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Electromagnetische veiligheid
Beter voorkomen dan genezen
version française
ElektroMagnetische Compatibiliteit (EMC) is een gebied, dat de laatste tijd
steeds meer aandacht vereist. Dat geldt ook bij de opbouw van systemen en
installaties. Daarvoor zijn een aantal redenen aan te wijzen. Het gebruik van
gevoelige elektronica, zoals Programmable Logic Controllers (PLC’s) en
computers, neemt steeds toe. Dit gebeurt echter samen met het toenemende gebruik
van sterk storende apparaten zoals frequentieregelaars voor motoren. Ook
storingen uit de omgeving kunnen een rol spelen.
De (auto)radio die brommende geluiden maakt met een mobiele telefoon in de
buurt, een scheeftrekkend beeld van een monitor als een ander apparaat wordt
aangezet. Iedereen onder ons kent verschijnselen van elektromagnetische
interferentie. Dit zijn nog maar onschuldige voorbeelden. Echter, installateurs
en andere technici hebben in hun dagelijkse praktijk te maken met apparaten die
helemaal niet werken door elektromagnetische storingen.
Standaards
Iedereen weet dat elektrische ladingen en stromen (bewegende elektrische
ladingen) een elektromagnetisch (EM) veld opwekken. Dit EM-veld kan op zijn
beurt weer ladingen en stromen genereren in een ander elektrisch geleidend
voorwerp. Dit effect is al heel lang bekend en is de basis voor zeer veel
toepassingen. Dit verschijnsel heeft ook negatieve gevolgen. Zo kunnen
elektrische apparaten die elektromagnetische straling produceren, onbedoeld
stromen opwekken in andere apparaten. Dit kan er voor zorgen dat dit andere
apparaat slechter of helemaal niet meer werkt. De elektromagnetische interactie
tussen elektrische apparaten en hun omgeving is dus onderdeel van
elektromagnetische compatibiliteit. De Internationale Elektrotechnische
Commissie (IEC) publiceert EMC standaards, waarin deze definitie van
elektromagnetische compatibiliteit wordt vastgelegd in meetbare eisen voor een
apparaat. Deze standaards worden onder andere gebruikt voor de Europese en ook
nationale wetgeving.
Een belangrijk onderdeel van deze standaards is, dat het bij normaal gebruik
door het apparaat opgewekte elektrisch veld gebonden is aan een maximum. Voor
moderne elektrische apparatuur, waarin steeds meer en snellere digitale
componenten worden gebruikt, wordt het steeds moeilijker om aan deze EMC
standaards te voldoen. Het is daarom belangrijk om bij het ontwerpen van nieuwe
elektronische apparatuur rekening te houden met deze EMC standaards.
EM-veiligheid
Geautomatiseerde bedrijfsprocessen vertrouwen in hoge mate op elektronica en
zijn daarom kwetsbaar voor verstoring door elektromagnetische velden. Deze
velden kunnen zowel van buitenaf komen als van interne bronnen. Een verstoring
van elektronica, ook wel elektromagnetische interferentie (EMI) genoemd, kan
verstrekkende gevolgen hebben. Gelukkig bezit de hedendaagse apparatuur enige
mate van immuniteit voor verstoring en is deze bestand tegen een in normen
vastgelegd beschermingsniveau. Er kunnen zich echter omstandigheden voordoen
waarbij dit beschermingsniveau wordt overschreden. Denk hierbij bijvoorbeeld aan
de velden die optreden bij een bliksemontlading. Verder dient men zich er van
bewust te zijn dat het met externe bronnen mogelijk is met opzet EMI op te
wekken. De extra maatregelen en bescherming die met name tegen de dreigingen van
buiten nodig zijn, vereisen specialistische kennis van bronnen, gevoeligheid van
apparatuur en systeemarchitectuur. De effecten van EMI kunnen variëren van een
eenvoudige verstoring van het beeld op een monitor tot het compleet uitvallen
van een compleet netwerk en het verliezen van cruciale data. Voor een
evenwichtige beveiliging is het daarom noodzakelijk ook op het front van EMI
adequate maatregelen te nemen.
Opzettelijk of onopzettelijk?
Meestal wordt er onderscheid gemaakt tussen twee soorten verstoring:
onopzettelijke verstoring, bijvoorbeeld veroorzaakt door draagbare communicatie
apparatuur of andere zenders die in de nabijheid van uw ICT systemen worden
gebruikt, en opzettelijke storing (intentionaal EMI) – die meer voorkomt dan men
denkt – veroorzaakt door stoorbronnen die moedwillig worden ingezet, soms
aangeduid met ‘EM Terrorisme’. Grote delen van kritische infrastructuren in onze
samenleving voldoen slechts aan de wettelijke beschermingseisen en zijn hierdoor
potentiële slachtoffers van EM wapens. Het probleem van opzettelijke
elektromagnetische verstoring is reeds lang geleden door o.a. defensie onderkend
Veel storingen zijn ook het gevolg van botsingen tussen oude en nieuwe
technieken. Elektronica van bijvoorbeeld vijftien jaar oud kan last hebben van
stoorsignalen die de ontwerper destijds niet had kunnen bedenken. Dat soort
problemen zullen er steeds meer komen. Straks komen er bijvoorbeeld telefoons
met UMTS. Veel elektronica is daar niet op berekend. Omgekeerd komt het ook voor
dat oude apparaten nieuwe technieken verstoren.
Dit alles heeft er toe geleid dat ook systeembouwers een toenemende aandacht
voor EMC gekregen hebben. Naast het elektrische deel is namelijk ook de opbouw
van het mechanische deel van de installatie van invloed op de EMC. Vooral de
samenbouw van metalen delen kan een gunstige invloed hebben.
Hoe oplossen?
Het beschermen van elektronische apparatuur tegen interferenties, storingen
of sabotage van buitenaf vormt een belangrijk onderdeel van de bescherming van
onze elektronica gestuurde infrastructuur. EMC effecten veroorzaken volgens
schattingen ongeveer zeventig procent van alle ‘onbegrepen storingen’. Wil men
de kwetsbaarheid van zijn (prouctie)omgeving verminderen tegen EMI-invloeden, is
het uitvoeren van periodieke controles onontbeerlijk. Aan de hand van een
inventaris van de aanwezige infrastructuur kan men bepalen welke de kritische
systemen zijn. Vervolgens moet men de gevoeligheid vaststellen van deze
kritische systemen voor EMI, zodat men een evenwichtig niveau van bescherming
kan voorzien. Aan de hand van dit alles kan men dan een beheersplan opstellen
voor de bescherming van de infrastructuur.
Daar dit alles nogal specialistisch is (kennis en ervaring is noodzakelijk), en
indien deze niet in huis aanwezig is, kan men hiervoor best in zee gaan met
gespecialiseerde bedrijven of instellingen.
G.L.
Kader:
Nieuwe EMC-richtlijn in 2009 geheel van kracht
Eind 2004 werd het al bekendgemaakt, de Europese Richtlijn Elektromagnetische
Compatibiliteit gaat gewijzigd worden. De in 1989 ingevoerde EMC-richtlijn moet
volgens de EU simpeler kunnen worden toegepast. Dat betekend dat onder het
nieuwe regime er nu één route is voor de conformiteitbeoordelingsprocedure van
apparaten, het zelf aantonen dat een product voldoet aan de richtlijn. Tevens is
de keuzemogelijkheid voor fabrikanten bij het vragen van steun in het
beoordelingsproces van een product vergroot.
De nieuwe EMC-richtlijn kent een aantal overgangsperioden, de tijd waarin de
Europese nationale overheden, fabrikanten en leveranciers de gewijzigde regels
kunnen implementeren. De eerste periode ligt tussen 20 januari 2005 en 20 juli
2007. In deze periode treedt de richtlijn in werking, maar gelden de nieuwe
rechten en plichten nog niet. Apparatuur mag dan alleen volgens de voorschriften
van de huidige EMC-richtlijn (89/336/EEG) op de markt worden gebracht en in
gebruik worden genomen.
In het tijdvak dat loopt van 20 juli 2007 tot 20 juli 2009 moeten de procedures
van de nieuwe EMC-richtlijn (2004/108/EG) worden gehanteerd. Producten die aan
de voorschriften van de huidige EMC-richtlijn voldoen mogen nog op de markt
worden gebracht en in gebruik worden genomen. Ook de producten die aan de
voorschriften van de nieuwe EMC-richtlijn voldoen mogen worden uitgebracht en in
gebruik genomen.
De overgangsperiode loopt af op 20 juli 2009 en vanaf die datum mag alleen nog
de nieuwe EMC-richtlijn worden toegepast en mogen alleen producten die aan de
voorschriften van de nieuwe EMC-richtlijn voldoen nog op de markt worden
gebracht en in gebruik worden genomen.
De belangrijkste punten van verschil tussen de nieuwe richtlijn en de huidige
zijn:
- verduidelijking van het toepassingsgebied van de richtlijn;
- aanvulling van de essentiële eisen die gelden voor vaste installaties;
- beperking tot één conformiteitbeoordelingsprocedure voor apparaten;
- aparte conformiteitbeoordelingsprocedure voor vaste installaties;
- geen verplichting meer voor de fabrikant (lees, degene die de apparten
in de handel brengt, dus ook importeurs) om een aangemelde instantie
(Notified Body) bij de conformiteitbeoordeling in te schakelen;
- wijziging ten aanzien van de bijzondere maatregelen die lidstaten kunnen
nemen.
Sécurité
électromagnétique
Il vaut mieux prévenir que guérir
La Compatibilité ElectroMagnétique (CEM) est un domaine qui demande de plus en
plus d’attention ces derniers temps. C’est aussi valable pour la mise en place
de systèmes et d’installations. Il y a plusieurs raisons qui l’indiquent.
L’utilisation d’électronique sensible, comme les PLC et les ordinateurs ne cesse
d’augmenter. Cela se fait en même temps que l’augmentation de l’utilisation
d’appareils fortement perturbateurs comme les régulateurs de fréquences pour les
moteurs. Les perturbations environnementales peuvent aussi jouer un rôle.
La radio (autoradio) qui gronde, lorsqu’il y a un téléphone mobile dans les
parages, une image déformée d’un moniteur lorsqu’un autre appareil est mis en
marche. Tout le monde connaît des phénomènes d’interférences
électromagnétiques. Il ne s’agit ici en fait que d’exemples mineurs et
inoffensifs. Toutefois, les installateurs et autres techniciens rencontrent,
dans leurs occupations quotidiennes, des appareils qui ne fonctionnement pas du
tout, suite à des perturbations électromagnétiques.
Standards
Tout le monde sait que les charges et les courants électriques (charges
électriques mouvantes) créent un champ électromagnétique (EM). Ce champ EM peut,
à son tour, générer des charges et des courants dans un autre objet conducteur
d’électricité. Cet effet est déjà connu depuis très longtemps et il est à la
base de très nombreuses applications. Ce phénomène a aussi des conséquences
négatives. Ainsi, des appareils électriques qui produisent des rayons
électromagnétiques, peuvent créer des courants involontaires dans d’autres
appareils. Ceci peut faire en sorte que cet autre appareil fonctionne plus mal
ou plus du tout. L’interaction électromagnétique entre les appareils électriques
et leur environnement est donc un élément de la compatibilité électromagnétique.
La Commission Internationale Electrotechnique (CIE) publie les standards CEM,
fixant cette définition de la compatibilité en exigences mesurables pour un
appareil. Ces standards sont notamment utilisés dans la législation européenne
et aussi nationale. Un élément important de ces standards est que le champ
électrique généré par l’appareil en cas d’utilisation normale est lié à un
maximum. Pour les appareils électriques modernes, dans lesquels on utilise de
plus en plus de composants numériques plus rapides, il est de plus en plus
difficile de répondre aux standards CEM. Il est, dès lors important de tenir
compte de ces standards CEM lors de la conception et du développement de
nouveaux appareils électroniques.
Sécurité EM
Les processus d’entreprise automatisés reposent très fortement sur de
l’électronique et ils sont très sensibles aux perturbations par des champs
électromagnétiques. Ces champs peuvent aussi bien venir de l’extérieur que de
sources intérieures. Une perturbation électronique, aussi appelée interférence
électromagnétique (IEM) peut avoir des conséquences assez lourdes.
Heureusement, les appareils actuels sont relativement immunisés contre les
perturbations et ils peuvent résister à un niveau de protection déterminé dans
des normes. Toutefois, il peut y avoir des circonstances dans lesquelles ce
niveau de protection est dépassé. Songez par exemple aux champs provoqués par la
décharge d’un éclair. En outre, il faut aussi être conscient qu’il est possible
de provoquer volontairement des IEM par des sources extérieures. Des mesures
supplémentaires et une protection contre ces menaces extérieures exigent des
connaissances de spécialistes, des appareils sensibles et une architecture de
système.
Les effets de l’IEM peuvent varier d’une simple perturbation de l’image sur le
moniteur à la panne complète du réseau et à la perte de données cruciales. Pour
une sécurité équilibrée, il est indispensable de prendre également des mesures
adéquates sur le front des IEM.
Volontaire ou involontaire ?
En général, on distingue deux types de perturbations : les perturbations
involontaires, provoquées par exemple par un appareil de communication portable
ou d’autres émetteurs, utilisés à proximité de vos systèmes ICT et les
perturbations volontaires (IEM intentionnels) – qui surgissent plus souvent
qu’on le croirait – provoqués par des sources perturbatrices qui sont
enclenchées volontairement, et qui sont parfois appelées ‘Terrorisme EM’. Une
grande partie des infrastructures critiques dans notre société satisfont à peine
aux conditions de protection légales, et peuvent être ainsi des victimes
potentielles des armes EM. Le problème des perturbations électromagnétiques
intentionnelles est déjà reconnu depuis longtemps, notamment par la défense.
De nombreuses perturbations sont aussi la conséquence de chocs entre les
techniques anciennes et nouvelles. Par exemple, l’électronique d’il y a quinze
ans peut souffrir de signaux perturbateurs que le concepteur de l’époque ne
pouvait pas imaginer. Ce type de problème surviendra de plus en plus souvent.
Prochainement, il y aura par exemple des téléphones avec IMTS. Beaucoup de
systèmes électroniques ne sont pas calculés en fonction de cela. A l’inverse, il
arrive aussi que d’anciens appareils perturbent les nouvelles techniques.
Tout cela a fait en sorte que même les constructeurs de systèmes attachent de
plus en plus d’attention à la CEM. Outre la partie électrique, la construction
de la partie mécanique de l’installation a aussi une influence sur la CEM.
Surtout la construction fusionnée de parties métalliques peut avoir une
influence favorable.
Solution ?
La protection des appareils électroniques contre les interférences, les
perturbations ou le sabotage extérieur représente un élément important dans la
protection de notre infrastructure à commande électronique. Selon des
estimations, les effets CEM provoquent près de septante pc de toutes les ‘pannes
incompréhensibles’. Si on veut diminuer la fragilité et la sensibilité de son
environnement (de production) aux influences IEM, il est indispensable de
procéder à des contrôles périodiques. A l’aide d’un inventaire de
l’infrastructure existante, il est possible de déterminer quels sont les
systèmes critiques. Ensuite, il faut constater la sensibilité de ces systèmes
critiques aux IEM, de manière à pouvoir prévoir un niveau de protection
équilibré. A l’aide de tout ceci, il est possible de rédiger un plan de gestion
pour la protection de l’infrastructure.
Comme tout ceci est assez spécialisé (connaissance et expérience
indispensables), et si elle n’existe pas dans l’environnement immédiat, il est
préférable de consulter des entreprises ou institutions spécialisées. <<
Encadré:
Nouvelle directive CEM entrera en vigueur en 2009
Fin 2004, il a déjà été annoncé que la Directive européenne Compatibilité
Electromagnétique serait modifiée. Selon l’UE, la directive CEM, introduite en
1989, doit pouvoir être appliquée plus simplement. Cela signifie que sous le
nouveau régime, il y aura une seule voie pour la procédure d’évaluation de
conformité des appareils, démontrer soi-même que le produit est conforme à la
directive. En outre, les fabricants ont plus de possibilités de choix pour
demander de l’aide dans le processus d’évaluation d’un produit.
La nouvelle directive CEM connaîtra plusieurs périodes de transition, le temps
durant lequel les autorités nationales européennes, les fabricants et les
fournisseurs implémentent les règles modifiées. La première période se situe
entre le 20 janvier 2005 et le 20 juillet 2007. Au cours de cette période, la
directive prend effet, mais les nouveaux droits et obligations ne sont pas
encore applicables. Les appareils ne pourront être commercialisés et mis en
service que selon les prescriptions de la directive CEM actuelle (89/336/CEE).
Dans la période entre le 20 juillet 2007 jusqu’au 20 juillet 2009, les
procédures de la nouvelle directive CEM (2004/108/CE) devront être appliquées.
Les produits qui répondent aux normes de la directive CEM actuelle pourront
encore être mis sur le marché et être mis en service. Même les produits qui
répondent à la nouvelle directive CEM peuvent être commercialisés et utilisés.
- La période de transition prend fin le 20 juillet 2009 et à partir de cette
date, seule la nouvelle directive CEM pourra encore être appliquée et seuls les
produits qui répondent aux prescriptions de la nouvelle directive CEM pourront
être mis sur le marché et mis en service.
- Les points de différences les plus importants entre la nouvelle directive et
l’actuelle sont :
- explicitation du domaine d’application de la directive ;
- complémentation des exigences valables pour les installations fixes ;
- limitation à une seule procédure d’évaluation de conformité pour les
appareils ;
- procédure d’évaluation de conformité séparée pour les installations fixes ;
- suppression de l’obligation pour les fabricants (lisez, celui qui met les
appareils sur le marché, donc aussi les importateurs) de faire intervenir une
instance annoncée (Notified Body) lors de l’évaluation de conformité ;
- modification vis-à-vis des mesures particulières que les états membres peuvent
prendre.
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