Un armadio PLC può già avere un dispositivo di protezione da sovratensioni AC all’ingresso di alimentazione, ma ciò non protegge automaticamente i terminali di segnale PLC.
Molti guasti PLC avvengono attraverso le linee “piccole”: ingresso digitale, uscita digitale, ingresso analogico, uscita analogica, RS485, loop 4-20mA, cavo del sensore, cavo I/O remoto e cablaggio dei dispositivi di campo.
Questa guida spiega quando le linee I/O e di segnale PLC necessitano di protezione da sovratensioni, come scegliere un SPD per segnali adatto e quali informazioni i costruttori di pannelli o i compratori OEM dovrebbero confermare prima di ordinare.
Indice dei contenuti
Risposta Veloce
Utilizza la protezione da sovratensioni per segnali su linee I/O e di comunicazione quando il cavo esce dall'armadio di controllo, corre all'aperto, si collega a strumenti di campo, attraversa fra macchine o edifici, o è installato vicino a motori, VFD, pompe, solenoidi o cavi di alimentazione lunghi.
Un SPD di tipo AC 2 protegge l'ingresso di alimentazione dell'armadio. Uno SPD per segnali protegge il percorso a bassa tensione che entra nel terminale PLC. Questi sono punti di protezione distinti e non dovrebbero essere sostituiti l'uno con l'altro.
Per i circuiti di segnale, dati e comunicazione, la selezione SPD è normalmente considerata nell'ambito della protezione dalle sovratensioni della linea di segnale, comunemente riferito dalla IEC 61643-21, piuttosto che dalle regole di selezione SPD per la potenza AC.
| Linea PLC | Esempio Tipico | Quando è Raccomandata la SPD di Segnale | Significato dell'acquirente |
|---|---|---|---|
| DI / DO | Ingresso digitale a 24V, uscita relè, segnale di stato macchina | Cavi di campo lunghi, attrezzature all'aperto, carichi induttivi, sezioni di macchina separate | Protegge i terminali I/O del PLC dalle tensioni transitorie che entrano attraverso i cavi di campo. |
| AI / AO | Loop del trasmettitore 0-10V, 4-20mA | Il sensore o il trasmettitore è all'esterno del quadro o il cavo è esposto a accoppiamento di sovratensione | Aiuta a ridurre i danni e le letture instabili sui moduli analogici. |
| RS485 \ / Modbus RTU | PLC a misuratore, inverter, I/O remoto, dispositivo SCADA | Cavo bus lungo, RS485 all'aperto, più quadri, diverse zone di messa a terra | Protegge le porte di comunicazione senza utilizzare un SPD di potenza AC su una linea dati. |
| Linea Sensore | Sensore di prossimità, sensore di pressione, sensore di livello, misuratore di flusso | Il cavo del sensore corre lungo i vassoi di campo, vicino ai motori o all'esterno dell'area protetta del quadro | Protegge il percorso del segnale debole prima che raggiunga i terminali di ingresso del PLC. |
| Cavo per dispositivi in campo | Attuatore della valvola, segnale della pompa, stato dell'attrezzatura remota | Il cavo collega l'attrezzatura in un'altra zona, in un altro armadio o in un'area esterna | Riduce il rischio di sovratensioni dovuto alla differenza di potenziale a terra e ai transitori indotti. |
Perché le linee di segnale PLC necessitano di protezione da sovratensioni
Un pannello di controllo PLC non è protetto solamente attraverso il suo cavo di alimentazione in entrata. L'energia di survolo può entrare attraverso qualsiasi percorso conduttivo connesso al sistema PLC.
Per i pannelli di controllo industriali, i percorsi più comuni sono:
- Alimentazione AC in ingresso al cabinet di controllo.
- Bussola di alimentazione di controllo a 24VDC all'interno del cabinet.
- Cablaggio I/O del PLC collegato ai dispositivi in campo.
- Linee RS485, Modbus RTU, telemetria e monitoraggio remoto.
- Cavi di sensori e strumenti che corrono all'esterno del cabinet.
È per questo che un armadio di controllo potrebbe necessitare sia di SPD di potenza che di SPD di segnale. L'SPD di potenza si occupa dell'energia di sovratensione lato alimentazione. L'SPD di segnale si occupa dell'elevata tensione transitoria lato controllo o comunicazione a bassa tensione.
Importante: un SPD AC non protegge ogni terminale PLC.
Se un cavo sensore di 50 metri entra nel cabinet e si collega direttamente a un modulo di ingresso PLC, una sovratensione indotta su quel cavo può raggiungere il PLC prima che l'SPD AC abbia la possibilità di intervenire.
Per questo motivo, gli SPD di segnale dovrebbero essere considerati al punto di ingresso del cavo di campo, specialmente dove i cavi sono lunghi, all'aperto, esposti o collegati a attrezzature remote.
Protezione da sovratensioni I/O PLC: quali linee necessitano di SPD per segnali?
Non ogni piccolo filo di segnale necessita di un SPD separato. La decisione corretta dipende dal percorso del cavo, dall'esposizione, dall'ambiente di installazione, dall'importanza del sistema e dalle specifiche del progetto.
Di solito vale la pena proteggere
- Sensori e trasmettitori all'aperto.
- Linee bus RS485 tra cabinet.
- Cavi di I/O remoti.
- Anelli 4-20mA da strumenti di campo.
- Cavi di segnale vicino a VFD, motori, pompe o lunghi cavi di alimentazione.
- Linee di controllo in entrata da un altro edificio o un'altra area di messa a terra.
Potrebbe non aver sempre bisogno di SPD separati
- Fili interni molto brevi all'interno dello stesso cabinet.
- Modulo PLC e I/O installato in un'unica custodia protetta.
- Nessun cavo esterno e nessun lungo percorso di cavo di campo.
- Segnale di controllo non critico a basso valore.
- Le specifiche del progetto non richiedono la protezione da sovratensioni delle linee di segnale.
Per i pannelli di controllo OEM, l'approccio più sicuro è confermare questo durante la progettazione anziché aspettare fino all'avviamento del sito. Una volta che il pannello è già stato cablato, l'aggiunta di SPD per i segnali potrebbe richiedere modifiche al layout dei terminali, spazio sulla guida DIN, revisione della messa a terra e nuovi schemi di cablaggio.
Hai bisogno di protezione da sovratensioni su ogni punto I/O PLC?
Di solito, no. Installare un SPD su ogni singolo punto I/O può aumentare i costi, lo spazio nel cabinet, il tempo di cablaggio e la complessità della manutenzione.
Un metodo di selezione B2B migliore è raggruppare i punti I/O in base all'esposizione:
| Gruppo I/O | Livello di rischio | Raccomandazione pratica |
|---|---|---|
| Segnali interni del cabinet | Basso | Di solito si basa su una buona messa a terra del cabinet, separazione dei cavi e protezione lato alimentazione. |
| Sensori montati su macchine a corto raggio | Medio | Controllare il percorso del cavo, l'ambiente della macchina e le specifiche del cliente. |
| Sensori esterni o cavi di campo lunghi | Alto | Usare SPD per segnali vicino all'entrata del cavo del cabinet o prima del terminale PLC. |
| RS485 tra cabinet o edifici | Alto | Utilizzare SPD per segnali RS485 / dati idonei e confermare la tensione, il protocollo, la velocità di trasmissione e la messa a terra. |
| Misurazione critica del processo | Alto | Proteggere il segnale del loop analogico o del trasmettitore dove il tempo di inattività o la lettura falsata sono costosi. |
Regola semplice per i costruttori di pannelli
Se il cavo rimane all'interno del cabinet, il rischio di sovratensione è di solito più basso. Se il cavo esce dal cabinet e va verso il campo, trattalo come un possibile percorso di ingresso per la sovratensione.
SPD per segnali vs contatto di allerta remota SPD
Questi due termini sono spesso confusi, specialmente nei cabinet PLC.
A SPD del segnale proteggere una linea di comunicazione o controllo a bassa tensione, come RS485, cablaggio dei sensori o un circuito di segnale industriale.
Un Contatto di allarme remoto SPD è solo un contatto di stato su un SPD di alimentazione. Indica al PLC se il modulo SPD è normale o guasto. Non protegge la linea di segnale del PLC stessa.
| Elemento | SPD Segnale | Contatto di allarme remoto SPD |
|---|---|---|
| Funzione principale | Limita la tensione di sovratensione su una linea di segnale o comunicazione. | Invia lo stato dell'SPD al PLC, BMS, SCADA, lampada o circuito di allarme. |
| Terminali tipici | Terminali del segnale di ingresso / uscita, terminale PE o di terra. | Terminali a contatto pulito NO / NC / COM. |
| Utilizzato per | RS485, linea sensore, 4-20mA, telemetria, segnale di telecomando. | Monitoraggio del guasto di una cartuccia SPD AC o DC. |
| Può proteggere gli I/O PLC? | Sì, se correttamente selezionato e installato nella linea del segnale. | No. Riporta solo lo stato dell'SPD. |
Per i dettagli sul cablaggio dell'allarme remoto, consulta la nostra guida: Cablaggio del contatto di allarme remoto SPD verso PLC.
Selezione di SPD per segnali per linee PLC DI/DO, AI/AO, RS485 e 4-20mA
L'SPD per segnale corretto viene selezionato in base al circuito del segnale effettivo, non in base alle dimensioni del quadro o alla tensione del sistema CA.
Conferma il tipo di segnale
Verifica se la linea è DI/DO, AI/AO, RS485, 4-20mA, segnale del sensore, telemetria, telecontrollo o un'altra linea di comunicazione a bassa tensione.
Abbinare la tensione di esercizio
La tensione SPD selezionata deve essere adatta alla normale tensione del segnale. Una linea di segnale da 5V, 12V, 24V o 48V non deve essere trattata come un circuito di alimentazione CA.
Verifica la corrente del carico
L'SPD per segnale deve supportare la corrente normale del loop o del circuito del segnale. Questo è particolarmente importante per i loop analogici e i dispositivi di campo alimentati.
Verificare i requisiti di trasmissione
Per RS485, linee dati, telemetria o comunicazione, confermare baud rate, distanza di trasmissione, tipo di cavo e se l'SPD può influire sulla qualità del segnale.
Confermare il numero di conduttori e la disposizione dei terminali
Verificare se la linea protetta è a 2 fili, 3 fili, 4 fili, coppia schermata o cavo multicore. La disposizione dei terminali dell'SPD deve corrispondere al metodo di cablaggio.
Pianificare la messa a terra e la posizione di installazione
Installare l'SPD di segnale vicino al punto in cui il cavo di campo entra nell'armadio. Mantenere il collegamento di messa a terra breve e diretto. Evitare di instradare il cavo di campo non protetto in profondità nell'area di cablaggio pulita del PLC.
Selezione raccomandata per tipo di segnale PLC
| Applicazione | Cosa confermare | Direzione di selezione dell'SPD |
|---|---|---|
| Ingresso digitale 24V | Tipo di ingresso, lunghezza del cavo, tensione di campo, riferimento comune, disposizione dei terminali | Utilizzare un SPD per segnali con valore nominale adeguato al segnale di controllo 24V e idoneo al cablaggio di campo. |
| Uscita digitale / segnale di relè | Tipo di carico, frequenza di commutazione, carico induttivo, corrente, percorso del cablaggio | Confermare se è necessaria la soppressione delle sovratensioni in prossimità del carico, all'ingresso del quadro o in entrambi i punti. |
| Anello analogico 4-20 mA | Tensione del loop, corrente, posizione del trasmettitore, sorgente di alimentazione del loop, metodo di messa a terra | Selezionare un SPD per segnali che non alteri la misura analogica e supporti la tensione del loop. |
| Segnale analogico 0-10 V | Tensione del segnale, impedenza di ingresso, percorso del cavo, esposizione al rumore | Utilizzare una protezione per segnali a bassa tensione adatta a ingressi analogici sensibili. |
| RS485 \ / Modbus RTU | Versione di tensione, velocità di trasmissione, lunghezza del cavo, messa a terra della schermatura, numero di nodi | Utilizzare un SPD RS485 / segnale dati con prestazioni di trasmissione adeguate e bassa perdita di inserzione. |
| Sensore / strumento di campo | Tensione del sensore, numero di fili, tipo di uscita, esposizione all'esterno, percorso del passaggio cavi | Scegliere in base alla tensione del sensore e al metodo di cablaggio. Installare prima del PLC o del modulo di segnale. |
Matrice dei parametri SPD per segnali PLC
Questa matrice aiuta gli acquirenti a tradurre il tipo di segnale PLC in dettagli pratici per la selezione dello SPD. Non sostituisce una scheda tecnica, ma aiuta a evitare l'errore più comune: scegliere uno SPD per segnali solo in base all'aspetto o alla potenza nominale in kA.
| Linea di segnale | Tensione comune | Focus sulla selezione dello SPD | LEEYEE LY10 Direzione |
|---|---|---|---|
| RS485 \ / Modbus RTU | Dipendente dal sistema, spesso circuito di comunicazione a bassa tensione | Velocità di trasmissione, perdita d'inserzione, disposizione dei terminali, gestione della messa a terra e della schermatura | Confermare la versione da 12 V / 24 V / 48 V in base al circuito di comunicazione effettivo. |
| DI / DO a 24 V | Segnale di comando a 24 V CC | Uc / MCOV superiore alla tensione di comando normale, corrente di carico, percorso del cablaggio, messa a terra | La versione a 24 V con MCOV di 30 V CC può essere presa in considerazione quando il circuito corrisponde ai parametri del prodotto. |
| Anello analogico 4-20 mA | Solitamente alimentato da un'alimentazione ad anello da 24 V | Tensione dell'anello, corrente dell'anello, precisione di misura, disturbi ridotti del segnale | Confermare innanzitutto la tensione e la corrente dell'anello. Non effettuare la selezione basandosi esclusivamente sul nome del modulo di ingresso PLC. |
| Linea Sensore | 12 V / 24 V / 48 V a seconda del tipo di sensore | Tensione del sensore, numero di fili, tipo di uscita, percorso del cavo, esposizione all'esterno | Abbinare la versione da 12 V / 24 V / 48 V al circuito reale del sensore. |
| Telemetria / Controllo remoto | 12 V / 24 V / 48 V o specifico per il progetto | Protocollo, lunghezza del cavo, esposizione alle sovratensioni, zona di messa a terra, disposizione dei terminali | Abbinare il requisito di tensione e protocollo prima di confermare il modello. |
Limiti di applicazione professionale
LY10 è principalmente adatto a linee di segnale RS485, di telemetria, di controllo remoto, di sensori e industriali a bassa tensione, quando i parametri del circuito corrispondono ai valori nominali del prodotto.
Per Ethernet, PoE, Profibus, interfacce di comunicazione speciali ad alta velocità o sistemi bus specifici del progetto, confermare il tipo di interfaccia e utilizzare un SPD per linee dati compatibile, invece di presumere che un unico modello sia adatto a tutte le linee di segnale.
SPD per segnali LEEYEE raccomandato per linee PLC e RS485
Per linee RS485, telemetria, controllo remoto, PLC, sensori e comunicazione industriale, LEEYEE LY10 è un dispositivo di protezione da sovratensioni per segnali dati, installabile su guida DIN e progettato per quadri di controllo e circuiti di segnale industriali.
Le versioni normalmente disponibili includono sistemi di segnale da 12V, 24V e 48V. Il prodotto è progettato per l'installazione su guida DIN e il collegamento in serie a monte delle apparecchiature sensibili.
| Parametro | Dati di selezione LY10 |
|---|---|
| Tipo di prodotto | Protezione da sovratensioni per RS485 / segnali dati |
| Tensione nominale di esercizio | 12V / 24V / 48V CC |
| Tensione massima di funzionamento continuo | 15V / 30V / 60V CC |
| Corrente di carico nominale | 500mA |
| Velocità di trasmissione | Fino a 10Mbps |
| Perdita di inserzione | ≤ 0,2 dB |
| Installazione | Guida DIN da 35mm / collegamento a morsetti |
Dove dovrebbe essere installato lo SPD per segnali?
Per i quadri di controllo PLC, la posizione pratica migliore è solitamente vicino al punto di ingresso del cavo di campo, prima che il cavo raggiunga il morsetto del PLC o il modulo di comunicazione.
Questo contribuisce a fermare la sovratensione prima che percorra l'area del cablaggio di controllo pulito all'interno del quadro.
| Posizione di installazione | Consigliato? | Motivo |
|---|---|---|
| Fila di morsetti all'ingresso del cavo di campo | Buona pratica | Intercetta la sovratensione prima che entri nell'area del cablaggio del PLC. |
| Direttamente accanto al modulo PLC | A volte accettabile | Meglio di nessuna protezione, ma il cavo non protetto potrebbe comunque percorrere l'interno del quadro. |
| Solo nel quadro AC principale | Non sufficiente per le linee di segnale | L'SPD AC non limita la sovratensione sul cavo di segnale a bassa tensione che entra nei morsetti del PLC. |
| Solo presso il dispositivo di campo remoto | Dipende dalla disposizione | Può proteggere il dispositivo di campo, ma il lato PLC potrebbe comunque richiedere protezione se il cavo è lungo o esposto. |
Errore comune
Non installare l'SPD di segnale lontano dall'apparecchiatura protetta per poi far passare un lungo cablaggio di segnale non protetto all'interno dell'armadio di controllo. Il cavo tra il punto di ingresso e il PLC può ancora trasportare energia di sovratensione e disturbi nell'area sensibile.
Cosa succede se le linee di segnale PLC non sono protette?
Il guasto potrebbe non apparire sempre come un componente bruciato. In molti impianti industriali, i problemi di segnale correlati alle sovratensioni si manifestano inizialmente come comunicazione instabile, allarmi casuali sugli ingressi, deriva della misura analogica o guasti ripetuti dello stesso canale I/O.
I risultati possibili includono:
- Danneggiamento della porta di comunicazione del PLC.
- Perdita della comunicazione RS485 o Modbus RTU.
- Instabilità della lettura dell'ingresso analogico.
- Falso allarme dai sensori di campo.
- Sostituzione ripetuta del modulo I/O.
- Arresto imprevisto della macchina o fermo della produzione.
- Guasti intermittenti difficili da diagnosticare dopo temporali o eventi di commutazione.
Per i team di manutenzione degli stabilimenti, questi guasti sono costosi perché il modulo PLC danneggiato rappresenta solo una parte del costo. Il costo maggiore è costituito dal tempo necessario per la ricerca del guasto, dal fermo della linea, dalla sostituzione d'emergenza e dalle visite ripetute in loco.
Prima di ordinare SPD per segnali per pannelli PLC
Inviare questi dettagli per una selezione più rapida del modello
- Tipo di segnale: DI, DO, AI, AO, RS485, 4-20mA, sensore, telemetria o altro.
- Tensione operativa normale: 5V, 12V, 24V, 48V o altro.
- Tensione continua massima richiesta dal progetto.
- Corrente di carico o corrente di loop.
- Protocollo e velocità di trasmissione per le linee di comunicazione.
- Numero di fili e disposizione dei morsetti.
- Percorso del cavo: interno, esterno, tra quadri, tra edifici o vicino a cavi di alimentazione.
- Metodo di messa a terra e requisiti di messa a terra della schermatura.
- Spazio di installazione: larghezza della guida DIN, disposizione dei morsetti, profondità del quadro.
- Requisiti relativi a etichetta OEM, etichetta privata, scheda tecnica, imballaggio o schema elettrico.
Errori comuni nella selezione
| Errore | Perché è un problema | Pratica migliore |
|---|---|---|
| Utilizzo di un SPD per CA su RS485 o su una linea di segnale | Il livello di tensione e lo standard di prova dell'SPD per corrente alternata non sono adatti alle linee dati a bassa tensione. | Utilizzare un SPD per segnali/dati compatibile con il circuito di comunicazione o di controllo. |
| Scegliere esclusivamente in base alla corrente nominale in kA | La selezione dell'SPD per segnali dipende anche da tensione, corrente, velocità di trasmissione e metodo di cablaggio. | Verificare il circuito del segnale effettivo prima di selezionare l'SPD. |
| Ignorare la perdita di inserzione o la velocità dati | Un SPD non corretto può compromettere la qualità della comunicazione su RS485 o sulle linee dati. | Verificare la velocità di trasmissione, la perdita di inserzione, la velocità in baud e la lunghezza del cavo. |
| Installare l'SPD senza una buona messa a terra | Una messa a terra inadeguata limita il percorso di scarica delle sovratensioni e riduce l'efficacia della protezione. | Mantenere il collegamento di terra corto, diretto e coerente con la progettazione della messa a terra dell'armadio. |
| Confondere il contatto di allarme remoto con l'SPD per segnali | Il contatto remoto segnala esclusivamente lo stato dell'SPD. Non protegge il cablaggio dei segnali. | Utilizzare l'allarme remoto per il monitoraggio e l'SPD per segnali per la protezione della linea di segnale. |
| Proteggere solo un'estremità di una lunga linea esterna | I percorsi dei cavi lunghi possono esporre entrambe le estremità delle apparecchiature al rischio di sovratensioni. | Verificare se sia il lato PLC sia il lato del dispositivo di campo necessitino di una protezione coordinata. |
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FAQ: Protezione da sovratensioni dei segnali I/O PLC
Le linee di segnale dei PLC necessitano di protezione dalle sovratensioni?
Le linee di segnale dei PLC necessitano di protezione dalle sovratensioni quando sono collegate a sensori esterni, cavi di campo lunghi, I/O remoti, reti RS485, strumenti di campo o dispositivi installati in un altro armadio o in un'altra zona di messa a terra. Il cablaggio interno breve dell'armadio potrebbe non richiedere sempre un SPD separato per i segnali.
Qual è la differenza tra la protezione dalle sovratensioni degli I/O del PLC e la protezione dalle sovratensioni del quadro AC?
La protezione dalle sovratensioni del quadro AC protegge il lato di alimentazione in ingresso dell'armadio di controllo. La protezione dalle sovratensioni degli I/O del PLC protegge i percorsi dei segnali a bassa tensione, come ingressi digitali, ingressi analogici, RS485, 4-20mA, sensori e cablaggi di dispositivi di campo. Questi due punti di protezione servono circuiti diversi.
Un SPD AC di Tipo 2 può proteggere i terminali degli I/O del PLC?
Un SPD AC di Tipo 2 protegge l'ingresso di alimentazione dell'armadio di controllo. Non protegge direttamente il cablaggio dei segnali a bassa tensione collegato agli I/O del PLC o ai terminali di comunicazione. Le linee di segnale necessitano di SPD per segnali adeguati quando sono esposte al rischio di sovratensioni.
Should every PLC input and output have a surge protector?
Not always. A practical design protects the high-risk lines first: outdoor sensors, long field cables, RS485 bus lines, remote I/O, analog loops, and cables running near motors or VFDs. Internal short wiring inside the same cabinet may not need one SPD per point.
Can I use one signal SPD for multiple PLC I/O lines?
Only when the SPD design, terminal arrangement, voltage rating, current capacity, and wiring method are suitable for those lines. Do not combine unrelated signal types blindly. RS485, analog loop, digital input, and sensor lines may need different protection arrangements.
What voltage signal SPD should I choose for a 24V PLC input?
Choose a signal SPD whose rated voltage and maximum continuous operating voltage are suitable for the normal 24V DC control signal. For example, a 24V signal SPD with a suitable MCOV above the normal working voltage may be considered, but the final choice should also check current, wiring method, grounding, and project requirements.
What SPD should be used for RS485 connected to a PLC?
Use a data or signal SPD designed for RS485 and similar industrial communication circuits. Confirm voltage version, baud rate, transmission distance, insertion loss, number of wires, shield grounding, and installation position before ordering.
Can a signal SPD be used for 4-20mA analog loops?
Yes, if the SPD is suitable for the loop voltage, loop current, wiring method, and measurement accuracy requirement. The SPD should protect the analog signal without disturbing normal 4-20mA operation.
Where should a signal SPD be installed in a PLC cabinet?
Install it close to the field cable entry point or terminal row before the signal wire reaches the PLC module. Keep the grounding connection short and direct, and avoid long unprotected signal wiring inside the clean control area.
Is an SPD remote alarm contact the same as signal surge protection?
No. A remote alarm contact is a dry contact used to report SPD status to a PLC, BMS, SCADA, lamp, or alarm circuit. A signal SPD is installed in the signal line to limit surge voltage before it reaches sensitive equipment.
What information should I send to choose a PLC signal SPD?
Send the signal type, operating voltage, line current, protocol, baud rate, number of wires, cable route, grounding method, cabinet installation space, and any OEM label or wiring diagram requirement. This helps the supplier recommend a suitable signal SPD model faster.
Hai bisogno di aiuto per scegliere SPD per segnali per un pannello di controllo PLC?
Send us your PLC signal type, voltage, cable route, and cabinet layout. LEEYEE can help recommend a suitable signal SPD for RS485, sensor, telemetry, remote-control, and industrial communication lines.
