Подключение датчиков с токовым выходом к вторичным приборам | КИПиА от А до Я
Категории раздела
Школа КИП
Наши рекомендации

АзбукаКИП

Форма входа
Поиск по сайту

Опрос
Что (кто) мешает Вам эффективно работать?

Всего ответов: 706


Яндекс.Метрика
Здравствуйте, Гость | Регистрация | Вход

Новая статья на сайте
от 06.17.2016

Главная » Статьи » Школа КИП » Школа КИП

Подключение датчиков с токовым выходом к вторичным приборам

Получившие наибольшее распространение в сфере автоматизации производства датчики с унифицированным токовым выходом 4-20, 0-50 или 0-20 мА могут иметь различные схемы подключения к вторичным приборам. Современные датчики, имеющие низкое энергопотребление и токовый выход 4-20 мА, чаще всего подключают по двухпроводной схеме. То есть к такому датчику подключается всего один кабель с двумя жилами, по которым этот датчик запитывается, и по этим же двум жилам осуществляется передача выходного сигнала 4-20 мА.

Как правило, датчики с выходом 4-20 мА и двухпроводной схемой подключения имеют пассивный выход и им для работы необходим внешний источник питания. Этот источник питания может быть встроен непосредственно во вторичный прибор (в его вход) и при подключении датчика к такому прибору в сигнальной цепи сразу появляется ток. О приборах, которые имеют встроенный во вход источник питания для датчика, говорят, что это приборы с активным входом.

Большинство современных вторичных приборов и контроллеров имеет встроенные источники питания для работы с датчиками с пассивными выходами.

Если же вторичный прибор имеет пассивный вход - по сути, просто резистор, с которого измерительная схема прибора "считывает" падение напряжения, пропорциональное протекающему в цепи току, то для работы датчика необходим дополнительный внешний блок питания. Внешний блок питания в этом случае включается последовательно с датчиком и вторичным прибором в разрыв токовой петли.

Вторичные приборы обычно проектируются и выпускаются с таким расчетом, чтобы к ним можно было подключить как двухпроводные датчики 4-20 мА, так и датчики 0-5, 0-20 или 4-20 мА, подключаемые по трехпроводной схеме. Для подключения двухпроводного датчика к входу вторичного прибора с тремя входными клеммами (+U, вход и общий) задействуют клеммы "+U" и "вход", клемма "общий" остается свободной.

Так как датчики, как уже было сказано выше, могут иметь не только выход 4-20 мА, а, например, 0-5 или 0-20 мА или их невозможно подключить по двухпроводной схеме из-за большого собственного энергопотребления (более 3 мА), то применяют трехпроводную схему подключения. В этом случае цепи питания датчика и цепи выходного сигнала разделены. Датчики имеющие трехпроводную схему подключения обычно имеют активный выход. То есть, если подать на датчик с активным выходом напряжение питания и между его выходными клеммами "выход" и "общий" подключить нагрузочное сопротивление, то в выходной цепи побежит ток, пропорциональный величине измеряемого параметра.

Вторичные приборы обычно имеют достаточно маломощный встроенный блок питания для запитки датчиков. Максимальный выходной ток встроенных блоков питания обычно находиться в пределах 22-50 мА, чего не всегда достаточно для питания датчиков имеющих большое энергопотребление: электромагнитных расходомеров, инфракрасных газоанализаторов и т.п. В этом случае для питания трехпроводного датчика приходиться использовать внешний, более мощный блок питания, обеспечивающий необходимую мощность. Встроенный во вторичный прибор источник питания при этом не используется.

Подобная схема включения трехпроводных датчиков обычно используется и в том случае, когда напряжение встроенного в прибор источника питания не соответствует тому напряжению питания, которое допускается подавать на этот датчик. Например, встроенный источник питания имеет выходное напряжение 24В, а датчик разрешается питать напряжением от 10 до 16В.

Некоторые вторичные приборы могут иметь несколько входных каналов и достаточно мощный блок питания для запитки внешних датчиков. Необходимо помнить, что суммарная потребляемая мощность всех подключенных к такому многоканальному прибору датчиков должна быть меньше мощности встроенного источника питания, предназначенного для их питания. Кроме того, изучая технические характеристики прибора необходимо четко различать назначение встроенных в него блоков (источников) питания. Один встроенный источник используется для питания непосредственно самого вторичного прибора - для работы дисплея и индикаторов, выходных реле, электронной схемы прибора и т.п. Этот источник питания может иметь достаточно большую мощность. Второй встроенный источник используется для запитки исключительно входных цепей - подключенных к входам датчиков.

Перед подключением датчика к вторичному прибору следует внимательно изучить руководства по эксплуатации на данное оборудование, определить типы входов и выходов (активный/пассивный), проверить соответствие потребляемой датчиком мощности и мощности источника питания (встроенного или внешнего) и только после этого производить подключение. Реальные обозначения входных и выходных клемм датчиков и приборов могут отличаться от тех, что приведены выше. Так клеммы "Вх (+)" и "Вх (-)" могут иметь обозначение +J и -J, +4-20 и -4-20, +In и -In и т.п. Клемма "+U пит" может быть обозначена как +V, Supply, +24V и т.п., клемма "Выход" - Out, Sign, Jout, 4-20 mA и т.п., клемма "общий" - GND, -24V, 0V и т.п., но смысла это не меняет.

Датчики с токовым выходом имеющие четырехпроводную схему подключения имеют аналогичную схему подключения, что и двухпроводные датчики с той лишь разницей, что питание четырепроводных датчиков осуществляется по отдельной паре проводов. Кроме того, четырехпроводные датчики могут иметь как активный, так и пассивный выход, что необходимо учитывать при выборе схемы подключения.


Опубликовано 25.12.2014 | Просмотров: 16923 | Рейтинг: 3.5/4
Всего комментариев: 1
1  
Не упомянута нагрузочная характеристика, характерная для всех датчиков c токовой петлей: рабочий диапазон сопротивлений нагрузки в зависимости от напряжения питания. Входное сопротивление вторички (шунта) может варьироваться в широких пределах: от единиц до сотен Ом (в зависимости от схемотехники измерителя), поэтому иногда бывает необходимо поставить дополнительное нагрузочное сопротивление в цепь тока либо изменить напряжение питания (что проблематично, учитывая, что стандартные блоки питания обычно на 24В). Работа вблизи верхней границы напряжения питания на датчике при максимальном токе в петле чревата повышенным тепловыделением внутри датчика, что, например, для некоторых малогабаритных нормирующих преобразователей сигналов термопар (т.н. "таблеток") чревато повышением погрешности компенсации "холодного спая" (увеличивается градиент температур по плате измерителя). Отдельная песня - с датчиками 4-20мА, поддерживающими HART-протокол - в каких случаях, с какой нагрузкой и куда нужно присоединять HART-коммуникатор или мультиплексор, чтобы связь была гарантированной.
Некоторые т.н. "специализированные" многоканальные БП для питания токовых датчиков до 25мА/канал с некоторыми датчиками не работают в принципе (привет Роземаунту!), не в силах "побороть" пусковой ток, который требуется для их запуска.
По опыту работы с разными заказчиками/подрядчиками/эксплуатантами - наиболее предпочтительно использование внешнего блока питания (часто многоканального, с оглядкой на ньюанс, описанный выше), нежели встроенного в канал вторички, кроме тех случаев, когда банально места нет или если заказчик "экономит на спичках". Исходить можно из элементарной логики: в измерительном канале вторички объем под БП ограничен хорошо если несколькими см3, обычно - куда меньше. Сделать надежный БП в таких габаритах и с хорошей электромагнитной совместимостью - задачка непростая, и решение обычно тоже недешевое выходит (а производитель вторички тоже деньги считать умеет). Разумеется, есть вторичка, где блок питания датчиков выделен в отдельный функциональный узел с габаритами, в которые уже можно вписать хороший БП. Ну и, напоследок, опять же из соображений надежности и сокращения времени простоя неисправного оборудования: что проще поменять: вышедший из строя стандартный БП на дин-рейке или многоканальную и часто дорогостоящую вторичку с БП встроенными в канал? Кроме того, неоднократно бывали случаи, когда несовместимость "канальных" БП в многоканальной вторичке (или отдельного многоканального БП) и вроде бы стандартных датчиков 4-20мА выявлялась только на пуско-наладке или даже уже на сданном в эксплуатацию объекте.
Резюмируя сказанное: даже вроде бы такое простое подключение датчиков по 2-м проводам имеет массу ньюансов и в этом как и в другом случае большинства неприятностей можно избегать только внимательно читая характеристики на сопрягаемое оборудование, не гнушаясь уточнять недостающие в документации параметры (чем часто грешат мелкие производители) у производителей и у старших, более опытных коллег.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
КИПиА от А до Я
© 2010-2017