Передатчик температуры Sitrans 7NG3211-1NN00 7NG3 211-1NN00 7NG3211-1NNOO

Siemens 7NG3211-1NN00 | SITRANS TH200 Преобразователь температуры — Тип B головки (DIN 43729), 4–20 мА двухпроводной, программируемый, гальваническая развязка, универсальный вход для датчика

Обзор

Siemens 7NG3211-1NN00 — это SITRANS TH200 — компактный преобразователь температуры, монтируемый в головку, который находится внутри соединительной головки в точке установки датчика, а не в шкафу управления.

Концепция TH200 проста: вместо того, чтобы передавать необработанный милливольтовый или резистивный сигнал от датчика до преобразователя, установленного на панели, или непосредственно на входную карту DCS, преобразователь преобразует сигнал в ток 4–20 мА непосредственно в точке измерения.

Сигнал контура 4–20 мА затем передается в диспетчерскую — сигнал, который гораздо более устойчив к электрическим помехам, сопротивлению кабеля и электромагнитным помехам, чем микровольтовые или низкоомные сигналы датчика, которые он заменяет.

Соединительная головка типа B по стандарту DIN 43729 является стандартным корпусом для датчиков температуры технологических процессов в европейской и многих мировых отраслях промышленности. Это цилиндрическая металлическая головка, которая закрывает гильзу или кабельный ввод в точке измерения, внутри которой находится клеммная колодка датчика.

Форм-фактор SITRANS TH200 соответствует этой стандартной головке — печатная плата преобразователя помещается во внутренние размеры головки, крепится к DIN-рейке или клеммной колодке внутри и оставляет доступной клеммную полосу головки как для проводки датчика, так и для контура.

Дополнительное пространство на панели, дополнительный корпус и дополнительная прокладка кабеля не требуются — преобразователь находится в точке измерения.

Универсальный входной каскад делает TH200 по-настоящему гибким в применениях на технологических установках.

На установке могут быть датчики RTD (Pt100 для стандартных измерений температуры), термопары (тип K для применений с более высокой температурой) и устаревшие датчики от разных производителей с различными типами сигналов — все они подключены к преобразователям TH200, настроенным соответствующим образом для каждого типа датчика.

Один тип прибора в инвентаре запасных частей охватывает весь спектр типов датчиков на установке, вместо того чтобы требовать отдельные модели преобразователей для каждой технологии датчиков.

Ключевые характеристики

Универсальный вход для датчика — Широта совместимости

Универсальный входной каскад TH200 принимает полный спектр типов датчиков температуры, используемых в промышленном технологическом измерении:

Датчики RTD (резистивные датчики температуры): Наиболее распространенный тип в промышленном измерении температуры технологических процессов.

Pt100 (платиновый стандарт 100 Ом при 0 °C) доминирует в европейской практике; Pt1000 (1000 Ом) обеспечивает более высокую точность на коротких кабельных линиях; никелевые RTD Ni100 и Ni1000 используются в специфических применениях.

TH200 обрабатывает все стандартные типы RTD, включая менее распространенные медные RTD Cu10 и специальные кривые линеаризации.

Термопары: Для более высоких температур, где RTD не могут работать (выше примерно 600 °C), или для экономически выгодного большого количества датчиков, термопары являются стандартом.

TH200 принимает все распространенные типы термопар: K (наиболее широко используемый универсальный тип, от -200 до +1300 °C), J (железо-константан, универсальный), T (медь-константан, низкотемпературный), E, N, R, S (платиновые типы для высокой точности и высокой температуры), B (для очень высоких температур до ~1800 °C) и специальные типы L, C, D и U.

Сигналы милливольт и сопротивления: Помимо названных типов датчиков, TH200 принимает необработанные милливольтовые и резистивные входы с пользовательской линеаризацией — это позволяет ему взаимодействовать с нестандартными датчиками, преобразователями давления-температуры и другими технологическими приборами, кривые характеристик выходного сигнала которых могут быть определены до 30 парами значений X-Y, хранящимися в преобразователе.

Эта широта входных данных означает, что запас единиц 7NG3211-1NN00 покрывает всю инфраструктуру измерения температуры на установке.

Гальваническая развязка — почему это важно на технологических установках

Гальваническая развязка между входной цепью датчика TH200 и его выходным контуром 4–20 мА — это не маркетинговая функция, а требование к целостности измерения во многих применениях на технологических установках.

Датчики температуры технологических процессов часто имеют общий локальный опорный потенциал с оборудованием, которое они измеряют — термопара, вставленная в заземленный металлический сосуд, сама находится под потенциалом заземления сосуда, который может отличаться от потенциала заземления диспетчерской на несколько вольт из-за разницы потенциалов заземления на больших площадках установки.

Без развязки эта разница потенциалов заземления вносит ошибку синфазного напряжения в измерение, приводя к неправильным показаниям температуры. 

С гальванической развязкой входная цепь TH200 электрически изолирована от выходного контура — вход датчика и контур 4–20 мА работают на отдельных опорных точках, а разница потенциалов заземления между местом установки датчика и диспетчерской не вызывает ошибок измерения.

Развязка также обеспечивает защиту от импульсных перенапряжений, вызванных ударами молнии, аварийными условиями на установке и пуском больших двигателей, которые могут вызвать разрушительные напряжения на цепях датчиков в незащищенных установках.

Изолированный вход TH200 защищает как сам преобразователь, так и последующую входную карту DCS от этих переходных процессов.

Программируемость — настройка TH200 для каждого применения

SITRANS TH200 хранит свои рабочие параметры — выбор типа датчика, диапазон измерения (верхний и нижний пределы), характеристики выходного сигнала и реакцию на неисправность — в энергонезависимой памяти.

Эти параметры настраиваются с помощью программного обеспечения SIPROM T, установленного на ПК, подключенного к TH200 через модем RS-232, подключенный к контуру 4–20 мА. Альтернативно, коммуникатор HART (портативный или на основе модема) может получить доступ к параметрам TH200 через протокол HART, наложенный на выходной ток.

Процесс настройки определяет диапазон измерения: для RTD Pt100, измеряющего в диапазоне от 0 °C до 150 °C, преобразователь настраивается на выход 4 мА при 0 °C и 20 мА при 150 °C.

Любая температура между этими пределами дает пропорциональный выходной ток, который DCS или контроллер считывает как значение температуры. 

Полный диапазон может быть отрегулирован в пределах диапазона измерения типа датчика — сужение диапазона для соответствия фактическому рабочему окну технологической переменной увеличивает эффективное разрешение выхода 4–20 мА для данного конкретного применения.

Часто задаваемые вопросы

В1: Каков минимальный диапазон измерения (температурный диапазон), для которого может быть настроен TH200?

Минимальный измеряемый диапазон зависит от типа датчика. Для датчиков RTD, таких как Pt100, минимальный диапазон обычно составляет от 10 °C до 50 °C в зависимости от конкретной конфигурации и требуемой точности.

Очень узкие диапазоны увеличивают чувствительность к воздействию температуры окружающей среды и шуму, поэтому практические минимальные диапазоны определены в технических данных SITRANS TH200.

Для большинства технологических применений диапазоны 50 °C или шире обеспечивают наилучшее сочетание разрешения и стабильности.

В2: Может ли SITRANS TH200 работать с трехпроводным или четырехпроводным подключением Pt100, или только с двухпроводным?

SITRANS TH200 поддерживает двухпроводное, трехпроводное и четырехпроводное подключение RTD. Трехпроводное и четырехпроводное подключение обеспечивают компенсацию сопротивления кабеля — преобразователь измеряет и вычитает сопротивление соединительных проводов, устраняя ошибку измерения температуры, которую вносят двухпроводные подключения при длинных кабельных линиях.

Для измерений Pt100, где требуется точность лучше ±1 °C на длине кабеля более нескольких метров, рекомендуется минимальное трехпроводное подключение.

Четырехпроводное подключение обеспечивает наиболее точную компенсацию и используется в лабораторных измерениях.

В3: 7NG3211-1NN00 не имеет взрывозащиты. Каков правильный номер детали для использования во взрывоопасных зонах ATEX Zone 1 или Zone 2?

Для применений в зоне ATEX Zone 2 (газовая среда, обычно не присутствующая) соответствующим вариантом является 7NG3211-1AN00 (сертификация искробезопасности ATEX).

Для одобрения FM/cFMUS (Северная Америка) эквивалентным вариантом является 7NG3211-1BN00.

Оба обеспечивают идентичную функциональность измерения стандартному 7NG3211-1NN00, но сертифицированы для использования во взрывоопасных средах в соответствии с соответствующими нормативными базами. 

Стандартный 7NG3211-1NN00 может устанавливаться только в безопасных зонах (без классификации взрывоопасной среды).

В4: Как TH200 сигнализирует о неисправности датчика — например, об обрыве термопары?

Когда TH200 обнаруживает неисправность датчика (обрыв, короткое замыкание или выход сигнала за пределы диапазона), он реагирует определенным выходным током неисправности, настроенным во время назначения параметров.

Стандартные варианты: установить выход на 3,6 мА (ниже рабочего нуля 4 мА, сигнализируя о неисправности DCS), установить на 21 мА (выше полного диапазона, сигнализируя о неисправности вверх) или удерживать последнее действительное значение. 

Конкретная реакция на неисправность выбирается на основе логики системы управления установки и последствий для безопасности ложного показания по сравнению с четко обозначенным током неисправности.

Большинство систем DCS могут обнаруживать как неисправности вверх, так и вниз и генерировать соответствующие сигналы тревоги.

В5: Что заменяет снятый с производства SITRANS TH200 в текущем ассортименте продукции Siemens?

SITRANS TH200 был заменен SITRANS TH300 (7NG3212-0NN00 для стандартной версии без Ex) в текущем портфеле преобразователей температуры Siemens.

TH300 обеспечивает ту же установку в соединительную головку, двухпроводной выход 4–20 мА и гальваническую развязку, что и TH200, с добавлением полной возможности связи HART как для параметризации, так и для передачи состояния — значительное преимущество по сравнению с проприетарной параметризацией TH200 на основе модема. 

Для существующих установок TH200, требующих замены по техническому обслуживанию, на вторичном рынке доступны единицы 7NG3211-1NN00.

Для новых установок или модернизации систем TH300 является текущей рекомендацией Siemens.