Журнал «ИСУП» (Информатизация и системы управления в промышленности)
КИПиА, метрология, АСУ ТП, энергетика, АСКУЭ, промышленный интернет, контроллеры, экология, электротехника, автоматизации в промышленности, испытательные системы, промышленная безопасность

Барьеры искрозащиты дискретных сигналов стандарта NAMUR

В статье рассматриваются особенности барьеров искрозащиты дискретных сигналов типа «сухой контакт», контакт с контролем целостности цепи и сигнал стандарта NAMUR.

НПФ «КонтрАвт», г. Нижний Новгород

KontrAvt_site.gif

скачать pdf >>

Журнал «ИСУП» регулярно рассматривает новинки, которые появляются в производственной программе НПФ «КонтрАвт». Так, серия из восьми статей посвящена ведущему продуктовому направлению фирмы – нормирующим преобразователям сигналов. В них подробно описаны измерительные преобразователи самых разнообразных сигналов (термопар и термометров сопротивления, потенциометров), а также действующих значений тока и напряжения, всех видов мощности в электросети, гальванической развязки и разветвления токовых сигналов 4…20 мА.

Второе важнейшее и быстроразвивающееся направление НПФ «КонтрАвт» – барьеры искрозащиты. В журнале № 2 за 2018 год мы анонсировали выход серии активных барьеров искрозащиты для токового сигнала 4…20 мА. Статья в № 1 за 2020 год подробно рассказывает о барьере искрозащиты ­КА5013Ех, который является разветвителем токового сигнала 4…20 мА от одного источника к двум приемникам. Входные и выходные сигналы могут быть как активными, так и пассивными, источник сигнала может запитываться встроенным в барьер источником. Это очень расширяет сферу применения данного барьера-разветвителя.

Настоящая статья посвящена барьерам искрозащиты, предназначенным для работы с дискретными сигналами. По традиции НПФ «КонтрАвт» не ограничивается отдельной новинкой, а выпускает сразу целую группу приборов с кодировкой КА52ХХЕх.


Особенности дискретных сигналов

Традиционные сигналы типа «сухой контакт» (контакты электромеханического реле, кнопки или тумблера, датчики с контактным выходом и т. п.) очень распространены, но обладают одним важным недостатком: при наличии соединительных линий (а они есть всегда) невозможно определить, является ли зафиксированное состояние истинным состоянием контактов (например, разомкнуты) или это наведенное состояние соединительных проводов. Например, нельзя определить, разомкнуты контакты или произошел обрыв в соединительной линии (рис. 1).

Ris_1.png

Рис. 1. Сухой контакт и соединительная линия без контроля целостности цепи


Обнаружение аварийных ситуаций

Проблему решает простая схема из двух резисторов, размещенных непосредственно на сухом контакте (рис. 2). Номиналы резисторов нормируются в определенном диапазоне значений. Принцип работы заключается в том, что регистрирующее устройство (в нашем случае барьер искрозащиты) прикладывает фиксированное напряжение к цепи (обычно это 8,2 В) и измеряет протекающий по цепи ток. Легко посчитать, что ток будет различным в четырех разных ситуациях: при замыкании/размыкании контактов и обрыве / коротком замыкании соединительной линии. Барьер искрозащиты по измеренному току определяет состояние контактов либо классифицирует аварийную ситуацию.

Ris_2.png

Рис. 2. Контакт с контролем целостности цепи

На графике на рис. 3 по вертикальной оси приведены возможные значения тока и соответствующие состояния цепи. Как видим, аварийные ситуации легко определяются.

Ris_3.png

Рис. 3. Состояние выходных сигналов и индикации при работе с сигналами NAMUR

Аналогичный принцип обнаружения аварийных ситуаций реализован, например, и в датчиках перемещения L (показано по горизонтальной оси), которые вырабатывают сигнал, удовлетворяющий стандартам NAMUR. Зависимость выходного тока от перемещения приведена на графике на рис. 3. Здесь также имеются две области значений выходного тока, которые соответствуют аварийным ситуациям: ОБРЫВ и КЗ.

Указанная выше группа барьеров искрозащиты КА52ХХЕх как раз и предназначена для работы с тремя такими видами дискретных сигналов – «сухой контакт», контакт с контролем целостности цепи, сигналами стандарта NAMUR. Эта группа барьеров имеет ряд особенностей.


Барьеры являются активными

Как и все барьеры искрозащиты из серии КА5000Ех, дискретные барьеры группы КА52ХХЕх являются активными. Цепи входов и цепи выходов гальванически развязаны между собой.


Барьеры обрабатывают сигналы NAMUR

Барьеры поддерживают функцию обнаружения аварийных ситуаций (ОБРЫВ, КЗ) при работе с контактами с контролем целостности цепи и сигналами NAMUR.


Сигнал ОШИБКА

При работе с контактами с контролем целостности цепи и с сигналами NAMUR должен формироваться специальный сигнал ОШИБКА, указывающий на аварийную ситуацию в соединительной линии. В барьерах ­КА52ХХЕх обнаружение аварийных ситуаций проявляется следующими способами:
- индикация на передней панели (во всех модификациях) (рис. 4). Цвета индикаторов соответствуют рис. 3;
- специальный выход ОШИБКА в канале (в барьерах КА5241Eх, ­КА5242Ех, КА5262Ех). Данный выход присутствует в каждом канале;
- сигнал ОШИБКА на шине питания (в модификациях с шиной питания) гальванически изолирован и реализован на оптотранзисторе (50 В, 30 мА). В многоканальных барьерах этот сигнал появляется при возникновении аварийной ситуации в любом из каналов.

Ris_4.png

Рис. 4. Индикация режимов работы и DIP-переключатели


Включение-выключение функции определения ошибки

Барьеры искрозащиты в зависимости от того, с каким типом сигнала работают, должны обнаруживать (или не обнаруживать) аварийные ситуации: при работе с простым сухим контактом функция определения аварийных ситуаций должна быть отключена. В барьерах КА52ХХЕх это делается с помощью DIP-переключателей (рис. 4).


Питание по шине

Питание к барьерам можно подать к клемме питания. Однако каждый вид барьера имеет модификации, питание которых можно реализовать по шине питания (рис. 5). Это сильно упрощает и ускоряет монтаж целых групп барьеров. Заметим, что в данных модификациях на шину питания поступает и обобщенный сигнал ОШИБКА, общий для всех каналов.

Ris_5.png

Рис. 5. Барьер имеет шинный соединитель


Дублирование и инвертирование выходов

В барьерах КА5241Eх, КА5242Ех, КА5262Ех имеется два выхода на канал. Один выход СИГНАЛ транслирует работу входного сигнала. Второй выход либо дублирует работу выхода СИГНАЛ, либо является выходом ОШИБКА. Как выход СИГНАЛ, так и выход ОШИБКА могут быть инвертированы. Для этого производится специальная настройка с помощью DIP-переключателей (рис. 4).


Многоканальные барьеры

Группа приборов ­КА52ХХЕх представлена одноканальными (­КА5241Ех), двухканальными (­КА5232Ех, ­КА5242Ех, КА5262Ех) и четырехканальными (­КА5234Ех) барьерами.


Гальваническая изоляция входов

Двухканальный барьер искрозащиты КА5262Ех имеет гальванически несвязанные между собой входы.


Малая ширина корпуса

Учитывая то обстоятельство, что в системах дискретные сигналы обрабатываются в большом количестве, ширина корпуса играет важную роль. Барьеры размещаются в узких корпусах 12,5 и 22,5 мм, имеют ширину на канал от 5,5 до 12,5 мм.


Тип выходов СИГНАЛ и ОШИБКА

В зависимости от модификации канальные выходы СИГНАЛ и ОШИБКА могут быть реализованы на электромеханическом ре­ле (250 В, 3 А) или на оптотранзисторе (60 В, 150 мА). Обобщенный выход ОШИБКА на шине питания выполнен на оптотранзисторе (50 В, 30 мА).

В заключение предлагаем ознакомиться с классификационной таблицей различных модификаций барьеров искрозащиты группы КА52ХХЕх, о которых мы говорили в данной статье (табл. 1).

Таблица 1. Барьеры искрозащиты группы КА52ХХЕх: классификация (увеличить изображение)

Tab_small.png

Напоминаем нашим читателям, что барьеры искрозащиты предоставляются в опытную эксплуатацию.

Опубликовано в журнале ИСУП № 5(89)_2020

А. Г. Костерин, генеральный директор,
НПФ «КонтрАвт», г. Нижний Новгород,
тел.: +7 (831) 260‑1308,
e‑mail: sales@contravt.ru
сайт: contravt.ru


Устройства Цифровой Индикации
Индикация до четырех координат. Для пультов и панелей управления. Для станков и т.д. Россия.
www.skbis.ru