Барьеры искробезопасности

Введение

Барьеры искробезопасности нужны для теории налаженности управления на предприятиях хим и нефтегазовой индустрии, на неких предприятиях пищевой промышленности — везде, где применяются потенциально взрывоопасные агрегата. Барьеры включаются в сигнальные цепи меж вторичными измерительными преобразователями (ВИП), к тот или иной можнож отнести контроллеры, установки ввода/решения, и первичными преобразователями (датчиками). Принцип занятия барьера искробезопасности состоит в обеспечении гальванической изоляции и понижении электрической мощности сигналов до ватерпаса, при тот или другой неисправность цепи не вызывает искру, достаточную для воспламенения и взрыва горючих газов.

Постановка задачки

Номенклатура барьеров включает в себя установки для целых всераспространенных промышленных сигналов: 1...5 В, 4...20 мА, сигналов от тензомостов, термопар и термосопротивлений (ТС). Обычно при измерении температуры с поддержкой ТС на него подают стабилизированный ток возбуждения. В итоге на датчике возникает разность потенциалов, пропорциональная противодействию и, этаким образом, измеряемой температуре. Так как датчики располагают маленькое номинальное противодействие, сопоставимое с противодействием подводящих проводов (единицы Ом), обязаны иметься приняты меры по устранению воздействия проводников на измерение температуры. Эффективность мер обусловливается способом измерения и методом подключения датчика к ВИП. Предмет выбора схемы подключения доставляет значительный практический энтузиазм и затрагивалась в линии публикаций «методички». Типовых же схем подключения три: двухпроводная, трехпроводная и четырехпроводная.

Обзор

1. Двухпроводка

В простейшей двухпроводной схеме подключения резистивных датчиков противодействие полосы отношения заходит в аддитивную погрешность измерения. Это не обеспечивает удовлетворительных метрологических черт измерительного канала, ежели противодействием проводов нельзя пренебречь. Оттого современные порядка управления применяют трехпроводные и четырехпроводные схемы.

2. Трехпроводка

Употребление трехпроводной схемы уместно в случае значительного удаления датчика от фактически порядка. Аспектом оправданности такового выбора служит намерение сжать расход кабеля при неком пожертвовании обеспечения точности измерений. Воздействие противодействия полосы отношения в трехпроводной схеме устраняется методом компенсации. Компенсацию исполняют, предполагая, что падения напряжения на электропроводах схожи. Четкая балансировка плеч барьера средством равенства противодействий соединительных проводов и их температурных зависимостей прибывает главным договором применимости трехпроводной схемы. На Рис. 1 . приведены величины противодействий балансировки плеч барьеров для неких производителей барьеров.



Рис. 1 . Величина противодействий балансировки плеч барьеров для неких производителей

Живет пространная палитра ВИП, нацеленных на употребление трехпроводной схемы подключения (к примеру, серия 7B фирмы Analog Devices, серия Dataforth SCM7B фирмы Burr-Brown, Серия 73L фирмы Grayhill и им сходственные). Ориентация барьера на трехпроводное подключение не исключает использование иных схем подключения. К примеру, можнож применять четыре барьера на три канала с четырехпроводной схемой.

3. Четырехпроводка

Четырехпроводная схема прибывает самой пунктуальной, не критичной к разбалансу плеч полосы отношения и проходному противодействию в том случае, ежели делается учет вносимой барьером погрешности. На практике величина проходного противодействия очень главна с точки зрения корректной занятия ВИП.

Принесенная черта нормируется далековато не целыми производителями барьеров искробезопасности. Тем не наименее проведенные нами исследования представили принципиальную значимость этого параметра. Желая большая часть изготовителей ВИП не показывает наибольшего противодействия полосы отношения (оттого подготовительная оценка погрешности при службе с определенным ВИП непереносима), практически при повышении этого противодействия выше некого ватерпаса происходит метрологический отказ преобразователя.

Причина состоит в должно: ВИП хранит в для себя источник тока для опроса ТС. Образцовый источник тока не располагает ограничений по противодействию перегрузки. Для настоящего источника тока постоянно грызть предельная величина противодействия перегрузки, при тот или другой он выдает данный ток опроса. При превышении этого порогового значения источник начинает занижать ток опроса, что приводит к резкому повышению погрешности. Необыкновенно сильно эффект проявляется поблизости верхней границы спектра измерений. Как представили наши опыты с продукцией водящих глобальных производителей ВИП для термосопротивлений, важная погрешность возникает при повышении противодействия одной полосы отношения выше 30-40 Ом. Это в равной ступени иметь отношение и к трехпроводной схеме.

Нами водились проведены экспериментальные исследования по шеренге преобразователей, результаты тот или другой представлены на Рис. 2. На базе заработанных предоставленных мы нормировали для своих изделий этакое проходное противодействие, при тот или другой обеспечивается стабильная занятие известных нам ВИП на обыкновенных чертах отношения.

Рис. 2 . Проходное противодействие для моделей четырехпроводных барьеров разных производителей

Как видно, употребление барьеров БИ–003 и БИ–004 от ООО «Ленпромавтоматика» в четырехпроводной схеме (в т. ч. при подключении термопары) дозволяет применять кабель, держащий «обычный» провод со средним удельным противодействием, и отрешиться от драгоценных низкоомных образчиков при сохранении соответствующей точности измерений. Экий подход представляется наиболее выгодным, чем употребление трехпроводных схем с низкоомными кабелями, оттого тут располагает смысл поведать о барьерах БИ–003 и БИ–004 немножко наиболее тщательно.

Изображение заключения ООО «Ленпромавтоматика»

Модели БИ–003 и БИ–004 выдаются товарищ от приятеля проходным противодействием плеч и напряжением холостого хода. Для БИ–003 проходное сопротивление — не наиболее 19 Ом, напряжение холостого хода — не наиболее 1 В, для БИ–004 — 27 Ом и 3 В сообразно. Для подавляющего большинства употреблений преимущественным прибывает использование БИ–003. К примеру, экие барьеры энергично применяются НПФ «КонтрАвт» в АСУТП камеры сушки лакокрасочных покрытий Проходное противодействие у БИ–003 младше, а напряжения с датчика выше 1 В встречаются изредка, потому что ТП такового напряжения не выдают никогда, а терморезисторы при всем этом разогреваются своим током (на обыкновенном стоомном резистивном датчике при напряжении 1 В рассеивается 10 мВт). Но для линии налаженности с опросом датчика импульсным током, налаженности с высокоомными датчиками, а также для терморезисторов, включенных как термоанемометры, применяются большие токи опроса. В этих вариантах следует употреблять БИ–004. Для этих барьеров есть детальные методики расплаты погрешности, что дозволяет произвести ее оценку до того, как канал будет собран.

Методика расплаты базируется на соотношении:

,

где δ_my — погрешность измерения;

I_my, I₀ — токи утечки диодов (стабилитронов), опроса сообразно;

R_maxM, R_min — наибольшее и малое противодействие ТС. 

Подробнее о методике и рекомендациях по употреблению барьеров можнож выяснить по адресу

Заключение

Четырехпроводная схема подключения барьера с басистым проходным сопротивлением — это не все, что будет нужно для гарантированно устойчивой занятия порядка. Для комплексного заключения реализации надежной искрозащиты можнож посоветовать направить заинтересованность на должно причины, тот или другой отыскали отражение в установки барьеров производства ООО «Ленпромавтоматика».

К примеру, благодаря этакому способу ограничения тока в искробезопасной цепи как триггерная охрана удалось отрешиться от компонентов, на тот или другой выделяется большущее численность тепла. Это позволило важно расширить рабочий температурный спектр устройства. Не считая того, этакое вывод снимает напрасную нагрузку с установки питания датчика, что дозволяет недопустить перегрузки. В итоге, при кормленьи пары датчиков от 1-го источника возрастает надежность цельной подсистемы аналогового ввода, потому что краткое замыкание в один-одинешенек из каналов не влияет на трудоспособность других.

Нормирование падения напряжения для наших барьеров грызть нужное соглашение для грамотного расплаты измерительной цепи в целом. Мы столкнулись с тем, что для неких сочетаний датчик — барьер — линия связи — ВИП — источник питания возникает метрологический отказ из-за неспособности источника питания обеспечить целых поочередно включенных потребителей. Потому что прирастить напряжение питания часто нельзя (это может противоречить заявкам взрывобезопасности), следует ограничивать падение напряжения на барьере. С другой страны, зная падение напряжения на измерительном преобразователе, малое напряжение питания датчика и падение напряжения на барьере, можнож просто найти нужное напряжение, выдаваемое источником питания. А зная напряжение источника питания и тип взрывоопасной среды, можнож предпочесть тип употребляемого барьера.

ООО НПК «ЛЕНПРОМАВТОМАТИКА».