Добрый день, уважаемые коллеги! В данном ролике речь пойдет о нормирующем измерительном преобразователе НПСИ-230-УНТ из номенклатуры научно-производственной фирмы "КонтрАвт".
Преобразователь НПСИ-230-УНТ является модернизированной заменой снятной с производства модели НПСИ-УНТ.
Весь функционал нормирующего преобразователя НПСИ-УНТ сохраняется в новой модели НПСИ-230-УНТ, но дополняется рядом новых возможностей. В ходе изложения мы будем делать акцент на всех изменениях.
НПСИ-230-УНТ является конфигурируемым преобразователем. С помощью кнопок передней панели прибора и цифрового светодиодного дисплея, пользователь может задавать разные настойки: типы и диапазоны входного и выходного сигналаов, вид функции сигнализации, аварийный уровень выходного токового сигнала и другие параметры.
Процесс конфигурирования схож у разных моделей программируемых преобразователей серии НПСИ и был подробно рассмотрен нами в отдельном видео.
Применение
Нормирующие преобразователи НПСИ-230-УНТ предназначены для преобразования унифицированных сигналов тока или напряжения в различных диапазонах на входе в унифицированные же сигналы тока или напряжения в различных диапазонах на выходе, причем в произвольных комбинациях, а также для их гальванической развязки. Некоторые модификации преобразователя выполняют также функцию сигнализации по уровню сигнала. Обсудим эти функции подробнее.
1. Преобразование унифицированных сигналов к единому типу/диапазону
Итак - линейное преобразование унифицированных сигналов на входе в унифицированные сигналы на выходе как по типу сигнала, так и по диапазону. Когда может понадобится такое преобразование?
В настоящее время производителями средств автоматизации технологических процессов используется широкий набор различных унифицированных сигналов. Это сигналы напряжения 0…1, 0…2.5, 0…5, 0…10, -1…1, -10…10 В и сигналы тока 0…5, 0…20, 4…20, -20…20 мА.
Вполне вероятно, что в измерительно-управляющей системе будет присутствовать большое разнообразие датчиков и исполнительных устройств с РАЗНЫМИ перечисленными типами и диапазонами аналоговых сигналов. Все эти сигналы необходимо согласовать между собой, обеспечить их совместимость.
Часто ядром измерительно-управляющей системы является контроллер, который с целью удешевления и унификации работает только с одним типом унифицированного сигнала (чаще всего с токовым сигналом 4…20 мА).
Таким образом, мы получаем систему, в которой датчики не будут стыковаться со вторичными измерительными приборами, а управляющее устройство не сможет управлять исполнительным механизмом.
Возникает задача согласования устройств с различными типами сигналов и унификация сигналов в системе.
Для решения этой задачи в систему и применяются нормирующие преобразователи унифицированных сигналов, как показано на рисунке.
Они, во-первых, преобразуют различные типы и диапазоны входных сигналов к единому виду, которые далее передаются на контроллер, а во-вторых проводят обратно преобразование выходных сигналов с контроллера в те типы и диапазоны аналоговых сигналов, с которым работают исполнительные механизмы.
Включение в систему нормирующих преобразователей унифицированных сигналов НПСИ-230-УНТ для разных типов датчиков облегчает требования к многоканальным измерительным системам контроллера и обеспечивает гибкость при проектировании и наладке таких систем.
При использовании преобразователей НПСИ-230-УНТ пользователь может запрограммировать требуемый тип входных и выходных сигналов (ток или напряжение) и их диапазон. При этом один преобразователь может осуществлять как однотипное (например, ток в ток), так и перекрестное преобразование (например, ток в напряжение).
Обратим отдельное внимание на третий источник сигнала. Здесь сигнал на выходе датчика уже является токовым сигналом 4...20 мА и казалось бы в нормирующем преобразователе нет необходимости. Ни тип сигнала, ни его диапазон ведь не меняются. Но тем не менее, преобразователь применяется и здесь. Для чего?
2. Гальваническое разделение цепей и разветвление сигналов
Дело в том, что нормирующие преобразователи НПСИ-230-УНТ решают еще одну задачу – гальваническое разделение цепей.
В реальных промышленных задачах датчики и исполнительные устройства могут находиться под разными потенциалами, даже при формальном их заземлении. В частности, это может быть вызвано воздействием электромагнитных наводок частотой 50 Гц от силовых цепей.
Для устранения влияния разности постоянных потенциалов и подавления переменных наводок частотой 50 Гц и необходимо гальваническое разделение цепей.
Кроме того, оно предохраняет измерительные цепи и от высокочастотных помех, которые вызваны короткими импульсами тока в силовых цепях. Такие импульсы возникают при работе сварочных аппаратов, индукторов, частотных преобразователей, тиристорных коммутаторов, а также при грозовых разрядах.
Таким образом, даже если ни тип, ни диапазон сигнала не меняется, нормирующий преобразователь все равно необходимо включать в систему для обеспечения гальванической развязки цепей. Преобразователь НПСИ-230-УНТ обеспечивает гальваническую изоляцию по трем сечениям: входы/выходы/питание. Гальваническая изоляция источника сигнала, преобразователя и потребителя сигнала не требуется.
Преобразователь НПСИ-230-УНТ можно также применять для разветвления сигналов 1 в N.
На рисунках показаны схемы такого разветвления для сигналов тока (перобразователи включаются последовательно) и для сигналов напряжения (преобразовтели включаютс параллельно). На выходе преобразователей появляются ряд дублированных гальванически развязанных сигналов, пропорциональных одному сигналу на входе.
Обратим отдельное внимание, что в зависимости от того как именно сконфигурирован каждый преобразователь в отдельности, типы и диапазоны выходных сигналов могут быть РАЗНЫМИ (то есть отличаться между собой и от входного сигнала).
Это преимущество использования НПСИ-230-УНТ для задачи разветвления сигналов. Если необходимо провести более простое разветвление 1 в 2 только унифицированного сигнала постоянного тока (4…20) мА, то можно воспользоваться специально предзначенным для этого модулем гальванической развязки НПСИ-200-ГР1.2
3. Параметрическая сигнализация (по уровню сигнала)
Есть еще одна задача, которую решают в системе нормирующие преобразователи унифицированных сигналов НПСИ-230-УНТ. Это сигнализация по уровню входного сигнала, то есть измеренного парамтера. Ее еще называют параметрической сигнализацией, в отличие от аварийной , функциональной.
С точки зрения надежности и безопасности, в системе должна присутствовать сигнализация, которая срабатывает при достижении сигналами недопустимых уровней.
Например, в термическом оборудовании температура не должна превышать уровня, при котором начинается разрушение самого оборудования.
Лучше всего такую сигнализацию реализовать в устройствах, которые максимально приближены к датчикам, то есть в нормирующих преобразователях.
Преобразователь НПСИ-230-УНТ имеет модификации, в которых контролируется уровень сигнала в системе и реализуется функция сигнализации с выходом на электромеханическом реле. Реле срабатывет при достижении входным сигналом заданного уровня. Визуально сигнализация остлеживается с помощью светодиодного индикатора "Сигнализация" на передней панели преобразователя.
Пользователь может выбрать четыре вида функции сигнализации:
- Прямая функция – реле срабатывает, если измеренный сигнал больше уставки. Если меньше - происходит сброс реле.
- Обратная функция – реле срабатывает, если измеренный сигнал меньше уставки. Если больше - происходит сброс реле.
- Прямая функция с защёлкой – реле срабатывает, если измеренный сигнал больше уставки, и остается в этом состоянии до квитирования. Сброс реле осуществляется кнопками на передней панели преобразователя. Сбросить реле путём уменьшения входного сигнала или временным отключением преобразователя нельзя.
- Обратная функция с защёлкой – реле срабатывает, если измеренный сигнал меньше уставки, и остается в этом состоянии до квитирования. Сброс реле осуществляется кнопками на передней панели преобразователя. Сбросить реле путём увеличения входного сигнала или временным отключением преобразователя также нельзя.
Уставку пользователь задает с помощью кнопок на передней панели преобразователя.
Подробнее про сигнализацию с защелкой можно прочитать в отдельной статье, размещенной на нашем официальном сайте.
Итак, нормирующие преобразователи унифицированные сигналов НПСИ-230-УНТ решают следующие основные задачи:
- Cогласование в системе унифицированных сигналов разных типов и диапазонов (с помощью линейного преобразования).
- Устранение влияния разности постоянных потенциалов источников сигналов и подавления переменных наводок частотой 50 Гц (с помощью гальванического разделения цепей).
- Обеспечение безопасности системы (с помощью сигнализации по уровню входных сигналов).
Обнаружение аварийных ситуаций
В условиях протекания технологического процесса могут возникать различные аварийные ситуации. Например, обрыв датчика или выход параметра входного сигнала за пределы допустимого диапазона преобразования, обрыв выходной цепи или превышение максимально допустимого сопротивления нагрузки. Возможна также какая-либо внутренняя неисправность преобразователя, нарушающая целостность параметров энергонезависимой памяти.
Все эти аварийные ситуации нормирующий преобразователь НПСИ-230-УНТ способен своевременно обнаружить. Это аварийная (или функциональная) сигнализация.
При возникновении аварийной ситуации преобразователь переводит выходной сигнал в аварийное состояние - высокое или низкое. Какой именно уровень сигнала (высокий или низкий) считать аварийным определяет, пользователь и задает его при конфигурировании преобразователя.
Аварийные уровни приведены в таблице.
Таким образом, при возникновении аварийной ситуации преобразователь:
- Формирует аварийный уровень выходного сигнала и отображает его на бар-графе на передней панели. Формирование аварийного уровня выходного сигнала позволяет внешним измерительным системам по величине сигнала определять наличие аварийной ситуации
- Сигнализирует об аварийной ситуации миганием индикатора "Авария" и отображением кода аварии на светодиодном дисплее
Схемы подключения
Возможные схемы подключения входных и выходных сигналов к нормирующему преобразователю НПСИ-230-УНТ приведены на рисунке.
На входе и выходе преобразователя могут быть как активные, так и пассивные сигналы.
Возможность подключения пассивного токового сигнала по двухпроводной схеме подключения и активного сигнала по трехпроводной схеме подключения была добавлена в качестве обновления в модель НПСИ-230-УНТ. Предыдущая модель НПСИ-УНТ такой возможности не имела.
Если источник сигнала имеет пассивный токовый выход, то его питание обеспечивается встроенным в преобразователь блоком питания. Эта вторая новая функция модели НПСИ-230-УНТ по сравнению с НПСИ-УНТ.
На выходе преобразователя могут формироваться не только активный, но и пассивный токовый сигнал либо сигнал напряжения, подключенные по двухпроводной схеме. Это третья добавленная функция НПСИ-230-УНТ.
У новой модели преобразователя НПСИ-230-УНТ повысилась быстродействие до 80 мс и снизился уровень шумов на выходе. Ранее выпускались специальные малошумящие и быстродействующие модификации, которые сейчас сняты с производства.
При необходимости можно задать при конфигурировании время усреднения входного сигнала (постоянную времени фильтра низких частот ). Данный фильтр предназначен для подавления высокочастотных помех в сигнале.
Размещение и подключение преобразователя
Преобразователь НПСИ-230-УНТ рассчитан для монтажа на DIN-рейку
Преобразовалеть имеет компактный корпус шириной 22,5 мм, что обеспечивает экономию места в монтажном шкафу.
При вертикальном расположении корпусов преобразователей допускается плотный монтаж нескольких преобразователей без зазоров между их корпусами. Горизонтальную компоновку допускается использовать только с зазором между корпусами не менее 10 мм.
Электрические соединения осуществляются с помощью разъемных винтовых клемм. Они обеспечивают простой и удобный монтаж.
Другие характеристики
Нормирующий преобразователь НПСИ-230-УНТ обеспечивает
- Высокую точность преобразования 0,1 %
- Высокую температурную стабильность (0,005 % / градус)
- Эксплуатацию в расширенном диапазоне рабочих температур от минус 40 до плюс 70 °С
Системы обозначений и модификации
В завершении рассмотрим систему обозначений модификаций нормирующего преобразователя НПСИ-230-УНТ.
Обратим отдельное внимание, что во всех стандартных модификациях НПСИ-230-УНТ уже реализовано высокоскоростное малошумящее исполнение, которое в предыдущей модели НПСИ-УНТ присутствовало только в некоторых модификациях. Таким образом необходимость в таких отдельных модификациях для модели НПСИ-230-УНТ отпала и они сняты с производства.
Итак, рассмотрим систему обозначений. Первое цифро-буквенное обозначение после наименования УНТ говорит о наличии либо отсутствии сигнализации в модификации: 1С - Сигнализация есть, 0С - Сигнализации нет
Следующая цифра указывает на номинальное напряжение питания: 220 - номинальное напряжение питания переменного тока 220 В, 50 Гц, при допустимом диапазоне ∼(85…265) В, 24 - номинальное напряжение питания постоянного тока 24 В при допустимом диапазоне =(12…36) В
Наконец последнее цифро-буквенное обозначение в конце наименования модификации говорит о ее исполнении: М0 - Стандартное исполнение, МХ - Модификация по заказу. Таким образом, например, модификацию НПСИ-230-УНТ-1С-220-М0 можно прочитать так - нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов тока и напряжения, с сигнализацией, номинальное напряжение питания переменного тока 220 В (50 Гц), стандартное исполнение.
Итак, мы рассмотрели основные функции и технические характеристики нормирующего преобразователей унифицированных сигналов НПСИ-230-УНТ.