Процедура выбора

В первую очередь необходимо прове­рять выполнения условия безопасности в контуре сигнальной шли. Для этого нужно сравнить параметры безопасности подключаемого оконечного устрой став и самого барьера. Например полагая

что устройство сертифицировано для опасных зон и газовых групп определенных классов, проверяют условия:

а также убеждаются в том, что внешние реактивные параметры не превы­шены.

Индуктивность и емкость нскробезопасных цепей, в том числе присоединительных кабелей, емкость и индук­тивность которых определяется по характеристикам, расчетом или изме­рением, не должны превышать макси­мальных значений, оговоренных в тех­нической документации на эти цепи;

Затем проверяется работоспособ­ность контура. Для этого рассчитыва­ются потери, вносимые барьером при наихудших условиях, например, при максимальном токе в контуре и макси­мальном собственном сопротивлении барьера.

Рассмотрим пример применения двухканального БИС Z788 для безо­пасного подключения преобразователя с унифицированным токовым выходом (рис. 15). Электроцепь с точки зрения её заземления является плавающей. Максимальное напряжение питания составляет 27 В. Паление напряжения внутри барьера составляет 7,8 В при 20 мА, так что оконечные устройства и амперметр будут запитываться напря­жением 19,2 В, Если амперметр заме­нить сопротивлением 250 Ом для пре­образования токового сигнала в уров­ни напряжения 1—5 В, то устройстве, установленные во взрывоопасной: зоне; будут запитаны напряжением 14,2 В.

Для большинства применений мож­но использовать стандартные инструк­ции, приводимые и фирменных руко­водствах и подобные изложенной да­лее.

Рис. 15. применение двухканального БИС Z788

для обеспечения искробезопасности цепи двухпроводного

преобразователя с унифицированным токовым выходом 4…20 мА

Прежде всего определяется, есть ли необходимость иметь плавающую цепь или искробезопасная цепь мо­жет непосредственно соединяться с заземлением. Проверяется, заземле­но ли какое-либо оборудование. Ес­ли ответ утвердительный, далее про­веряется условие: приведет ли допол­нительное заземление к аварийным режимам работы. Необходимо иметь в виду, что плавающая компоновка схемы обеспечивает лучшие показа­тели подавления помехи общего вида (синфазной помехи) С другой сто­роны, это решение более дорогосто­ящее. Если используется плавающая схема, барьеры препятствуют замы­канию на корпус.

Выбирается требуемая полярность. Это делается, исходя из существую­щей схемы и её заземления. В боль­шинстве случаев используются барь­еры для сигналов положительной по­лярности. С целью достижения боль­шей универсальности создаваемой системы могут выбираться барьеры для сигналов с переменной полярно­стью вместо униполярных (однопо­люсных) барьеров.

Определяется номинальное напря­жение барьера искробезопасности, затем максимальное выходное на­пряжение устройства, установленно­го во взрывобс зопасной зоне в нор­мальном режиме работы. Если зги параметры имеют близкие значения, то может быть превышен рекомендо­ванный рабочий диапазон барьера в результате чего ток утечки может стать больше10 мА, в таком случае следует применить барьер с более высоким значением номинального напряжения. Ток утечки определяется при разомкнутой искробезопасносной цепи. Полученное в таком слу­чае значение является максимальным для данного напряжения.

Учитывается максимальной Г нательное сопротивление барьера и его влияние на искробезопасную цепь. Необходимо убедиться, что это сопротивление не вызовет недопустимо высоких падений напряжения Для схем, имеющих высокое входное сопротивление при передаче сигналов в виде уровней напряжения по­следовательное сопротивление барь­ера обычно не является существен­ным. Например, если барьер имеет максимальное последовательное со­противление 1 кОм, значит, при входном сопротивлении подключённого устройства, равном 1 МОм, ре­зультирующая ошибка составит

Обязательно проверяется необходиммость сертификации оборудования для установки во взрывоопасной зо­не. Если сертификация нужна, следует выяснить, какие необходи­мые условия существуют для обеспе­чения подключения устройства через барьер.

Определяется общая длина кабеля между источником напряжения и оконечным устройством. Проверяет­ся число проводников в системе.

Если применяются специальные уст­ройства, должны быть выяснены следующие вопросы:

• если оконечное устройство являет­ся преобразователем токового си­гнала 4...20 мА, то какая нагрузка (Ом) может подключаться к преоб­разователю, чтобы он мог по-прежнему генерировать ток величиной 20 мА

• если устройство является преобра­зователем ток/напряжение, то ка­кая нагрузка может быть подклю­чена к плате управления, чтобы преобразователь мог по-прежнему принимать от платы управления ток величиной 20 мА;

• если устройство является преобразователем, то насколько велика на­грузка во взрывобезопасной зоне (подключение контроллера даёт нагрузку, как правило, до 250 Ом).

Рис. 16. примеры соединения БИС для сигналов

одинаковой (а) и разной (б) полярности

Объединения барьеров искрозащиты на стабилитронах

В тех случаях когда соединяются не­сколько БИС, с точки зрения безопас­ности, необходимо учитывать увеличе­ние тока или напряжения. Значения параметров допустимые при соединения барьеров, а также ре­зультирующие допустимые значения и для различных категорий взры­воопасных смесей могут быть опреде­лены по характеристики искробезопасности

Пример 1

Соединение двух БИС для сигналов положительной полярности (рис. 16) приводит в результате к сложению то­ков, то есть:

Новое значение напряжения Ад при­нимает значение максимального из двух напряжений.

Пример 2

Соединение двух БИС для сигналов положительной и отрицательной по­лярностей показано на рис. 16.

Новое значение напряжения А. по­лучается посредством сложения напря­жений: Новое значение тока принимает значение максимального из двух токов

В случае когда соединяются две ВИС для сигналов переменной полярности, суммируются и токи, и напряжения; их увеличение должно обязательно учи­тываться.

Характеристики некоторых БИС

Производители БИС обычно приво­дят в спецификациях выходные параметры искробезопасиости как для слу­чая использования отдельных каналов, так и для параллельного и последова­тельного соединения каналов. Харак­теристики некоторых БИС серии Z Фирмы Pcppcrl-Fuchs Elcon приведе­ны в табл. 2

УСПД - устройства передачи данных.

ПЛК - программируемый логический контроллер.

Контроллер - электронная схема, управляющая технологическим оборудованием, собирающим и анализирующим данные, на основе которой принимаются те или иные решения по задаче управления.

Лекция 6 Контроллер. Языки и инструменты программирования

Контроллер – электронная схема, управляющая технологическим оборудованием, собирающим и анализирующим данные, на основе которых принимаются те или иные решения задачи управления.

Основные задачи решаемые контроллером:

Опрос датчика и выдача управляющих воздействий на ИМ,

Первичное преобразование результатов измерений,

Хранение локального архива данных,

Обмен информации с верхним уровнем автоматизации,

Автономное управление узлом автоматизации.

ЛВС - локальная сеть.

Архитектура сетей промышленной автоматизации

Сеть системы промышленной автоматизации обычно образует иерархическую структуру и состоит из следующих уровней:

Device Level - нижний уровень сети, для обозначения которого традиционно применяется обобщенное название FieldBus (полевая шина). Основным назначением данного уровня является обеспечение обмена информацией в реальном времени между датчиками, контроллерами, измерителями, исполнительными механизмами. На нижнем уровне сети используются сложные специализированные протоколы (Profibus, HART, FIP, ControlNet, InterbusS, DeviceNet, LonWorks, Modbus , BACnet, EIB/KNX и ряд других). Скорость обмена информацией обычно сотни Кбит/с, время цикла на основании требования обеспечения функционирования в реальном масштабе времени не превышает 10 мс.

Control Level - уровень управления. На этом уровне сети работают контроллеры и технологические SCADA-системы (АРМы технологов и т.п.) и используются как специализированные протоколы реального времени, так и комплекс технических средств Industrial Ethernet. Типовое время цикла на этом уровне не должно превышать 100 мс. Corporate Level образует сеть верхнего уровня систем автоматизации и соответствует международным стандартам ГЕЕЕ 802.3 (Ethernet, 10 Мбит/с) и ШЕЕ 802.3u (Fast Ethernet, 100 Мбит/с), в последние годы все чаще применяется Gigabit Ethernet (1G). Industrial Ethernet является основой для построения систем управления с распределенной схемой организации разнообразных вычислительных процессов и поддерживается рядом стандартизированных протоколов .верхнего уровня семиуровневой модели ISO, в частности Ethernet/IP, PROFInet, Modbus - IDA (Interface for Distributed Automation), Foundation Fieldbus, BACnet. Наличие этого стандарта существенно упрощает организацию связи между Industrial Ethernet и сетями полевого уровня и объединение в одну систему продукции различных производителей.

Блок согласования сигналов осуществляет электрическое согласование датчиков и ИМ с входами и выходами блока преобразования сигнала.

Блок преобразования сигналов преобразует аналоговые электрические сигналы в цифровую форму и передает их в ЦП и наоборот, преобразовывая цифровые сигналы процессора к виду, пригодному для подачи на ИМ. Процессор осуществляет управление всеми блоками контролера, математическую обработку измеренных технологических параметров организует хранение данных в памяти, а также осуществляет обмен данными по локальной сети, при помощи соответствующего интерфейса. В данном случае в качестве локальной сети используются промышленные сети.

Информация с контроллеров может поступать в промышленную локальную сеть непосредственно или через контроллеры верхнего уровня (концентраторы).

Концентратор - коммуникационный контролер, который выполняет функции вторичной обработки информации(преобразование, накопление, сжатие), а также управляет небольшими группами контроллеров разгружая тем самым уровень управляющих ЭВМ.

Задачи концентраторов:

Сбор данных с локальных контроллеров

Вторичная обработка данных

Поддержание единого времени во всей системе

Поддержание единого времени подключения к локальным контроллерам

Организация взаимодействия между локальными контроллерами

Обмен информацией с верхними уровнями

Работа в автономном режиме при нарушении связи с верхним уровнем