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¥1,122.00

型號(hào)
6GK1561-1AA01

品牌
廈門光沃自動(dòng)化設(shè)備有限公司

所在地
福建省 廈門市

更新時(shí)間
2024-01-24 10:46:01

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    二線制變送器在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中使用頻度較高,它將非電量或電量轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)儀表可以接收的4~20mA信號(hào)。就變送器而言,它涉及到眾多諸如溫度、壓力、流量、液位等變量。二線制變送器能將這些變量轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號(hào),并且僅用兩根導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)信號(hào)線與電源線共用,完成供電及信號(hào)輸出。輸出的4~20mA在與輸入的物理變量呈現(xiàn)較高的線性度同時(shí),將變送器內(nèi)部電路消耗的電流也包含在4~20mA內(nèi)。這種轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是線路導(dǎo)線僅兩根,接線簡(jiǎn)單。在工業(yè)自控現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用非常廣泛。

      與其他工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相同,二線制變送器也存在受干擾及抗干擾的問題。其中較為典型的干擾是由各個(gè)變送器之間,以及它們與接收多路變送器信號(hào)的PLC、DCS之間的參考電位(所謂“地”)不同引入的擾動(dòng)。或者信號(hào)在傳送到PLC、DCS的模擬量輸入端口過程中受到電氣干擾不同引起的相互擾動(dòng)。解決這個(gè)問題要遵循兩個(gè)原則。:外部設(shè)備(含變送器)與中央處理系統(tǒng)(例如PLC、DCS)之間要進(jìn)行電氣隔離。第二:外部設(shè)備信號(hào)(無(wú)論是外部設(shè)備傳送到中央處理系統(tǒng)還是中央處理系統(tǒng)傳送給外部設(shè)備)之間要實(shí)現(xiàn)相互電氣隔離。系統(tǒng)安裝遵循了這兩個(gè)原則就能完全克服由于“地”之間的差異引入的干擾。圖一示出四個(gè)外部信號(hào)與中央處理系統(tǒng)的連接。四個(gè)外部信號(hào)A B C D之間沒有共同電位參考點(diǎn)“地“,同時(shí)它們都與中央處理系統(tǒng)隔離。這種連接符合上述兩個(gè)原則,解決了不同“地”引入的擾動(dòng)。



      二線制變送器與中央控制系統(tǒng)之間的電氣隔離,因工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)所用設(shè)備及模擬輸入板不同,有多種不同性能的隔離端子可以選擇?,F(xiàn)以WS系列中的二線制產(chǎn)品來(lái)說(shuō)明這一問題,以引起設(shè)計(jì)人員及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員的注意。
      圍繞二線制變送器4~20mA信號(hào)隔離產(chǎn)品大致可以分為二類。
    類隔離器的內(nèi)部含有變送器,它直接將物理量轉(zhuǎn)化為4~20mA。溫度是常遇到的物理量。WS2050就是一種二線制溫度隔離式變送器,用于處理Pt100,Cu50等電阻式溫度傳感器(RTD)。一般RTD安裝在測(cè)溫點(diǎn),變送器安裝在控制室內(nèi)。這種RTD是通過電阻變化來(lái)表現(xiàn)溫度變化的。以Pt100為例,在測(cè)量0~100℃溫度時(shí),Pt100的阻值是從100Ω變化到138.5Ω,電阻值與溫度的關(guān)系大約為0.385Ω/℃。很明顯導(dǎo)線存在零點(diǎn)幾歐姆電阻就會(huì)帶來(lái)明顯地測(cè)量誤差。RTD安裝地點(diǎn)和變送器連接導(dǎo)線長(zhǎng)度不同,它的導(dǎo)線電阻也不相同。所以這種變送器前端都會(huì)有導(dǎo)線電阻補(bǔ)償功能。連接RTD常用方式是采用三根導(dǎo)線到變送器,要求這三根導(dǎo)線材質(zhì)、直徑、長(zhǎng)度相同,也即從RTD到WS2050之間的電阻值相等。如圖二所示:


      在三根導(dǎo)線電阻r1=r2=r3條件下,經(jīng)過內(nèi)部電路處理,導(dǎo)線電阻引入的誤差被消除。這個(gè)性能稱為:長(zhǎng)線補(bǔ)償功能。一般長(zhǎng)線補(bǔ)償能力在幾十歐姆到二、三百歐姆。另外考慮到現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些意外情況,例如RTD三根導(dǎo)線有可能斷開??赡芷渲幸桓鶖嚅_或兩根斷開,甚至三根全部斷開。為能準(zhǔn)確報(bào)告這種故障,輸出的電流值在有導(dǎo)線斷開情況就不能在4~20mA正常工作范圍之內(nèi),它的輸出只能設(shè)定在遠(yuǎn)小于4mA或遠(yuǎn)大于20mA。上位機(jī)得到這個(gè)范圍內(nèi)的信號(hào)就知道RTD連線斷開了。WS2050可以依用戶要求,將這種故障狀態(tài)的輸出設(shè)為<3.5mA或>26mA。
      類似WS2050這種隔離二線制變送器,內(nèi)部的隔離器件均采用變壓器方式,一方面?zhèn)鬟f了信號(hào),另一方面也將供電端的電能傳送到輸入部份,使輸入部分的各種電路能正常工作。
      絕無(wú)例外的是二線制變送器輸出端接線方式均是由一個(gè)工作電源(一般為24VDC)串接一個(gè)取樣電阻或曰負(fù)載電阻RL構(gòu)成。RL一般為250Ω,以便將4~20mA信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?~5V電壓信號(hào)供模擬量輸入板處理。
      同樣隔離二線制變送器處理熱電偶的型號(hào)為WS2060。熱電偶和變送器之間的連線,也有斷開的可能性。與WS2050相同,用戶也可要求設(shè)定斷偶時(shí)輸出<3.5mA或>26mA,以進(jìn)行故障判別。
    同類型產(chǎn)品尚有多種,處理交流電流信號(hào)(例如5A AC)的型號(hào)為WS2026,處理0~10VDC,4~20mA輸入信號(hào)的為WS2022,處理位移信號(hào)的為WS2020。市場(chǎng)上出現(xiàn)的國(guó)外同類型產(chǎn)品也不少,例如日本M-system公司的B5VS、B5RS、B5TS以及德國(guó)weidmuller公司的產(chǎn)品。圖三是此類產(chǎn)品多路連接圖:


      三個(gè)外部信號(hào)RTD﹑TC﹑電壓/電流之間沒有共同電位參考點(diǎn)“地“,同時(shí)它們都與中央處理系統(tǒng)隔離。雖然輸出共用一個(gè)24V電源,但是只要輸出接到有共同參考點(diǎn)的模擬量輸入板,這種連接就符合本文上述指出的兩個(gè)原則,解決了不同“地”引入的擾動(dòng)。
    第二類二線制隔離式產(chǎn)品是各種二線制配電器。其特點(diǎn)是隔離器內(nèi)部不含變送器。隔離器輸入端口具有為現(xiàn)場(chǎng)二線制變送器提供電源的功能,現(xiàn)場(chǎng)變送器產(chǎn)生的4-20mA信號(hào)隔離后傳送到模擬量輸入板。依據(jù)模擬量輸入板接口不同,有兩個(gè)品種可以選擇WS1525、WS2025。如圖四。

      顯然無(wú)論WS1525還是WS2025,均能通過外部供電電源經(jīng)隔離后給兩線制變送器提供一個(gè)獨(dú)立的隔離電源;以保證在多路輸入情況下,多個(gè)變送器之間相互隔離。這二個(gè)產(chǎn)品的區(qū)別有二點(diǎn)①WS1525需要一個(gè)單獨(dú)電源供電,這個(gè)電源與輸入/輸出都隔離。而WS2025無(wú)須單獨(dú)電源供電。②WS1525輸出的4~20mA面對(duì)接口是電阻負(fù)載。WS2025輸出面對(duì)的是24VDC和取樣電阻(或稱負(fù)載電阻)相串聯(lián)的二線制供電回路。選擇隔離器產(chǎn)品的型號(hào)為變送器配電由現(xiàn)場(chǎng)所配PLC、DCS或其他儀表的模擬量輸入端口來(lái)定。不過,現(xiàn)在流行的大部分模擬量輸入接口板,對(duì)于兩種方式均可現(xiàn)場(chǎng)在上位機(jī)進(jìn)行設(shè)置,這就為用戶的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試帶來(lái)方便,不必更換隔離器,就可以實(shí)現(xiàn)正確對(duì)接。
    產(chǎn)品運(yùn)行長(zhǎng)期可靠是用戶的基本要求,這也是生產(chǎn)廠家的不懈追求。影響產(chǎn)品長(zhǎng)期可靠的因素除了線路設(shè)計(jì)﹑元器件選取﹑工藝控制之外,產(chǎn)品本身的電能消耗及其引起的溫升起著重要作用。尤其產(chǎn)品體積變得越來(lái)越小﹑安裝密度越來(lái)越高,熱量問題也就日趨重要。所以問題的關(guān)鍵是降低產(chǎn)品本身電能消耗,降低產(chǎn)品內(nèi)部溫升。而消耗能量低﹑內(nèi)部溫升小正是二線制隔離變送器的特點(diǎn)。
      上述的二大類隔離二進(jìn)制變送器中除了WS1525之外,其它幾種無(wú)論是內(nèi)含變送器的WS2050﹑WS2022等﹑或不含變送器而僅為外部變送器供電的WS2025,它們?cè)?4VDC電源上消耗的電流為4-20mA。從功率角度看這幾種產(chǎn)品的大消耗為24V×20mA=480mW,減掉外接取樣電阻(以250?計(jì))消耗散出的20mA×5V=100mV功率,只有380mW功率在產(chǎn)品內(nèi)部散發(fā)熱量。而僅有供電功能的WS2025消耗電能就更低了,大約在100mW上下,內(nèi)部溫升更小。
      由于WS1525的外加24VDC工作電源要分成二路隔離電源給產(chǎn)品的輸入/輸出部分供電,功率消耗明顯大于上述二線制的480mW。但是WS1525在設(shè)計(jì)上采用降低功耗技術(shù),它的24VDC電源上消耗電流大值在40mA以內(nèi),也即消耗功率小于960mW,減掉外部變送器和外接取樣電阻消耗散出的400mW,大約有450mW功率在產(chǎn)品內(nèi)部散發(fā)熱量。這樣的消耗在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)是適中的。實(shí)踐證明,一個(gè)控制柜中安裝150只左右WS1525,長(zhǎng)期運(yùn)行。不存在明顯溫升,長(zhǎng)期工作可靠。
      還有一點(diǎn)值得一提,現(xiàn)在越來(lái)越多的二線制變送器具有通訊功能,使用諸如SMART,HART協(xié)議,這就要求與之配套的產(chǎn)品,類似WS1525,WS2025能夠進(jìn)行雙向通過數(shù)字信號(hào)。這樣現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用就更加靈活方便。


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