Ключевые слова: искрозащита, аналоговые барьеры, дискретный сигнал, промышленная безопасность, предприятия нефтегазового комплекса.
Особенности дискретных сигналов
Традиционный сигнал типа «сухой контакт» (контакты электромеханического реле, контакты кнопки или тумблера, датчики с контактным выходом и т.п.) очень распространены, но обладают одним существенным недостатком: при наличии соединительных линий (а они всегда есть), невозможно определить, является ли зафиксированное состояние истинным состоянием контактов (например, разомкнутость) или это наведенное состояние соединительных проводов. Так, нельзя определить, разомкнуты контакты или произошел обрыв в соединительной линии (рис. 1).
Рисунок 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.
На графике на рис. 3 по вертикальной оси приведены возможные значения тока и соответствующие состояния цепи. Как видим, аварийные ситуации легко определяются.
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 (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 обладает рядом 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 (на всех модификациях) (рис. 4). Цвета индикаторов соответствуют указанным на рисунке 3.
- Специальный выход «Ошибка» в канале (в барьерах КА5241Eх, КА5242Ех, КА5262Ех). Данный выход присутствует в каждом канале.
- Сигнал «Ошибка» на шине питания (на модификациях с шиной питания) гальванически изолирован и реализован на оптотранзисторе (50 В, 30 мА). В многоканальных барьерах этот сигнал появляется при появлении аварийной ситуации в любом из каналов.
Рисунок 4. Индикация режимов работы и DIP-переключатели
Включение-выключение функции определения ошибки
Барьеры искрозащиты, в зависимости от того, к 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.
Рисунок 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 барьеров 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 приведем классификационную таблицу различных модификаций барьеров искрозащиты группы КА52ХХЕх, о которых мы говорили в данной статье.
Напомним нашим читателям, что барьеры искрозащиты КА52ХХЕх (так же как и другая продукция НПФ «КонтрАвт») предоставляются в бесплатную опытную эксплуатацию.
