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.

Барьеры искрозащиты и нормирующие преобразователи НПФ «КонтрАвт»

Время летит быстро. Кажется, совсем недавно журнал «ИСУП» публиковал интервью с генеральным директором компании «КонтрАвт» Алексеем Геннадьевичем Костериным в связи с 20‑летием создания фирмы, однако в действительности прошло уже около пяти лет. Тогда мы, в частности, обсуждали вопрос, почему целый ряд предприятий, которые сегодня успешно работают на рынке средств и систем автоматизации, были созданы именно в начале девяностых годов. Но сейчас в интервью хочется уйти от истории и поговорить о дне настоящем.

НПФ «КонтрАвт», г. Нижний Новгород

KontrAvt_site.gif

ИСУП: Редакция «ИСУПа» обратила внимание на то, что за последние несколько лет НПФ «КонтрАвт» превратилась в серьезного игрока в области разработки и производства нормирующих измерительных преобразователей. В чем причины успеха, с вашей точки зрения?

А. Г. Костерин: В интервью пять лет назад* мы говорили, что НПФ «КонтрАвт» исповедует системный подход. Результаты с нормирующими преобразователями во всей полноте подтверждают его эффективность. Во‑первых, развитие этого направления началось не на пустом месте. Еще в начале нулевых мы разработали и начали производить преобразователи серий ПСТ и ПНТ, работающие с температурными датчиками (термопарами и термосопротивлениями), которые конструктивно монтировались в соединительные головки датчиков. По внешнему виду они напоминают таблетки, их так и называют в обиходе (рис. 1).

Ris_1.jpg

Рис. 1. Программируемые нормирующие преобразователи ПНТ-b‑Pro для монтажа в соединительную головку

Они обладают высокими метрологическими и эксплуатационными характеристиками, некоторые из них могут настраиваться (конфигурироваться) пользователями. Вероятно, одной из причин их большой популярности и постоянного роста объема продаж является простой способ конфигурирования. Выбор типа и диапазона преобразования можно произвести прямо в полевых условиях, непосредственно на месте эксплуатации, с помощью встроенных кнопки и светодиода. Никаких конфигураторов, переносных компьютеров не требуется. И, конечно же, они обеспечивали весь спектр преимуществ, который дает работа не с малыми сигналами непосредственно от датчиков, а с унифицированным токовым сигналом 4…20 мА: снижение погрешностей, связанных с соединительными линиями, снижение влияния электромагнитных помех, стандартизацию сигналов, контроль линии связи на обрыв, линейный характер зависимости токового сигнала 4…20 мА от измеренной температуры и ряд других.

Но по-настоящему бурный рост начался тогда, когда мы разработали преобразователи серии НПСИ для монтажа на DIN-рейку. Упомянутые простые методы настройки (конфигурирования) преобразователей мы применили и для них (рис. 2).

Ris_2.jpg

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 барграфу легко оценивать уровень преобразуемого сигнала, они же используются для отображения информации при конфигурировании.

Во‑вторых, успех направления преобразователей в значительной степени предопределил многолетний накопленный опыт разработки и производства технологических регуляторов серии МЕТАКОН. Долгое время регуляторы занимали лидирующие позиции в производственной программе НПФ «КонтрАвт». Сейчас лидерство перешло к нормирующим преобразователям. Интересно отметить забавное обстоятельство. В первые же годы своей деятельности мы приняли для себя как стандарт класс точности измерения 0,1, что и было реализовано уже в первых разработках регуляторов. Но если для регуляторов такой класс точности был и сейчас часто является избыточным и далеко не каждый потребитель способен отдать должное этому преимуществу (большинство предлагаемых на рынке РФ регуляторов имеют класс точности 0,25 или даже 0,5), то на рынке нормирующих преобразователей высокие метрологические характеристики, их температурная стабильность высоко оцениваются профессионалами. Разные рынки – разные факторы успеха. Если в регуляторах техническое преимущество – высокая точность – для потребителей в значительной степени нейтрализовалось соответствующей высокой ценой продукции, то в нормирующих преобразователях высокая точность по достоинству оценивается потребителями. Таким образом, наш накопленный многолетний опыт создания высокоточных, стабильных, устойчивых к электромагнитным помехам средств измерения является ключевой причиной успеха нормирующих преобразователей как целого продуктового направления.

ИСУП: Давайте затронем популярную (а судя по всему, и все более актуальную) сегодня тему импортозамещения.

А. Г. Костерин: По моему мнению, для «КонтрАвт» тема импортозамещения возникла не сегодня и не вчера. Так или иначе всё, что мы делали с самого начала, шло параллельно с темой импортозамещения, просто это так не называлось. Первый наш промышленный регулятор Т‑424 был сделан по заказу ГАЗа в 1995 году в связи с тем, что с французскими приборами, которыми была укомплектована автоматизированная линия термообработки, возникли проблемы. Всё, что мы разрабатывали, конкурировало с импортом и претендовало на импортозамещение. К сожалению, долгие годы импорт превозносился, а ко всему отечественному относились не всегда с должным доверием, особенно в обеспеченных отраслях. Сейчас ситуация вынужденно сильно изменилась, и тема импортозамещения проявляется для нас благоприятно. Надо отметить, что в настоящее время продукция многих отечественных производителей объективно конкурентоспособна. В нашей номенклатуре множество решений может быть высококачественной подменой импортному оборудованию. 

Однако для нас как приборостроителей есть одна проблемка – электронные компоненты все равно остаются в подавляющем большинстве импортными, в этом смысле степень локализации изделия в целом оставляет желать лучшего.

Но в любом случае для нас это серьезный шанс. Будем надеяться, что и производители микроэлектроники также воспользуются благоприятной конъюнктурой, и отрасль будет стремительно развиваться.

ИСУП: Создается ощущение, что вы полностью закрыли нишу нормирующих преобразователей. Существуют ли еще пути развития этого направления на ближайшие годы?

А. Г. Костерин: В настоящий момент номенклатура нормирующих преобразователей НПФ «КонтрАвт», конечно, весьма обширна, но далеко не полна. И направлений развития несколько.

Первое состоит в оптимизации характеристик и выполняемых функций в целях сокращения стоимости преобразователей. Пути разные: отказ от конфигурирования и выпуск преобразователей под конкретные виды преобразований. Там, где типовое массовое применение, отказ от конфигурирования при значительном сокращении цены (на 15–20 %) представляется очень интересным решением. В ряде случаев применение гальванической развязки также не является обязательным, а сократить цену за счет исключения гальванической развязки можно существенно.

Второе направление – развитие отраслевых рынков (в частности, электроэнергетики) и создание преобразователей для измерения параметров электрических сетей. Сейчас мы сделали только пробный шаг, и он показывает, что нам предстоит большой, долгосрочный этап работы.

Наконец, третье направление – постоянное развитие уже существующих видов преобразователей за счет применения более оптимальных схемотехнических решений, новой элементной базы, новых методов измерения и алгоритмов обработки. В ряде случаев мы объединяем в одном изделии функции, которые раньше присутствовали в различных модификациях. Так что в ближайшее время мы предложим изделия под теми же наименованиями, но существенно лучше, при этом они будут полностью совместимы с выпускавшимися ранее.

ИСУП: Раз уж зашел разговор об отраслевых решениях, то что вы можете сказать о своих планах в отношении нефтегазовой промышленности, которая традиционно считается базовой в России?

А. Г. Костерин: Уже сейчас, по нашим оценкам, около 35 % объема наших нормирующих преобразователей потребляется нефтегазовой промышленностью. Это область, где применение нормирующих преобразователей считается типовым решением. Однако наш объем поставок в эту отрасль сильно ограничен в связи с тем, что там широко распространены процессы, предполагающие наличие взрывоопасных сред. В этих случаях 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 – барьерах искрозащиты (барьерах искробезопасности).

И здесь вы невольно затронули еще одну область наших интересов – продуктовое направление «барьеры искрозащиты». Это именно отдельное продуктовое направление, хотя и сходное по многим техническим аспектам с нормирующими преобразователями. Конечно же, говоря о сфере применений барьеров искрозащиты, нефтегазовую промышленность в широком смысле (добыча, транспортировка, хранение, переработка) следует дополнить химической промышленностью.

К этому направлению мы подошли вплотную. Так же, как и с нормирующими преобразователями, мы работаем системно, по широкому фронту. В ближайшие месяцы будут представлены два первых вида барьеров (рис. 3), к концу года – еще несколько новинок, дальнейшее развитие запланировано на 2019–2020 годы. Каждый вид обычно включает ряд модификаций.

ИСУП: Какие новые функциональные и технические решения вы предложите?

А. Г. Костерин: Надо сказать, что технические требования к барьерам искрозащиты очень строго регламентированы, вплоть до отдельных схемотехнических решений, и рассказывать о барьерах искрозащиты – все равно, что пересказывать соответствующие ГОСТы. Много популярных изложений на эту тему в журналах и в интернете. Тем не менее стоит обратить внимание на некоторые особенности того, что предлагает НПФ «КонтрАвт», скорее, это особенности подхода, а не технических тонкостей.

Во‑первых, мы намерены реализовать системный подход и в этом направлении. Номенклатура продукции планируется достаточно широкой, точно оптимизированной под отдельные задачи. Будут представлены барьеры как для аналоговых, так и для дискретных сигналов. Коротко говоря, предполагаем «прокопать» широко и глубоко, как и с нормирующими преобразователями.

Во‑вторых, в данный момент мы направляем свои усилия на активные барьеры искрозащиты, которые обладают лучшими метрологическими характеристиками, чем пассивные, имеют более надежный сам принцип искрозащиты, базирующийся на гальванической развязке, они более функциональны (интеллектуальны), проще в эксплуатации, исключают требования по заземлению.

В‑третьих, мы считаем важнейшим требованием к барьерам малые габариты, прежде всего малую ширину. Концентрация сигналов в шкафах автоматики настолько велика, что на счету каждый миллиметр, поэтому сокращение размеров барьеров является приоритетной задачей.

Кроме непосредственно искрозащиты мы обеспечиваем в качестве дополнительных функций (там, где это уместно и необходимо) передачу сигналов по протоколу HART, производим обработку и формирование сигналов в соответствии с требованиями NAMUR.

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

Это если говорить в целом о продуктовом направлении «барьеры искрозащиты».

ИСУП: Расскажите, пожалуйста, о наиболее востребованных, с вашей точки зрения, барьерах.

А. Г. Костерин: На рис. 3 они и показаны. Сразу обращаю внимание на малую ширину барьеров. Это одноканальный барьер КА5011Ex (имеет ширину на канал 12 мм) и двухканальный КА5022Ex (имеет ширину на канал 6 мм), обеспечивают искрозащиту в соответствии с маркировкой [Ex ia Ga] IIC. Оба барьера предназначены для передачи из опасной зоны сигналов 4…20 мА. На выходе в безопасной зоне формируются активные токовые сигналы 4…20 мА, дополнительные источники питания на выходе не требуются. 4…20 мА – наиболее распространенный вид токового сигнала, собственно, это и объясняет, почему мы начали с этих двух видов барьеров.

Ris_3.jpg

Рис. 3. Представители линейки барьеров искрозащиты КА5011Ex и КА5022Ex

Барьер КА5011Ex интересен тем, что позволяет подключать как активные, так и пассивные источники сигнала, доступна любая из трех схем подключения (рис. 4–6). Он содержит встроенный источник питания 24 В для питания датчиков. Барьер КА5011Ex имеет модификации для работы с протоколом HART.

Ris_4.jpg

Рис. 4. Структурная схема барьера искрозащиты КА5011Ex и двухпроводная схема подключения пассивного источника сигнала 2 ПИ


Ris_5.jpg

Рис. 5. Двухпроводная схема подключения активного источника сигнала 2 АИ


Ris_6.jpg

Рис. 6. Трехпроводная схема подключения активного источника сигнала 3 АИ

Барьер КА5022Ex является двухканальным, он также имеет встроенные гальванически развязанные между собой источники питания датчиков, однако рассчитан на работу с пассивными источниками сигнала (двухпроводная схема подключения) (рис. 7).

Ris_7.jpg

Рис. 7. Структурная схема барьера искрозащиты КА5022Ex и двухпроводная схема подключения пассивных источников сигнала 2 ПИ

ИСУП: К рассмотрению других барьеров, вероятно, стоит вернуться во второй половине этого года?

А. Г. Костерин: Да, планируется еще целая серия барьеров, и мы с удовольствием их представим читателям. Однако в нашем портфеле новых продуктов не только нормирующие преобразователи и барьеры искробезопасности. Есть еще очень важные для нас продукты (так и хочется сказать продуктовые направления), но об этом, видимо, при следующих встречах, по мере появления продуктов. Пусть останется некоторая интрига.

ИСУП: Мы будем с нетерпением ждать следующего разговора.
______________________________
* См. журнал «ИСУП». 2013. № 6. С. 99–105

Беседовал С. В. Бодрышев,
главный редактор журнала «ИСУП».

Опубликовано_в журнале "ИСУП" № 2(74)_2018

НПФ «КонтрАвт», г. Нижний Новгород,
тел.: +7 (831) 260-1308,
e‑mail: sales@contravt.ru,
сайт: www.contravt.ru