимости от реальной температуры внутри батареи и др.

Подзарядка батареи происходит по мере необходимости и в наиболее оптимальном режиме для ее текущего состояния. Когда емкость батареи снижается ниже допустимого предела, система контроля автоматически посылает предупреждающий сигнал о необходимости ее скорой замены.

Топологические изыски

Долгое время специалисты по системам электропитания руководствовались аксиомой, что мощные системы бесперебойного питания должны иметь топологию on-line. Считается, что именно такая топология гарантирует защиту от всех нарушений на линиях силового питания, позволяет фильтровать помехи во всем частотном диапазоне, обеспечивает на выходе чистое синусоидальное напряжение с номинальными параметрами. Однако за качество электропитания приходится платить повышенным выделением тепловой энергии, сложностью электронных схем, а следовательно, потенциальным снижением надежности. Но, несмотря на это, за многолетнюю историю выпуска мощных ИБП были разработаны исключительно надежные аппараты, способные работать в самых невероятных условиях, когда возможен отказ одного или даже нескольких узлов одновременно. Наиболее важным и полезным элементом мощных ИБП является так называемый байпас. Это обходной путь подачи энергии на выход в случае ремонтных и профилактических работ, вызванных отказом некоторых компонентов систем или возникновением перегрузки на выходе. Байпасы бывают ручными и автоматическими. Они формируются несколькими переключателями, поэтому для их активизации требуется некоторое время, которое инженеры постарались снизить до минимума. И раз уж такой переключатель был создан, то почему бы не использовать его для снижения тепловыделения в то время, когда питающая сеть пребывает в нормальном рабочем состоянии. Так появились первые признаки отступления от "истинного" режима on-line.

Новая топология отдаленно напоминает линейно-интерактивную. Устанавливаемый пользователем системы порог срабатывания определяет момент перехода системы в так называемый экономный режим. При этом напряжение из первичной сети поступает на выход системы через байпас, однако электронная схема постоянно следит за состоянием первичной сети и в случае недопустимых отклонений мгновенно переключается на работу в основном режиме on-line.

Подобная схема применена в ИБП серии Synthesis фирмы Chloride (Сети и системы связи, 1996. № 10. С. 131), механизм переключения в этих устройствах назван "интеллектуальным" ключом. Если качество входной линии укладывается в пределы, определяемые самим пользователем системы, аппарат работает в линейно-интерактивном режиме. При достижении одним из контролируемых параметров граничного значения система начинает работать в нормальном режиме on-line. Конечно, в этом режиме система может работать и постоянно.

За время эксплуатации системы отход от исходной аксиомы позволяет экономить весьма значительные средства за счет сокращения тепловыделения. Сумма экономии оказывается сопоставимой со стоимостью оборудования.

Надо отметить, что от своих исходных принципов отошла еще одна фирма, ранее выпускавшая только линейно-интерактивные ИБП и ИБП типа off-line сравнительно небольшой мощности. Теперь она превысила прежний верхний предел мощности своих ИБП (5 кВА) и построила новую систему по топологии on-line. Я имею в виду фирму АРС и ее массив электропитания Simmetra (Сети и системы связи. 1997. № 4. С. 132). Создатели попытались заложить в систему питания те же принципы повышения надежности, которые применяют при построении особо надежной компьютерной техники. В модульную конструкцию введена избыточность по отношению к управляющим модулям и батареям. В любом из трех выпускаемых шасси из отдельных модулей можно сформировать нужную на текущий момент систему и в будущем наращивать ее по мере надобности. Суммарная мощность самого большого шасси достигает 16 кВА. Еще рано сравнивать эту только что появившуюся систему с другими включенными в таблицу. Однако факт появления нового продукта в этом исключительно устоявшемся секторе рынка сам по себе интересен.

Архитектура

Суммарная выходная мощность централизованных систем бесперебойного питания может составлять от 10—20 кВА до 200—300 МВА и более. Соответственно видоизменяется и структура систем. Как правило, она включают в себя несколько источников, соединенных параллельно тем или иным способом. Аппаратные шкафы устанавливают в специально оборудованных помещениях, где уже находятся распределительные шкафы выходного напряжения и куда подводят мощные входные силовые линии электропитания. В аппаратных помещениях поддерживается определенная температура, а за функционированием оборудования наблюдают специалисты.

Многие реализации системы питания для достижения необходимой надежности требуют совместной работы нескольких ИБП. Существует ряд конфигураций, где работают сразу несколько блоков. В одних случаях блоки можно добавлять постепенно, по мере необходимости, а в других — системы приходится комплектовать в самом начале проекта.

Для повышения суммарной выходной мощности используют два варианта объединения систем: распределенный и централизованный. Последний обеспечивает более высокую надежность, но первый более универсален. Блоки серии EDP-90 фирмы Chloride допускают объединение двумя способами: и просто параллельно (распределенный вариант), и с помощью общего распределительного блока (централизованный вариант). При выборе способа объединения отдельных ИБП необходим тщательный анализ структуры нагрузки, и в этом случае лучше всего обратиться за помощью к специалистам.

Применяют параллельное соединение блоков с централизованным байпасом, которое используют для повышения общей надежности или увеличения общей выходной мощности. Число объединяемых блоков не должно превышать шести. Существуют и более сложные схемы с избыточностью. Так, например, чтобы исключить прерывание подачи питания во время профилактических и ремонтных работ, соединяют параллельно несколько блоков с подключенными к отдельному ИБП входными линиями байпасов.

Особо следует отметить сверхмощные ИБП серии 3000 фирмы Exide. Суммарная мощность системы питания, построенная на модульных элементах этой серии, может достигать нескольких миллионов вольт-ампер, что сравнимо с номинальной мощностью генераторов некоторых электростанций. Все компоненты серии 3000 без исключения построены на модульном принципе. На их основе можно создать особо мощные системы питания, в точности соответствующие исходным требованиям. В процессе эксплуатации суммарную мощность систем можно наращивать по мере увеличения нагрузки. Однако следует признать, что систем бесперебойного питания такой мощности в мире не так уж много, их строят по специальным контрактам. Поэтому серия 3000 не включена в общую таблицу. Более подробные данные о ней можно получить на Web-узле фирмы Exide по адресу http://www.exide.com или в ее московском представительстве.

Важнейшие параметры

Для систем с высокой выходной мощностью очень важны показатели, которые для менее мощных систем не имеют первостепенного значения. Это, например, КПД — коэффициент полезного действия (выражается либо действительным числом меньше единицы, либо в процентах), показывающий, какая часть активной входной мощности поступает к нагрузке. Разница значений входной и выходной мощности рассеивается в виде тепла. Чем выше КПД, тем меньше тепловой энергии выделяется в аппаратной комнате и, значит, для поддержания нормальных рабочих условий требуется менее мощная система кондиционирования.

Чтобы представить себе, о каких величинах идет речь, рассчитаем мощность, "распыляемую" ИБП с номинальным значением на выходе 8 МВт и с КПД, равным 95%. Такая система будет потреблять от первичной силовой сети 8,421 МВт — следовательно, превращать в тепло 0,421 МВт или 421 кВт. При повышении КПД до 98% при той же выходной мощности рассеиванию подлежат "всего" 163 кВт. Напомним, что в данном случае нужно оперировать активными мощностями, измеряемыми в ваттах.

Задача поставщиков электроэнергии — подавать требуемую мощность ее потребителям наиболее экономным способом. Как правило, в цепях переменного тока максимальные значения напряжения и силы тока из-за особенностей нагрузки не совпадают. Из-за этого смещения по фазе снижается эффективность доставки электроэнергии, поскольку при передаче заданной мощности по линиям электропередач, через трансформаторы и прочие элементы систем протекают токи большей силы, чем в случае отсутствия такого смещения. Это приводит к огромным дополнительным потерям энергии, возникающим по пути ее следования. Степень сдвига по фазе измеряется не менее важным, чем КПД, параметром систем питания — коэффициентом мощности.

Во многих странах мира существуют нормы на допустимое значение коэффициента мощности систем питания и тарифы за электроэнергию нередко зависят от коэффициента мощности потребителя. Суммы штрафов за нарушение нормы оказываются настольно внушительными, что приходится заботиться о повышении коэффициента мощности. С этой целью в ИБП встраивают схемы, которые компенсируют сдвиг по фазе и приближают значение коэффициента мощности к единице.

На распределительную силовую сеть отрицательно влияют и нелинейные искажения, возникающие на входе блоков ИБП. Почти всегда их подавляют с помощью фильтров. Однако стандартные фильтры, как правило, уменьшают искажения только до уровня 20—30%. Для более значительного подавления искажений на входе систем ставят дополнительные фильтры, которые, помимо снижения величины искажений до нескольких процентов, повышают коэффициент мощности до 0,9—0,95. С 1998 г. встраивание средств компенсации сдвига по фазе во все источники электропитания компьютерной техники в Европе становится обязательным.

Еще один важный параметр мощных систем питания — уровень шума, создаваемый такими компонентами ИБП, как, например, трансформаторы и вентиляторы, поскольку их часто размещают вместе в одном помещении с другим оборудованием — там где работает и персонал.

Чтобы представить себе, о каких значениях интенсивности шума идет речь, приведем для сравнения такие примеры: уровень шума, производимый шелестом листвы и щебетанием птиц, равен 40 дБ, уровень шума на центральной улице большого города может достигать 80 дБ, а взлетающий реактивный самолет создает шум около 100 дБ.

Достижения в электронике

Мощные системы бесперебойного электропитания выпускаются уже более 30 лет. За это время бесполезное тепловыделение, объем и масса их сократились в несколько раз. Во всех подсистемах произошли и значительные технологические изменения. Если раньше в инверторах использовались ртутные выпрямители, а затем кремниевые тиристоры и биполярные транзисторы, то теперь в них применяются высокоскоростные мощные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). В управляющих блоках аналоговые схемы на дискретных компонентах сначала были заменены на цифровые микросхемы малой степени интеграции, затем — микропроцессорами, а теперь в них установлены цифровые сигнальные процессоры (Digital Signal Processor — DSP).

В системах питания 60-х годов для индикации их состояния использовались многочисленные аналоговые измерительные приборы. Позднее их заменили более надежными и информативными цифровыми панелями из светоизлучающих диодов и жидкокристаллических индикаторов. В наше время повсеместно используют программное управление системами питания.

Еще большее сокращение тепловых потерь и общей массы ИБП дает замена массивных трансформаторов, работающих на частоте промышленной сети (50 или 60 Гц), высокочастотными трансформаторами, работающими на ультразвуковых частотах. Между прочим, высокочастотные трансформаторы давно применяются во внутренних источниках питания компьютеров, а вот в ИБП их стали устанавливать сравнительно недавно. Применение IGBT-приборов позволяет строить и бестрансформаторные инверторы, при этом внутреннее построение ИБП существенно меняется. Два последних усовершенствования применены в ИБП серии Synthesis фирмы Chloride, отличающихся уменьшенным объемом и массой.

Поскольку электронная начинка ИБП становится все сложнее, значительную долю их внутреннего объема теперь занимают процессорные платы. Для радикального уменьшения суммарной площади плат и изоляции их от вредных воздействий электромагнитных полей и теплового излучения используют электронные компоненты для так называемой технологии поверхностного монтажа (Surface Mounted Devices — SMD) — той самой, которую давно применяют в производстве компьютеров. Для защиты электронных и электротехнических компонентов имеются специальные внутренние экраны.

***

Со временем серьезный системный подход к проектированию материальной базы предприятия дает значительную экономию не только благодаря увеличению срока службы всех компонентов "интегрированного интеллектуального" здания, но и за счет сокращения расходов на электроэнергию и текущее обслуживание. Использование централизованных систем бесперебойного питания в пересчете на стоимость одного рабочего места дешевле, чем использование маломощных ИБП для рабочих станций и даже ИБП для серверных комнат. Однако, чтобы оценить это, нужно учесть все факторы установки таких систем.

Предположим, что предприятие свое помещение арендует. Тогда нет никакого смысла разворачивать дорогостоящую систему централизованного питания. Если через пять лет руководство предприятия не намерено заниматься тем же, чем занимается сегодня, то даже ИБП для серверных комнат обзаводиться нецелесообразно. Но если оно рассчитывает на то, что производство будет держаться на плаву долгие годы и решило оснастить принадлежащее им здание системой бесперебойного питания, то для выбора такой системы нужно воспользоваться услугами специализированных фирм. Сейчас их немало и в России. От этих же фирм можно получить информацию о так называемых системах гарантированного электропитания, в которые включены дизельные электрогенераторы и прочие, более экзотические источники энергии.

Нам же осталось рассмотреть лишь методы управления ИБП, что мы и сделаем в одном из следующих номеров нашего журнала

[ http://www.ccc.ru/magazine/depot/97_07/read.html?0502.htm]

Тематики

• источники и системы электропитания

Синонимы

• ИБП для централизованного питания нагрузок

EN

• centralized UPS

потолок подвесной
Потолок, прикрепляемый к перекрытию на подвесках
[Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)]

подвесной потолок
фальшпотолок
навесной потолок
Потолок, состоящий из съемных и взаимозаменяемых панелей, который создает область между декоративной поверхностью и структурой над ней.
(ISO/IEC 11801)
[ http://www.iks-media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324]

Устройство подвесного потолка

Устройство подвесных потолков: 1 — гипсоволоконные плиты; 2 — направляющие Т-профили; 3 — промежуточные Т-профили; 4 — подвески с регулируемыми пластинами; 5 — уровень чистого потолка; 6 — пристенный уголок

Монтируя подвесной потолок, сначала производят сборку направляющих профилей. В комплект подвесного потолка входит два вида профилей ( пристенный уголок и Т-образный профиль), а также вертикальные подвески и регулировочные пружинные пластины.

Сначала потолок очищают от грязи, пыли и проводят разметку. С помощью гибкого уровня провешивают и отмечают линию горизонта чистого потолка. Отмечают на всех стенах по периметру потолка точки уровня, а затем соединяют все точки сплошной линией.

Далее проводят разбивку потолка. Так как стандартный размер гипсовых и гипсоволоконных плит 60x60 см, то разметку крепления направляющих профилей проводят на расстоянии 60 см друг от друга. Сначала на полу комнаты проводят черновую раскладку плит, чтобы определять количество плит, помещающихся по длине и ширине комнаты. Если количество плит оказывается целое, то разметку на потолке начинают, отступив от стены на расстояние 60 см. Если же количество плит — дробное, то для симметричного их размещения на потолке первые разметки от стен делают на расстоянии, равном половине остатка длины или ширины комнаты. Например: длина комнаты 500 см, делим на размер плитки 60 см и получаем 8 целых плиток (480 см) и 20 см остатка. Делим остаток пополам, полученные 10 см и есть расстояние, на которое необходимо отступить от стены (по длине комнаты) для разметки первого направляющего профиля. Отметив эту точку (вверху стен1>1 у потолка), отмечают такое же расстояние на противоположной стене. Между этими точками натягивают шнур и вдоль шнура на расстоянии 100 см друг от друга в поверхности потолка просверливают отверстия для креплений профиля. Отступив от первого ряда на 60 см, снова натягивают шнур и вдоль него просверливают отверстия под крепежные аксессуары. Таким образом, передвигая шнур на 60 см от предыдущего размеченного ряда, размечают и высверливают отверстия на всей поверхности потолка. Для крепления пристенных уголков также высверливают в намеченных местах над линией уровня чистого потолка.

Следующим шагом в устройстве потолка будет закрепление пристенного уголка. Длина уголка 360 см, он имеет два ребра, одно из которых содержит многочисленные отверстия для крепления, а второе ребро с наружной стороны покрыто (декорировано) эмалью или винилом. Уголок крепят к стене декорированной стороной вниз. Если длина стены больше длины уголка, то уголок наращивают путем стыковки с отрезком уголка необходимой длины. В углах комнаты профили сопрягают, обрезав декоративное ребро под углом 45°. Раскрой профилей производят ножовкой по металлу. Прикручивают уголок к стенам с помощью шурупов, строго следя за совпадением лицевой стороны уголка с линией уровня чистого потолка.

Далее необходимо подвесить направляющие Т-образные профили. В высверленные отверстия в потолке забивают пластмассовые или деревянные пробки и вкручивают в них крюкообразные дюбеля. Собирают вертикальные подвески, вставляя их по двое в пружинную (Н-образную) пластину, причем с одной стороны вставляют прут-подвеску с петлей, а с другой стороны — подвеску с крюком. Подвеску в сборе петлей набрасывают на крюк дюбеля. Сначала цепляют крайние в ряду подвески, на крюки подвесок цепляют Т-образный профиль лицевой стороной вниз и регулируют с помощью пружинной пластины, поднимая или опуская ее, уровень профиля совмещая с уровнем пристенных уголков — лицевые плоскости уголка и профиля должны совпадать. Если расстояние от стены до стены в направляющих радах больше длины профиля, то второй конец профиля регулируют по высоте с помощью гибкого уровня. Недостающий кусок профиля наращивают, соединив в торец имеющимися на концах профилей замками-защелками.

Отрегулировав уровень профиля на концах, на дюбеля в этом ряду цепляют остальные промежуточные подвески и на их крюки подвешивают весь направляющий профиль. При помощи гибкого уровня проверяют уровень профиля по всей длине, и провисшие места поднимают с помощью регулировки вертикальных подвесок. Таким же способом подвешивают остальные направляющие профили. После подвешивания всех рядов направляющих профилей и окончательной проверки уровня потолка можно приступать к самой облицовке потолка.

В комплект подвесного потолка входят, кроме направляющих, еще промежуточные вставки Т-образного профиля. Длина их 60 см, и предназначены они для поперечного прокладывания между облицовочными плитками в каждом ряду. Поэтому, приступая к облицовке, необходимо приготовить для двух пристенных рядов не только неполномерные плитки, но и в соответствии с шириной этих рядов нарезать прокладочные профили. Для раскроя профилей используют ножовку по металлу, а для нарезки плиток из гипсоволокна — острый нож. Если в длину ряда также не помещается целое количество плиток, то крайние плитки в рядах нарезают, рассчитав остаток в ряду и поделив пополам. Например: длина ряда 350 см делится на 60 см и остаток, равный 50 см, делится на два — 25 см, это ширина всех краевых плиток в каждом ряду.

Укладку плиток начинают с угла комнаты. Берут краевую плитку первого ряда (если краевые ряды и краевые плитки неполномерные, она должна быть по расчетам взятого для примера помещения 10x25 см) и укладывают в углу комнаты, опирая двумя сторонами на уголок и третьей стороной — на направляющий профиль. К четвертой стороне плитки приставляют промежуточный профиль, оперев на пристенный уголок и направляющий профиль.

Следующую плитку укладывают впритык к промежуточному профилю, оперев тремя сторонами на уголок, на промежуточный профиль и на направляющий. Таким образом заполняют весь ряд неполномерными плитками и прокладывают промежуточными неполномерными профилями.

Последняя плитка в ряду должна быть, как и первая, самая маленькая по размеру. Следующие ряды заполняются полномерными плитками и прокладочными профилями и только краевые плитки в рядах неполномерные. Первые плитки последующих рядов опираются одной стороной на пристенный уголок, двумя сторонами — на направляющие профили, а четвертой — на приставленный к плитке промежуточный профиль. Остальные плитки опираются противоположными сторонами на направляющие и промежуточные профили.

Последний ряд, как и первый, собирается из неполномерных плиток и укороченных по ширине ряда промежуточных профилей. Некоторую трудность составляет укладка последней плитки в последнем ряду. Потолочный массив в конце сборки имеет определенное напряжение, и плитки последнего ряда устанавливаются на место впритирку. Поэтому имеет смысл уменьшить их в размере на 2-3 мм по длине и ширине.

Для устройства в подвесном потолке системы электрического освещения используют осветительные щиты с вмонтированными в них приборами освещения. Размеры щитов 60x60 см. Устанавливаются они в подвесном потолке в намеченном месте вместо облицовочных плит таким же способом, как и сами плиты.

[ http://www.helpmaste.ru/artcl-ustrvo_podvesnuh_potolkov.html]

Пожалуй, самыми популярными сегодня считаются подвесные потолки. Они позволяют:
   – скрыть коммуникации, смонтированные на потолке, оставив при этом доступ к электрической проводке, вентиляционному и тепловому оборудованию и пр.;
   – встраивать разнообразные осветительные приборы;
   – устанавливать системы пожаротушения и вентиляционные решетки;
   – выравнивать разноуровневый потолок;
   – создавать разноуровневый потолок при изначально плоском базовом потолке;
   – улучшать акустику помещений.
   В современном строительстве широко используются потолки из минераловатных или минераловолокнистых плит.
   Плиточные подвесные потолки состоят из каркаса и плит из мягкого или твердого минерального волокна толщиной 1,5 см и размерами 600 х 600 или 610 х 610 мм. В каталоге фирмы «Armstrong» имеются также плиты 600 х 1200 и 625 х 1250 мм. Однако в наличии они бывают не всегда, и чаще всего их приходится заказывать.
    Каркас представляет собой набор металлических реек, соединенных между собой в модульную решетку.
   Конструкция подвесного потолка состоит из следующих компонентов:
   –  несущий каркас из металлических труб, уголков, швеллеров и пр.;
   –  заполнение (плиты, рейки, листы и пр.).
   В качестве несомых элементов подвесного потолка или его заполнения используют гипсовые плиты или ДСП, плиты «Акмигран» и «Акминит», плиты из металлических листов, асбестоцементные листы и др. Для устройства акустических подвесных потолков применяют минераловатные плиты, перфорированные гипсовые и металлические плиты, двуслойные плиты с лицевым перфорированным слоем из минераловатной плиты и ДВП.
   Подвесные потолки бывают двух видов:
   – плиточные;
   – реечные.
   Плиточные, в свою очередь, подразделяются на влагостойкие и невлагостойкие. Первые чаще всего используются в ванных комнатах, туалетах и на кухнях. Невлагостойкие потолки в этих помещениях устраивать не рекомендуется, так как спустя какое-то время установленные плитки покоробятся и попросту выйдут из строя.
   В этом отношении самыми удобными являются реечные потолки: дело в том, что подвесные реечные потолки изготовлены из алюминия, который не боится влаги.

Плиточные подвесные потолки

На российском рынке имеется богатый выбор потолков данного типа. Они различаются не только по цене, но и по качеству и назначению, каждый подвесной потолок имеет свои особенности и отличия.
   При покупке подвесного потолка особое внимание следует обратить на стыковку плит с каркасом. Дело в том, что продавцы довольно часто продают каркас одной фирмы-производителя, а плиты – другой. Смонтировать такой потолок очень трудно.
   Если удастся это сделать, нет гарантии, что он прослужит долго: такой потолок очень быстро начнет деформироваться. Необходимо следить за тем, чтобы форма кромок плит соответствовала типу каркаса.
   Самостоятельно смонтировать подвесной потолок можно только в помещениях небольшой площади. В другом случае, особенно если нет опыта подобной работы, лучше всего воспользоваться услугами профессиональных монтажников.
    Подвесные каркасы делятся на 3 вида:
   –  видимый каркас;
   –  полускрытый каркас;
   –  скрытый каркас.
   В России наибольшее распространение получили видимые и полускрытые каркасы, что обусловлено низкими ценами и простотой монтажа.
   Сами подвесные потолки бывают плоскостные и криволинейные.
   Последние удобно монтировать при составлении разноуровневых потолков.
   В зависимости от материалов, из которых изготовлены потолочные системы, подвесные потолки делятся на следующие виды:
   – потолки из минераловатных плит;
   – потолки из минераловолокнистых плит;
   – потолки из гипсовых плит;
   – зеркальные потолки;
   – металлические потолки;
   – потолки с искусственным освещением.

Общая характеристика потолков из минераловолокнистых плит

Минеральное волокно – экологически чистый материал, обеспечивающий отличную звукоизоляцию и тепло. Однако в помещениях с повышенной влажностью (например, кухнях и ванных комнатах) этот материал использовать не рекомендуется.
   После покупки, в том случае, если потолок монтируется не сразу, плиты хранят в помещении с температурой 18–30 °C при относительной влажности 70 %. Однако плиты некоторых фирм-производителей можно устанавливать в помещениях с температурой до 40 °C и влажностью до 95 %.
   Плиты чаще всего имеют белый цвет, но некоторые производители выпускают панели, окрашенные в различные цвета. Также плиты можно окрашивать латексными красками, однако при этом огнестойкость данного материала понижается.
   Потолки из минераловолокнистых плит имеют различную структуру поверхности: гладкая обладает хорошим светоотражением в помещениях с непрямым освещением, фактурная обеспечивает хорошую звукоизоляцию благодаря незаметным микроотверстиям.

Общая характеристика потолков из минераловатных плит

Минераловатные плиты представляют собой панели с высокими шумопоглощающими свойствами. Чаще всего эти плиты называют акустическими. Они обладают следующими свойствами:
   – снижают общий уровень шума; коэффициент звукопоглощения варьируется от 75 до 90 %;
   – отвечают российским стандартам пожарной безопасности;
   – могут использоваться в помещениях с повышенной влажностью воздуха (до 95 %).
   Существует около 1000 различных оттенков минераловатных плит. При правильной эксплуатации можно надолго сохранить первоначальный цвет таких потолков.

Плиточные потолки из пенополистирола

Самым недорогим и практичным материалом для отделки потолка считается декоративная потолочная плитка из полистирола. С помощью обычных инструментов можно довольно быстро оклеить потолок. При работе с полистирольными плитами необходимо знать некоторые правила. Первое – выбор плиток при покупке. Полистирольные плитки подразделяются на 3 основные группы:
   – прессованные (штампованные);
   – инжекционные;
   – экструдированные.
   Прессованные плитки производятся из полос толщиной 6–7 мм, нарезанных из блоков пенополистирола строительного назначения.
   Инжекционные получают в пресс-формах формовочно-литьевого автомата путем спекания пенополистирольного сырья. Толщина готовых плит 9–14 мм.
   Экструдированные получают из экструдированной полистирольной полосы, окрашенной или покрытой пленкой способом прессования.
   Второе правило – геометрически выверенные размеры плитки. Большие погрешности в плитке становятся заметными при отделке потолка.
   Правильные размеры чаще всего имеет только инжекционная плитка благодаря технологии производства, в то время как прессованная и экструдированная плитка довольно часто характеризуются некоторыми неточностями в размерах.
   Производители экструдированной и прессованной плитки продолжают совершенствовать геометрические размеры изделий и добиваются положительных результатов. Тем не менее при покупке обязательно следует проверять плитки.
   Третье правило – просушивание пенополистирольных плиток до монтажа в сухом и теплом помещении в течение 3 дней в распакованном виде, иначе вследствие усадки на потолке между плитками могут появиться щели. В особенности это касается инжекционных плиток.
   Четвертое правило – сажать плитки следует только на клей, который после сушки становится прозрачным.

Инструменты и материалы для устройства подвесного потолка

Для монтажа подвесного потолка фирмы потребуются следующие инструменты:
   – рулетка;
   – ножницы по металлу;
   – отбивной шнур;
   – дрель;
   – нож со сменными лезвиями для резки плиток;
   – ножовка по металлу.
   Инструменты для приклейки пенополистирольных плиток:
   – гвозди 70–80 мм для монтажа деревянного каркаса под плиты;
   – рулетка;
   – отбивной шнур;
   – молоток;
   – нож со сменными лезвиями для резки плиток;
   – ножовка по дереву;
   – шпатель для нанесения клеевого состава на плитки.
   Для наклеивания декоративных пенополистирольных плиток на любые впитывающие минеральные поверхности используют клей на основе ПВА с наполнителями. При высыхании такой клей имеет серо-белый или кремовый цвет. Поэтому в некоторых случаях необходимо брать другой клей – на основе ПВА, но без наполнителей: такой клей после сушки становится прозрачным. Предварительно деревянный каркас огрунтовывают водным раствором ПВА.
   Пенополистирольные плитки отечественного производства «Акмигран» и «Акминит» в основном используют в жилых помещениях. Выпускаются такие плитки в виде квадратов размерами 300 х 300, 600 х 600 и 900 х 900 мм, толщиной 20 мм. Облегченная конструкция, правильная прямоугольная форма, ровная лицевая поверхность делают плитки «Акмигран» и «Акминит» очень удобными для облицовки потолков в домашних условиях.
   Лицевая сторона плиток матовая, равномерно окрашенная, может быть гладкой, пористой и с различной фактурой (под пробку, джутовое плетение, рифленой, трещиноватой и т. д.).
   Крепят данные плитки на черновой каркас. Для более удобного крепления на боковых гранях плиток имеются пазы и выступы.

Облицовка потолка минеральными плитками «Акмигран» и «Акминит» и гипсовыми декоративными плитками

В облицовочных работах по отделке потолка различают два способа: устройство плиточных потолков каркасной конструкции и облицовка плитками потолков бескаркасной конструкции. Устройство плиточных потолков каркасной конструкции предполагает наличие горизонтальных направляющих с подвесками (выполняющими несущую функцию подвесного потолка), заделанными в перекрытия. Монтаж таких направляющих возможен лишь при возведении несущих конструкций здания. Поэтому самостоятельно в домашних условиях такой подвесной потолок устроить технически невозможно.
   Произвести облицовку потолка бескаркасной конструкции сможет практически каждый. Облицовочные работы принято вести двумя способами: с устройством чернового каркаса и без него.

Устройство плиточного потолка на черновом каркасе

   Монтаж конструкции, как и в других случаях, подразделяется на несколько этапов:
   – подготовка, разбивка и провешивание поверхности;
   – подготовка материала;
   – установка плиток.
   Подготовка поверхности заключается лишь в ее очистке от пыли, это вызвано больше гигиеническими требованиями, а не технологическими. При подготовке плиток сортируют их по наличию пазов и выступов на боковых гранях, в прорези вставляют закладные крюки, соединенные крепежной скобкой (рис. 21).

Рис. 21. Подготовка плиток для устройства потолка: 1 – облицовочная плитка; 2 – закладные крюки; 3 – крепежная скоба.

Разбивку и провешивание поверхности начинают с определения чистого уровня потолка. Для этого гибким уровнем определяют и отмечают линии низа потолка (по ним будут установлены пристенные опорные уголки). Затем с помощью рулетки и угольника на полу помещения определяют продольную и поперечную оси и закрепляют их причальными шнурами; по одну сторону от оси раскладывают плитки, определяя таким образом количество плиток в ряду. Ряды, примыкающие к стенам, заполняют неполномерными плитками.
После этого приступают к сооружению и установке чернового каркаса: для этого в потолке по каждому предполагаемому ряду (с шагом в ряду 1 м) закрепляют стальные штыри так, как это показано на рисунке 22.

Рис. 22. Крепление чернового каркаса к потолку: 1 – отверстие в потолке; 2 – пластмассовая пробка; 3 – стальной штырь с резьбой.

В потолке просверливают отверстия и забивают туда пластмассовые пробки от дюбелей или деревянные шпонки, в которые ввинчивают стальные штыри.
   На стальных штырях закрепляют стальной пруток, выполняющий роль горизонтальной направляющей для крепления облицовочных плиток. По периметру стен по линиям низа потолка устанавливают опорные уголки. Черновой каркас для облицовки плитками потолка бескаркасной конструкции готов.
   Следующий этап – непосредственно облицовка. Закрепив за опорные уголки на противоположных стенах причальный шнур для первого ряда (фиксирующий нижнюю плоскость потолка), от угла помещения начинают установку плит (рис. 23).

  Рис. 23 Устройство плиточного потолка с использованием чернового каркаса: 1 – элементы чернового каркаса; 2 – облицовочные плитки; 3 – закладные крюки; 4 – крепежная скоба; 5 – вертикальная подвеска; 6 – согнутая (пружинная) пластина; 7 – пристенный опорный уголок.

Первую плитку опирают двумя сторонами на уголки, а угол с установленными крепежными скобами с помощью вертикальной подвески и согнутой (пружинной) пластины крепят к горизонтальной направляющей чернового каркаса. Следующую плитку одной стороной опирают на пристенный опорный уголок, а выступ на ребре другой стороны совмещают с пазом уже установленной плитки. Свободный угол закрепляют (как и в первом случае) на горизонтальной направляющей чернового каркаса. И так далее до окончания ряда.
   По ходу работы нужно следить за горизонтальностью плоскости подвесного потолка (для этого и нужен причальный шнур). Положение плиток, имеющих отклонение от горизонтали, регулируют смещением пружинной пластины по вертикальной подвеске.
   Установка средних (не пристенных) плиток 2-го и последующих рядов отличается от установки плиток 1-го ряда тем, что 2 их стороны будут опираться не на пристенные уголки, а на пазы на ребрах ранее уложенных плиток.
   По окончании облицовочных работ пристенные опорные уголки можно будет закрыть деревянным потолочным плинтусом.

Устройство плиточного потолка без чернового каркаса

   Подготовка поверхности потолка к укладке плиток и подготовка материала в данном случае полностью аналогичны предварительным работам при устройстве подвесного потолка с использованием чернового каркаса. Непосредственно облицовочные работы отличаются от способа облицовки с применением чернового каркаса весьма значительно.
   Для начала по периметру помещения на стенах на уровне чистого потолка закрепляют опорные уголки. В потолке с шагом, равным длине плиток, просверливают отверстия, в которые забивают пластмассовые пробки от дюбелей либо деревянные шпонки. Затем с помощью дюбелей или шурупов ввинчивают в эти пробки или шпонки подвески для установки облицовочных плиток.
   Работу начинают от угла помещения. Первую облицовочную плитку устанавливают следующим образом: 2 сторонами опирают на пристенные уголки, а свободный угол плитки надевают крепежной скобой на подвеску. Вторую плитку устанавливают одной стороной на опорный уголок, выступ другой стороны вставляют в паз уже установленной плитки, а свободный угол закрепляют на подвеску аналогично 1-й плитке. Дальнейшую облицовку производят по уже отработанной технологии (рис. 24).

Рис. 24. Устройство плиточного потолка без применения чернового каркаса: 1 – облицовочные плитки; 2 – закладные крюки с крепежной скобой; 3 – подвеска; 4 – шуруп либо дюбель; 5 – пластмассовая пробка или деревянная шпонка; 6 – опорные уголки.

Уход за плиточными потолками

Поскольку гипсовые материалы в достаточной степени обладают гигроскопичностью, то их не рекомендуется мыть. Пыль с таких поверхностей удаляют мягкой влажной ветошью, укрепленной на щетке с жесткой щетиной или на венике.
   Облицовку в местах отслоения плиток ремонтируют, а треснувшие и сильно загрязненные плитки заменяют новыми (для этого следует оставлять запас материалов). В том случае, если при облицовке потолка были использованы минеральные плитки «Акмигран» и «Акминит», то уход за ними не допускает никакого контакта с водой, приемлема только сухая уборка с помощью пылесоса.

Устройство реечных потолков

Реечный подвесной потолок (рис. 25) состоит из алюминиевых реек, загнутых по бокам. В основном в продаже бывают рейки длиной 3 и 4 м. В некоторых фирмах имеются специальные режущие станки, с помощью которых можно отрезать рейку любой длины. Ширина реек – 9, 10, 15, 20 см. Следует сказать, что чаще всего приобретают 10-сантиметровые рейки.

 Рис. 25. Устройство реечного подвесного потолка.

Другим важным параметром реек для подвесного потолка является их толщина. Чем толще рейка, тем надежнее будет потолок. Самая подходящая толщина для реек – 0,5 мм: этого будет достаточно для того, чтобы потолок не деформировался. Если рейки более тонкие, потолок может погнуться и на нем будут заметны вмятины.
   Рейки для подвесных потолков бывают 3 типов:
   – открытые;
   – закрытые;
   – со вставками.
   Закрытые рейки (рис. 26) крепят встык, заводя друг за друга, в то время как между открытыми рейками остается небольшой зазор, который, однако, не заметен, если потолок высокий – около 5 м.

Рис. 26. Типы закрытых реек для подвесного потолка.

Рейки со вставками (рис. 27) немного напоминают открытые, только расстояние между ними прикрывают узкие алюминиевые полоски.

 Рис. 27. Рейки со вставками: а – изнаночная сторона; б – лицевая сторона.

Рейки бывают самых разнообразных цветов, однако до сих пор самым популярным цветом остается белый.
   При покупке потолка обращают внимание на то, чтобы рейки были упакованы в полиэтиленовую пленку, защищающую материал от царапин и повреждений во время транспортировки. Качественный товар продается именно так. Если потолок не упакован, имеет смысл отказаться от покупки. Все уважающие себя фирмы выпускают потолки на продажу только в полиэтиленовой упаковке.
   Реечные потолки бывают открытыми и закрытыми. Основная особенность реечного потолка открытого типа состоит в наличии открытого пространства между декоративными панелями. Такие потолки, как правило, применяют в помещениях с высокими потолками. В обычных жилых помещениях такие потолки устанавливают очень редко, в основном из-за желания создать особое освещение: светильники на потолке должны быть развернуты таким образом, чтобы световой поток не попадал в межпотолочное пространство.
   Существует 2 модификации реечных потолков открытого типа (рис. 28): 84 О и 84 О". В основном обе модели отличаются друг от друга шириной зазора между панелями: 6–16 см. Для моделирования таких элементов интерьера, как арки и переходы между разноуровневыми потолками в реечном потолке открытого типа используется стрингер AR.

Рис. 28. Модели потолков открытого типа: а – потолочная панель; б – стрингер; в – закрывающий профиль.

Основное отличие потолка закрытого типа от открытого заключается в отсутствии открытого пространства между декоративными панелями. Потолок закрытого типа полностью скрывает внешние коммуникации – противопожарные, электрическую проводку. Реечные закрытые потолки выпускаются следующих типов (рис. 29): 84R, 15 °C и 84R (V).

Рис. 29. Модели потолков закрытого типа: а – потолочная панель; б – стрингер; в – закрывающий профиль.

К модели 84R относится профиль шириной 84 мм, с промежуточным профилем п-образной формы, шириной 16 мм.
   К модели потолка 84R (V) относят широкий профиль шириной 84 мм, промежуточный профиль v-образной формы, шириной 16 мм. Указанные выше типы подвесных реечных потолков различаются по дизайну, но совмещаются с помощью стрингера R (подвесной системы), одинакового для всех типов. Для моделирования арок, волн и переходов между различными по высоте уровнями в реечном потолке закрытого типа применяется радиусный стрингер AR. Комплект подвесного потолка закрытого типа 150C включает в себя профили шириной 150 мм, крепление которых на стрингер производится стык в стык.

Монтаж подвесных реечных потолков

В комплект подвесного потолка входят:
   – собственно рейки;
   – шина (каркас);
   – плинтус.
   Также к комплекту прилагается и инструкция по монтажу.
   Кроме реек, важной составной частью конструкции является шина, представляющая собой стальную или алюминиевую планку с зубчиками, за которые цепляют рейки. Для каждого типа реек требуется особая шина, чтобы на готовом покрытии не было перекосов, щелей и изгибов. Кроме того, рейки одной фирмы нельзя крепить на шину другой.
   Шину с прикрепленными к ней рейками цепляют за подвес, который можно регулировать по высоте. Это очень важная деталь всей конструкции: потолок получил свое название потому, что висит на подвесе. Следует помнить о том, что подвесные реечные потолки занимают достаточно много места (5–11 см высоты), и применение их в квартире с низкими потолками нецелесообразно.
   Плинтус – это декоративная деталь, закрывающая стык между стеной и потолком.
   Установку реечного подвесного потолка можно осуществить самостоятельно. Особых умений не потребуется. Главное – действовать очень осторожно, придерживаясь инструкции.
   В том случае, если требуется объединить потолком два помещения, находящихся на разных уровнях, приобретают изогнутый подвесной реечный потолок (рис. 30).

Рис. 30. Рейки для изогнутого подвесного потолка.

Весь ассортимент реечных потолков условно можно разделить на 5 групп:
   – металлик;
   – матовый;
   – глянцевый;
   – зеркальный;
   – фактурный.
   Цветовая гамма реечных потолков представлена 27 оттенками, причем для каждого вида поверхности есть определенное количество оттенков. Так, например, для матового – 9, для глянцевого – 2, для металлика – 10, для зеркального – 4, для фактурного – 2.
   Существуют следующие варианты сборки реечных потолков (рис. 31):
   – геометрический узор;
   – разноуровневый потолок;
   – зеркальный;
   – комбинированный (совмещение реечного потолка с другими видами отделки, например, гипсокартоном);
   – зональное разделение комнат;
   – оформление арок;
   – моделирование волн.
[ http://stroy-zametki.narod.ru/2_31.html#1]

Тематики

• элементы зданий и сооружений

EN

• counter ceiling
• drop ceiling
• dropped ceiling
• false ceiling
• hung ceiling
• suspended ceiling
• underroof

DE

• Unterdecke
• untergehängte Decke

FR

• plafond suspendu

промышленная сеть верхнего уровня
коммуникационная сеть верхнего уровня
сеть операторского уровня
Сеть верхнего уровня АСУ ТП.
Сеть передачи данных между операторскими станциями, контроллерами и серверами.
[ http://kazanets.narod.ru/NT_PART2.htm]

В данной статье речь пойдет о коммуникационных сетях верхнего уровня, входящих в состав АСУ ТП. Их еще называют сетями операторского уровня, ссылаясь на трехуровневую модель распределенных систем управления.

Сети верхнего уровня служат для передачи данных между контроллерами, серверами и операторскими рабочими станциями. Иногда в состав таких сетей входят дополнительные узлы: центральный сервер архива, сервер промышленных приложений, инженерная станция и т.д. Но это уже опции.

Какие сети используются на верхнем уровне?
В отличие от стандартов полевых шин, здесь особого разнообразия нет. Фактически, большинство сетей верхнего уровня, применяемых в современных АСУ ТП, базируется на стандарте Ethernet (IEEE 802.3) или на его более быстрых вариантах Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. При этом, как правило, используется полный стек коммуникационных протоколов TCP/IP. В этом плане сети операторского уровня очень похожи на обычные ЛВС, применяемые в офисных приложениях. Широкое промышленное применение сетей Ethernet обусловлено следующими очевидными моментами:

1.    Промышленные сети верхнего уровня объединяют множество операторских станций и серверов, которые в большинстве случаев представляют собой персональные компьютеры. Стандарт Ethernet отлично подходит для организации подобных ЛВС; для этого необходимо снабдить каждый компьютер лишь сетевым адаптером (NIC, network interface card). Коммуникационные модули Ethernet для промышленных контроллеров просты в изготовлении и легки в конфигурировании. Стоит отметить, что многие современные контроллеры уже имеют встроенные интерфейсы для подключения к сетям Ethernet.

2.   На рынке существует большой выбор недорого коммуникационного оборудования для сетей Ethernet, в том числе специально адаптированного для промышленного применения.

3.   Сети Ethernet обладают большой скоростью передачи данных. Например, стандарт Gigabit Ethernet позволяет передавать данные со скоростью до 1 Gb в секунду при использовании витой пары категории 5. Как будет понятно дальше, большая пропускная способность сети становится чрезвычайно важным моментом для промышленных приложений.

4.   Очень частым требованием является возможность состыковки сети АСУ ТП с локальной сетью завода (или предприятия). Как правило, существующая ЛВС завода базируется на стандарте Ethernet. Использование единого сетевого стандарта позволяет упростить интеграцию АСУ ТП в общую сеть предприятия, что становится особенно ощутимым при реализации и развертывании систем верхнего уровня типа MES (Мanufacturing Еxecution System).

Однако у промышленных сетей верхнего уровня есть своя специфика, обусловленная условиями промышленного применения. Типичными требованиями, предъявляемыми к таким сетям, являются:

1.    Большая пропускная способность и скорость передачи данных. Объем трафика напрямую зависит от многих факторов: количества архивируемых и визуализируемых технологических параметров, количества серверов и операторских станций, используемых прикладных приложений и т.д.

В отличие от полевых сетей жесткого требования детерминированности здесь нет: строго говоря, неважно, сколько времени займет передача сообщения от одного узла к другому – 100 мс или 700 мс (естественно, это не важно, пока находится в разумных пределах). Главное, чтобы сеть в целом могла справляться с общим объемом трафика за определенное время. Наиболее интенсивный трафик идет по участкам сети, соединяющим серверы и операторские станции (клиенты). Это связано с тем, что на операторской станции технологическая информация обновляется в среднем раз в секунду, причем передаваемых технологических параметров может быть несколько тысяч. Но и тут нет жестких временных ограничений: оператор не заметит, если информация будет обновляться, скажем, каждые полторы секунды вместо положенной одной. В то же время если контроллер (с циклом сканирования в 100 мс) столкнется с 500-милисекундной задержкой поступления новых данных от датчика, это может привести к некорректной отработке алгоритмов управления.

2.    Отказоустойчивость. Достигается, как правило, путем резервирования коммуникационного оборудования и линий связи по схеме 2*N так, что в случае выхода из строя коммутатора или обрыва канала, система управления способна в кратчайшие сроки (не более 1-3 с) локализовать место отказа, выполнить автоматическую перестройку топологии и перенаправить трафик на резервные маршруты. Далее мы более подробно остановимся на схемах обеспечения резервирования.

3.    Соответствие сетевого оборудования промышленным условиям эксплуатации. Под этим подразумеваются такие немаловажные технические меры, как: защита сетевого оборудования от пыли и влаги; расширенный температурный диапазон эксплуатации; увеличенный цикл жизни; возможность удобного монтажа на DIN-рейку; низковольтное питание с возможностью резервирования; прочные и износостойкие разъемы и коннекторы. По функционалу промышленное сетевое оборудование практически не отличается от офисных аналогов, однако, ввиду специального исполнения, стоит несколько дороже.
 

Рис. 1. Промышленные коммутаторы SCALANCE X200 производства Siemens (слева) и LM8TX от Phoenix Contact (справа): монтаж на DIN-рейку; питание от 24 VDC (у SCALANCE X200 возможность резервирования питания); поддержка резервированных сетевых топологий.

Говоря о промышленных сетях, построенных на базе технологии Ethernet, часто используют термин Industrial Ethernet, намекая тем самым на их промышленное предназначение. Сейчас ведутся обширные дискуссии о выделении Industrial Ethernet в отдельный промышленный стандарт, однако на данный момент Industrial Ethernet – это лишь перечень технических рекомендации по организации сетей в производственных условиях, и является, строго говоря, неформализованным дополнением к спецификации физического уровня стандарта Ethernet.

Есть и другая точка зрения на то, что такое Industrial Ethernet. Дело в том, что в последнее время разработано множество коммуникационных протоколов, базирующихся на стандарте Ethernet и оптимизированных для передачи критичных ко времени данных. Такие протоколы условно называют протоколами реального времени, имея в виду, что с их помощью можно организовать обмен данными между распределенными приложениями, которые критичны ко времени выполнения и требуют четкой временной синхронизации. Конечная цель – добиться относительной детерминированности при передаче данных. В качестве примера Industrial Ethernet можно привести:

1.    Profinet;
2.    EtherCAT;
3.    Ethernet Powerlink;
4.    Ether/IP.

Эти протоколы в различной степени модифицируют стандартный стек TCP/IP, добавляя в него новые алгоритмы сетевого обмена, диагностические функции, методы самокорректировки и функции синхронизации, оставляя при этом канальный и физический уровни Ethernet неизменными. Это позволяет использовать новые протоколы передачи данных в существующих сетях Ethernet с использованием стандартного коммуникационного оборудования.

Теперь рассмотрим конкретные конфигурации сетей операторского уровня.
На рисунке 2 показана самая простая – базовая конфигурация. Отказ любого коммутатора или обрыв канала связи ( link) ведет к нарушению целостности всей системы. Единичная точка отказа изображена на рисунке красным крестиком.

Рис. 2. Нерезервированная конфигурация сети верхнего уровня

Такая простая конфигурация подходит лишь для систем управления, внедряемых на некритичных участках производства (водоподготовка для каких-нибудь водяных контуров или, например, приемка молока на молочном заводе). Для более ответственных технологических участков такое решение явно неудовлетворительно.

На рисунке 3 показана отказоустойчивая конфигурация с полным резервированием. Каждый канал связи и сетевой компонент резервируется. Обратите внимание, сколько отказов переносит система прежде, чем теряется коммуникация с одной рабочей станцией оператора. Но даже это не выводит систему из строя, так как остается в действии вторая, страхующая рабочая станция.

Рис. 3. Полностью резервированная конфигурация сети верхнего уровня

Резервирование неизбежно ведет к возникновению петлевидных участков сети – замкнутых маршрутов. Стандарт Ethernet, строго говоря, не допускает петлевидных топологий, так как это может привести к зацикливанию пакетов особенно при широковещательной рассылке. Но и из этой ситуации есть выход. Современные коммутаторы, как правило, поддерживают дополнительный прокол Spanning Tree Protocol (STP, IEEE 802.1d), который позволяет создавать петлевидные маршруты в сетях Ethernet. Постоянно анализируя конфигурацию сети, STP автоматически выстраивает древовидную топологию, переводя избыточные коммуникационные линии в резерв. В случае нарушения целостности построенной таким образом сети (обрыв связи, например), STP в считанные секунды включает в работу необходимые резервные линии, восстанавливая древовидную структуры сети. Примечательно то, что этот протокол не требует первичной настройки и работает автоматически. Есть и более мощная разновидность данного протокола Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP, IEEE 802.1w), позволяющая снизить время перестройки сети вплоть до нескольких миллисекунд. Протоколы STP и RSTP позволяют создавать произвольное количество избыточных линий связи и являются обязательным функционалом для промышленных коммутаторов, применяемых в резервированных сетях.

На рисунке 4 изображена резервированная конфигурация сети верхнего уровня, содержащая оптоволоконное кольцо для организации связи между контроллерами и серверами. Иногда это кольцо дублируется, что придает системе дополнительную отказоустойчивость.

Рис. 4. Резервированная конфигурация сети на основе оптоволоконного кольца

Мы рассмотрели наиболее типичные схемы построения сетей, применяемых в промышленности. Вместе с тем следует заметить, что универсальных конфигураций сетей попросту не существует: в каждом конкретном случае проектировщик вырабатывает подходящее техническое решение исходя из поставленной задачи и условий применения.

[ http://kazanets.narod.ru/NT_PART2.htm]

Тематики

• автоматизированные системы

Синонимы

• коммуникационная сеть верхнего уровня
• сеть операторского уровня

EN

• terminal bus

Становится актуальным требование, чтобы обучение оправдывало расходы. Это требование подотчётности обучения сделало более важным измерение результатов обучения. Оценка обучения затрагивает приобретение знаний, навыков и отношения. — There is an increasing demand that training must justify the expense. This requirement of training accountability has made the measurement of training effects more important. Evaluation of training encompasses the acquisition of knowledge, skills and attitude.