Почему искробезопасный разделительный преобразователь, а не барьер искрозащиты?

Барьеры искрозащиты широко применяются при построении современных систем автоматизации технологических процессов предприятий нефтехимической, химической и других отраслей  для обеспечения искробезопасных параметров электрических цепей датчиков, расположенных в условиях наличия взрывоопасной среды. Так,   на подобных объектах неисправности в электрических цепях систем управления могут вызвать искру и спровоцировать пожар или взрыв. Принцип действия барьеров искробезопасности основан на ограничении величины протекающей по цепям энергии до безопасного уровня, при котором не может произойти воспламенение взрывоопасной среды.

Простейшим типом барьеров являются устройства, которые несут функцию только обеспечения искрозащиты  цепей датчика путем ограничения уровня протекающего сигнала до искробезопасного. Никаких действий по измерению, нормированию и преобразованию полученного сигнала   подобные устройства не производят – это всем известные пассивные «барьеры искрозащиты». В таком случае для преобразования полученного сигнала, а также для питания датчика используется отдельное устройство.

При использовании подобного типа устройств получается следующая цепочка устройств  (пойдем из взрывоопасной зоне к контроллеру нашей системы) – датчик – барьер искрозащиты –блок питания датчика – преобразователь сигнала - модуль ввода контроллера. Безусловно, подобные решения до сих пор существуют и продолжают пользоваться спросом,   но имеют явную тенденцию к отказу в пользу более современного и  эффективного решения.

С постепенным развитием систем автоматизации, усовершенствованием технических решений и появлением различных протоколов передачи данных наращивался функционал и периферийных устройств. Так, со временем барьер искрозащиты от простого пассивного устройства по обеспечению искробезопасносных параметров электрических цепей взял на себя функции питания датчиков, измерения, нормирования и преобразования входного сигнала в выходные сигналы унифицированного вида. Помимо этого стала  обеспечивается гальваническая развязка всех цепей (входных цепей от выходных и цепей питания), что повысило помехоустойчивость сигнала. Эти устройства получили название «активные барьеры искрозащиты с гальванической развязкой».

При использовании таких барьеров приходим к следующей цепочке – датчик – активный барьер искрозащиты – модуль ввода контроллера. Данный подход, безусловно, более эффективный, чем при использовании пассивных барьеров искрозащиты.

В настоящее время существует довольно много производителей барьеров искрозащиты различного типа, как западных  - MTL, Turck, Pepperl+Fuchs, Phoenix Contact , так и российских - ЭлеСи, Овен, Стенли, Альбатрос, РивалКом и др.

К вопросу формирования линейки данных устройств каждый производитель имеет собственный подход, но большинство все-таки следует сложившейся ранее традиции и продолжает именовать «барьерами» в том числе и  более функциональные устройства.

MTL, Turck, Pepperl+Fuchs, Phoenix Contact предлагают очень широкий модельный ряд, зачастую отличия между моделями очень небольшие. Для каждого типа  датчика, как правило, предлагается отдельная модель, гибкость конфигурирования минимальная.

Известный российский  производитель активных барьеров искрозащиты (в общепринятой терминологии) - компания ЭлеСи – в вопросе формирования линейки барьеров решила пойти своим путем и для активных барьеров с гальванической развязкой применила термин «искробезопасный разделительный преобразователь».

Работая на рынке автоматизации в качестве разработчика, производителя и интегратора АСУ в течение уже 20 лет, компания ЭлеСи сформировала собственное видение устройств подобного рода.

Так, в основу разработки искробезопасных преобразователей были заложены следующие требования:

- безусловная надежность за счет эффективного схемотехнического решения и применения высококачественных комплектующих;

- высокая точность измерения, низкий равномерный температурный дрейф, сверхмалая погрешность преобразования сигнала;

- быстрый и удобный монтаж за счет использования современных пружинных защелок на DIN рейку;

- поддержка большинства типов датчиков, применяемых в российских условиях;

- гибкие возможности быстрого конфигурирования в полевых условиях пуско-наладочных работ с помощью переключателей на передней панели;

- наличие системы самодиагностики.

Для достижения поставленной цели компанией ЭлеСи был аккумулирован и переработан лучший опыт мировых производителей с учетом российской действительности.

Эффективность технического решения компании ЭлеСи гарантируется большим опытом разработки, а качество и надежность изготовления – наличием самого современного оборудования и проверенной компонентной базой. Повышенные требования к технологиям, оборудованию и комплектующим, позволяют производить электронную продукцию в соответствии с мировыми стандартами качества и надежности.

Итогом эффективной деятельности разработчиков стали искробезопасные разделительные преобразователи серии ЕТ с входной и выходной искробезопасной электрической цепью уровня "ia",  маркировкой взрывозащиты [Exia]IIC Х по ГОСТ Р 51330.10-99 и маркировкой СЕ согласно европейскому стандарту.

Одним из существенных преимуществ преобразователей серии ЕТ является адаптация к российским условиям эксплуатации – это и традиционно довольно высокий уровень промышленных помех, нестабильность электрических сетей, нетипичные для импортных производителей характеристики датчиков, морозы.

Всю линейку можно классифицировать исходя из типа сигнала датчиков, для которых обеспечивается искробезопасная цепь.

Преобразователи ЕТ 121, ЕТ 122, ЕТ 124, ЕТ 186, ЕТ 187 обеспечивают питание, прием и преобразование сигналов от дискретных датчиков, выходные цепи которых могут быть описаны следующими эквивалентными схемами:

• пассивный механический контакт;
• электронный ключ (например, транзистор, тиристор или оптрон);
• переменное сопротивление;
• источник изменяемого тока.
  

Для ЕТ 121/122, 124 максимально коммутируемое напряжение/ток: 250 В/2 А – AC;  42 B /2 A – DC.

ЕТ 421, ЕТ 422, ЕТ 424, ЕТ 461, ЕТ 481,    ЕТ 482, ЕТ 491, ЕТ 431 предназначены для измерения, линейного преобразования и гальванического разделения сигналов аналоговых датчиков, представленных величиной постоянного тока и/или напряжением постоянного тока.

Точность преобразования составляет ± 0, 1 % в нормальных условиях и ± 0, 15 % во всем температурном диапазоне. Точность преобразования входа составляет ± 0, 05% в нормальных условиях  и ± 0, 075 во всем температурном диапазоне.

Преобразователи измерительные разделительные термопар и термосопротивлений ЕТ 321, ЕТ 322, ЕТ 341, ЕТ 381, ЕТ 382,   ЕТ 383 обеспечивают преобразование сопротивления платиновых и медных ТС, а также сигналов термопар.

Поддерживаются типы ТС: 50 М, 100 М, 50 П, 100 П, Pt 100. Схема измерения - трех и четырехпроводная; поддерживаемые типы термопар:    K, L и S. Выбор режима работы преобразователя осуществляется с помощью переключателей, установленных на передней панели. Точность преобразования составляет ± 0, 1 % в нормальных условиях и ± 0, 15 % во всем температурном диапазоне. 

Из существенных особенностей преобразователей серии ЕТ  стоит отметить наличие многоканальных моделей (ЕТ124- четырех канальная, ЕТ186, 187 – шестиканальные модели) для работы с дискретными типами датчиков. С появлением  данных моделей появилась возможность  эффективно использовать шкафное пространство  и снизить итоговую стоимость одного канала.

Особенность модели для аналоговых датчиков - ЕТ 421 - состоит в возможности переключения следующих режимов работы: вход по току (0/4 – 20 мА), (0 – 5 мА) или по напряжению (0 – 10 В) и выход по току  (0/4 – 20 мА) или по напряжению (0 – 10 В). Имеется выход для питания датчика.

Конфигурация режимов работы преобразователя осуществляется с помощью переключателей на передней панели.

Модель ЕТ 431,   в отличие от других моделей, обеспечивает искробезопасный выход по току или по напряжению. Используется для передачи сигналов управления исполнительным устройствам, установленных во взрывоопасной зоне.

Модели ЕТ 481, 482 – одно- и двух- канальные варианты. Обеспечивают измерение сигнала аналоговых датчиков и передачу его по протоколу ModBusRTU.

Следует также обратить внимание на поддержку протокола HART, как в виде искробезопасного модема (модель ЕТ 491), так и в виде функции «прозрачный HART» - модель ЕТ 461.

Среди моделей для работы с термопарами и термосопротивлениями особо стоит выделить

Модель ЕТ 322 – имеет один искробезопасный вход и два выхода с возможностью выбора вида выходного сигнала по току (0/4…20 мА) либо по напряжению (0/2…10В).

И модель ЕТ 382 – модель с двумя входами «ia» - один для термосопротивления, один для термопары и выходом по ModBus RTU. Режим работы конфигурируется с помощью переключателей на передней панели.

Наличие широкого модельного ряда преобразователей, позволяющих с успехом строить системы автоматизации технологических процессов с учетом всевозможных типов датчиков

Наличие моделей с преобразованием выходного сигнала датчика в современные актуальные протоколы, используемых при построении систем автоматизации  (HART, ModBus RTU) позволяет исключить дополнительные устройства для сопряжения сигнала датчика с промышленным контроллером и передавать сигнал на большие расстояния.

Российский потребитель успел по достоинству оценить все преимущества оборудования, разработанного с учетом сложных условий эксплуатации, возможность интеграции искробезопасных разделительных преобразователей серии ЕТ в автоматизированные системы, построенные с применением  оборудования различных производителей, как российских, так и зарубежных. За время эксплуатации во множестве различных по масштабности и сложности систем, преобразователи серии ЕТ подтвердили свое высокое качество и очень высокую надежность безотказной работой в течение многих лет.

Можно смело утверждать, что высокий интерес специалистов, занимающихся построением систем АСУ к искробезопасным преобразователям серии ЕТ, свидетельствует о верном пути в формировании модельного ряда преобразователей серии ЕТ.

Размещено компанией ЭлеСи [09.12.2011]