Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1: Panoramica tecnica e applicazioni

Il Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1 è una barriera isolata a canale singolo progettata per l'interfacciamento con trasmettitori SMART a 2 fili e sorgenti di corrente nei sistemi di automazione industriale. Questo modulo di condizionamento del segnale fornisce isolamento elettrico tra i dispositivi di campo situati in aree pericolose e le apparecchiature del sistema di controllo in aree sicure, garantendo una trasmissione del segnale affidabile mantenendo gli standard di sicurezza intrinseca. Con la sua larghezza di alloggiamento compatta di 12,5 mm e la capacità di montaggio su guida DIN, il dispositivo offre opzioni di integrazione flessibili per i progetti di pannelli di controllo.

Specifiche tecniche e principi di funzionamento

Il KCD2-STC-Ex1 funziona con un'alimentazione a 24 V CC con un ampio intervallo di tensione di ingresso di 19-30 V CC e presenta un basso consumo energetico di ≤1,1 W in condizioni normali. Il modulo accetta segnali di ingresso analogici da 4-20 mA dai dispositivi di campo e fornisce uscite isolate di segnali di corrente da 4-20 mA o di tensione da 1-5 V, con l'uscita configurabile tramite interruttori DIP interni. Il dispositivo incorpora una tecnologia avanzata di elaborazione del segnale che converte i segnali in ingresso in formato digitale per l'isolamento prima di riconvertirli in uscite analogiche, ottenendo un'elevata precisione con meno dello 0,1% di deviazione a fondo scala a 20°C.

Questa barriera di isolamento impiega molteplici meccanismi di protezione, inclusi diodi Zener per la limitazione della tensione e resistenze per la restrizione della corrente, garantendo che l'energia trasferita alle aree pericolose rimanga entro i limiti di sicurezza. L'isolamento elettrico tra i circuiti di ingresso/uscita, ingresso/alimentazione e uscita/alimentazione è conforme agli standard IEC/EN61010-1, con una tensione di isolamento nominale di 300 Veff. Il modulo supporta il protocollo di comunicazione HART tramite terminali dedicati, consentendo la comunicazione digitale bidirezionale con dispositivi di campo intelligenti senza interrompere il segnale analogico.

Certificazioni di sicurezza e conformità

Il KCD2-STC-Ex1 soddisfa i requisiti del livello di integrità di sicurezza SIL 2 secondo lo standard IEC/EN 61508, con certificazione Systematic Capability (SC) 3, rendendolo adatto per sistemi strumentati di sicurezza nelle industrie di processo. Questa certificazione garantisce che il dispositivo fornisca una protezione affidabile contro potenziali esplosioni in aree pericolose dove possono essere presenti gas infiammabili o polvere. L'approccio di sicurezza intrinseca implementato nel design consente la manutenzione e la calibrazione delle apparecchiature di campo collegate senza richiedere interruzioni di corrente nelle aree pericolose, riducendo significativamente i tempi di fermo e migliorando l'efficienza operativa.

Caratteristiche di installazione e configurazione

L'installazione del KCD2-STC-Ex1 è semplificata grazie alla sua tecnologia di connessione a morsettiera a molla, che supporta il cablaggio push-in per un montaggio più rapido. Il modulo è progettato per il montaggio su guide DIN standard da 35 mm secondo la specifica EN 60715:2001, con dimensioni compatte di 12,5 × 114 × 122 mm (0,5 × 4,5 × 4,8 pollici). La flessibilità di configurazione si ottiene tramite le impostazioni degli interruttori DIP che consentono agli utenti di scegliere tra diverse modalità operative, tra cui sorgente di corrente, assorbimento di corrente e configurazioni di uscita di tensione per ciascun canale. L'impostazione predefinita di fabbrica configura entrambe le uscite come modalità sorgente di corrente, che è il requisito applicativo più comune.

Applicazioni industriali e integrazione di sistema

Questa barriera di isolamento è particolarmente preziosa in settori come petrolio e gas, lavorazione chimica, prodotti farmaceutici e generazione di energia, dove la sicurezza intrinseca è fondamentale. Le applicazioni tipiche includono l'interfaccia con trasmettitori di pressione, sensori di temperatura, misuratori di portata e altri strumenti di campo a 2 fili situati in aree pericolose classificate. Il modulo consente una perfetta integrazione tra i dispositivi di campo e i sistemi di controllo, inclusi DCS (Sistemi di controllo distribuito), PLC (Controller logici programmabili) e sistemi SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).

La capacità di condizionamento del segnale del KCD2-STC-Ex1 migliora la precisione della misurazione proteggendo da loop di massa e interferenze elettromagnetiche, il che è particolarmente importante quando si trasmettono segnali analogici di basso livello su lunghe distanze dal campo alla sala di controllo. Il tempo di risposta rapido del dispositivo con tempo di salita/discesa ≤10 ms e tempo di assestamento ≤50 ms garantisce un ritardo minimo del segnale in applicazioni critiche di controllo di processo. Con una larghezza di banda di 0-3 kHz (-3 dB), il modulo mantiene l'integrità del segnale per le variabili di processo dinamiche filtrando il rumore ad alta frequenza.

Vantaggi comparativi rispetto alle soluzioni alternative

Rispetto alle barriere Zener, la barriera di isolamento KCD2-STC-Ex1 offre prestazioni superiori grazie al completo isolamento galvanico tra i circuiti di campo e di controllo. Questo isolamento elimina la necessità di speciali sistemi di messa a terra richiesti dalle barriere Zener e consente il collegamento di strumenti di campo collegati a terra senza creare loop di massa che possono compromettere la precisione del segnale. Le capacità di conversione e condizionamento del segnale forniscono funzionalità aggiuntive oltre la limitazione di base dell'energia, rendendo la barriera di isolamento una soluzione più completa nonostante il suo costo iniziale più elevato.

Pepperl+Fuchs, con sede a Mannheim, in Germania, porta decenni di esperienza nella tecnologia dei sensori e delle interfacce industriali al design del KCD2-STC-Ex1. È importante notare che, sebbene il modello standard KCD2-STC-Ex1 rimanga disponibile, Pepperl+Fuchs ha indicato che la variante KCD2-STC-Ex1.SP non è più venduta commercialmente, con prodotti successivi disponibili per i progetti attuali. Ciò riflette l'approccio di miglioramento continuo dei prodotti dell'azienda, pur mantenendo il supporto per le installazioni esistenti.