КонтрАвт
YoutubeVkontakteYandex Zen
КонтрАвт
Подписка

Будьте всегда в курсе!

Новинки продукции, обучающие видеоролики, типовые решения!

 

Всего 2 раза в месяц!

Будьте всегда в курсе!

Новинки продукции, обучающие видеоролики, типовые решения!

 

Всего 2 раза в месяц!

Корзина заказовКорзина заказов
Выбор продукции

Аналоговые барьеры искробезопасности (искрозащиты) 4...20 мА KA5000Ex. Обзор и выбор.

Cмотри подробную информацию (описание, характеристики, cхемы и др.):

Добрый день уважаемые коллеги! Мы начинаем серию видеороликов о барьерах искробезопаcности, производимых научно-производственной фирмой КонтрАвт.

В Производственной программе НПФ КонтрАвт барьеры искрозащиты выделены в отдельное продуктовое направление. Однако, очевидно, что оно является естественным и логическим продолжением и развитием другого важнейшего  направления фирмы, а именно, продуктового направления ""Нормирующие преобразователи"" . Мы рекомендуем посмотреть видеоролик ""Нормирующие преобразователи. Когда и зачем они нужны""  (ссылка указана под видео). В нем  мы подробно рассказываем, какие задачи решают нормирующие преобразователи. В частности, мы указываем задачу обработки сигналов, поступающих из взрывоопасных или потенциально взрывоопасных зон. 

Можно  считать, что барьеры искрозащиты являются разновидностью нормирующих преобразователей, выполняющих наряду со своими традиционными функциями еще и дополнительную функцию взрывозащиты, в частности, с таким распространенным видом защиты как «искробезопасная цепь». 

Иногда такие приборы так и  называют нормирующими преобразователями в Ex-исполнении, но с нашей точки зрения корректнее говорить об отдельном классе устройств – барьерах искрозащиты (или барьерах искробезопасности), поскольку функция взрывозащиты для них является принципиально ключевой.

Линейка барьеров искрозащиты, выпускаемых НПФ КонтрАвт,  уже сейчас насчитывает 12 видов барьеров и более 40 модификаций. И она постоянно расширяется. Поэтому в наших видеороликах мы постараемся не только ознакомить вас со всеми барьерами, но и представим некую систему классификации барьеров, которая поможет Вам быстро и точно подбирать нужные для вашей задачи барьеры. 

Первое видео  посвящено группе аналоговых барьеров, предназначеных для работы с унифицированным сигналом 4...20 мА .

ИТАК, барьеры, выпускаемые в настоящее время НПФ КонтрАвт,  можно разделить на две группы. В первую группу входят барьеры, предназначенные для работы с аналоговыми сигналами (аналоговые барьеры), во вторую - для работы с дискретными сигналами (дискретные барьеры). Аналоговые барьеры в свою очередь  можно разделить на две подгруппы в зависимости от типа входного сигнала. Это барьеры для работы с унифицированными сигналами 4...20 мА и барьеры для работы с непосредственно датчиками температуры и потенциометрами. В данном видео мы обсудим первую подгруппу аналоговых барьеров - барьеры для работы с сигналом 4...20 мА. 

Второй подгруппе аналоговых барьеров для работы с сигналами термопар, термосопортивлений и потенциометров, а также группе дискретных барьеров будут посвящены отдельные видео."

"Прежде чем двигаться дальше скажем несколько слов о самом унифицированном сигнале 4...20 мА. Почему он является таким распространенным? Данный тип сигнала  имеет целый ряд важных преимуществ.

1. на токовый сигнал 4...20 мА оказывает малое  влияние  сопротивление соединительной линии, 

2. он  слабо подвержен воздействию электромагнитных наводок от силовых линий частотой 50 Гц, а также высокочастотных импульсных помех, которые  часто присутствуют в промышленных условиях. Эти два свойства позволяют  предавать сигнал 4...20 мА на большие расстояния без искажения.

3. он позволяет контролировать целостность сигнальной цепи

4. по токовой петле 4...20 мА передается не только сигнал (информация) , но может и подаваться питание на передающее устройство. 

В измерительных системах часто применяют многоканальные АЦП, рассчитанные на измерение унифицированного сигнала 4...20 мА. 

В связи с этим, первая задача, которую должны решать нормирующие преобразователи и барьеры искрозащиты, это преобразовать различные виды сигналов  от первичных датчиков (например, теромпар) к унифицированному виду 4...20 мА. 

Вторая - обеспечить гальваническую развязку входных сигналов от многоканального АЦП, не имеющего, в большинстве случаев, межканальной изоляции. Эта задача остается актуальной даже в том случае, если исходный сигнал уже является унифицированным 4...20 мА.

Наконец, третья задача - обеспечение взрывозащиты в случае, если мы имеем дело с сигналами из взрывопасной зоны. Здесь уже требуются барьеры искрозащиты. Нормирующие преобразователи в общепромышленном исполнении не подходят. 

Барьеры, которые вы рассматриваем в этом видео,  решают вторую и третью задачи. 

В номенклатуре нашей компании представлено 7 видов аналоговых барьеров искрозащиты, предназначенных  для работы с сигналом 4...20 мА. Что же у них у всех общего ? 

Во-первых, все они являются активными барьерами искрозащиты. Они объединяют в себе как функцию гальванического разделения входных сигнальных цепей, выходных сигнальных цепей и цепей питания между собой, так и непосредственно функцию искрозащиты. В двуканальных барьерах каналы также гальванически развязаны между собой. При этом за счет гальванической изоляции, надежность обеспечения искрозащиты повышается. Активный барьер искрозащиты не требует заземления.  Это обстоятельство сильно упрощают проектирование системы и ее изготовление. Кроме того, активные барьеры обладают более высокими  точностными характеристиками и менее подвержены воздействию импульсных помех и электромагнитных наводок частотой 50 Гц, чем пассивные. 

Все барьеры КонтрАвт имеют два вида взрывозащиты.  Первый и основной вид взрывозащиты "i" - "искробезопасная электрическая цепь" - реализован  на уровне "ia" - особо взрывобезопасный. Этот уровень взрывозащиты обеспечивает наибольшую безопасность и применим для зон 0, 1 и 2. Категория взрывоопасной смеси во взрывоопасной зоне относится  к подгруппе IIC. Маркировка взрывозащиты вида «i» – [Ex ia Ga] IIC.

Второй вид взрывозащиты «nА». Принимаемые в данном  случае дополнительные меры защиты переводят барьеры в разряд неискрящего обородования. Такой вид защиты позволяет размещать САМИ барьеры НПФ КонтрАвт в зоне 2.  Это зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время. Маркировка взрывозащиты данного вида - 2Ex nA [iaGa] IIC Т4 Gc X

Данный видеоролик посвящен барьерам, предназначенным для работы с сигналом 4...20 мА. Часто этот сигнал формируют весьма интеллектуальные устройства, например, датчики давления, расхода, температуры со встроенным в головку нормализатором и т.п. В этих случаях бывает необходимо, кроме передачи основного аналогового сигнала  4-20 мА, передавать и дополнительную информацию (данные о процессе, параметры настройки прибора, калибровочные данные, диагностическую информацию)  из взрывоопасной зоны. Есть потребность и в обратной передаче дополнительной информации, например, при дистанционном конфигурировании (настройке) устройства во взрывоопасной зоне.  То есть нужно осуществлять двунаправленную передачу цифровых данных без прерывания аналогового сигнала 4-20 мА по тем же линиям.  Данный обмен цифровыми данными  обеспечиваются по протоколу HART,  когда модулированный цифровой сигнал протокола HART накладывается на аналоговый сигнал 4…20 мА. Использование HART-протокола, таким образом, дополняет преимущества традиционной технологии 4…20 мА. 

Поддержка передачи цифровых данных по HART-протоколу реализована в качестве дополнительной функции у отдельных модификаций  у всех видов барьеров рассматриваемой здесь группы, за исключением двух.  

Питание на барьер может подаваться как через электрические клеммы, так и через специально предназначенные шинные соединители. Питание через шинные соединители целесообразно применять, когда в монтажном шкафу на одной DIN-рейке рядом располагается много барьеров искробезопасности. 

Питание на шину можно подать двумя способами. Во-первых можно соединить барьеры   через шинные соединители, и подать напряжение на один из барьеров. Тогда остальные барьеры, размещенные на шине также запитываются. Таким способом можно запитать до пяти барьеров. Второй способ подачи питания на шину - с помощью винтового разъемного клеммнного соединителя  Phoenix Contact МС1,5/5-ST-3,81 или аналогочного. Он не входит в комплект поставки барьеро и приобретается отденльно. Направление его подключения показано на рисунке. Через шину питания с отдельным клеммным соединителем можно питать до 30 барьеров любых модификаций.

Возможность подключения питания через шинные соединители реализована в качестве дополнительной функции у определенных модификаций у всех видов барьеров рассматриваемой здесь группы.  

Все аналоговые барьеры обеспечивает высокую точность преобразования ±0,1 %.  

Эксплуатация барьера возможна в расширенном диапазоне рабочих температур от минус 40 до плюс 70 °C при наличии высокой температурной стабильности."

Концентрация сигналов в шкафах автоматики настолько велика, что на счету оказывается каждый миллиметр места на DIN-рейке. Поэтому сокращение размеров барьеров является для нас приоритетной задачей.  Барьеры имеют ширину корпуса  всего 12,5 мм. В зависимости от канальности барьера ширина корпуса на 1 канал составляет всего 6,3 мм в двухканальных моделях и 12.5 мм в одноканальных.   Такое плотное размещение барьеров в шкафу возможно только при температуре воздуха около приборов не более 35 градусов.  В таблице приведены рекомендации по вертикальному размещению барьеров при различной температуре окружающего воздуха. 

Итак мы перечислили общие свойства всех аналоговых барьеров, предназначенных для работы с унифицированным сигналом 4...20 мА. Теперь поговорим о конкретных видах барьеров, рассмотрим их функциональные схемы, типовые применения, приведем систему их классификации. 

Вернемся к нашей диаграмме, иллюстрирующей систему классификации барьеров  НПФ КонтрАвт. 

Унифицированный токовый сигнал 4...20 мА  может пересекать границу между взрывОпасной и взрывоБЕЗОпасной зонами  в двух направлениях.  В зависимости от направления передачи сигнала, нужно применять различные барьеры. Дело в том, что та часть барьера , которая ориентирована на взрывоопасную зона должна обеспечивать искробезопасность цепей. Но в одном случае это вход, а в другом - выход. . Это значит, что  среди барьеров нашей группы  следует выделить приемники сигналов из взрывопасной зоны, и передатчики - во взрывопасную. Покажем это деление на диаграмме. 

Заметим, что в общепромышленных условиях подобного деления нормирующих преобразователей нет, посколько и на входе и на выходе безопасные условия. "

Барьеры-приемники обеспечивают приём входного сигнала 4…20 мА от источников, расположенных во взрывоопасной зоне и  воспроизводят данный сигнал на своём выходе за пределами взрывоопасной зоны. Источниками сигнала в этом случае будут различные измерительные датчики с токовым выходом, а потребителем во взрывоБЕЗопаснйо зоне - измерительные системы.

Передатчики, наоборот, принимают сигнал во взрывоБЕЗопасной зоне и передают сигнал во взрывоопасную.  Источником сигнала теперь будет  управляющая система, а потребителем во взрывоОпасной зоне - различные исполнительные устройства. 

Дальнейшая классификация барьеров идет по количеству каналов. По количеству каналов как  барьеры-приемники, так  и   барьеры-передатчики   делятся на одноканальные и двухканальные. Отдельно можно выделить  барьер КА5013Ex, который является приемником  и разветвителем одного входного  сигнала 4...20 мА на два сигнала 4...20 мА на выходах за пределами взрывоопасной зоны. Это барьер разветвитель 1 в 2.

Рассмотрим теперь каждый вид барьеров  данной группы подробнее.

КА5011Ех. Одноканальный барьер приемник - KA5011 Ex. Барьер обеспечивает гальваническое разделение входных сигнальных цепей, выходных сигнальных цепей и цепей питания между собой. Доступны три варианта подключения входых сигналов по двухпроводной и трехпрводной схемам: 2ПИ – источник сигнала с пассивным выходом с двухпроводной схемой подключения; 2АИ – источник сигнала с активным выходом с двухпроводной схемой подключения; 3АИ – источник сигнала с активным выходом с трехпроводной схемой подключение. Если источник сигнала пассивный,  барьер  обеспечивает его питанием (18…24) В.

Барьер имеет активный или пассивный токовый активный (4…20) мА на выходе. Дополнительный источник питания для питания активных выходных цепей не требуется. Барьер имеет модификации с питанием по шине и с поддержкой протокола HART.

KA5031Ex. Если работа с пассивным сигналом на входе не нужна, можно вместо KA5011Ex выбрать более простую и дешевую модель КА5031Ex. Здесь уже становится доступна только двухпроводная схема подключения для активного сигнала на входе и активного или пассивного сигнала на выходе 2АИ. Барьер имеет модификации с питанием по шине с и поддержкой протокола HART.

Cледующая пара моделей - двухканальные приемники КA5022Ex и KA5032Ex. Здесь уже работа ведется с двумя каналами на входе. Гальваническая развязка выполнена между входными и выходными сигнальных цепей как в каждом канале, так и между каналами, а также между цепями питания.  Выходы у обоих моделей - только активные сигналы 4...20 мА. Дополнительные источники питания для питания выходных цепей не требуется. Отличие двух моделей состоит в следующем. Барьер КА5022Ex принимает на вход сигналы от пассивных источников и обеспечивает их питанием (18…24) В по двухпроводной схеме. При этом у каждого канала свой источник питания датчика. 

Барьер же KA5032Ex рассчитан на работу с активными источниками сигнала по двухпроводной схеме подключения. 

Барьер КА5032Ех  имеет модификации с питанием по шине и с поддержкой протокола HART.

Барьер KA5022Ex  имеет модификации с питанием по шине , но у него отсустутствует поддержка HART-протокола.

Последней моделью из барьеров приемников унифицированного сигнала 4...20 мА, которая стоит несколько особняком является барьер - разветвитель 1 в 2 КА5013Ex. Барьер рассчитан на работу с активным или пассивным источником токового сигнала по двух или трехпроводной схеме подключения. На выходе - два активных токовых сигнала 4...20 мА, дополнительного источника питания для питания выходных цепей не требуется. Барьер обеспечивает гальваническое разделение входных сигнальных цепей, каждой из двух выходных сигнальных цепей и цепей питания между собой. Основное предназначение данного барьера - принять входной активный или пассивный сигнал 4...20 мА во взрывоопасной зоне и разветвить его (то есть синхронно воспроизвести) на два выхода во взрывобезопасной зоне. По своей структуре барьер аналогичен модулю - разветвителю НПСИ-200-ГР1.2 из номенклатуры НПФ КонтрАвт, но в отличии от барьера, модуль разветвитель имеет и активный и пассивный выходы. Мы подробно рассматривали задачу разветвления сигналов в отдельном видео, ссылка на которое будет доступна под этим видеоуроком. 

КА5131Ех и КА5132Ех

Оба барьера работают с активными источниками сигнала по двухпроводной схеме подключения. Такие сигналы формируются управляющими контроллерами или регуляторами.  На выходе у обоих - активный токовый активный (4…20) мА, дополнительный источник питания для питания выходных цепей не требуется. Потребителями этих сигналов являются исполнительные устройства во взрывоОпасной зоне.  Отличия - только в количестве каналов - КА5131Ex имеет один канал на входе и один выход, КА5132Ex - два канала на входе и соответственно два выхода. Оба обеспечивают гальваническое разделение входных сигнальных цепей, выходных сигнальных цепей и цепей питания между собой.  KA5132 дополнительно обеспечивает гальваническое разделение входов, выходов и питания между своими каналами. 

Барьер КА5131Ех  имеет модификации с питанием по шине и с поддержкой протокола HART.

Барьер KA51322Ex  имеет модификации с питанием по шине , но у него отсустутствует поддержка HART-протокола.

Итак, мы прошли по всей нашей диаграме и рассмотрели все  виды аналоговых барьеров искробезопасности, предназначенных  для работы с сигналом 4...20 мА, которые существуют на данный момент в номенклатуре НПФ КонтрАвт. Для большей наглядности все они сведены в таблицу с их основными характеристиками, по которой их удобно сравнивать между собой. Еще раз обращаем внимание, что у двухканальных барьеров KA5022 Ex (ОШИБКА в таблице  еще 5022? или в реальности? Проверить)!) и KA5132Ex отсутствуют модификации с поддержкой HART-протокола!

Ранее мы говорили, что ряд модификаций барьеров поддерживают протокол HART и имеют шину питания. Наличие или отсутствие этих опций закодировано в системе обозначений. Поясним систему обозначений модификаций барьеров. Модифицикации обозначаются двумя цифрами после тире в названии вида барьера.Первая цифра после тире говорит о наличии у модификации шинного соедителя (0 - нет, 1 - есть), а вторая цифра о наличии поддержки HART-протокола (0 - нет, 1 - есть). 

Рассмотрим пример обозначения. КА5011Ех-10 - барьер искробезопасности активный, одноканальный приёмник из взрывоопасной зоны токового сигнала (4…20) мА, работа с активными и пассивными источниками сигнала, питание (18…24) В пассивных источников сигнала, активный выход (4…20) мА. Модификация 10 имеет шинный соединитель для питания барьера, передачу сигнала по HART протоколу не поддерживает. 

Итак, мы рассмотрели группу аналоговых барьеров, предназначенных  для работы с унифицированным сигналом (4...20 мА), рассмотрели общие характеристики, показали особенности каждого из барьеров этой группы. Мы  также привели простую диаграмму, которая облегчает выбор нужного для данной задачи барьера.   Надеемся, что данное видео окажет вам помощь в подборе конкретной модели аналогового барьера для работы с токовый сигналом 4 20 мА. Следующее обзорное видео будет посвящено второй группе барьеров - дискретным барьерам для работы сигналами типа «сухой контакт» и контакт с контролем целостности цепи и сигналами стандарта NAMUR. 

 

 




Copyright © 2003-2021 КонтрАвт
Телефон: +7 (831) 260-13-08 (многоканальный)
Почта: sales@contravt.ru



Powered by TreeGraph (Graphit Ltd.)