Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1: Tổng quan kỹ thuật và Ứng dụng

Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1 là một rào cản cách ly một kênh được thiết kế để giao tiếp với các bộ phát SMART 2 dây và các nguồn dòng trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp. Mô-đun điều hòa tín hiệu này cung cấp sự cách ly điện giữa các thiết bị trường nằm trong khu vực nguy hiểm và thiết bị hệ thống điều khiển trong khu vực an toàn, đảm bảo truyền tín hiệu đáng tin cậy đồng thời duy trì các tiêu chuẩn an toàn nội tại. Với chiều rộng vỏ 12,5mm nhỏ gọn và khả năng gắn trên thanh ray DIN, thiết bị này cung cấp các tùy chọn tích hợp linh hoạt cho thiết kế bảng điều khiển.

Thông số kỹ thuật và Nguyên tắc hoạt động

KCD2-STC-Ex1 hoạt động trên nguồn điện 24V DC với dải điện áp đầu vào rộng từ 19-30V DC và có mức tiêu thụ điện năng thấp ≤1.1W trong điều kiện bình thường. Mô-đun chấp nhận tín hiệu đầu vào tương tự 4-20mA từ các thiết bị trường và cung cấp các đầu ra cách ly là tín hiệu dòng 4-20mA hoặc điện áp 1-5V, với đầu ra có thể cấu hình thông qua các công tắc DIP bên trong. Thiết bị kết hợp công nghệ xử lý tín hiệu tiên tiến, chuyển đổi tín hiệu đến thành định dạng kỹ thuật số để cách ly trước khi chuyển đổi lại thành đầu ra tương tự, đạt được độ chính xác cao với độ lệch dưới 0,1% toàn dải ở 20°C.

Rào cản cách ly này sử dụng nhiều cơ chế bảo vệ bao gồm điốt zener để giới hạn điện áp và điện trở để hạn chế dòng điện, đảm bảo rằng năng lượng được truyền đến các khu vực nguy hiểm vẫn nằm trong giới hạn an toàn. Sự cách ly điện giữa các mạch đầu vào/đầu ra, đầu vào/nguồn và đầu ra/nguồn tuân thủ các tiêu chuẩn IEC/EN61010-1, với điện áp cách ly định mức là 300Veff. Mô-đun hỗ trợ giao thức truyền thông HART thông qua các đầu nối chuyên dụng, cho phép giao tiếp kỹ thuật số hai chiều với các thiết bị trường thông minh mà không làm gián đoạn tín hiệu tương tự.

Chứng nhận an toàn và Tuân thủ

KCD2-STC-Ex1 đáp ứng các yêu cầu Mức độ Toàn vẹn An toàn SIL 2 theo tiêu chuẩn IEC/EN 61508, với chứng nhận Khả năng Hệ thống (SC) 3, làm cho nó phù hợp với các hệ thống đo lường an toàn trong các ngành công nghiệp chế biến. Chứng nhận này đảm bảo thiết bị cung cấp sự bảo vệ đáng tin cậy chống lại các vụ nổ tiềm ẩn trong các khu vực nguy hiểm, nơi có thể có khí hoặc bụi dễ cháy. Cách tiếp cận an toàn nội tại được thực hiện trong thiết kế cho phép bảo trì và hiệu chuẩn thiết bị trường được kết nối mà không cần tắt nguồn trong các khu vực nguy hiểm, giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động và cải thiện hiệu quả hoạt động.

Tính năng Cài đặt và Cấu hình

Việc cài đặt KCD2-STC-Ex1 được đơn giản hóa thông qua công nghệ kết nối đầu cuối lò xo, hỗ trợ đi dây kiểu nhấn để lắp ráp nhanh hơn. Mô-đun được thiết kế để gắn trên các thanh ray DIN 35mm tiêu chuẩn theo thông số kỹ thuật EN 60715:2001, với kích thước nhỏ gọn 12,5 × 114 × 122mm (0,5 × 4,5 × 4,8 inch). Tính linh hoạt trong cấu hình đạt được thông qua cài đặt công tắc DIP cho phép người dùng chọn giữa các chế độ hoạt động khác nhau bao gồm nguồn dòng, bồn dòng và cấu hình đầu ra điện áp cho mỗi kênh. Cài đặt mặc định của nhà máy cấu hình cả hai đầu ra ở chế độ nguồn dòng, đây là yêu cầu ứng dụng phổ biến nhất.

Ứng dụng công nghiệp và Tích hợp hệ thống

Rào cản cách ly này đặc biệt có giá trị trong các ngành như dầu khí, chế biến hóa chất, dược phẩm và phát điện, nơi an toàn nội tại là tối quan trọng. Các ứng dụng điển hình bao gồm giao diện với các bộ phát áp suất, cảm biến nhiệt độ, đồng hồ đo lưu lượng và các thiết bị trường 2 dây khác nằm trong các khu vực nguy hiểm được phân loại. Mô-đun cho phép tích hợp liền mạch giữa các thiết bị trường và hệ thống điều khiển bao gồm DCS (Hệ thống điều khiển phân tán), PLC (Bộ điều khiển logic khả trình) và hệ thống SCADA (Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu).

Khả năng điều hòa tín hiệu của KCD2-STC-Ex1 tăng cường độ chính xác đo lường bằng cách bảo vệ chống lại các vòng lặp nối đất và nhiễu điện từ, điều này đặc biệt quan trọng khi truyền tín hiệu tương tự mức thấp trên khoảng cách xa từ hiện trường đến phòng điều khiển. Thời gian phản hồi nhanh của thiết bị với thời gian tăng/giảm ≤10ms và thời gian ổn định ≤50ms đảm bảo độ trễ tín hiệu tối thiểu trong các ứng dụng điều khiển quy trình quan trọng. Với băng thông 0-3kHz (-3dB), mô-đun duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu cho các biến quy trình động trong khi lọc ra nhiễu tần số cao.

Ưu điểm so sánh so với các giải pháp thay thế

So với các rào cản zener, rào cản cách ly KCD2-STC-Ex1 mang lại hiệu suất vượt trội thông qua sự cách ly điện hoàn toàn giữa các mạch trường và điều khiển. Sự cách ly này loại bỏ sự cần thiết của các hệ thống nối đất đặc biệt do các rào cản zener yêu cầu và cho phép kết nối các thiết bị trường được nối đất mà không tạo ra các vòng lặp nối đất có thể làm giảm độ chính xác của tín hiệu. Khả năng chuyển đổi và điều hòa tín hiệu cung cấp các chức năng bổ sung ngoài việc giới hạn năng lượng cơ bản, làm cho rào cản cách ly trở thành một giải pháp toàn diện hơn mặc dù chi phí ban đầu cao hơn.

Pepperl+Fuchs, có trụ sở tại Mannheim, Đức, mang đến nhiều thập kỷ kinh nghiệm trong công nghệ cảm biến và giao diện công nghiệp cho thiết kế KCD2-STC-Ex1. Điều quan trọng cần lưu ý là trong khi kiểu máy KCD2-STC-Ex1 tiêu chuẩn vẫn có sẵn, Pepperl+Fuchs đã chỉ ra rằng biến thể KCD2-STC-Ex1.SP không còn được bán trên thị trường, với các sản phẩm kế nhiệm có sẵn cho các dự án hiện tại. Điều này phản ánh cách tiếp cận cải tiến sản phẩm liên tục của công ty trong khi vẫn duy trì hỗ trợ cho các cài đặt hiện có.