В статье приведен обзор модельного ряда преобразователей измерительных ЭнИ-3000 разработки российской приборостроительной компании ООО «Энергия-Источник». Компания имеет 25-летний опыт разработки и производства оборудования КИПиА для предприятий нефтегазовой, химической, металлургической промышленности и машиностроения.
Преобразователи ЭнИ-3000 разработаны с учетом накопленного опыта и анализа функциональных возможностей зарубежных аналогов.
Автор: Главный инженер компании «Энергия-Источник», Александр Бурцев.
Наша компания начала осваивать направление проектирования и производства искробезопасного оборудования более 15 лет назад, разработав линейку барьеров искрозащиты серий ЭнИ-БИС-200-Ех и ЭнИ-БИС-300-Ех. Со временем эти барьеры стали узнаваемы на рынке и получили заслуженную популярность. Но время не стоит на месте, технологии развиваются, изменяются подходы к проектированию, появляются новые требования к техническим параметрам и функциональным возможностям изделий. В 2020 году, на основании накопленного опыта разработок и производства барьеров искрозащиты, запросов потребителей, а также анализа зарубежного рынка нормирующих преобразователей, было принято решение о начале проектирования новой линейки преобразователей ЭнИ-3000.
Серия преобразователей измерительных многофункциональных ЭнИ-3000 представляет собой широкую линейку современных нормирующих преобразователей для передачи и преобразования аналоговых, дискретных и цифровых сигналов в общепромышленном и искробезопасном исполнении.
На данный момент модельный ряд преобразователей ЭнИ-3000 включает в себя 27 моделей, более 1150 исполнений.
Коллектив компании ведет непрерывную работу над расширением модельного ряда, улучшением технических характеристик и эргономичности изделий, стремясь создать максимально функциональные и удобные в эксплуатации решения.
Основные технические характеристики серии
Перед тем как перейти к описанию модельного ряда и функциональных возможностей отдельно взятых моделей кратко ознакомимся с общими техническими особенностями серии.
Конструктивно, преобразователи выпускаются в корпусах серии ME-MAX, монтируются на DIN-рейке 35 мм и имеют стандартную ширину 12,5 мм или 22,5 мм, в зависимости от модели. Корпуса изготавливаются из высококачественного полиамида PA66 не поддерживающего горение.
Преобразователи серии ЭнИ-3000 комплектуются съемными разъемами с винтовыми или пружинными клеммниками. Учитывая пожелания заказчиков, все разъемы снабжаются кодировочными ключами. Кодирование штифтами исключает установку клеммников в несоответствующие разъемы, тем самым предотвращает случаи неправильного подключения при пуско-наладочных работах и при возможных отключениях приборов в процессе эксплуатации.
Для сокращения затрат на кабельную разводку и упрощения процесса монтажа в конструктив преобразователей включена поддержка шины TBUS. Использование шины позволяет:
- централизовано подавать питание на установленные на шину устройства;
- снимать сигналы ошибок с установленных на шину устройств;
- подключать интерфейс RS-485 для обмена данным с установленными на шине устройствами.
Принимая во внимание особенности погодных условий России и наличия большого количества макроклиматических районов с холодным климатом, все преобразователи рассчитаны на работу при температуре от минус 40 °C. Это позволяет эксплуатировать приборы без применения дополнительных мер по обогреву.
Преобразователи, осуществляющие измерение и преобразование аналоговых сигналов, и имеющие метрологически значимые характеристики, внесены в Реестр средств измерений, интервал между поверками составляет 4 года. Для возможности применения устройств за рубежом, аналогичные разрешительные документы получены в Республике Беларусь, Республике Казахстан и Республике Узбекистан.
Применение преобразователей в различных отраслях промышленности, в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами, накладывает повышенные требования к уровню надежности и безопасности. Преобразователи ЭнИ-3000 прошли испытания и соответствуют требованиям стандартов ГОСТ Р МЭК 61508−1-2012 и ГОСТ Р МЭК 61508−2-2012 с уровнем полноты безопасности УПБ2 (SIL2), УПБ3 (SIL3), что позволяет использовать устройства в системах противоаварийной защиты.
Преобразователи во взрывозащищённом исполнении (барьеры искрозащиты) с типом взрывозащиты «i"—искробезопасная электрическая цепь» предназначены для подключения оборудования, расположенного во взрывоопасной зоне. Отличаются от аналогичных моделей в общепромышленном исполнении наличием встроенного барьера искрозащиты, состоящего из шунтирующих стабилитронов, резисторов и предохранителей. Взрывозащищённые преобразователи соответствуют требованиям
Обзор модельного ряда
Серия преобразователей ЭнИ-3000, в зависимости от типа передаваемых сигналов, разделена на шесть групп.
В большинстве групп присутствуют как модели с аналоговой схемотехникой и базовым набором функциональных возможностей, так и микропроцессорные модели с расширенными функциональными возможностями. Таким образом потребитель, исходя из своих потребностей, имеет возможность подобрать необходимое исполнения преобразователя с оптимальным соотношением цена/функционал.
Остановимся более подробно на каждой из шести групп и разберем основные особенности моделей, входящих в эти группы.
Преобразователи ЭнИ-3000-AI (Analog Input или аналоговый вход) — передают аналоговые сигналы, в том числе из взрывоопасной во взрывобезопасную зону в исполнении Ех. Предназначены для подключения датчиков с выходными токовыми сигналами 0…20/4…20 мА и цифровым сигналом на базе HART-протокола. Группа представлена десятью моделями преобразователей.
ЭнИ-3201-АI/ЭнИ-БИС-3201-Ех-АI, ЭнИ-3210-АI/ЭнИ-БИС-3210-Ех-АI — аналоговые модели, обладающие стандартным набором функциональных возможностей и передающие только сигнал 4…20 мА с минимальной погрешностью ± 0,1%. Имеют ширину корпуса 22,5 мм для моделей 3201 и 12,5 мм для моделей 3210 и выпускаются с одним, двумя или тремя каналами.
ЭнИ-3220-АI/ЭнИ-БИС-3220-Ех-АI, ЭнИ-3230-АI/ЭнИ-БИС-3230-Ех-АI, ЭнИ-3240-АI/ЭнИ-БИС-3240-Ех-АI — микропроцессорные модели, обладающие расширенным функционалом и работающие с сигналами 0…20/4…20 мА. Имеют ширину корпуса 22,5 мм для моделей 3220 и 12,5 мм для моделей 3230 и 3240. Выпускаются с одним или двумя каналами. Модель 3240 позволяет дублировать входной токовый сигнал на двух гальванически развязанных выходах.
Применение микропроцессорной схемотехники в моделях 3220, 3230 и 3240 позволило реализовать дополнительные функциональные возможности:
- осуществление контроля уровня передаваемого сигнала в соответствии с требованиями стандарта NAMUR NE43 с индикацией на передней панели преобразователя и сигнализацией выходом «Общая ошибка» шины TBUS, при выходе уровня сигнала за допустимые пороговые значения;
- обеспечивать взаимное преобразование сигналов 4…20 мА и 0…20 мА;
- преобразовывать токовые сигналы 0…20/4…20 мА в унифицированные сигналы напряжения 0…5/1…5 мА и 0…10/2…10 мА;
- обеспечивать минимальную погрешность при передаче сигнала ± 0,05%.
Преобразователи ЭнИ-3000-AО (Analog Output или аналоговый выход) — передают аналоговые сигналы, в том числе из взрывобезопасной зоны во взрывоопасную. Предназначены для подключения позиционеров, регуляторов, клапанов, задвижек и других исполнительных устройств с входным управляющим токовым сигналом 0…20/4…20 мА и цифровым сигналом на базе HART-протокола, расположенных во взрывоопасной зоне. В группу входит четыре модели преобразователей.
ЭнИ-3201-АО/ЭнИ-БИС-3201-Ех-АО — аналоговые модели, обладающие стандартным набором функциональных возможностей и передающие только сигнал 4…20 мА с минимальной погрешностью ± 0,1%. Имеют ширину корпуса 22,5 мм и выпускаются с одним или двумя каналами.
ЭнИ-3230-АО/ЭнИ-БИС-3230-Ех-АО — микропроцессорные модели, обладающие расширенным функционалом и работающие с сигналами 0…20/4…20 мА. Имеют ширину 12,5 мм и выпускаются с одним или двумя каналами.
В моделях 3230 реализованы следующие дополнительные функциональные возможности:
- осуществление контроля состояния выходных цепей (цепей нагрузки) с индикацией на передней панели преобразователя и сигнализацией выходом «Общая ошибка» шины TBUS, при обрыве или коротком замыкании выходной цепи;
- осуществление контроля уровня входного сигнала в соответствии с требованиями стандарта NAMUR NE43 с индикацией на передней панели преобразователя и сигнализацией выходом «Общая ошибка» шины TBUS, при выходе уровня сигнала за допустимые пороговые значения;
- взаимное преобразование сигналов 4…20 мА и 0…20 мА;
- минимальную погрешность при передаче сигнала ± 0,05%.
Преобразователи ЭнИ-3000-DI (Digital Input или дискретный вход) — передают дискретные сигналы, в том числе из взрывоопасной во взрывобезопасную зону. Предназначены для подключения датчиков с выходными дискретными сигналами, в том числе с контролем цепи, датчиков с выходным сигналом стандарта NAMUR EN 60947−5-6. Группа представлена шестью моделями.
ЭнИ-3101-DI/ЭнИ-БИС-3101-Ех-DI— аналоговые модели в одно и двухканальных исполнениях с шириной корпуса 22,5 мм.
ЭнИ-3110-DI/ЭнИ-БИС-3110-Ех-DI— аналоговые модели в одноканальных исполнениях с шириной корпуса 12,5 мм.
Преобразователи обеспечивают контроль значения силы постоянного тока в входных цепях от датчиков для состояний «включен», «выключен», «короткое замыкание» и «обрыв датчика». Все состояния входных цепей отображаются индикацией на передней панели.
Каждый канал может иметь один основной выход, для передачи сигнала от датчика типа «включен», «выключен» и дополнительный выход «Ошибка», для передачи сигнала «короткое замыкание» и «обрыв датчика». В зависимости от исполнения дополнительные выходы могут работать как повторители основных.
Все состояния типа «короткое замыкание» и «обрыв датчика» дублируются на выход «Общая ошибка» шины TBUS.
Преобразователи в зависимости от исполнения могут иметь четыре типа выходных устройств:
- А — транзистор — коммутация постоянного тока 25 мА, 80 В, частотой 0…5 кГц;
- Б — транзистор — коммутация постоянного тока 2 А, 60 В, частотой 0…50 Гц;
- В (НЗК) — реле — контакт нормально замкнутый;
- В (НРК) — реле — контакт нормально разомкнутый;
- Г — реле — перекидной контакт.
Таким образом, в зависимости от исполнения, возможно подобрать необходимое сочетания параметров выходных устройств.
ЭнИ-3120-DI/ЭнИ-БИС-3120-Ех-DI— микропроцессорные модели в одно и двухканальных исполнениях с шириной корпуса 22,5 мм.
Модели 3120 разработаны с учетом потребностей потребителей в применении более тонких настроек и имеют возможности конфигурирования пользователем. Кроме вышеперечисленных параметров моделей 3101 и 3110 в приборах реализованы следующие функции:
- возможность включения и отключения контроля состояния цепи датчика;
- возможность настройки логики работы основных и дополнительных выходов;
- высокоскоростной выход для передачи частотных сигналов в диапазоне 0…50 кГц.
Преобразователи ЭнИ-3000-DО (Digital Output или дискретный выход) — принимают дискретные сигналы, в том числе из взрывобезопасной зоны во взрывоопасную зону. Предназначены для управления электромагнитными клапанами (соленоидами), световыми индикаторами и звуковыми оповещателями, расположенными во взрывоопасной зоне. Данная группа представлена двумя моделями и имеет только искробезопасные исполнения.
ЭнИ-БИС-3101-Ех-DО— аналоговые модели в одноканальном исполнении с шириной корпуса 22,5 мм. Имеют в своем составе три выхода с различными сочетаниями токов и напряжений.
ЭнИ-БИС-3110-Ех-DО— аналоговые модели в одно- и двухканальных исполнениях с шириной корпуса 12,5 мм. В зависимости от исполнения, возможен выбор из семи вариантов сочетаний токов и напряжений.
Преобразователи ЭнИ-3000-RTD/TC (ResistanceTemperatureDetectors/Thermocouple) — принимают сигналы от термопреобразователей сопротивления и термопар, в том числе от датчиков температуры, находящихся во взрывоопасной зоне. Преобразуют их в унифицированные токовые сигналы 0…5 мА, 0…20 мА, 4…20 мА или сигналы напряжения постоянного тока 0…5 В, 1…5 В.
Линейка температурных преобразователей представлена двумя новыми моделями ЭнИ-3320-RTD/TC/ ЭнИ-БИС-3320-Ех-RTD/TC и ЭнИ-3321-RTD/TC/ ЭнИ-БИС-3321-Ех-RTD/TC. Модели реализованы в микропроцессорном варианте, с шириной корпуса 22,5 мм и выпускаются в одно и двухканальном исполнениях.
Преобразователи измеряют следующие сигналы:
- от термопреобразователей сопротивления типа ТСМ, ТСП, ТСН с номинальной статической характеристикой Cu50, Cu53, Cu100, 50 М, 53 М, 100 М, 46П, 50П, 100П, 500П, 1000П, Pt10, Pt50, Pt100, Pt200, Pt500, Pt1000, 100Н, 500Н, 1000Н по
ГОСТ 6651–2009 ; - от термопар типа ТХА (К), ТХК (L), ТЖК (J), ТПП ®, ТПП (S), ТПР (В), ТХКн (Е), ТМК (Т), ТМК (М), ТНН (N), ТВР (A-1), ТВР (A-2), ТВР (A-3) по ГОСТ Р 8.585−2001, типа C, D по ASTM 988;
- от потенциометров с номинальным (полным) сопротивлением до 4000 Ом;
- напряжений постоянного тока −100…+100 мВ; −1000…+1000 мВ;
- сопротивления в диапазоне 0…500 Ом, 0…4000 Ом.
Преобразователи имеют широкие возможности по настройке, с возможностью задания более 30 параметров. Конфигурирование преобразователей осуществляется через разъем USB Type C или по интерфейсу RS-485 при помощи программного обеспечения «Конфигуратор ЭнИ». Конфигуратор позволяет не только производить настройку приборов, но и отображает измеренные значения, состояние приборов, срабатывания уставок, позволяет вести архив, выступая в роли полноценного регистратора.
В зависимости от исполнения преобразователи могут иметь в своем составе до двух аварийных выходов, передающих информацию о сигналах самодиагностики и состояния входных цепей.
Преобразователи модели 3321 дополнительно снабжены двумя дискретными выходами, позволяющими осуществлять регулирование по заданным алгоритмам.
Преобразователи ЭнИ-3000-RS (Recommended Standard) — принимают и передают цифровые сигналы интерфейсов, в том числе и во взрывоопасную зону.
На данный момент модельный ряд представлен одной моделью — ЭнИ-БИС-3401-Ех-RS, предназначенной для подключения датчиков с выходными цифровыми сигналами на основе интерфейсов RS-485 или RS-422 с возможностью их взаимного преобразования и расположенных во взрывоопасной зоне. В зависимости от исполнения преобразователь может иметь в своем составе встроенный источник питания напряжением 5 В или 24 В для обеспечения питания подключаемого датчика.
Дополнительное оборудование
Специалисты компании, в процессе разработки и расширения номенклатуры выпускаемых преобразователей, поставили задачу обеспечить потребителей максимальными возможностями для более простого и эффективного внедрения приборов в проектируемые системы автоматизации. Для этого был разработан комплекс дополнительных устройств:
- терминальные платы ЭнИ-780;
- блок питания для шины TBUS БПИ-24-TBUS;
- модуль питания и контроля шины TBUS ЭнИ-610;
- модуль резисторов NAMUR ЭнИ-410.
Терминальные платы ЭнИ-780 предназначены для интеграции преобразователей в системы промышленной автоматики, построенные с применением модулей ввода/вывода или ПЛК различных производителей. Благодаря наличию разъемов, подходящих для подключения к системам конкретных производителей, использование терминальных плат существенно сокращает время, необходимое для монтажа и замены приборов, кроме того, уменьшается вероятность ошибок при проведении монтажных работ.
Терминальные платы ЭнИ-780 позволяют подавать питание на установленные преобразователи от двух независимых каналов. Обеспечивают контроль уровня питающих напряжений с индикацией на плате и сигнализацией выходными сигнальными реле.
Платы предназначены для монтажа как на DIN-рейку, так и на плоскую поверхность, и выпускаются в исполнениях, позволяющих установить 8 или 16 преобразователей различных моделей.
В настоящее время разработано 156 исполнений плат для подключения систем Yokogawa CENTUM VP, Yokogawa ProSafe-RS, Regul R500, а также универсального подключения.
Блок питания БПИ-24-TBUS преобразует сетевое напряжение 220 B в стабилизированное выходное напряжение постоянного тока напряжением 24 В и подает его непосредственно на контакты шины TBUS. Блок питания имеет мощность 1 А, что позволяет подключить около 10 преобразователей. При необходимости подключения большего количества приборов предусмотрена возможность параллельного соединения блоков.
Модуль питания и контроля шины TBUS ЭнИ-610 передает напряжение питания от двух независимых источников напряжения постоянного тока 24 В и подает его непосредственно на контакты шины TBUS. Выполняет функции резервирования питания, обеспечивая контроль напряжений обоих источников с индикацией на передней панели и сигнализацией выходным сигнальным реле. Кроме того, модуль производит опрос шины TBUS на наличие сигналов ошибок, диагностируя состояние подключенных устройств.
Модуль резисторов NAMUR ЭнИ-410 позволяет реализовать контроль целостности цепи для датчиков с выходным дискретным сигналом (например, сухой контакт, открытый коллектор). Разработаны исполнения как для монтажа на DIN-рейку, так и для монтажа в корпусе датчика.
Подводя итоги этой статьи, необходимо отметить, что, благодаря работе коллектива разработчиков ООО «Энергия-Источник», на рынок была выведена полноценная линейка нормирующих преобразователей, обладающая достаточным уровнем технических и функциональных возможностей для успешной конкуренции с импортными аналогами.
При этом, коллектив компании не останавливается на достигнутом, непрерывно ведутся разработки и поиски новых конструктивных решений, расширение функциональных возможностей уже существующих изделий.
Мы всегда рады помогать нашим потребителям решать любые задачи в области автоматизации.