SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Переводчик для машин. Нормирующие преобразователи ОВЕН

Компания ОВЕН выпускает широкий спектр нормирующих преобразователей, которые применяются во вторичной аппаратуре систем автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности. Главное достоинство нормирующих преобразователей ОВЕН заключается в том, что они универсальны, поддерживают работу с любыми датчиками и легко настраиваются на работу в любом диапазоне температур. В статье рассматриваются возможности нормирующих преобразователей ОВЕН, их технические характеристики, особенности каждой линейки и возможные применения, а также достоинства и преимущества продукции российского производителя – компании ОВЕН.

Компания ОВЕН, г. Москва

owen_site.gif

Одна из главнейших задач в современных промышленных сетях – точная передача информации. А этого в системах сбора и передачи данных не всегда легко добиться. Во‑первых, устройства, отличающие­ся разными свойствами, новейшие и «возрастные», разработанные производителями со всех концов света, часто «говорят на разных языках, не понимая» друг друга (например, подают токовые сигналы в разных диапазонах). Во‑вторых, в электрической сети возникают помехи, сильно «засоряющие речь» приборов. Поэтому важную роль в этом сообществе играют устройства-«переводчики», очищающие сигнал и приводящие его к общепринятым стандартам.


Назначение и возможности нормирующих преобразователей ОВЕН

Датчики, работающие на полевом уровне, получающие показатели температуры с измерительных приборов и передающие их наверх, на уровень контроля, пожалуй, самая разноязыкая компания. Один из способов разрешить проблему – подключить к датчику нормирующий преобразователь. Это устройство может быть встроено непосредственно в датчик, может находиться в отдалении от него, но его задача остается неизменной: получив сигнал от датчика температуры (термометра сопротивления или термопары), преобразовать его в унифицированный сигнал постоянного тока 0 (4)…20 мА. Сегодня нормирующие преобразователи ОВЕН широко применяются в нефтяной, химической и газовой отраслях, на целлюлозно-бумажных комбинатах и цементных заводах, в спиртовом и мукомольном производствах, при производстве мебели и лакокрасочных материалов и на многих других производствах, в том числе взрывоопасных. Расскажем подробнее, с чем связана необходимость применения нормирующих преобразователей и каковы их возможности.


Подключение термометров сопротивлений и термопар к оборудованию разных производителей

В промышленности применяется множество разнообразных датчиков температуры. Наибольшую популярность приобрели два типа датчиков: термометр сопротивления (ТС) и термопара (ТП). Каждый из них имеет огромное число модификаций по исполнению чувствительного элемента и его номинальной статической характеристике. К примеру, термометры сопротивления изготавливают на базе сенсоров М, П, Н, Cu, Pt; а номинальное значение сопротивления у каждого из этих типов может составлять 50, 100, 500, 1000 Ом. При этом часто измерительные и регулирующие приборы разных производителей поддерживают работу далеко не со всеми типами датчиков, зато, как правило, они поддерживают работу с унифицированными сигналами тока, такими как 4…20 мА.

Ris.1.png

Рис. 1. Подключение отечественных датчиков к контроллерам зарубежных производителей

Нормирующие преобразователи ОВЕН позволяют использовать практически любые типы датчиков температуры с любыми типами измерительных и регулирующих приборов, то есть играют роль согласующего звена между датчиками и измерительными приборами, модулями ввода и контроллерами разных производителей. Пример подключения отечественных датчиков к контроллерам зарубежных производителей представлен на рис. 1.


Усиление сигнала измерительной аппаратуры

У таких датчиков, как термопара и термометр сопротивления, довольно слабые электрические сигналы. Их уровень настолько невелик, что любая помеха способна значительно ухудшить качество измерений. Поэтому входные каскады измерительных приборов, к которым подключаются датчики, приходится оснащать сложными, дорогостоящими, многоуровневыми фильтрующими цепями. Между тем нормированные или усиленные сигналы значительно меньше подвержены воздействию помех, что позволяет провести линию связи от датчика до измерительного прибора в тяжелых промышленных условиях.


Возможность удлинения линии связи

Та же особенность обычных термодатчиков – низкий уровень их электрических сигналов – главная причина, из-за которой существенно ограничена длина линии связи от датчика до измерительного прибора. К примеру, для термопар максимально рекомендуемая длина линии связи – всего 20 м. Однако при унифицированных сигналах тока 4…20 мА ее можно смело протягивать на 300–400 м. Таким образом, нормирующий преобразователь ОВЕН помогает увеличить протяженность линии связи от датчика до прибора (рис. 2).

Ris.2.png

Рис. 2. Нормирующий преобразователь позволяет увеличить длину линии связи от датчика до прибора и улучшить помехоустойчивость линии


Подключение одного термометра сопротивления к нескольким измерителям

Бывает, что измерение в одной и той же точке необходимо произвести с помощью двух или более измерительных приборов. Обычно с этой задачей справляются, применяя сдвоенные термодатчики или размещая в этой точке несколько однотипных датчиков, поскольку сигнал обычного термометра сопротивления нельзя подключить к нескольким измерителям. В реализации такого решения есть два минуса: во‑первых, приходится использовать несколько датчиков, а во‑вторых, неудобно монтировать их все в одной точке. Однако решение задачи значительно упрощается, если нормировать сигнал термометра сопротивления в токовую петлю 4…20 мА, потому что токовая петля 4…20 мА может заводиться на измерение по последовательной схеме подключения в 2, 3, 4 и более измерительных приборов.

Таким образом, нормирующий преобразователь позволяет и сэкономить на стоимости датчиков, и существенно облегчить монтаж на объекте. Пример схемы подключения термометра сопротивления к нескольким измерителям представлен на рис. 3.

Ris.3.png

Рис. 3. Подключение термометра сопротивления к нескольким измерителям


Особенности нормирующих преобразователей ОВЕН

Компания ОВЕН выпускает широкий спектр нормирующих преобразователей для работы с термопарами по ГОСТ Р 8.585-2001 и термометрами сопротивления по ГОСТ Р 8.625-2006. Перечислим варианты преобразователей, которые предлагает компания.

По конструктивному исполнению и способу монтажа:
- для монтажа на DIN-рельс 35 мм;
- для монтажа в стандартную 4‑клеммную головку термопреобразователя (в виде таблетки);
- для монтажа в головку типа В, соответствующую европейскому стандарту (DIN43729).

По использованию в различных промышленных средах:
- общепромышленное исполнение;
- взрывозащищенное исполнение.

По возможности выбора диапазона преобразования:
- стандартные модификации с фиксированным диапазоном измерения, который устанавливается при выпуске изделия. При этом диапазоны измерения лишь предустановлены на заводе, у пользователя всегда есть возможность изменить их, подключив нормирующий преобразователь к ПК;
- с диапазоном измерения, который настраивается пользователем с помощью программы.


Нормирующие преобразователи в общепромышленном и взрывозащищенном исполнении НПТ‑1 и НПТ‑1.Ех

Первыми нормирующими преобразователями температуры, разработанными компанией ОВЕН, стали приборы линейки НПТ‑1 (рис. 4). Это универсальные преобразователи сигналов датчиков температуры, позволяющие нормировать сигналы как термометров сопротивления, так и термопар. При работе с термометрами сопротивления используется 3‑проводная линия связи, что позволяет компенсировать сопротивление соединительных проводов. При работе с термопарой прибор использует встроенный компенсатор холодных концов термопары.

Ris.4.png

Рис. 4. Нормирующий преобразователь НПТ-1 (НПТ-1.Ех)

Преобразователи выполнены в эргономичных корпусах и оснащены съемными клеммниками, что облегчает монтаж. Рассчитаны для крепления на DIN-рейку. Напряжение питания приборов – 24 В. Габаритные размеры – 110 × 76 × 27 мм. Приборы имеют гальваническую развязку входных и выходных цепей.

Преобразователь НПТ‑1.Ех во взрывозащищенном исполнении предназначен для преобразования сигналов датчиков температуры, расположенных во взрывоопасных зонах. Встроенный барьер искрозащиты со степенью [Ехic]IIC предохраняет датчик от аварийного попадания высокого напряжения, исключает возможность появления искры во взрывоопасной зоне. Технические характеристики НПТ‑1 и НПТ‑1.Ех отражены в таблице 1. Параметры искробезопасных цепей НПТ‑1.Ех – в таблице 2.

Таблица 1. Технические характеристики НПТ-1 и НПТ-1.Ех

Tab.1.png
* Расчет сопротивления нагрузки производится по формуле: RН (Ом) = (Uпит – 12) В/0,020


Таблица 2. Параметры искробезопасных цепей НПТ-1.Ех
Tab.2.png


Главное достоинство прибора – это его универсальность. НПТ‑1 поддерживает работу с множеством термодатчиков: термометрами сопротивления 50 (100)М, 50 (100) П, Cu50 (100), Pt50 (100), 500 (1000) П, Pt1000 и термопарами ХА (К), ХК (L), ТЖК (J), ТНН (N), ТПП (S), ТПП (R), ТПР (В), ТВР (А‑1, А‑2, А‑3), ТМК (Т). При этом он легко настраивается на работу в любом диапазоне температур через USB-вход от ПК. Подключить преобразователь к USB-порту компьютера можно с помощью стандартного кабеля miniUSB (рис. 5). Настройка прибора осуществляется на ПК с помощью программы-конфигуратора. 

Ris.5.png

Рис. 5. Схема подключения преобразователя НПТ-1 (НПТ-1.Ех) к USB-порту ПК

ОВЕН НПТ‑1 – это надежное и проверенное решение. Многолетний опыт разработки, производства и тщательного тестирования новых устройств гарантирует высокое качество продукции, которую выпускает компания ОВЕН. Преобразователь НПТ‑1 работает в широком диапазоне температур – от –40 до +85 °С, соответствует требованиям ГОСТ Р 51522-99 по электромагнитной совместимости, успешно прошел испытания по точностным характеристикам, виброустойчивости и другим параметрам. Прибор внесен в государственный реестр средств измерения РФ, имеет сертификат соответствия ГОСТ Р и сертификат соответствия системы ГАЗПРОМСЕРТ, подтверждающий возможность его использования в газовой отрасли. Наличие сертификата взрывозащиты на прибор НПТ‑1.Ех подтверждает возможность его применения во взрывоопасных зонах. Межповерочный интервал преобразователя составляет 2 года.


Нормирующий преобразователь НПТ‑2

НПТ‑2 предназначен для преобразования сигнала от датчиков температуры в токовый сигнал 4…20 мА, имеет форму таблетки и устанавливается в головку датчика (правда, только в модели датчиков с увеличенной, так называемой «луцкой», коммутационной головкой) (рис. 6). Прибор считается универсальным, поскольку поддерживает работу с широким спектром термодатчиков: термометрами сопротивления 50 (100)М, 100 П, Pt100 и термопарами ХА (К), ХК (L). Для работы с определенным типом датчика и температурным диапазоном легко настраивается с персонального компьютера через USB-вход (для подключения к ПК необходим преобразователь ОВЕН НП-КП20, показанный на рис. 7). Однако можно изначально подобрать нормирующий преобразователь, не требующий настройки: для удобства пользователей компания ОВЕН предлагает на выбор 32 стандартные модификации, каждая их которых рассчитана на работу в определенном диапазоне температур. Напряжение питания прибора – 24 В. Габаритные размеры: D – 45 мм, Н – 13 мм. Технические характеристики НПТ‑2 отражены в таблице 3.

Ris.7.png

Рис. 6. Нормирующий преобразователь НПТ-2, установленный в датчик



Ris.6.png

Рис. 7. Подключение НПТ-2 к ПК


Таблица 3. Технические характеристики НПТ-2

Tab.3.png
* Расчет сопротивления нагрузки производится по формуле: RН (Ом) = (Uпит – 12) В/0,020 А

Главные достоинства прибора – широкий набор диапазонов преобразования температур и высокая временная стабильность: НПТ‑2 в течение всего срока службы не требует подстроек. Прибор внесен в Государственный реестр средств измерения РФ, имеет сертификат соответствия ГОСТ Р и сертификат соответствия системы ГАЗПРОМСЕРТ, подтверждающий возможность его использования в газовой отрасли.

Стоит заметить, что потребитель может не только приобрести нормирующий преобразователь НПТ‑2 для встраивания в датчик, но и подобрать необходимую модель датчика с уже встроенным нормирующим преобразователем – компания ОВЕН производит и такие совмещенные приборы.


Программируемые нормирующие преобразователи температуры в общепромышленном и взрывозащищенном исполнении НПТ‑3 и НПТ‑3.Ех

Программируемые нормирующие преобразователи НПТ‑3 и НПТ‑3.Ех – новинка компании ОВЕН. Приборы предназначены для преобразования сигнала от датчиков температуры (термометров сопротивления и термопар) в унифицированный токовый сигнал 4…20 мА, имеют форму таблетки и устанавливаются в головку датчика европейского стандарта (рис. 8).

Ris.8.png

Рис. 8. Нормирующий преобразователь НПТ-3.Ех

Это универсальные нормирующие преобразователи, поддерживающие работу с термометрами сопротивления 50 (100)М, 100 П, Pt100 и термопарами ХА (К), ХК (L). Для работы с определенным типом датчика и температурным диапазоном приборы настраиваются и программируются на персональном компьютере. Для подключения НПТ‑3 к компьютеру необходим преобразователь НП-КП20 (рис. 9), приборы НПТ‑3.Ех во взрывозащищенном исполнении имеют встроенный интерфейс RS‑485 и подключаются к ПК напрямую через USB-порт (рис. 10). Однако, как и в случае с НПТ‑2, пользователь может изначально подобрать нормирующий преобразователь, не требующий настройки: компания ОВЕН предлагает на выбор 32 стандартные модификации, каждая их которых рассчитана на работу в определенном диапазоне температур.

Ris.9.png

Рис. 9. Подключение НПТ-3 к ПК


Ris.10.png

Рис. 10. Подключение НПТ-3.Ех к ПК

Встроенный в НПТ‑3.Ех барьер искрозащиты со степенью [Ехiа]IIC предохраняет датчик от аварийного попадания высокого напряжения и исключает возможность появления искры во взрывоопасной зоне. Прибор НПТ‑3.Ех имеет гальваническую развязку входных и выходных цепей. Напряжение питания этой группы приборов – 24 В. Габаритные размеры НПТ‑3: D – 45 мм, Н – 18 мм. Габаритные размеры НПТ‑3.Ех: D – 45 мм, Н – 30 мм. Приборы имеют сертификат соответствия ГОСТ Р и внесены в Государственный реестр средств измерений. Технические характеристики НПТ‑3 и НПТ‑3.Ех отражены в таблице 4. Параметры искробезопасных цепей НПТ‑3.Ех – в таблице 5.

Таблица 4. Технические характеристики НПТ-3 и НПТ-3.Ех

Tab.4.png
* Расчет сопротивления нагрузки производится по формуле: RН (Ом) = (UПИТ – 11) В/0,020 А
** Максимальное сопротивление нагрузки: Rн (Ом) = (U пит – 18) В/0,020 А


Таблица 5. Параметры искробезопасных цепей НПТ-3.Ех

Tab.5.png

Достоинства и преимущества нормирующих преобразователей ОВЕН

Почему же стоит остановить свой выбор на продукции компании ОВЕН? В чем достоинства и преимущества именно этих нормирующих преобразователей температуры?

Во‑первых, в универсальности, которая заключается не только в возможности работы с любыми датчиками, но и в том, что пользователь способен самостоятельно настроить нормирующий преобразователь для работы с любым диапазоном температур с помощью программы «Конфигуратор НПТ», входящей в комплект поставки. Программа-конфигуратор обеспечивает:
- выбор типа датчика;
- выбор диапазона преобразования входного сигнала;
- настройку параметров фильтрации входного сигнала;
- настройку выходного сигнала при аварии (обрыве датчика);
- включение/отключение компенсации холодных концов термопары;
- калибровку преобразователя.

Второе несомненное достоинство этих приборов – высокая точность преобразования. Погрешность измерения составляет: для термопары – 0,5 %, для термомет­ров сопротивления – 0,25 %.

Еще одно преимущество – высокая разрешающая способность. Дискретность выходного сигнала 4…20 мА составляет не более 8 мкА.

Приборы отличаются высокой надежностью. Нормирующие преобразователи ОВЕН соответствуют требованиям ГОСТ по электромагнитной совместимости с критерием качества функционирования А.

Пятое важное достоинство – широкий диапазон рабочих температур окружающий среды: –40…+85 °C.

И наконец, необходимо указать, что приборы внесены в Государственный реестр средств измерений РФ.

Помимо этих технических преимуществ, стоит отметить, что компания ОВЕН, являясь лидером по производству контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации не только в России, но и в странах СНГ, имеет собственное производство, широкую дилерскую сеть, а также сеть сервисных центров, что позволяет в короткие сроки и выпускать, и поставлять приборы. Нормирующие преобразователи температуры всегда бывают на складе готовой продукции компании, поэтому их срок поставки составляет всего 1 день. При необходимости специалисты компании в любой момент могут оказать техническую поддержку, проконсультировать, помочь при монтаже и наладке автоматизированных систем.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(46)_2013

М.В. Крец, продукт-менеджер,
компания ОВЕН, г. Москва,
тел.: (495) 641-1156,
e‑mail: sales@owen.ru,