Skip to main content
Témakör:

SOS helyett mondjon egyszerűen S-t

Megjelent: 2014. december 04.

pf1Tartós megbízhatóság, páratlan pontosság és maximális védelem az emberek és berendezések számára, és mindez kompakt, helytakarékos kivitelben – ez az, ami kiemeli a többi közül azt az SC-System jelkondicionáló családot, amelyet első ízben az idei hannoveri vásáron mutattak be.

 

Az SC-System: a Pepperl+Fuchs új jelkondicionáló-családja 

A teljesen új fejlesztésű SC-System termékcsaládot speciálisan arra tervezték, hogy annak az ipari szektornak az igényeit elégítse ki, amelyben a potenciálisan robbanásveszélyes terek nem, vagy csak kis mértékben játszanak szerepet. Az SC-System jelkondicionálók a termékkör hasonló rendeltetésű termékeinek leglényegesebb tulajdonságait ötvözik, mégis egyesítik magukban az összes tapasztalatot arról a szigorú követelményrendszerről, amelyet a robbanásveszélyes térbe tervezett készülékeknél szereztek a fejlesztők. Ennek eredménye a rendszer magasabb rendelkezésre állása, a jobb hőmérséklet-stabilitás és a javított jelátviteli minőség. Ráadásul hiba esetén az emberek és a berendezések maximális védettséget élveznek. A kapcsolószekrények tervezése szempontjából pedig fontos előny, hogy az SC-System intelligens tervezése maximális helykihasználást és kis hűtésigényt eredményez.

Az áramkörtervezés kihívásai

A jelkondicionálók teljesítőképességét jó néhány fizikai hatás korlátozza: 

  • A kapacitásértékek magas hőmérsékleten tapasztalható csökkenése határozza meg azt a hőmérséklet-tartományt, amelyben a jelkondicionáló tartósan használható,

  • A teljes áramkör saját melegedése is hatással van a megengedhető hőmérséklet-tartományra éppúgy, mint a kapcsolószekrény hű­tés­igényére,

  • A transzformátortekercsekben keletkező zárlatok – és hasonlóképpen az alkatrészek öregedése – lényegesen befolyásolja a karbantartási időközök nagyságát, ezzel együtt a rendszer rendelkezésre állását,

  • A hagyományos trimmerpotenciométerek az időfüggő értékváltozás (drift) és a kézi kalibrálás miatti kalibrációs eltérések veszélyével járnak, és fokozottan érzékenyek a csúszka érintkezési pontjának bizonytalanságára. A kézi kalibráció pontatlansága egyetlen szérián belül is szórást okozhat,

  • Végül pedig a galvanikus szigetelés minősége meghatározza azoknak a hibáknak a mértékét, amelyeket a jelkondicionáló még képes kezelni, azaz azt, hogy az emberek és berendezések számára milyen mértékű védettséget jelent.

 

PF cimlapsztori tabl

 

Az SC-System fejlesztőcsoportja azt tűzte ki célul, hogy ne csak megfeleljen ezeknek a kihívásoknak, hanem kategóriájában a lehető legjobb tulajdonságokkal rendelkező termékcsaládot hozza létre. Mindezt a következő eszközökkel érték el.

A driftre hajlamos trimmerpotenciométereket fix ellenállások teljesen automatizált lézeres értékbeállításával helyettesítették, amely a gyártási szórás minimalizálásával a legpontosabb kalibrációt teszi lehetővé. Ez egyben kiküszöböli a beállító potenciométerek csúszkájának érintkezési bizonytalanságából eredő kockázatokat. A lézeres értékbeállítás egyben megszünteti a vibrációra és a szennyeződésre való érzékenységet is. 

Az elektrolitkondenzátorok a magas hőmérséklet miatt kiszáradhatnak, ami a kapacitásérték jelentős hőmérsékletfüggő driftjét[1] eredményezheti. Az SC-System termékeiben olyan alternatív megoldásokat alkalmaztak, amelyek hőmérsékletfüggése és öregedése jelentéktelen mértékű. Az elektrolitkondenzátorok elhagyásával az SC-System jelkondicionálók akár 70 °C környezeti hőmérsékleten is használhatók. A kis teljesítményveszteségre törekvő tervezés alacsony önmelegedéssel jár, amely szintén jelentősen hozzájárul az eszköz széles üzemi hőmérséklet-tartományához. Egy folyamattechnológiát működtető üzem hibáinak valószínűsége befolyásolja a rendelkezésre állást, amely növekszik, ha a jelkondicionáló több ilyen hibát okozó jelenséget képes „elfogni”. Az SC-System igen jó minőségű, háromutas leválasztást valósít meg a be- és kimenet, valamint a tápellátás felé, amely 300 V-os üzemi és 2,5 kV-os próbafeszültséget is képes elviselni. A tekercsek menetzárlatának kockázatát csökkenti a nyomtatott áramköri kivitelezésű transzformátorok alkalmazása. Ebben a megoldásban a tekercs menetei nyomtatott huzalozással az áramkör felületén vannak kialakítva, ezért a szigetelés meghibásodásából adódó menetzárlatok nem alakulhatnak ki.   
A kapcsolószekrény hatékony kihasználását segíti a kompakt kialakítás: a csupán 6 mm széles ház (1. ábra) minimálisra csökkenti a jelkondicionáló helyigényét, az emeletes sorkapocsrendszer pedig egyszerűen kábelezhető (2. ábra). A készülékház magassága is olyan alacsony, hogy a modulok még sűrűn szerelt kábelcsatornák között is elhelyezhetők.

 

pf1

1.ábra DIN-sínre szerelt 6 mm-es rendszermodulok

 

pf2

 

2. ábra Az emeletes sorkapcsok egyszerű szerelhetőséget kínálnak

Az SC-System termékválaszték

Az egy- és kétcsatornás SC-System jelkondicionálók a különféle funkcióknak megfelelően több változatban rendelhetők.
Az adótápegységek továbbítják a hozzájuk kapcsolt többi adó 4…20 mA-es jeleit, és egyidejűleg tápfeszültséggel is ellátják azokat. Továbbá rendelhetők ún. SMART-eszköz formájában is (3. ábra), amely az analóg kimeneten kívül több változót is továbbíthat a HART-protokoll szerint. Bizonyos adótápegységeknek ezenkívül jelszétosztó funkciójuk is van. Ezek használata akkor javasolt, ha a mérési eredményeket a szabályozórendszeren kívül más rendszerekhez, például megjelenítő egységekhez vagy biztonsági berendezésekhez is el kívánjuk juttatni. A jelszétosztó funkcióval is ellátott adótápegységeknek két párhuzamos, de galvanikusan egymástól elszigetelt kimenete van. Ez azt jelenti, hogy még ha az egyik kimeneti áramkört meg is szakítjuk, a másik kimenet megbízható működése továbbra is garantálva van. Az új SC-System-terméksorban hőmérséklet-átalakítók, huroktáplálású jelismétlők és bipoláris jeleket is kezelő, univerzális jelátalakítók is megtalálhatók.  

 

pf3

3. ábra Az adótápegységek SMART-változatban is beszerezhetők

 

[1] A szerkesztő véleménye szerint a kondenzátorok kiszáradása miatti kapacitásvesztés egyirányú folyamat, amelynek csak a sebessége hőmérsékletfüggő, ezért nem a hőmérséklettől, hanem az üzemi hőmérséklet integrált értékétől függő driftet okoz. Ez a felhasználó szempontjából sokkal inkább tűnik idő- mint hőmérsékletfüggő driftnek. A kapacitás ettől az egyirányú, öregedési jelenségnek felfogható hatástól függetlenül is mutat a hőmérséklettől közvetlenül függő tulajdonságot, amely viszont kétségtelenül hőmérsékleti driftként értelmezhető. – A szerk. megj.

 

Szerző: Andreas Grimsehl – termékmenedzser – Pepperl+Fuchs, folyamatautomatizálási részleg, Interface Technology

 

 

A jelkodicionálás „sikertényezője”

Folyamatoptimalizálás = Az eredmény optimalizálása

A gyártási folyamatot alkotó részfolyamatok rendszerint csak egy bizonyos hőmérséklet-tartományban adnak optimális eredményt. A reakcióhőmérsékletnek való megfelelést függetleníteni kell az olyan külső tényezőktől, mint a külső hőmérséklet, a fűtőeszközökön áthaladó anyagáram és annak hőmérséklete. Ha ezt elmulasztjuk, csökkenhet a minőség (például egy cementgyári égetőkemencénél) vagy a kihozatal (például a papírgyártásban használt fűrészpor termikus feldolgozásánál). A jelkondicionálók garantálják a zavartalan jelátvitelt, és ezzel védenek a folyamattechnológia olyan eltérései ellen, amelyeket a hibás mérési eredmények okoznának a folyamatirányításban.

Az emberek és berendezések biztonsága

A csatlakozások hibája elleni védelem hiányosságai – amennyiben a hiba bekövetkezik – közvetlen kockázatot jelentenek magára a jelet mérő és továbbító áramkörre. Ha például nagyfeszültségű hatás ér egy jelvezetéket egy hálózati táplálású készülék szigetelésének hibája miatt, ez a személyekre és a berendezésekre egyaránt veszélyes helyzetet teremthet. A legrosszabb eset „forgatókönyvében” még a vezérlőt is veszélyes túlfeszültségek érhetik.
A jelkondicionálók hatékony védelmet jelentenek azok ellen a túlfeszültségek ellen, amelyeket a terepi eszközöknél keletkező hibák okozhatnak.
A jelkondicionálás továbbá védelmet jelenthet azon közvetett veszélyek ellen, amelyeket egy meghibásodott vezérlő okoz. Például egy erőmű gőzvezetékének a nyomását felügyelő rendszeréből származó jel a földhurok miatt torzulhat. A legrosszabb esetben még az is előfordulhat, hogy a gőzvezeték felrobban a túlnyomás miatt, mert a vezérlő nem szabályozza vissza a gőz nyomását egy hibásan továbbított nyomásérték miatt.
A jelkondicionálók megelőzik a földhurkokban folyó kiegyenlítő áramok kialakulását, és ezzel védelmet nyújtanak a mérő és beavatkozó jelek torzulásából származó hibás vezérlés ellen.

Aktív környezetvédelem

Az olyan tartályokban, mint az égetéssel energiát termelő berendezések (erőművek, cement- és acélgyártó berendezések) égésgázainak kénmentesítésére használt mészvizes tartályok, a folyadékszintet folyamatosan ellenőrizni kell a túltöltés vagy a szárazfutás megelőzése érdekében. Az előbbi esetben – szerencsétlen körülmények között – a túlfolyó mészvíz elszennyezheti a talajvizet, a második esetben pedig kezeletlen égéstermék juthat a környezetbe a száraz tartályon keresztül. A jelkondicionálók használata megbízható jelvezetést eredményez, és ezzel hatékony védelmet nyújt a folyamattechnológia hibái miatti környezetkárosodás ellen. 

 


Pepperl+Fuchs Kereskedelmi Kft.
8200 Veszprém, Kistó u. 16-18.
Tel.: +36 88 590 102, fax: +36 88 560 472
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.pepperl-fuchs.hu

Még több Pepperl+Fuchs

 

Címkék: jelkondícionáló | folyamatirányítás