接口设备的五项创新

作者:Klaus Ebinger,本文作者系Turck公司接口技术产品生产经理。 文章来源:《流程工业》 发布时间:2016-04-29
新的接口设备在结构紧凑性、安全可靠性、准确性、速度和全球化应用等五个方面都有了全新的突破——成熟的技术有着自己的优缺点:应用非常广泛且技术成熟,但总有一天它将跟不上时代的步伐。若要保持其优越性能就只有不断地利用最新技术开发新的产品,保证用户的投资在今后的10年内不会贬值。Turck公司以其在ACHEMA展期间首次亮相的新一代接口设备IMX系列接口平台满足了这些要求。

当您实地考察一下接口技术的发展情况时,您就会马上感受到,接口设备的生产企业和用户在评判接口设备时越来越多地依据以下三大标准:

安全性:尤其是在易燃易爆安全防护时的防爆隔离和SIL功能性安全;

体积:电气柜中的空间占用;

性能:尤其侧重于接口设备的工作速度和准确性。

即便是现有的接口设备在一定程度上满足了上述要求,但一般情况下它们的进一步研发常常会受到限制。

长时间以来,Turck公司就在市场上销售各种不同的接口设备,并不断依照当前技术发展状况,研发与最新技术发展水平保持一致的接口产品。但作为一家电气产品生产企业,只有开发出了全新的电气接口平台,才可以称之具备了提供基于最新技术水平的未来型技术产品,且能够在今后10年内保证用户的投资。因此,Turck公司在新一代接口设备的研发工作中投入了很多时间和资金。经过了大量的性能测试和多项认证,这家位于德国Mühleim市的自动化技术企业终于在2015年度的ACHEMA展期间首次展示了自己全新开发的IMX系列接口平台。这一全新的接口平台不仅满足了上面提到的安全性、结构紧凑和性能优越的要求,而且还开辟了新的应用前景:例如其10~30 VDC直流电应用性能使其可以在移动式设备中应用。

功能性安全

近年来,功能安全的话题变得越来越重要。安全完整性等级SIL与产品质量有着同等的地位和重要性。设备运营商逐步在生产使用中对安全性有了更加深入的理解和认识。这就迫使制造商不得不应对这一挑战。在研发新一代的IMX系列产品时,Turck公司完全按照IEC 61508标准组织自己的研发过程。

获得认可的独立认证机构认证了这一研发过程。大量的使用说明书和调试辅助说明资料等帮助用户在功能性安全的电路中正确使用仪器设备。

全球性的认证

易燃易爆安全防护是一项挑战,尤其是同样的仪器设备要在不同国家和地区使用时。遗憾的是,并非所有国家和地区都有着像欧盟一样的Atex易燃易爆安全防护技术统一规范。其他国家有着自己不同的标准。这种情况为所有仪器设备生产企业提出了挑战,一款产品需要满足全球各国家和地区不同的易燃易爆安全防护标准。

Turck公司研发的IMX系列产品成功地做到了这一点。IMX系列的接口设备在欧洲、北美洲、南美洲、中国和亚洲其他国家都畅通无阻,获得了UL、FM、Atex、Nepsi、Kosha、Imetro和IEC安全认证证书。在不久的将来也将获得船用认证证书。有了这些证书,用户可以在世界各地的生产基地中使用IMX系列的接口设备。

最小的空间占用

大约20年前,Turck公司的MK系列接口设备还需要3 cm的宽度来安置其温度信号显示装置,今天的IM系列则只需要18 mm了。而新的IMX系列还要更窄——每一个温度信号显示装置仅需6.25 mm的宽度就够了。由于新型接口设备的外壳宽度只有12.5 mm,每侧最多可有4组接线端子,从而使得这一设备的通道密度在市场的同类产品中无可比拟。在有继电器输出的隔离放大器和温度测量放大器(两通道四线电阻式温度传感器)中,它们在电气柜安装卡槽中的空间占用减少到了IM系列的一半。由于它的接线端子都是可以插接连接的,因此在更换三芯传感器时只需拔出接线端子即可。

最高的精度

尽管宽度尺寸很小,但Turck公司还是成功地做到了提高新产品的精度,包括提高它的工作精度和工作速度。这一点在防爆型模拟信号隔离器IMX 12-AI中表现的最为突出。全新的电子设计使它能够更好地抵抗外部干扰和影响,例如温度或者电压波动的影响,这也就减少了接口设备对检测回路整体性能的影响。接口设备工作时的精度更加准确,从而也提高了现场总线仪器设备的工作精度。

在考察精度时,不仅要关注设备的线性偏差,那些在数据表中被生产企业非常委婉的加以介绍的数据也是您要考察的重点。仅根据数据表中的数据几乎是无法对仪器设备进行比较的。环境的影响因素,例如温度、供电电压的波动或者接口设备连接的负载变化等,都将明显地影响接口设备的工作性能。Turck公司详细地说明了这些误差、偏差和实际应用的条件,把它们都综合到接口设备的总误差之中,例如综合到重复使用性能和滞后性能之中。利用温度系数,新型接口设备还计算出了被称之为整体性能的技术指标。这一指标反映的不是抽象的实验室条件,而是实际应用中的性能。在12.5 mm宽度的接口设备中,IMX系列中的模拟信号分离器和温度测量放大器有着验证了的最佳整体性能。

15 000 Hz的检测频率

在检测速度方面,新系列中的防爆隔离放大器IMX 12-DI同样也有着同类设备中最佳的性能数据。在输入频率方面,通常只有专用频率检测转换器才能达到的信号输入频率可以被空间占用更少、更加经济实惠和性能可靠的新产品轻而易举地做到。它能最佳地按照最高达15 000 Hz的频率传输检测值,且不会对信号转换产生不利影响。借助于很高的检测频率也能传递分辨率和精度都很高的模拟检测信号。可以省略模拟数据检测中常用的温度补偿。到目前为止,市场中还没有其他隔离放大器具有如此性能。

移动式的和自给自足的供电单元

这一接口平台的主要用户是流程工业企业,尤其是化工、制药、石油和天然气工业领域。Turck公司计划利用IMX系列接口平台的一些特殊装置实现迄今为止一直没有的新功能。IMX 12 系列的接口设备可以在10~30V的直流电压范围内工作和使用。这就开辟了能够在蓄电池、太阳能收集器或者小型风力发电设备供电环境中应用的可能性。这使得IMX接口平台在中小型设备的移动式应用和自给自足供电驱动的应用中具有非常诱人的前景。借助于全球化的认证,使得例如离心机生产企业或者生物质发电厂在新型接口设备的帮助下,能够把其产品出口和销售到世界各地。

发展壮大的产品品种

除了像数字信号输入输出和模拟信号输入输出这类标准型接口设备外,IMX 12系列的新型接口设备还可以与温度检测放大器、电位放大器和转速检测转换器等组合起来构成不同的变型。在ACHEMA展期间,Turck公司首次展示了新型的接口设备:配有双通道温度检测放大器的IMX 12-TI,配有防爆隔离放大器的IMX 12-DI,配有阀控制模块的IMX 12-DO以及配有防爆型HART模拟信号隔离器的IMX 12-AI和HART模拟信号输出的IMX 12-AO。

Turck公司还将陆续开发这一系列的新产品,以满足所有的市场需求,使新型接口平台更加完善,这也进一步保护了用户的投资。

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