2.3.Расчет характеристик и выбор регуляторов и устройств управления.

В качестве барьеров искробезопасности были выбраны HID 2000.

Серия ELCONHID 2000 разработана для использования совместно с системами управления технологическими процессами и состоит из набора компактных модулей барьеров искробезопасности с гальванической развязкой, предназначенных для обработки и согласования входных и выходных сигналов на технологической установке. Кроме этого имеется набор стандартных и заказных объединительных плат, на которые модули устанавливаются. При использовании этой новой линии модульных барьеров искробезопасности с гальванической развязкой обеспечивается существенное снижение затрат на проектирование систем управления технологическими процессами, их наладку и обслуживание.

Компактные модули, вмещающие один, два или четыре изолированных канала, устанавливаются на объединительную плату и снимаются с нее без нарушения разводки кабелей. Для этого не требуется специальных знаний, поэтому исключается наиболее частый источник ошибок. Новый метод "QuickLok" фиксации модулей без использования инструментов снижает затраты времени на монтаж и очень прост. При нажатии вниз фиксаторов на боковых сторонах модуля поворачиваются фиксирующие штыри на нижней стороне модуля, которые закрепляют его на объединительной плате. Чтобы снять модуль с платы, просто поднимите вверх фиксаторы. При обслуживании только дефектные модули снимаются с объединительной платы и заменяются исправными. Для этого не требуется специальных знаний, не надо отключать и вновь подключать сигнальные кабели, что позволяет исключить наиболее частый источник ошибок. Поляризация объединительной платы надежно предотвращает ошибочную установку модулей при замене.

Основные характеристики:

• Высокая плотность каналов, обеспечиваемая за счет использования передовых методов конструирования и использования технологии поверхностного монтажа.

• Высокая плотность компоновки, при использовании 4-х канальных модулей толщиной 18 мм на один канал приходится 4.5мм.

• 1, 2 и 4-х канальные модули.

• Высокая точность передачи и воспроизведения сигналов.

• Низкая потребляемая и рассеиваемая мощности.

• Широкий диапазон рабочих температур.

• Широкий выбор цифровых и аналоговых входов/выходов, включая 4-20 мА, преобразование сигналов, конфигурации с питанием от контура информационного сигнала и от внешнего источника.

• Гальваническая развязка позволяет исключить помехи, проблемы, связанные с земляным контуром, и обеспечить искробезопасность без специальных сложных систем заземления.

• Система контроля обнаруживает обрыв или короткое замыкание полевых кабелей.

• Аналоговые модели имеются с выходами, работающими как источник или как приемник тока.

• Конфигурирование с помощью DIP переключателей, расположенных на боковой поверхности модулей.

• Светодиодная индикация наличия напряжения питания, статуса сигнала и аварии.

• Механизм "QuickLok" для простого и быстрого монтажа модулей.

• Идентификация, маркировка и кодирование цепей.

• Широкие допуски на напряжение питания (24 В, -15% + 20%).

В качестве барьеров искробезопасности будут использоваться следующие модели:

• HiD 2030SK – аналоговый вход (2 канала);

• HiD 2038 – аналоговый выход (2 канала);

• HiD 2842 − для повторения состояния сухого контакта или искробезопасного проксимитора (детектор присутствия) (2 канала);

• HiD 2874 − дискретный выход (2 канала).

HiD 2030SK - повторитель источника питания, совместимый с интеллектуальными датчика­ми. Обеспечивает полностью изолированный от земли источник питания для 2-х или 3-х проводных датчиков в опасной зоне, повторяет токовый сиг­нал в режиме приемника тока, эмулирующего нагрузку 2-х проводного датчика в безопасной зоне. Также обеспечивает двухстороннюю коммуникацию для интеллектуальных датчиков, которые используют модуляцию тока для передачи данных и модуляцию напряжения для приема данных.

Схема включения HiD 2030SK с датчиками.

Рис. 2.3.1. схема включенияHiD 2030SK с датчиками.

Спецификация:

• потребляемый ток составляет 40 мА при 24 В и выходном сигнале 20 мА (на канал);

• диапазон входного и выходного сигналов - 4-20 мА (перегрузка ограничена 26 мА);

• входное сопротивление для источника тока: 40 Ом;

• рабочий диапазон напряжений: от 7 до 30 В;

• пригоден для использования с интеллектуальными датчиками, использу­ющими HART или подобный протокол;

• время реакции: 70 мсек, при скачке уровня сигнала с 10% до 90%;

• точность калибровки меньше ±0.1% от полной шкалы (токовый выход).

HiD 2038 передает сигнал 4-20 мА, поступающий из безопасной зоны от управля­ющей системы, в опасную зону для управления находящимися там ЭПП, электроприводами клапанов и дисплеями.

Схема включения HiD 2030SK с электропневматическими преобразователями.

Рис. 2.3.2 Схема включения HiD 2030SK с электропневматическими преобразователями.

Предназначен для использования с интеллектуальными ЭПП и позиционе­рами клапанов. Каждый изолированный канал имеет низкое входное соп­ротивление и позволяет свободно включать во входной контур различные устройства благодаря высокой степени подавления влияния каналов друг на друга через источник питания.

Отдельный выход системы аварийной сигнализации выдает сигнал при обрыве или коротком замыкании цепи опасной зоны. Разомкнутый поле­вой контур представляет собой высокое сопротивление на входе управля­ющего устройства, это используется в качестве признака аварии.

Спецификация:

• потребляемый ток - 40 мА при 24 В и выходном сигнале 20 мА (на канал);

• входной и выходной сигналы - 4-20 мА;

• время реакции составляет 50 мсек при скачке уровня сигнала с 10 до 90%;

• точность калибровки - ±0.1% от полной шкалы (токовый выход).

HiD 2842 - повторяет состояние “сухого” контакта, находящихся в опасной зоне, на транзисторном выходе в безопасной зоне. Система обнаружения повреждения линии при появлении неисправности отключает выходной сигнал, включает светодиодный индикатор и выдает сигнал на шину ава­рийной сигнализации объединительной платы.

Рис. 2.3.4 Схема включения HiD 2842.

Спецификация:

• потребляемый ток - 15 мА при 24 В и открытом выходном транзисторе (на канал);

• входной сигнал опасной зоны - “cухой” контакт;

• выходной сигнал безопасной зоны - два оптотранзистора;

• время реакции - 150 мсек (максимальная частота — 2 кГц).

Пороговые величины:

• от 0 до 0,2 мА - обрыв линии (отказ проксимитора);

• от 6,5 мА до макс. мА - короткое замыкание линии;

• от 0,2 до 1,2 мА - контакт разомкнут/ проксимитор с объектом;

• от 2,1 до 6,5 мА - контакт замкнут/ проксимитор без объекта.

HiD 2874 - используется для питания искробезопасных электромагнитных клапанов, аварийных звуковых сигналов, дисплеев или светодиодных индикаторов, находящихся в опасной зоне, от контура управляющего сигнала из безо­пасной зоны, или от шины питания, с управлением переключателем или транзистором из безопасной зоны.

Рис. 2.3.5.Схема включения HiD 2874.

Каждый канал может питаться от сигнального контура, тем самым гаран­тируется высокая степень надежности работы и обеспечивается возмож­ность осуществления текущего контроля для обнаружения повреждений линии. Состояние выхода каждого из каналов показывает светодиодный инди­катор.

Входной сигнал безопасной зоны составляет 20 мА при открытом выходе, 70 мА при нагрузке 300 Ом и 75 мА при замкнутом выходе.

Выходные характеристики:

Рис. 2.3.6. Выходные характеристики.

Модули устанавливаются на объеди­нительных платах с винтовыми клеммами или многоконтактными разъема­ми для подключения кабелей безопасной зоны. Монтируются на панели с помощью винтов (диаметром макс. 6мм), или фиксируются с помощью защелок непосредственно на симметричной 35 ммDIN-рейке. В качестве объединительной платы будет использоваться 2116/HAT/SAT, т.е. объединительная плата серии 21 для 16 модулей с винтовыми входными клеммами для подключения искробезопасных цепей опасной зоны и с винтовыми выходными клеммами защитного типа для крепления одножильных или обслуженных многожильных проводников в безопасной зоне. Сечение проводов должно быть до 2,5 мм2. Шина питания - 24 В постоянного тока.Можно подключать первичный и вторичный источники питания. При включении питания загорается зеленый светодиод на объе­динительной плате. Предохранитель в цепи питания в объединительной плате типа 2116 - 4 А (Т).

Выбор регулирующих органов и отсечного клапана.

Сигнал с барьера искробезопасности поступает на регулирующий орган. Регулирующий орган состоит из:

• электропневматического позиционера;

• пневматического привода;

• пневматического регулирующего клапана.

Выбираем приборы компании «Yokogawa».

Рис. 2.3.7.

Электро-пневматический позиционер Модель VP200 выполняет преобразование входного сигнала постоянного тока 4-20 мА или 10 - 50 мА в пневматический сигнал, приводящий в действие регулирующий клапан.

Имеется механизм обратной связи по положению штока клапана. Позиционер минимизирует запаздывание передачи, улучшает характеристики клапана и его реакцию, а также снижает влияние колебаний давления расхода.

СТАНДАРТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТКИ

Применяемый регулирующий клапан:

Мембранный пневмоцилиндр одинарного действия,двойного действия.

Материалы:

Корпус: Алюминиевое пресс-литье

Покрытие: Отделка полиуретановой запекшейся смолой

Цвет: морской мшисто-зеленый (Мунсель 0.6GY3.l/2.0 или эквивалент)

Корпус манометра: нержавеющая сталь JIS SUS 304

Входные сигналы:

4 - 20 мА пост. тока или 10 - 50 мА пост. тока

Входное сопротивление:

От 250 до 310 Ом (Входной сигнал 4 - 20 мА пост. тока)

Выходные сигналы и шкала манометра:

Отсутствие манометра в стандартной комплектации.

Манометр можно выбрать как опцию. Единицы измерения давления на паспортной табличке для модели без манометра – Паскали (Па).

Ручной режим работы: Доступен при использовании переключателя

Автоматический/Ручной (A/M)

Диапазон регулировки нуля: От -15 до 85 % от шкалы

Диапазон регулировки шкалы: В пределах 300 % от шкалы

Диапазон разделения: Доступен от 50 до 100 %

Диапазон хода штока клапана: От 10 до l00 мм

Потребление воздуха и выходная мощность:

Температура окружающей среды: От -10 до 80°C (Пределы рабочей температуры Код 1) От -30 до 40°C (Пределы рабочей температуры Код 2) Водонепроницаемость: NEMA Тип 3 IEC IP53

Взрывозащищенная конструкция: Взрывозащищенность JIS: Пламезащищенность Exds IIC T6 X Температура окружающей среды: от -20 до 60°C Замечание: Если температура окружающей среды превысит 50°C, используйте теплозащитные кабели с максимально допустимой температурой не ниже 70°C.

Искробезопасный тип JIS: i3aG5 Температура окружающей среды: от -10 до 60°C

Искробезопасный тип NK: Температура окружающей среды: от -10 до 60°C

Пылезащищенная конструкция: IEC IP53

Стандарты совместимости EMC: EN61326, AS/NZS 2064