Научно-производственная фирма “КонтрАвт” известна на российском рынке средств автоматизации как производитель широкого спектра нормирующих измерительных преобразователей для работы с разными типами входных сигналов.
Особую и многочисленную группу составляют преобразователи, предназначенные для работы с сигналами термопар, термометров сопротивления и потенциометров. Преобразователи, входящие в эту группу, отличаются функциональными возможностями, конструктивным исполнением, наличием или отсутствием гальванической изоляции, способами конфигурирования (настройки) типа и диапазона преобразования и т.д.
Рис. 1. Внешний вид нормирующих измерительных преобразователей НПФ “КонтрАвт”
При этом НПФ “КонтрАвт” постоянно работает над расширением этой группы преобразователей. В настоящий момент компания готовит к выпуску нормирующие преобразователи, которые отличаются следующими особенностями:
-
преобразователи имеют универсальный вход для работы с сигналами термопар, термометров сопротивления и потенциометрами;
-
конфигурирование (настройка) типа и диапазона преобразования входных сигналов, а также многих других функций и параметров преобразователя выполняется по интерфейсу USB с помощью программного обеспечения SetMaker;
-
преобразователи могут иметь интерфейс RS-485 с протоколом ModBus RTU для организации обмена данными по сети, дистанционного управления выходами преобразователей, а также для конфигурирования параметров;
-
преобразователи могут иметь сигнализацию по уровню измеренного сигнала с выходами на электромагнитных или твердотельных реле;
-
преобразователи имеют гальваническую изоляцию по всем сечениям;
-
преобразователи имеют компактный корпус (ширина 12,5 мм) и, благодаря функции оптимизации тепловыделения, допускают плотный монтаж в полном диапазоне температур эксплуатации.
Речь идет о нормирующих преобразователях НПСИ-250-УВ1, НПСИ-500-УВ1. Помимо указанных нормирующих преобразователей, в номенклатуре НПФ КонтрАвт появляются и барьеры искробезопасности KA5004Ex с аналогичными функциональными возможностями.
Рис. 2. Внешний вид нормирующих измерительных преобразователей НПСИ-250-УВ1, НПСИ-500-УВ1 и барьеров искробезопасности (искрозащиты) KA5004Ex
Преобразователи НПСИ-250-УВ1 и НПСИ-500-УВ1 предназначены для преобразования сигналов напряжения и термо-ЭДС термоэлектрических преобразователей, сигналов резистивных датчиков и термопреобразователей сопротивления, а также потенциометрических датчиков в унифицированный токовый сигнал (4…20) мА. Отличия между двумя моделями в том, что НПСИ-250-УВ1 имеет только USB-интерфейс, а некоторые модификации преобразователя НПСИ-500-УВ1 в дополнение к USB имеют еще и интерфейс RS-485.
Барьеры искрозащиты KA5004Ex работают с теми же типами сигналов, но источники этих сигналов могут располагаться во взрывоопасных зонах 0, 1 и 2. Барьеры искрозащиты реализуют вид взрывозащиты «искробезопасная цепь» и имеют два вида маркировки [Ex ia Ga] IIC и 2Ex nA [ia Ga] IIC Т4 Gc X. Вторая маркировка означает, что барьеры искрозащиты KA5004Ex относятся к классу неискрящего оборудования, и они сами могут располагаться в зоне 0.
Поясним подробнее основные технические возможности данных приборов.
Универсальный вход
Как уже было сказано, как нормирующие преобразователи НПСИ-250-УВ1 и НПСИ-500-УВ1, так и барьеры искрозащиты KA5004Ex имеют универсальный вход и могут работать с любым из трех типов входных сигналов: сигналами термопар, сигналами термосопротивлений, сигналами (положением) потенциометров и потенциометрических датчиков.
Конфигурирование различными способами
Во всех модификациях данных приборов реализована возможность конфигурирования (настройки) c помощью компьютера по USB-интерфейсу.
Как уже отмечалось выше, в некоторых модификациях преобразователей НПСИ-500-УВ1 и барьера искрозащиты KA5004Ex дополнительным альтернативным интерфейсом конфигурирования наряду с USB является RS-485. В этом случае все возможности настройки аналогичны.
Для конфигурирования используется сервисное программное обеспечение SetMaker. С его помощью можно не только сконфигурировать прибор (выбрать тип и границы диапазона преобразования, настроить функции сигнализации и задать пороги срабатывания сигнализации, сформировать аварийные уровни выходного токового сигнала), но и быстро копировать сохраненную конфигурацию в другие приборы и тем самым ускорять их настройку.
Рис.3. Окно конфигуратора SetMaker. Внешний вид вкладки «Параметры входа»
Обмен данными по сети
Используя интерфейс RS-485 с протоколом ModBus RTU, можно организовать обмен данными между прибором и контроллерами по сети, а также осуществлять дистанционное управление выходами прибора. Эта возможность позволяет использовать данные нормирующие преобразователи и барьеры искрозащиты в качестве модулей ввода-вывода.
Параметрическая сигнализация
В качестве дополнительной опции в некоторых модификациях приборов реализована параметрическая сигнализация (сигнализация при достижении выбранным измеряемым параметром заданного порога) с помощью внутреннего компаратора. Возможные функции компаратора: больше, меньше, попадание в интервал, попадание вне интервала (см. Таблицу).
|
Прямая функция (функция “Больше”) с независимым заданием порогов срабатывания) |
|
|
Обратная функция (функция “Меньше”) с независимым заданием порогов срабатывания |
|
|
Попадание в интервал (функция “В интервале”) с независимым заданием границ интервала и ширины зоны гистерезиса Δ |
|
|
Попадание вне интервала (функция “Вне интервала”) с независимым заданием границ интервала и ширины зоны гистерезиса Δ |
|
Рис. 4. Таблица – Функции компараторов для параметрической сигнализации
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.
Обнаружение аварийных состояний
С помощью светодиодного индикатора на передней панели прибора возможно визуально обнаруживать различные аварийные ситуации, например, выход измеренного сигнала за допустимый диапазон, целостность параметров в энергонезависимой памяти и другие.
При наступлении того или иного аварийного события формируется аварийный уровень выходного дискретного сигнала «Авария» на оптотранзисторе, который выводится на шинный соединитель. Сигнал «Авария» может быть зафиксирован измерительной системой потребителя сигнала.
Параметры аварийной сигнализации конфигурируются пользователем при настройке прибора.
Канальность и схемы подключения
Данные модели приборов являются одноканальными по входу, при этом у барьеров KA5004Ex на выходе всегда активный токовый сигнал (4...20 мА), а у НПСИ-250-УВ1 и НПСИ-500-УВ1 токовый выход может быть активным или пассивным в зависимости от схемы подключения. У некоторых модификаций данных моделей присутствует дискретный выход «Сигнализация» на электромеханическом или твердотельном реле и дискретный выход «Авария» на оптотранзисторе по шине.
Преобразователи НПСИ-250-УВ1 и НПСИ-500-УВ1 , а также барьеры KA5004Ex подключаются по входу по четырёхпроводной или трёхпроводной схемам подключения.
Рис.5. Пример схем подключения преобразователей НПСИ-500-УВ1
Гальваническая изоляция вход/выходы/питание/интерфейсы
В НПСИ-250-УВ1 , НПСИ-500-УВ1 и KA5004Ex реализована гальваническая изоляция входных и выходных сигнальных цепей, гальваническая изоляция выходных цепей между собой, а также гальваническая изоляция входных и выходных сигнальных цепей от источника питания. Электрическая прочность изоляции ~1500 В, 50 Гц.
Шинный соединитель
В некоторых модификациях данных приборов присутствует шинный соединитель с возможностью подключения по шине питания 24 B, интерфейса RS-485 и выхода “Авария” на оптотранзисторе. Отметим, что в модификациях нормирующих преобразователей НПСИ-500-УВ1 без шинного соединителя, интерфейс RS-485 все равно может быть подключен с помощью разъемных винтовых клемм, у барьеров искрозащиы KA5004Ex интерфейс RS-485 подключается исключительно по шине
Отметим, что если на одной DIN-рейке рядом располагается много приборов, то из соображений удобства их питание рекомендуется организовать именно по шине.
Узкий корпус
Как и многие нормирующие измерительные преобразователи и барьеры искрозащиты НПФ “КонтрАвт”, новые приборы НПСИ-250-УВ1 , НПСИ-500-УВ1 и KA5004Ex имеют малые габариты, прежде всего малую ширину. Концентрация сигналов в шкафах автоматики велика, поэтому сокращение размеров приборов является для НПФ КонтрАвт приоритетной задачей. Нормирующие преобразователи НПСИ-250-УВ1 и НПСИ-500-УВ1 имеют ширину корпуса 12,5, 17,5 или 22,5 мм, барьеры искрозащиты KA5004Ex 12,5 или 17,5 мм.
Оптимизация тепловыделения и борьба с перегревом
Как известно, плотному монтажу приборов с узком корпусе 12,5 мм 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 KA5004Ex и в модификациях нормирующих преобразователей НПСИ-250-УВ1 и НПСИ-500-УВ1 с корпусом 12,5 мм реализован специальный механизм снижения тепловыделения внутри барьера при малых значениях сопротивлениях нагрузки.
Пользователь при конфигурировании прибора с помощью ПО SetMaker может указать значение сопротивления используемой нагрузки Rн. С учетом введенного значения приборы оптимизируют напряжение питания блока формирования выходной токовой петли. Значение напряжения автоматически подбирается таким образом, чтобы основной выделение тепла происходил на нагрузке Rн, а не внутри прибора, исключая тем самым, перегрев его корпуса.
Другие возможности
Нормирующие преобразователи НПСИ-250-УВ1, НПСИ-500-УВ1 и барьеры искрозащиты KA5004Ex имеют и другие возможности: линеаризацию НСХ, компенсацию термоЭДС «холодного» спая (с возможностью отключения), коррекцию результата измерения температуры (смещение, наклон), низкочастотной цифровой фильтрации (ФНЧ) измеренных значений с задаваемой постоянной времени.
Итак, мы рассмотрели основные технические характеристики нормирующих преобразователей НПСИ-250-УВ1, НПСИ-500-УВ1 и барьеров искробезопасности KA5004Ex . В следующей статье мы расскажем о следующих новинках из группы нормирующих преобразователях и барьеров искрозащиты для работы с термодатчиками и с потенциометрами, а именно, о разветвителях одного входного сигнала на два токовых сигнала (4...20) мА: нормирующих преобразователях НПСИ-250-УВ1.2, НПСИ-500-УВ1.2 и барьерах искробезопасности KA5003Ex.