Когда датчик нельзя подключить к контроллеру напрямую

В помещениях и на установках, где возможна взрывоопасная смесь, электрическая цепь датчика не должна нести энергию, достаточную для воспламенения. Ограничение энергии выполняет отдельное устройство на границе между опасной зоной и шкафом управления — барьер искрозащиты. Он пропускает сигнал, но ограничивает напряжение и ток в цепи датчика при любой неисправности на стороне контроллера.

Ниже — в каких случаях барьер обязателен, чем различаются два его исполнения, как он подбирается под датчик и что учитывается при компоновке шкафа. Устройства собраны в разделе барьеры искрозащиты, датчики под них — в разделах датчики давления и датчики температуры.

Когда барьер нужен

• Датчик стоит во взрывоопасной зоне. Резервуары с горючими жидкостями, газовые линии, окрасочные камеры, участки с горючей пылью — во всех случаях цепь датчика выходит за пределы шкафа в зону, где ограничение энергии обязательно.
• Датчик имеет маркировку искробезопасной цепи. Такое исполнение рассчитано на питание только от источника с ограниченной энергией; при прямом подключении к обычному модулю ввода заявленный уровень защиты не действует.
• Требуется разделение цепей по потенциалу. Протяжённые линии между установками собирают разность потенциалов земли, и по сигнальной цепи идёт уравнивающий ток.
• Нужно защитить вход контроллера от наведённых импульсов. Барьер с гальванической развязкой ограничивает то, что попадёт на модуль ввода при повреждении линии.

Вне взрывоопасных зон задачу развязки и согласования сигнала чаще решают обычные устройства из раздела измерительные преобразователи.

Чем различаются два исполнения

По каким параметрам подбирается барьер

1. Тип сигнала. Токовая петля 4–20 мА, дискретный контакт, термопара, термосопротивление, импульсный датчик оборотов — под каждый тип существует своё исполнение, универсального канала нет.
2. Направление сигнала. Вход от датчика и выход на исполнительное устройство разделены: барьер для аналогового входа не подходит для управления клапаном.
3. Питание датчика. Двухпроводный датчик получает питание по той же петле, и барьер должен обеспечить требуемое напряжение на его зажимах после всех падений.
4. Параметры искробезопасной цепи. Допустимые значения ёмкости и индуктивности линии сверяются с длиной и типом кабеля: длинная линия сама становится накопителем энергии.
5. Число каналов на устройство. Одноканальные удобнее в обслуживании, многоканальные экономят место на рейке.
6. Диапазон рабочих температур. Шкаф на открытой площадке требует расширенного исполнения.

После подбора барьеров проверяется, что выходной сигнал согласуется со входом модуля: перечень исполнений — в разделе модули ввода-вывода.

Что учитывается при компоновке шкафа

• Разделение проводки. Кабели искробезопасных цепей укладываются отдельно от силовых и обычных сигнальных, с нормированным расстоянием или в отдельном канале.
• Маркировка цветом. Для искробезопасных цепей принят голубой цвет изоляции и клемм — это упрощает приёмку и обслуживание.
• Место на рейке. Барьеры занимают ощутимую часть ширины, и при числе каналов больше двух десятков шкаф подбирается с запасом: типоразмеры — в разделе шкафы и щиты.
• Тепловыделение. Плотный ряд барьеров нагревается, и расчёт теплового режима делается с их учётом.
• Доступ к предохранителям. У исполнений на диодах Зенера предохранитель невосстанавливаемый, и узел должен извлекаться без разборки ряда.
• Шина заземления. Для этого исполнения она отдельная и проверяется по сопротивлению при приёмке.

Типичные ошибки

• Датчик с искробезопасным исполнением подключают напрямую к модулю ввода. Маркировка на датчике сама по себе не ограничивает энергию цепи.
• Не считают падение напряжения. Двухпроводный датчик на длинной линии через барьер получает меньше, чем ему нужно, и показания «плавают» или пропадают на верхней части диапазона.
• Игнорируют ёмкость и индуктивность кабеля. Параметры линии входят в расчёт цепи наравне с параметрами барьера.
• Ставят исполнение на диодах Зенера без отдельной шины заземления. Без неё защитная функция не обеспечивается.
• Выбирают барьер по числу каналов, а не по типу сигнала. Канал для дискретного контакта не передаст сигнал термопары.

Частые вопросы

Можно ли поставить один барьер на несколько датчиков? Нет: параметры искробезопасной цепи считаются на каждую линию отдельно. Многоканальные устройства содержат независимые каналы в одном корпусе, а не общий канал на группу.

Заменяет ли барьер обычную развязку сигнала? Исполнение с гальванической развязкой выполняет и эту функцию, но обратное неверно: обычный разделитель сигнала не ограничивает энергию и во взрывоопасной зоне не применяется.

Что делать, если предохранитель барьера перегорел? Заменяется устройство целиком или его сменная часть — конструкция этого исполнения не предполагает замены предохранителя на месте. Поэтому в складской запас закладывается по одному барьеру на каждый применённый тип.

Влияет ли барьер на точность измерения? Аналоговый канал вносит собственную погрешность и температурный дрейф, которые складываются с погрешностью датчика. Для точных измерений выбирается исполнение с нормированной погрешностью канала.

Что прислать для подбора? Перечень датчиков с типом выходного сигнала и схемой подключения, длину и тип кабеля до каждого датчика, модель контроллера и модулей ввода, зону и категорию помещения, диапазон температур в шкафу.

Что мы делаем

Разбираем перечень датчиков по типам сигналов, подбираем барьер на каждую линию с проверкой питания двухпроводных датчиков, согласуем выход со входом модулей, считаем место на рейке и тепловыделение, комплектуем шкаф вместе с клеммами и маркировкой. Позиции — в разделах барьеры искрозащиты, модули ввода-вывода и контроллеры.

Пришлите перечень датчиков и схему объекта на prom@tkasiatorg.ru — подберём барьеры по каждому каналу и соберём спецификацию шкафа.