Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1: بررسی اجمالی فنی و کاربردها

Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1 یک مانع ایزوله تک کاناله است که برای اتصال به فرستنده‌های SMART دو سیمه و منابع جریان در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی طراحی شده است. این ماژول تنظیم سیگنال، ایزولاسیون الکتریکی بین دستگاه‌های میدانی واقع در مناطق خطرناک و تجهیزات سیستم کنترل در مناطق ایمن را فراهم می‌کند و انتقال سیگنال قابل اطمینان را در عین حفظ استانداردهای ایمنی ذاتی تضمین می‌کند. این دستگاه با عرض محفظه 12.5 میلی‌متری و قابلیت نصب روی ریل DIN، گزینه‌های یکپارچه‌سازی انعطاف‌پذیری را برای طراحی پنل‌های کنترل ارائه می‌دهد.

مشخصات فنی و اصول عملکرد

KCD2-STC-Ex1 با منبع تغذیه 24 ولت DC با محدوده ولتاژ ورودی وسیع 19-30 ولت DC کار می‌کند و مصرف برق کمی معادل ≤1.1 وات در شرایط عادی دارد. این ماژول سیگنال‌های ورودی آنالوگ 4-20 میلی‌آمپر را از دستگاه‌های میدانی می‌پذیرد و خروجی‌های ایزوله 4-20 میلی‌آمپر یا سیگنال‌های ولتاژ 1-5 ولت را ارائه می‌دهد که خروجی از طریق سوئیچ‌های DIP داخلی قابل تنظیم است. این دستگاه فناوری پردازش سیگنال پیشرفته‌ای را در خود جای داده است که سیگنال‌های ورودی را قبل از تبدیل مجدد به خروجی‌های آنالوگ، به فرمت دیجیتال برای ایزولاسیون تبدیل می‌کند و به دقت بالایی با انحراف کمتر از 0.1٪ از مقیاس کامل در 20 درجه سانتی‌گراد دست می‌یابد.

این مانع ایزولاسیون از مکانیسم‌های حفاظتی متعددی از جمله دیودهای زنر برای محدودیت ولتاژ و مقاومت‌ها برای محدودیت جریان استفاده می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که انرژی منتقل شده به مناطق خطرناک در محدوده‌های ایمن باقی می‌ماند. ایزولاسیون الکتریکی بین ورودی/خروجی، ورودی/توان و مدارهای خروجی/توان با استانداردهای IEC/EN61010-1 مطابقت دارد و ولتاژ ایزولاسیون نامی 300 ولت موثر است. این ماژول از پروتکل ارتباطی HART از طریق ترمینال‌های اختصاصی پشتیبانی می‌کند و امکان ارتباط دیجیتال دو طرفه با دستگاه‌های میدانی هوشمند را بدون ایجاد وقفه در سیگنال آنالوگ فراهم می‌کند.

گواهینامه‌های ایمنی و انطباق

KCD2-STC-Ex1 الزامات سطح یکپارچگی ایمنی SIL 2 را مطابق با استاندارد IEC/EN 61508 با گواهی قابلیت سیستماتیک (SC) 3 برآورده می‌کند و آن را برای سیستم‌های ابزار دقیق ایمنی در صنایع فرآیندی مناسب می‌سازد. این گواهینامه تضمین می‌کند که دستگاه حفاظت قابل اعتمادی را در برابر انفجارهای احتمالی در مناطق خطرناک که ممکن است گازها یا گرد و غبار قابل اشتعال وجود داشته باشد، ارائه می‌دهد. رویکرد ایمنی ذاتی که در طراحی پیاده‌سازی شده است، امکان نگهداری و کالیبراسیون تجهیزات میدانی متصل را بدون نیاز به خاموش کردن برق در مناطق خطرناک فراهم می‌کند و زمان خرابی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد و راندمان عملیاتی را بهبود می‌بخشد.

ویژگی‌های نصب و پیکربندی

نصب KCD2-STC-Ex1 از طریق فناوری اتصال ترمینال فنری آن ساده شده است که از سیم‌کشی فشاری برای مونتاژ سریع‌تر پشتیبانی می‌کند. این ماژول برای نصب روی ریل‌های DIN استاندارد 35 میلی‌متری مطابق با مشخصات EN 60715:2001 طراحی شده است و ابعاد جمع و جور 12.5 × 114 × 122 میلی‌متر (0.5 × 4.5 × 4.8 اینچ) دارد. انعطاف‌پذیری پیکربندی از طریق تنظیمات سوئیچ DIP حاصل می‌شود که به کاربران امکان می‌دهد بین حالت‌های عملیاتی مختلف از جمله منبع جریان، سینک جریان و پیکربندی‌های خروجی ولتاژ برای هر کانال انتخاب کنند. تنظیمات پیش‌فرض کارخانه هر دو خروجی را به عنوان حالت منبع جریان پیکربندی می‌کند که رایج‌ترین نیاز کاربردی است.

کاربردهای صنعتی و یکپارچه‌سازی سیستم

این مانع ایزولاسیون به ویژه در صنایعی مانند نفت و گاز، فرآوری شیمیایی، داروسازی و تولید برق که ایمنی ذاتی در آن اهمیت دارد، ارزشمند است. کاربردهای معمولی شامل رابط با فرستنده‌های فشار، سنسورهای دما، فلومترها و سایر ابزارهای میدانی 2 سیمه واقع در مناطق خطرناک طبقه‌بندی شده است. این ماژول یکپارچه‌سازی یکپارچه بین دستگاه‌های میدانی و سیستم‌های کنترل از جمله DCS (سیستم‌های کنترل توزیع‌شده)، PLC (کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر) و سیستم‌های SCADA (کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده‌ها) را امکان‌پذیر می‌کند.

قابلیت تنظیم سیگنال KCD2-STC-Ex1 دقت اندازه‌گیری را با محافظت در برابر حلقه‌های زمین و تداخل الکترومغناطیسی افزایش می‌دهد که به ویژه هنگام انتقال سیگنال‌های آنالوگ سطح پایین در فواصل طولانی از میدان به اتاق کنترل مهم است. زمان پاسخ سریع دستگاه با زمان افزایش/کاهش ≤10 میلی‌ثانیه و زمان تثبیت ≤50 میلی‌ثانیه، حداقل تاخیر سیگنال را در برنامه‌های کنترل فرآیند بحرانی تضمین می‌کند. با پهنای باند 0-3 کیلوهرتز (-3dB)، ماژول یکپارچگی سیگنال را برای متغیرهای فرآیند پویا حفظ می‌کند و در عین حال نویز با فرکانس بالا را فیلتر می‌کند.

مزایای مقایسه‌ای نسبت به راه‌حل‌های جایگزین

در مقایسه با موانع زنر، مانع ایزولاسیون KCD2-STC-Ex1 عملکرد برتری را از طریق ایزولاسیون گالوانیکی کامل بین مدارهای میدانی و کنترل ارائه می‌دهد. این ایزولاسیون نیاز به سیستم‌های اتصال به زمین خاص مورد نیاز توسط موانع زنر را از بین می‌برد و امکان اتصال ابزارهای میدانی متصل به زمین را بدون ایجاد حلقه‌های زمین که می‌تواند دقت سیگنال را به خطر بیندازد، فراهم می‌کند. قابلیت‌های تبدیل و تنظیم سیگنال، عملکرد اضافی را فراتر از محدودیت انرژی اساسی ارائه می‌دهد و مانع ایزولاسیون را با وجود هزینه اولیه بالاتر، به یک راه‌حل جامع‌تر تبدیل می‌کند.

Pepperl+Fuchs، با دفتر مرکزی در مانهایم، آلمان، دهه‌ها تخصص در فناوری سنسور و رابط صنعتی را به طراحی KCD2-STC-Ex1 می‌آورد. توجه به این نکته مهم است که در حالی که مدل استاندارد KCD2-STC-Ex1 همچنان در دسترس است، Pepperl+Fuchs نشان داده است که نوع KCD2-STC-Ex1.SP دیگر به صورت تجاری فروخته نمی‌شود و محصولات جانشین برای پروژه‌های فعلی در دسترس هستند. این نشان‌دهنده رویکرد بهبود مستمر محصول این شرکت در عین حفظ پشتیبانی از نصب‌های موجود است.