Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1：技術概要と用途

Pepperl+Fuchs KCD2-STC-Ex1は、産業オートメーションシステムにおいて、2線式SMARTトランスミッターおよび電流源とのインターフェース用に設計されたシングルチャネル絶縁バリアです。この信号調整モジュールは、危険区域に設置されたフィールドデバイスと安全区域の制御システム機器との間の電気的絶縁を提供し、本質安全規格を維持しながら、信頼性の高い信号伝送を保証します。コンパクトな12.5mmのハウジング幅とDINレール取り付け機能を備え、制御盤設計に柔軟な統合オプションを提供します。

技術仕様と動作原理

KCD2-STC-Ex1は、19-30V DCの広い入力電圧範囲と、通常条件下で≤1.1Wの低消費電力を特徴とする24V DC電源で動作します。このモジュールは、フィールドデバイスからの4-20mAアナログ入力信号を受け入れ、4-20mA電流または1-5V電圧信号のいずれかの絶縁出力を提供します。出力は内部DIPスイッチで設定可能です。このデバイスは、入力信号をデジタル形式に変換して絶縁し、その後アナログ出力に再変換する高度な信号処理技術を組み込んでおり、20°Cでフルスケール偏差の0.1%未満という高精度を実現しています。

この絶縁バリアは、電圧制限用のツェナーダイオードや電流制限用の抵抗など、複数の保護メカニズムを採用しており、危険区域に転送されるエネルギーが安全限界内に収まるようにしています。入力/出力、入力/電源、および出力/電源回路間の電気的絶縁は、IEC/EN61010-1規格に準拠しており、定格絶縁電圧は300Veffです。このモジュールは、専用端子を介したHART通信プロトコルをサポートしており、アナログ信号を中断することなく、スマートフィールドデバイスとの双方向デジタル通信を可能にします。

安全認証とコンプライアンス

KCD2-STC-Ex1は、IEC/EN 61508規格に準拠した安全度水準SIL 2の要件を満たし、Systematic Capability (SC) 3認証を取得しており、プロセス産業における安全計装システムに適しています。この認証は、可燃性ガスや粉塵が存在する可能性のある危険区域での潜在的な爆発に対する信頼性の高い保護を提供することを保証します。設計に実装された本質安全アプローチにより、危険区域での電源遮断を必要とせずに、接続されたフィールド機器のメンテナンスと校正が可能になり、ダウンタイムを大幅に削減し、運用効率を向上させます。

設置と構成機能

KCD2-STC-Ex1の設置は、プッシュイン配線をサポートするスプリング端子接続技術により簡素化され、より迅速な組み立てを可能にします。このモジュールは、EN 60715:2001仕様に準拠した標準35mm DINレールへの取り付け用に設計されており、12.5 × 114 × 122mm (0.5 × 4.5 × 4.8インチ)のコンパクトな寸法です。構成の柔軟性は、DIPスイッチ設定によって実現され、ユーザーは各チャネルの電流源、電流シンク、および電圧出力構成を含むさまざまな動作モードを選択できます。デフォルトの工場出荷時の設定では、両方の出力が電流源モードに設定されており、これは最も一般的なアプリケーション要件です。

産業用途とシステム統合

この絶縁バリアは、本質安全が最重要となる石油・ガス、化学処理、製薬、発電などの産業で特に価値があります。一般的な用途には、分類された危険区域に設置された圧力トランスミッター、温度センサー、流量計、およびその他の2線式フィールド機器とのインターフェースが含まれます。このモジュールは、フィールドデバイスとDCS（分散制御システム）、PLC（プログラマブルロジックコントローラー）、SCADA（監視制御およびデータ収集）システムを含む制御システムとのシームレスな統合を可能にします。

KCD2-STC-Ex1の信号調整機能は、グランドループや電磁干渉からの保護により測定精度を向上させます。これは、フィールドから制御室まで長距離にわたって低レベルのアナログ信号を送信する場合に特に重要です。デバイスの高速応答時間（立ち上がり/立ち下がり時間≤10ms、整定時間≤50ms）は、重要なプロセス制御アプリケーションでの信号遅延を最小限に抑えます。0-3kHz（-3dB）の帯域幅により、モジュールは高周波ノイズを除去しながら、動的プロセス変数の信号完全性を維持します。

代替ソリューションとの比較優位性

ツェナーバリアと比較して、KCD2-STC-Ex1絶縁バリアは、フィールド回路と制御回路間の完全なガルバニック絶縁を通じて優れた性能を提供します。この絶縁により、ツェナーバリアに必要な特別な接地システムが不要になり、信号精度を損なう可能性のあるグランドループを作成することなく、接地されたフィールド機器を接続できます。信号変換および調整機能は、基本的なエネルギー制限を超えた追加の機能を提供し、初期コストは高いものの、絶縁バリアをより包括的なソリューションにします。

ドイツのマンハイムに本社を置くPepperl+Fuchsは、産業用センサーおよびインターフェース技術における数十年の専門知識をKCD2-STC-Ex1の設計にもたらしています。標準のKCD2-STC-Ex1モデルは引き続き利用可能ですが、Pepperl+Fuchsは、KCD2-STC-Ex1.SPバリアントは現在、商業的に販売されておらず、現在のプロジェクトには後継製品が利用可能であることを示しています。これは、既存の設置に対するサポートを維持しながら、同社の継続的な製品改善アプローチを反映しています。