Активные барьеры искрозащиты токовых сигналов 4…20 мА

Представлена серия активных барьеров искрозащиты с гальванической  изоляцией, которые предназначены для приема и передачи токовых сигналов 4…20 мА.

НПФ «КонтрАвт» известна на российском рынке средств автоматизации как производитель широкого спектра  прецизионных нормирующих преобразователей, предназначенных  для монтажа  как непосредственно  в головку термопреобразователей (их еще называют «таблетками») (рис.1), так и на DIN-рейку (рис.2). 

Рис. 1 – Нормирующие преобразователи ПСТ и ПНТ для монтажа в головку термопреобразователей.

Рис. 2 – Нормирующие преобразователи НПСИ для монтажа на DIN-рейку.

Номенклатура  преобразователей НПСИ очень широка. Существуют преобразователи для разных типов сигналов (сигналы термопар и термопреобразователей сопротивления, унифицированные сигналы тока и напряжения, сигналы потенциометров) и разных параметров (действующие значения напряжения и тока  в электросети, частота сети, коэффициент мощности,  все виды мощности, частотно-временные параметры сигналов (частота, длительность, период). Выпускаются модификации для различных напряжений питания (24 В и 220 В),  а также  модификации как с сигнализацией по уровню сигнала (в том числе с функцией защелки), так и без нее. Конечно же,  преобразователи НПСИ имеют гальваническую развязку входных цепей, выходных цепей и цепей питания. Таким образом, в номенклатуре НПФ «КонтрАвт» можно найти преобразователи практически для большинства возможных задач. Благодаря  цифровому дисплею и светодиодному бар-графу легко оценивать уровень преобразуемого сигнала, они же используются для отображения информации при конфигурировании непосредственно на объекте без применения каких либо дополнительных средств.

Указанные нормирующие измерительные преобразователи  имеют общепромышленное исполнение и широко используются во всех отраслях промышленности, а также на объектах ЖКХ и энергетики. Однако возможность  применения  нормирующих измерительных преобразователей серии НПСИ в нефтегазовой промышленности (в широком смысле: добыча, транспортировка, хранение, переработка), а также в химической промышленности сильно ограничена в связи с тем, что объекты автоматизации зачастую расположены во взрывоопасных или потенционально взрывоопасных зонах. На таких объектах требуется применение  приборов с различными видами взрывозащиты, в частности, с таким распространенным видом как «искробезопасная цепь». Иногда  говорят о нормирующих преобразователях в Ex-исполнении, но с нашей точки зрения корректнее говорить об отдельном классе устройств – барьеры искрозащиты (или барьеры искробезопасности).

Одним из самых распространенных сигналов в системах управления и мониторинга является унифицированный сигнал 4…20 мА. НПФ «КонтрАвт» предлагает целый ряд активных барьеров искробезопасности с гальванической развязкой  как для приема этого вида сигналов из взрывоопасной зоны (приемники сигналов), так и для передачи во взрывоопасную зону (передатчики сигналов). Для примера на рис. 3 приведены фотографии одноканального и двухканального барьеров.

Рис. 3 – Барьеры искрозащиты КА5011Ex и КА5022Ex.

Если говорить в целом о данной группе барьеров искрозащиты, то для нее следует отметить следующие важные особенности.

Во-первых, все они являются активными барьерами искрозащиты с гальванической изоляцией. Активные барьеры имеют более надежный принцип искрозащиты, базирующийся на гальванической развязке, исключают требования по заземлению. Последнее обстоятельство сильно упрощают проектирование системы. Все барьеры обеспечивают искрозащиту в соответствии с маркировками [Ex ia Ga] IIC  и  2Ex nA [ia Ga] IIC Т4 Gc X. Второй вид взрывозащиты позволяет размещать сами барьеры в потенциально  взрывоопасной Зоне 2 по ГОСТ 31610.10—2012.

Во-вторых, они удовлетворяют важнейшему требованию к барьерам - малые габариты, прежде всего их малая ширина. Концентрация сигналов в шкафах автоматики настолько велика, что на счету каждый миллиметр места на DIN-рейке. Поэтому сокращение размеров барьеров является для НПФ КонтрАвт приоритетной задачей.

В-третьих, в качестве дополнительных функций (кроме непосредственно искрозащиты) данная группа барьеров обеспечивает (там, где это уместно и необходимо) передачу сигналов по протоколу HART, производит обработку и формирование сигналов в соответствии  требованиями NAMUR. Конструкция барьеров позволяет подключать питание к ним как через клеммы, так и через общую шину питания. В последнем случае значительно упрощается монтаж целых групп барьеров. 

Наконец,  барьеры искрозащиты  НПФ «КонтрАвт» обеспечивают высокий уровень метрологических характеристик (класс точности – 0, 1), широкой диапазон температур эксплуатации  - 40...+70 оС, отличную температурную стабильность,  высокую степень устойчивости к воздействию электромагнитных помех.

В таблице 1 приведены барьеры искробезопасности, входящие в рассматриваемую группу,  указаны основные характеристики.

Таблица 1.

Примечание 1. Барьер искрозащиты КА5013Ex является разветвителем сигнала 4…20 мА в два идентичных активных сигнала 4…20 мА. Выходы гальванически разделены между собой и остальными частями схемы. 

Примечание 2. 2ПИ – двухпроводная схема подключения пассивного источника сигнала, 2АИ – двухпроводная схема подключения активного источника сигнала, 3АИ –двухпроводная схема подключения активного источника сигнала.  Схемы подключений показаны на рис. 4. Все барьеры, которые могут работать с пассивными источниками сигнала, имеют для их питания  встроенный источник 24 В.

Примечание 3. Выходы всех барьеров указанной группы активные, поэтому дополнительный источник питания для питания выходных цепей не требуется. Схема подключения показана  на рис. 5.

а) б) в) г)

Рис. 4 – Схемы подключения активных и пассивных источников сигнала 

Рис. 5 – Схемы подключения к активному выходу барьеров

Таким образом, линейка барьеров искробезопасности для защиты и гальванического разделения токового сигнала 4…20 мА, представленная НПФ «КонтрАвт»,  вполне обоснованно  является компактным и экономичным решением, способным конкурировать по совокупности характеристик с соответствующими импортными аналогами. Барьеры искробезопасности предоставляются в опытную эксплуатацию, поэтому  пользователь имеет возможность опробовать барьеры в работе,  оценить их характеристики и принять обоснованное решение о целесообразности их применения.