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

Барьеры искрозащиты KА5003EX и KА5004EX. Обзор и сравнение.

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

Добрый день, уважаемые коллеги! В данном ролике речь мы расскажем о двух барьерах искрозащиты КА5003Ex и КА5004Ex из номенклатуры научно-производственной фирмы КонтрАвт.

Оба барьера  предназначены для работы с термопарами, термометрами сопротивления и потенциометрами. Поэтому  рассказ о них мы объединили в одно видео. Вначале мы кратко расскажем в чем их сходство и различия, поясним  систему обозначений,  а затем дадим более полное описание их функций и характеристик.

На экране представлены функциональные схемы обоих барьеров. Оба барьера имеют универсальный вход для работы с термопарами,  термометрами сопротивления и потенциметрами. Основная задача  приборов как барьеров искрозащиты - обеспечить искробезопасность входных цепей. 

Барьеры искрозащиты имеют два вида маркировки, представленные на экране. Первая означает, что барьер реализует вид взрывозащиты «искробезопасная цепь» и источники входных сигналов могут располагаться во взрывоопасных зонах 0, 1 и 2.  Вторая маркировка означает, что барьеры относятся к классу неискрящего оборудования, и сами барьеры могут располагаться в зоне 2 во внешней оболочке со степенью защиты не ниже IP54.

Оба барьера преобразуют измеренный сигнал в токовый сигнал 4...20 мА. Барьеры являются активными, поэтому входные и выходные цепи гальванически развязаны между собой и цепями питания.

И тут появляются первое отличие. Барьер КА5003Ех имеет второй токовый выход 4...20 мА, который также транслирует измеренный сигнал. Таким образом,  барьер КА5003Ех по своем основному предназначению является разветвителем измеренного сигнала. "

Оба барьера  могут выполнять функцию компаратора. Эта функция позволяет контролировать ситуации, когда измеренный сигнал выходит за допустимые пределы. Но только у барьера КА5004Ех есть модификации, у которых предусмотрен специальный штатный выход СИГНАЛИЗАЦИЯ,  реализованный  на оптореле. Это модификации 01, 11 и 13. Таким образом,  если барьер КА5003Ех можно в целом характеризовать как разветвитель, то барьер КА5004Ех (точнее некоторые его модификации) можно считать еще и сигнализатором по уровню измеренного параметра. Собственно , именно эти две особенности и определяют основные различия этих барьеров.

Барьеры имеют интерфейс USB,  а некоторые модификации могут иметь еще интерфейс RS-485, протокол MODBUS RTU. Интерфейсы используются для  конфигурирования барьеров , а также для  обмена данными  и управления по сети. 

В этом смысле,  барьеры можно рассматривать как модули ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов. 

Как и у всех остальных барьеров серии КА5000, некоторые модификации барьеров КА5003  и 5004  имеют шину. С помощью этой шины можно организовать питание целой группы приборов,  а также можно вывести на шину обобщенный сигнал АВАРИЯ, который срабатывает при возникновении какой либо аварийной ситуации. 

Код модификаций, имеющих шину,  а значит  поддерживающих питание по шине и сигнал АВАРИЯ, начинается с 1. Следует отметить, что интерфейс RS-485 (если он есть) также заводится через шину. 

Рассмотрим теперь более подробно все функции и характеристики барьеров. 

Конфигурирование (настройка) параметров и функций

Мы отметили,  что данные барьеры  является конфигурируемыми приборами. Это значит, что многие функции преобразователя и его параметры можно настроить  под конкретную задачу. Конфигурирование (или  другими словами, настройка) преобразователя выполняется либо по USB-интерфейсу, либо по интерфейсу RS-485. Конфигурирование по USB доступно во всех модификациях преобразователя, а по интерфейсу  RS-485 - только для модификаций, которые  поддерживают этот интерфейс. 

Для конфигурирования используется сервисное программное обеспечение SetMaker. С его помощью можно не только настроить приборы , но и быстро копировать сохраненную конфигурацию в другие приборы и тем самым ускорять их настройку.

Мы подробно покажем процесс конфигурирования барьеров KA5003Ex и KA5004Ex в отдельном видео.

Обмен данными по сети

Указанные интерфейсы можно использовать не только для конфигурирования.  Используя, в частности,  интерфейс RS-485 с протоколом ModBus RTU, можно организовать обмен данными между барьером и контроллерами по сети, а также осуществлять дистанционное управление выходами прибора. Эта возможность позволяет использовать барьеров искрозащиты KA5003Ex и KA5004Ex в качестве модулей ввода-вывода.

Проиллюстрируем это на примере. Измеренный входной сигнал  передается непосредственно в контроллер по сети RS-485 . Это позволяет отказаться от применения АЦП в контроллере для измерения токового сигнала .  Освободившийся токовый выход можно использовать для передачи сигнала управления с контроллера на исполнительное устройство. Кроме того,  здесь еще показано управление выходом на оптореле  сигналами с контроллера.  При этом функция сигнализации по уровню, который выполняет компаратор барьера остается. Состояние компаратора (то есть сигнализации) контролер может считать также по сети.  Этот пример показывает, что возможности  по обмену данными и по  управлению по сети в данном барьере весьма велики и разнообразны. 

Универсальный вход

Барьеры искрозащиты KA5003Ex и KA5004Ex является одноканальными и имеют универсальный вход. Как мы уже умопинали они могут измерять следующие виды сигналов: сигналы термопар, сигналы термосопротивлений, сигналы (положение) потенциометров и потенциометрических датчиков,  а также напряжение (-75...+75) мВ  и сопротивление резистров в диапазоне (0...4800) Ом. 

Преобразователь  выполняет линеаризацию Номинальных Статических Характеристик выбранных датчиков. В результате выходной токовый сигнал будет линейно зависеть от измеренной температуры. Границы диапазона преобразования входного сигнала  в выходной сигнал 4...20 мА можно задавать при конфигурировании.  

При работе с термопарами происходит компенсация  влияния температуры холодных спаев. Однако, эту компенсацию можно при необходимости отключать при конфигурировании.

Подключение термометров сопротивления может выполняться по трех- или четырехпроводной схеме. Если возникает необходимость применения двухпроводной схемы, то при конфигурировании выбирается один из этих двух вариантов, а на клеммах устанавалияются соответствующие перемычки.

Подключение потенциометров выполняется по трехпроводной схеме. Номинальное сопротивление потенциометра роли не играет, важно лишь, чтобы это значение находилось  в пределах от 100 Ом до 10 кОм.  Фактически преобразователь измеряет и преобразует не сопротивление потенциометра, а положение движка потенциометра в процентах. Начальное и конечное положение движка потенциометра, соответствующие 4 и 20 мА, можно задавать при конфигурировании. 

Гальваническая изоляция вход/выходы/питание/интерфейсы

Важнейшей задачей, которую решают барьеры KA5003Ex и KA5004Ex, является гальваническая изоляция входных и выходных сигнальных цепей и цепей питания между собой. Интерфейс RS-0485 также изолирован от остальных цепей. У барьера KA5003Ex два токовых выхода также изолированы между собой. Электрическая прочность изоляции ~1500 В, 50 Гц.

Параметрическая сигнализация

В рассматриваемых барьерах реализована параметрическая сигнализация с помощью внутреннего компаратора. Это сигнализация, которая срабатывает при достижении измеренным сигналом заданного порога.  Возможные функции компаратора: больше, меньше, попадание в интервал, попадание вне интервала

Дополнительно для функций параметрической сигнализации могут быть также заданы задержка времени срабатывания (то есть времени, в течение которого должно сохраняться условие срабатывания сигнализации, чтобы она сработала) и режим отложенной сигнализации при включении. В режиме отложенной сигнализации игнорируется первое условие срабатывания сигнализации после включения питания. Это позволяет исключить ненужное срабатывание сигнализации в процессе установления режимов работы оборудования после включения питания.

Важно  отметить, что функция сигнализации реализуется  программно встроенным компаратором. Состояние компаратора всегда можно считать по интерфейсам. Если же возникает необходимость сформировать внешний сигнал сигнализации, то существует несколько вариантов. Штатное решение - это использовать модификацию барьера с выходом сигнализации  на оптореле. Данная возможность как мы говорили вначале видео, присутствует только у барьера KA5004Ex, у KA5003Ex ee нет. 

В штатном варианте KA5003Ex отсутствует отдельный выход СИГНАЛИЗАЦИЯ на оптореле и отсутствует соответствующий ему  светодиодный индикатор на передней панели прибора. Это еще одно отличие этих двух моделей барьеров.

Однако, сигнал компаратора можно подать и на любой токовый выход, и на выход Авария на шине. Это выполняется путем соответствующего конфигурирования. Конечно, штатное применение указанных выходов становится недоступным.

Обнаружение аварийных состояний

Оба барьера позволяют обнаруживать различные аварийные ситуации, например, выход измеренного сигнала за допустимый диапазон, обрыв датчика, целостность параметров в энергонезависимой памяти и другие.  О возниковении аварийной ситуации сообщает индикатор ПИТ./АВАР. на передней панели барьера. Кроме того, выходной токовый сигнал принимает  аварийный урвоень. В зависимости от вида аварийной ситуации можно задать два разных аварийных уровня. 

Шинный соединитель

В некоторых модификациях обоих моделей барьеров присутствует шинный соединитель. Наличие шинного соединителя дает возможность организовать питание группы барьеров по шине, а также собрать групповой сигнал АВАРИЯ.  В данных модификациях  дополнительно может формироваться аварийный уровень выходного дискретного сигнала «Авария» на оптотранзисторе, который выводится на шинный соединитель. Какие именно аварийные ситуации приводят к формированию сигнала АВАРИЯ задается при конфигурировани барьера. У модификаций барьеров KA5003Ex и KA5004Ex с поддержкой интерфейса RS-485, интерфейс RS-485 также подключается только по шине.

Подключение питания к группе барьеров

Как мы только что сказали с помощью шинного соединителя можно организовать питание группы барьеров. Подача питания по шине значительно упрощает монтаж большого числа барьеров. Есть два варианта организации питания группы барьеров по шине.  

В первом варианте,  питание подается на клеммы одного из барьеров,  а через него питание подается на шину и соответственно на другие барьеры. Таким способом можно запитать группу до пяти барьеров.

Во втором варианте, питание нужно подать непосредственно на шину с помощью разъёмного клеммного соединителя Phoenix Contact МС1,5/5-ST-3,81. 

Так можно запитать до 30 барьеров любых модификаций.  Данный клеммный соединитель в комплект поставки барьеров не входит и  приобретается отдельно.

Узкий корпус

Оба барьера искрозащиты и KA5003Ex и KA5004Ex имеют узкие корпуса, обеспечиващие экономию места в монтажном шкафу. Ширина корпуса у модели KA5003Ex - 17,5 мм, а у КА5004Уч всего 12,5 мм. Обратим внимание,  что при правильном конфигурировании  монтаж барьеров вплотную к друг другу возможен во всем  диапазоне температур эксплуатации, то есть  до плюс 70 градусов.

Оптимизация тепловыделения и борьба с перегревом

Как известно, плотному монтажу приборов с узком корпусе препятствует весьма существенное тепловыделение, которое происходит при формировании сигналов (4…20) мА, особенно при малых нагрузках. Именно для борьбы с этим явлением во всех модификациях барьеров  KA5003Ex  и KA5004Ex реализован специальный механизм снижения тепловыделения внутри барьера при малых значениях сопротивлениях нагрузки.

Пользователь при конфигурировании барьеров с помощью программного обеспечения SetMaker может указать значение сопротивления используемой нагрузки Rн. С учетом  введенного значения барьер оптимизирует режим работы блока формирования  выходного токового сигнала. В результате выделение тепла происходит на нагрузке Rн, а не внутри барьера, исключая тем самым, перегрев его корпуса.

Приведем еще некоторые характеристики, характерные для обоим барьеров и в целом для данного продуктового направления.                                                    

  • Высокая точность преобразования ±0,1 %;
  • Высокая температурная стабильность преобразования 0,025 % / градус;
  • Эксплуатация в расширенном диапазоне рабочих температур от - 40 до + 70 °C;
  • Подключение питания 24 В через клеммы и через шинные соединители (модификации)                                                                                                      
  • Время установления выходного сигнала посл скачкообразного изменения входного не более 0.2/0.3 c                                                                                         
  • Время установления в режиме повышенного быстродействия не более 0.06/0.12 c

Органы управления и индикации

Оба барьера имеют схожий внешний вид. 

У обоих моделей присутствует:

  1. Двухцветный индикатор «ПИТ/АВАР.», который  информирует о включенном питании барьера, а также о возникновении аварийных ситуаций.   Различные цвета индикатора (зеленый, оранжевый, красный) и его состояния (постоянное горение или мигание) зависят от конкретной  ситуации в одном из двух режимом работы барьеров - РАБОТА и АВАРИЯ. 
  2. Коннектор «USB» предназначен для подключения прибора к персональному компьютеру для конфигурирования через ПО SetMaker.

У барьера KA5004Ex на передней панели присутствует также  индикатор «Сигн.», который загорается желтым светом при срабатывании реле сигнализации. А модели KA5003Ex как уже говорилось такого индикатора и соответствущего выхода СИГНАЛИЗАЦИЯ нет.

Режимы работы барьеров KA5003Ex и KA5004Ex

Режим РАБОТА

Режим РАБОТА – это основной режим работы данных барьеров. 

Режим РАБОТА устанавливается сразу после включения питания барьера при отсутствии аварийных ситуаций. В режиме Работа:  индикатор «ПИТ/АВАР.» светится постоянно зеленым цветом. Выходной токовый сигнал принимает значение в соответствии с функцией преобразования.

Режим АВАРИЯ

При возникновении аварийных ситуаций барьер переходит в режим АВАРИЯ. В режиме АВАРИЯ: 

  • Индикатор индикатор «ПИТ/АВАР.» начинает светиться или подсвечиваться цветом, в зависимости от вида аварийной ситуации. Поведение индикатора в зависимости от вида Аварийной ситуации приведено в паспорте на барьер;  
  • Выходной токовый сигнал принимает аварийный уровень. Для разных аварийных ситуаций можно задать разные Аварийные уровни. 
  • Срабатывает выход АВАРИЯ на шине.

При исчезновении аварийной ситуации барьер автоматически переходит из режима АВАРИЯ в режим РАБОТА. В итоге, о возникновении аварийных ситуаций можно судить как по внешним проявлениям, так и по аварийным уровням выходного токового сигнала и состоянию выхода АВАРИЯ. Эти аварийные сигналы легко обнаруживаются вторичными измерительными и управляющими системами и отрабатываются в соответствии с заданными алгоритмами.

Итак, мы подробно рассмотрели особенности барьеров искрозащиты КА5003Ex и КА5004Ex из номенклатуры научно-производственной фирмы КонтрАвт. В следующем видео мы расскажем о процессе конфигурирования обоих барьеров.

 

 

 




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



Powered by TreeGraph (Graphit Ltd.)