Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1: Technisch overzicht en toepassingen

De Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1 is een enkelkanaals geïsoleerde barrière die is ontworpen voor interfacing met 2-draads SMART-transmitters en stroombronnen in industriële automatiseringssystemen. Deze signaalconditioneringsmodule biedt elektrische isolatie tussen veldapparatuur in gevaarlijke gebieden en apparatuur van het besturingssysteem in veilige gebieden, waardoor betrouwbare signaaloverdracht wordt gegarandeerd en tegelijkertijd de intrinsieke veiligheidsnormen worden gehandhaafd. Met zijn compacte behuizingsbreedte van 12,5 mm en DIN-railmontagemogelijkheid biedt het apparaat flexibele integratieopties voor ontwerpen van bedieningspanelen.

Technische specificaties en werkingsprincipes

De KCD2-STC-Ex1 werkt op een 24V DC-voeding met een breed ingangsspanningsbereik van 19-30V DC en heeft een laag stroomverbruik van ≤1,1W onder normale omstandigheden. De module accepteert 4-20mA analoge ingangssignalen van veldapparatuur en levert geïsoleerde uitgangen van 4-20mA stroom of 1-5V spanningssignalen, waarbij de uitgang configureerbaar is via interne DIP-switches. Het apparaat bevat geavanceerde signaalverwerkingstechnologie die inkomende signalen omzet naar digitaal formaat voor isolatie voordat ze weer worden omgezet naar analoge uitgangen, waardoor een hoge nauwkeurigheid wordt bereikt met minder dan 0,1% afwijking van de volledige schaal bij 20°C.

Deze isolatiebarrière maakt gebruik van meerdere beschermingsmechanismen, waaronder zenerdiodes voor spanningsbegrenzing en weerstanden voor stroombeperking, om ervoor te zorgen dat de energie die naar gevaarlijke gebieden wordt overgedragen binnen veilige grenzen blijft. De elektrische isolatie tussen ingang/uitgang, ingang/voeding en uitgang/voeding circuits voldoet aan de IEC/EN61010-1 normen, met een nominale isolatiespanning van 300Veff. De module ondersteunt HART-communicatieprotocol via speciale aansluitingen, waardoor bidirectionele digitale communicatie met slimme veldapparatuur mogelijk is zonder het analoge signaal te onderbreken.

Veiligheidscertificeringen en naleving

De KCD2-STC-Ex1 voldoet aan de Safety Integrity Level SIL 2-vereisten volgens de IEC/EN 61508-norm, met Systematic Capability (SC) 3-certificering, waardoor deze geschikt is voor veiligheidsgeoriënteerde systemen in procesindustrieën. Deze certificering zorgt ervoor dat het apparaat betrouwbare bescherming biedt tegen mogelijke explosies in gevaarlijke gebieden waar ontvlambare gassen of stof aanwezig kunnen zijn. De intrinsieke veiligheidsaanpak die in het ontwerp is geïmplementeerd, maakt onderhoud en kalibratie van aangesloten veldapparatuur mogelijk zonder stroomonderbrekingen in gevaarlijke gebieden, waardoor de uitvaltijd aanzienlijk wordt verminderd en de operationele efficiëntie wordt verbeterd.

Installatie- en configuratiefuncties

De installatie van de KCD2-STC-Ex1 wordt vereenvoudigd door de veerklemtechnologie, die push-in bedrading ondersteunt voor snellere montage. De module is ontworpen voor montage op standaard 35 mm DIN-rails volgens EN 60715:2001 specificatie, met compacte afmetingen van 12,5 × 114 × 122 mm (0,5 × 4,5 × 4,8 inch). Configuratie flexibiliteit wordt bereikt door DIP-switch instellingen waarmee gebruikers kunnen kiezen tussen verschillende bedrijfsmodi, waaronder stroombron, stroomzink en spanningsuitgang configuraties voor elk kanaal. De standaard fabrieksinstelling configureert beide uitgangen als stroombronmodus, wat de meest voorkomende toepassingsvereiste is.

Industriële toepassingen en systeemintegratie

Deze isolatiebarrière is met name waardevol in industrieën zoals olie en gas, chemische verwerking, farmaceutica en energieopwekking waar intrinsieke veiligheid van het grootste belang is. Typische toepassingen zijn onder meer interfacing met druksensoren, temperatuursensoren, debietmeters en andere 2-draads veldinstrumenten in geclassificeerde gevaarlijke gebieden. De module maakt naadloze integratie mogelijk tussen veldapparatuur en besturingssystemen, waaronder DCS (Distributed Control Systems), PLC's (Programmable Logic Controllers) en SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) systemen.

De signaalconditioneringsmogelijkheid van de KCD2-STC-Ex1 verbetert de meetnauwkeurigheid door te beschermen tegen aardlussen en elektromagnetische interferentie, wat met name belangrijk is bij het verzenden van analoge signalen op laag niveau over lange afstanden van het veld naar de controlekamer. De snelle reactietijd van het apparaat met stijg-/daaltijd ≤10ms en insteltijd ≤50ms zorgt voor minimale signaalvertraging in kritieke procesbesturingstoepassingen. Met een bandbreedte van 0-3kHz (-3dB) behoudt de module de signaalintegriteit voor dynamische procesvariabelen en filtert tegelijkertijd hoogfrequente ruis weg.

Vergelijkende voordelen ten opzichte van alternatieve oplossingen

In vergelijking met zenerbarrières biedt de KCD2-STC-Ex1 isolatiebarrière superieure prestaties door volledige galvanische isolatie tussen veld- en besturingscircuits. Deze isolatie elimineert de noodzaak van speciale aardingssystemen die vereist zijn door zenerbarrières en maakt de aansluiting van geaarde veldinstrumenten mogelijk zonder aardlussen te creëren die de signaalnauwkeurigheid kunnen aantasten. De signaalconversie- en conditioneringsmogelijkheden bieden extra functionaliteit naast de basisenergiebeperking, waardoor de isolatiebarrière een uitgebreidere oplossing is, ondanks de hogere initiële kosten.

Pepperl+Fuchs, met hoofdkantoor in Mannheim, Duitsland, brengt tientallen jaren expertise in industriële sensor- en interfacetechnologie in het KCD2-STC-Ex1-ontwerp. Het is belangrijk op te merken dat hoewel het standaard KCD2-STC-Ex1-model beschikbaar blijft, Pepperl+Fuchs heeft aangegeven dat de KCD2-STC-Ex1.SP-variant niet langer commercieel wordt verkocht, met opvolgerproducten beschikbaar voor huidige projecten. Dit weerspiegelt de continue productverbeteringsaanpak van het bedrijf, terwijl de ondersteuning voor bestaande installaties wordt gehandhaafd.