Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1 : Aperçu technique et applications

Le Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1 est une barrière isolée monocanal conçue pour l'interface avec les transmetteurs SMART à 2 fils et les sources de courant dans les systèmes d'automatisation industrielle. Ce module de conditionnement de signal assure l'isolation électrique entre les appareils de terrain situés en zones dangereuses et l'équipement du système de contrôle en zones sûres, garantissant une transmission de signal fiable tout en respectant les normes de sécurité intrinsèque. Avec son boîtier compact de 12,5 mm de largeur et sa capacité de montage sur rail DIN, l'appareil offre des options d'intégration flexibles pour les conceptions de panneaux de contrôle.

Spécifications techniques et principes de fonctionnement

Le KCD2-STC-Ex1 fonctionne sur une alimentation 24V DC avec une large plage de tension d'entrée de 19-30V DC et présente une faible consommation d'énergie de ≤1,1W dans des conditions normales. Le module accepte les signaux d'entrée analogiques 4-20mA provenant des appareils de terrain et fournit des sorties isolées de courant 4-20mA ou de signaux de tension 1-5V, la sortie étant configurable via des commutateurs DIP internes. L'appareil intègre une technologie avancée de traitement du signal qui convertit les signaux entrants en format numérique pour l'isolation avant de les reconvertir en sorties analogiques, atteignant une haute précision avec moins de 0,1 % de déviation à pleine échelle à 20°C.

Cette barrière d'isolation utilise de multiples mécanismes de protection, notamment des diodes Zener pour la limitation de tension et des résistances pour la restriction de courant, garantissant que l'énergie transférée vers les zones dangereuses reste dans les limites de sécurité. L'isolation électrique entre les circuits d'entrée/sortie, d'entrée/alimentation et de sortie/alimentation est conforme aux normes IEC/EN61010-1, avec une tension d'isolation nominale de 300Veff. Le module prend en charge le protocole de communication HART via des bornes dédiées, permettant une communication numérique bidirectionnelle avec les appareils de terrain intelligents sans interrompre le signal analogique.

Certifications de sécurité et conformité

Le KCD2-STC-Ex1 répond aux exigences du niveau d'intégrité de sécurité SIL 2 selon la norme IEC/EN 61508, avec une certification de capacité systématique (SC) 3, ce qui le rend adapté aux systèmes instrumentés de sécurité dans les industries de transformation. Cette certification garantit que l'appareil offre une protection fiable contre les explosions potentielles dans les zones dangereuses où des gaz inflammables ou de la poussière peuvent être présents. L'approche de sécurité intrinsèque mise en œuvre dans la conception permet la maintenance et l'étalonnage des équipements de terrain connectés sans nécessiter d'arrêts d'alimentation dans les zones dangereuses, ce qui réduit considérablement les temps d'arrêt et améliore l'efficacité opérationnelle.

Fonctionnalités d'installation et de configuration

L'installation du KCD2-STC-Ex1 est simplifiée grâce à sa technologie de connexion par bornes à ressort, qui prend en charge le câblage enfichable pour un assemblage plus rapide. Le module est conçu pour être monté sur des rails DIN standard de 35 mm selon la spécification EN 60715:2001, avec des dimensions compactes de 12,5 × 114 × 122 mm (0,5 × 4,5 × 4,8 pouces). La flexibilité de configuration est obtenue grâce aux paramètres des commutateurs DIP qui permettent aux utilisateurs de choisir entre différents modes de fonctionnement, notamment les configurations de source de courant, de puits de courant et de sortie de tension pour chaque canal. Le réglage d'usine par défaut configure les deux sorties en mode source de courant, ce qui est l'exigence d'application la plus courante.

Applications industrielles et intégration système

Cette barrière d'isolation est particulièrement précieuse dans des industries telles que le pétrole et le gaz, la transformation chimique, les produits pharmaceutiques et la production d'électricité où la sécurité intrinsèque est primordiale. Les applications typiques incluent l'interface avec les transmetteurs de pression, les capteurs de température, les débitmètres et autres instruments de terrain à 2 fils situés dans des zones dangereuses classifiées. Le module permet une intégration transparente entre les appareils de terrain et les systèmes de contrôle, notamment les DCS (systèmes de contrôle distribués), les PLC (contrôleurs logiques programmables) et les systèmes SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).

La capacité de conditionnement du signal du KCD2-STC-Ex1 améliore la précision de la mesure en protégeant contre les boucles de masse et les interférences électromagnétiques, ce qui est particulièrement important lors de la transmission de signaux analogiques de faible niveau sur de longues distances du terrain à la salle de contrôle. Le temps de réponse rapide de l'appareil avec un temps de montée/descente ≤10 ms et un temps de stabilisation ≤50 ms garantit un délai de signal minimal dans les applications critiques de contrôle de processus. Avec une bande passante de 0-3 kHz (-3 dB), le module maintient l'intégrité du signal pour les variables de processus dynamiques tout en filtrant le bruit haute fréquence.

Avantages comparatifs par rapport aux solutions alternatives

Par rapport aux barrières Zener, la barrière d'isolation KCD2-STC-Ex1 offre des performances supérieures grâce à une isolation galvanique complète entre les circuits de terrain et de contrôle. Cette isolation élimine le besoin de systèmes de mise à la terre spéciaux requis par les barrières Zener et permet la connexion d'instruments de terrain mis à la terre sans créer de boucles de masse qui peuvent compromettre la précision du signal. Les capacités de conversion et de conditionnement du signal offrent des fonctionnalités supplémentaires au-delà de la simple limitation d'énergie, faisant de la barrière d'isolation une solution plus complète malgré son coût initial plus élevé.

Pepperl+Fuchs, dont le siège social est à Mannheim, en Allemagne, apporte des décennies d'expertise en matière de capteurs industriels et de technologie d'interface à la conception du KCD2-STC-Ex1. Il est important de noter que bien que le modèle KCD2-STC-Ex1 standard reste disponible, Pepperl+Fuchs a indiqué que la variante KCD2-STC-Ex1.SP n'est plus vendue commercialement, avec des produits successeurs disponibles pour les projets en cours. Cela reflète l'approche d'amélioration continue des produits de l'entreprise tout en maintenant le support des installations existantes.