Подсказка

Ссылка для скачивания печатной версии технической документации:

Интерфейсный преобразователь «USB-HART/RS-485»

Преобразователь интерфейсов «USB-HART/RS-485» соответствует ТУ 26.30.11.150-002-00354407-2021 и предназначен для согласования (связи) персонального компьютера (ПК) или средств автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) с интеллектуальными устройствами, поддерживающими HART-протокол, преобразовывая данные, передаваемые по HART-протоколу, или Modbus через интерфейс RS-485, в данные передаваемые по интерфейсу USB (виртуальный COM-порт).

Подсказка

Скачать 3D-модель в формате .stp можно здесь

Основные сведения об изделии

Наименование

Интерфейсный преобразователь «USB-HART/RS-485»

Предприятие-изготовитель

ООО «СНЭМА-СЕРВИС», 450022, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул. 50-летия Октября д.24 тел. 8(347)2284316, www.snemaservis.ru

Назначение

Преобразователь интерфейсов «USB-HART/RS-485» соответствует ТУ 26.30.11.150-002-00354407-2021 и предназначен для согласования (связи) персонального компьютера (ПК) или средств автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) с интеллектуальными устройствами, поддерживающими HART-протокол, преобразовывая данные, передаваемые по HART-протоколу, или Modbus через интерфейс RS-485, в данные передаваемые по интерфейсу USB (виртуальный COM-порт).

Конструктивно выполнен в моноблочном настольном исполнении. Преобразователь разработан в общепромышленном и взрывозащищенном (Ex-ia) исполнении. Предназначен для установки вне взрывоопасных зон и может применяться для работы с устройствами (датчиками) установленными во взрывоопасных зонах.

Технические характеристики

Характеристики внешнего воздействия

Параметр	Значение
Рабочий диапазон температур, ºС	от -20 до +50
Рабочий диапазон атмосферного давления, кПа	от 84,0 до 106,7
Внешнее переменное магнитное поле частотой 50 Гц напряженностью, не более, А/м	400
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69	УХЛ 3.1
Группа исполнения по стойкости к вибрации по ГОСТ Р 52931-2008	V1

Общие технические характеристики

Параметр	Значение
Степень защиты от воздействия окружающей среды по ГОСТ 14254-2015	IP40
Взрывозащищенное исполнение	[Ex ia Ga] IIC X
Тип разъемов для подключения по HART-протоколу, RS-485	Разъемы типа «Banana», максимальное входное сечение 4 мм²
Масса, не более, кг	0,08
Габаритные размеры, мм	90х65х27
Средняя наработка до отказа, не менее, ч	30000

Электрические характеристики

Параметр	Значение
Класс защиты от поражения электрическим током по ГОСТ12.2.007.0-75	III
Напряжение питания Преобразователя (от USB порта), не более, В	5
Ток потребления, не более, мА	300
Значения испытательного напряжения при проверке прочности гальванической изоляции между входными и выходными цепями Преобразователя, В	500
Сопротивление электрической изоляции между входными и выходными цепями Преобразователя при нормальных климатических условиях, не менее, МОм	40

Протокол HART

Параметр	Значение
Амплитуда HART сигнала синусоидальной формы с частотой 1200 или 2200 Гц, мВ	250±10
Обнаружение HART сигнала при размахе амплитуды более, мВ	120
Отсутствие реакции на HART сигнал при размахе амплитуды менее, мВ	80
Напряжение встроенного источника питания, В	24
Максимальный ток потребления от встроенного источника питания, мА	30
Скорость передачи данных, бод	1200

Выходные значения искробезопасных электрических цепей HART

Параметр	Значение
Максимальное выходное напряжение Uo, В	+24
Максимальный выходной ток Io, мА	53,7
Максимальная выходная мощность Po, Вт	0,32
Максимальная выходная емкость Сo, нФ	27,5
Максимальная выходная индуктивность Lo, мкГн	50

Интерфейс RS-485

Параметр	Значение
Размах выходного дифференциального сигнала, не менее, В	2,1
Обнаружение входного сигнала при размахе, более, мВ	70
Согласующий терминальный резистор, Ом	100
Максимальная скорость передачи данных, Мбит/сек	3
Скорость передачи данных, бод	От 1200 до 256000

Выходные значения искробезопасных электрических цепей RS-485

Параметр	Значение
Максимальное выходное напряжение Uo, В	+5
Максимальный выходной ток Io, мА 2	85
Максимальная выходная мощность Po, Вт	0,11
Максимальная выходная емкость Сo, нФ	5,5
Максимальная выходная индуктивность Lo, мкГн	50

Комплектность

Наименование	Обозначение	Количество
Преобразователь	СНС.1.000.001	1
USB-кабель тип А-В		1
Комплект щупов		1
Паспорт	СНС.1.000.001.ПС	1
Руководство по эксплуатации *	СНС.1.000.001.РЭ
Чехол-сумка для переноски		1

*

Поставляется на партию изделий

Внешний вид

Преобразователь интерфейсов выполнен в моноблочном настольном исполнении. На лицевой панели в правом нижнем углу расположены переключатели для управления. С левой стороны имеются индикаторные светодиоды.

На верхней части преобразователя расположены разъемы типа «Banana» для подключения к цепям интеллектуального датчика (4-20 мА или RS-485-A/B).

На нижней части имеется USB-разъем типа В для подключения к ПК.

Описание работы

Преобразователь представляет собой устройство, предназначенное для согласования (связи) ПК или средств АСУТП с интеллектуальными устройствами, поддерживающими HART-протокол или интерфейс RS-485.

Согласно структурной схеме, USB/UART соединяется с преобразователем UART/RS-485 или UART/HART в зависимости от выбранного интерфейса.

Гальваническая изоляция интерфейса RS-485 обеспечивается применением преобразователя UART/RS-485 со встроенной гальванической изоляцией и источника питания DC/DC.

Гальваническая изоляция интерфейса HART обеспечивается применением разделительных конденсаторов и источника питания DC/DC.

Выходные клеммы для подключения внешнего устройства коммутируются в зависимости от выбранного интерфейса.

Примечание

Включение встроенного источника питания HART +24В не влияет на работоспособность и передачу данных при выбранном интерфейсе RS-485.

Для визуализации параметров и обмена данных преобразователя предусмотрены индикаторные светодиоды.

Соединение с ПК производится посредством подключения USB-кабеля типа А-В входящим в комплект поставки, и предназначен для работы с ПК работающим на базе ОС Windows 7, 8, 10 серии. Для работы не требуется установки дополнительных драйверов в ручном режиме, они устанавливаются автоматически, преобразователь определяется как виртуальный COM-порт. При первом подключении к ПК в правом нижнем углу монитора последовательно будут появляться надписи «Найдено новое оборудование», «Установка ПО драйвера устройства» и «Устройство готово к использованию».

Важно

При первом подключении преобразователя к ПК необходимо зайти в «Диспетчер устройств» и в разделе «Порты (COM и LPT)» 2 раза щелкнуть левой кнопкой мыши по «Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge». Во вкладке «Управление электропитанием» необходимо снять галочку с «Разрешить отключение этого устройства для экономии энергии»

Подключение к цепям интеллектуального датчика (4-20 мА или RS-485-A/B) осуществляется при помощи щупов, входящих в комплект поставки. Необходимо соблюдать полярность подключения источника питания. Питание преобразователя осуществляется от USB-порта ПК.

Способы подключения преобразователя представлены в разделе Схемы подключения преобразователя интерфейсов «USB-HART/RS-485».

Техническое обслуживание и ремонт

Техническое обслуживание изделия

При эксплуатации следует руководствоваться настоящим руководством по эксплуатации, местными инструкциями и другими нормативно–техническими документами, действующими в данной отрасли промышленности.

В процессе эксплуатации преобразователь должен подвергаться:

• систематическому внешнему осмотру;

• периодической проверке работоспособности.

При проведении систематического внешнего осмотра необходимо проверить:

• целостность корпуса, отсутствие на нем повреждений, сколов и трещин, уменьшающих степень защиты оболочки и повышающих накопление пыли и грязи;

• наличие всех крепежных винтов корпуса;

• отсутствие внешних повреждений у кабелей из комплекта поставки преобразователя;

• наличие и целостность пломб преобразователя.

Внимание

ЗАПРЕЩАЕТСЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ПОВРЕЖДЕНИЯМИ И ДРУГИМИ НЕИСПРАВНОСТЯМИ

Систематический внешний осмотр преобразователя устанавливается в зависимости от производственных условий, но не реже одного раза в год.

Консервация преобразователя должна производиться в соответствии с вариантом защиты ВЗ-10 по ГОСТ 9.014-78.

Для переконсервации используют варианты временной защиты и внутренней упаковки, применяемые для их консервации.

Производить переконсервацию преобразователя частичным вскрытием внутренней упаковки и заменой силикагеля с последующей герметизацией внутренней упаковки.

При переконсервации допускается применять повторно неповрежденную в процессе хранения внутреннюю упаковку. Производить расконсервацию, переконсервацию и упаковывание следует в закрытых вентилируемых помещениях при температуре и относительной влажности окружающего воздуха, соответствующих условиям хранения.

Текущий ремонт изделия

При необходимости ремонта или выявлении гарантийного случая преобразователя, не допускается производить разборку и ремонт самостоятельно. Ремонт может производить только завод-изготовитель. При выходе из строя составных частей преобразователя разрешается заменить на составные части с такими же техническими характеристиками.

Для возврата устройства на ремонт необходимо заполнить форму-возврата. Заполнение такого формуляра позволит быстро и без дополнительных запросов произвести ремонт. При необходимости ремонта сделать следующее:

• распечатать и заполнить бланк для каждого преобразователя;

• прибор очистить и упаковать для транспортировки;

• заполненный формуляр упаковать совместно с преобразователем.

Адрес для обратной доставки указан на задней крышке, также адрес указан на официальном сайте ООО «СНЭМА-СЕРВИС» www.snemaservis.ru.

Проверка работоспособности

Эталонные средства измерений должны быть поверены в соответствии с ПР50.2.006, испытательное оборудование должно быть аттестовано согласно требованиям ГОСТ Р 8.568-2017. Допускается замена указанного оборудования и инструмента другим, аналогичным по своим характеристикам указанному.

Перечень средств контроля и измерений

Наименование	ГОСТ, ТУ, технические характеристики
ПК с разъемом USB	На базе ОС Windows 7, 8, 10 серии
Кабель USB-A – USB-B	2 м
Вольтметр универсальный	0…100В; 0,5%

Проверки следует осуществлять последовательно.

1. Подключить преобразователь к ПК, используя USB-кабель типа А-В;

2. Подключить вольтметр к клеммам HART и HART_COM;

3. Перевести переключатель выбора интерфейса в положение «HART». Индикатор выбранного режима должен загореться;

4. Включить встроенный источник питания +24 В соответствующим переключателем. Напряжение на клемме HART относительно HART_COM должно составлять 24±2 В.

Проверка гальванической изоляции

Перечень средств контроля и измерений

Наименование	ГОСТ, ТУ, технические характеристики
Мегаомметр	500 В

Проверки следует осуществлять последовательно.

1. Отключить от Преобразователя все соединительные провода и кабели;

2. Настроить мегаомметр в режим измерения сопротивления напряжением 500 В;

3. Согласно Руководству на мегаомметр провести измерение сопротивления между одной из клемм RS-485_COM или HART_COM и корпусом разъема USB;

4. Значение сопротивления должно быть не менее 40 МОм.

Предупреждение

Все работы по наладке и техническому обслуживанию преобразователя должны выполняться специалистами, изучившими техническую документацию, конструкцию, а также действующие строительные правила и нормы, и имеющими соответствующую квалификационную группу по технике безопасности.

Наиболее частые поломки и неисправности

Список наиболее частых поломок и неисправностей приведен в таблице.

Неисправность	Возможная причина	Решение
Отсутствует связь с датчиком, но имеется имеется светодиодная индикация TX	Обрыв одного из измерительных щупов из комплекта преобразователя	Восстановить целостность проводов линии «датчик-преобразователь»
	Подключаемый датчик вышел из строя	Проверить функционирование датчика другим прибором. При нарушении рабоспособности датчика, обратиться в сервисный центр
	Наличие помех на линии связи (интерфейс RS-485)	Включить оконечный (терминальный) резистор преобразо- вателя, уменьшить длину линии связи, понизить скорость обмена
Отсутствует индикация красного светодиода и выходное напряжение на клеммах преобразователя, при включении внутреннего источника питания +24 В (интерфейс HART)	Вышел из строя встроенный источник питания +24 В преобразователя	Обратиться на завод-изготовитель
Индикация отсутствует, преобразователь не отображается в «Диспетчере устройств» Windows	Преобразователь вышел из строя	Обратиться на завод-изготовитель
	Обрыв в кабеле USB	Заменить USB кабель
Через некоторое время после подключения к ПК преобразователь перестает работать	Система Windows переводит преобразователь в «спящий» режим	Снять галочку «Разрешить отключение этого устройства для экономии энергии» в свойствах преобразователя (Диспетчер устройств - Порты(COM и LPT) - USB Serial Port - свойства - управление электропитанием)
Индикация RX, TX есть, однако программа не может установить соединение с датчиком (интерфейс HART)	В настройках программы выбран режим фазовой модуляции	Задать в настройках программы режим частотной модуляции (скорость 1200 бод)

Совет

Перед подключением к ПК рекомендуем заранее выбрать режим работы преобразователя

Использование по назначению

Подготовка изделия к использованию

Перед каждым использованием преобразователя необходимо провести внешний осмотр целостности и содержимого из комплекта поставки. Эксплуатировать с повреждениями и другими неисправностями категорически запрещается.

Подсоединение к ПК осуществляется с помощью USB-кабеля типа А-В, входящего в комплект поставки. При подсоединении USB кабеля к компьютеру на лицевой стороне преобразователя должен загореться светодиод HART или RS-485 в зависимости от выбранного интерфейса.

Преобразователь предназначен для работы с ПК на базе операционной системы Windows 7, 8, 10 серии, для работы не требуется установки дополнительных драйверов в ручном режиме, драйвера устанавливаются автоматически. После установки драйверов необходимо установить библиотеку файлов интеллектуального датчика, поставляемую производителем датчика.

На линию интеллектуального датчика преобразователь подсоединяется при помощи измерительных щупов входящих в состав комплекта.

Если при первом подключении преобразователя к ПК в правом нижнем углу монитора последовательно появляются надписи «Найдено новое оборудование» и «ПО для устройства не было установлено», и при этом он определится в диспетчере устройств на вкладке «Порты(COM и LPT)» как USB Serial Port «COMx» с восклицательным знаком, то в этом случае необходимо использовать ручной режим установки (требует наличия у пользователя ПК прав администратора).

Примечание

Необходимый пакет драйверов можно найти на сайте www.silabs.com

Использование изделия

Преобразователь используется при проведении настройки или тестировании датчиков и устройств, использующих HART-протокол или интерфейс RS-485, посредством ПК и сертифицированного ПО, например PACTware, либо специализированное ПО, рекомендуемое производителем подключаемого датчика. После подключения преобразователя к устройству дальнейшая работа с ПО (полевых устройств необходимого производителя) должна происходить в соответствии с руководствами пользователя на эти программные продукты, дополнительных настроек не требуется. При обмене информацией между ПК и датчиками на лицевой стороне преобразователя начнут мигать индикаторы TX RX, сигнализирующие об успешном обмене данных между устройством и ПК.

Перед сменой интерфейса и настроек преобразователя необходимо отключить щупы от интеллектуального датчика.

При эксплуатации преобразователя необходимо выполнять следующие правила техники безопасности:

• запрещается соприкосновение токоведущих частей и элементов, находящихся под напряжением с посторонними предметами;

• запрещается проводить подключение к аппаратуре без отключения питающих напряжений.

Пожарная безопасность преобразователя должна обеспечиваться выполнением требований ГОСТ 12.2.007.0-75 и настоящих технических условий.

Действия в экстремальных условиях

Преобразователь сконструирован и изготовлен таким образом, что в нормальных условиях и при эксплуатации согласно документации изготовителя, при возникновении неисправностей он не представляет опасности для обслуживающего персонала.

Хранение

Преобразователь должен храниться в законсервированном виде или в оригинальной упаковке изготовителя в сухих отапливаемых складских помещениях.

Воздух помещения, в котором хранят преобразователь, не должен содержать коррозионно-активные вещества.

Срок хранения не должен превышать 6 месяцев.

Преобразователи могут храниться как в транспортной таре с укладкой штабелями до пяти ящиков по высоте, так и в потребительской (картонной) таре, в пять рядов на стеллажах, условия хранения преобразователей в транспортной таре по ГОСТ 15150-69, при этом, нижнее значение температуры окружающего воздуха – до минус 30 ºС, относительная влажность – до 98% при температуре плюс 35 °С и более низких температурах, без образования влаги.

Транспортирование

Преобразователи в упаковке транспортируются всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов, действующих на данном виде транспорта. Во время погрузочно-разгрузочных работ и транспортирования ящики не должны подвергаться резким ударам и воздействию атмосферных осадков. Способ укладки ящиков с изделием на транспортное средство должен исключать их перемещение. При транспортировании преобразователей железнодорожным транспортом, вид отправки – мелкая или малотоннажная.

Условия транспортирования соответствуют условиям 5 по ГОСТ 15150-69, при этом нижнее значение температуры окружающего воздуха до минус 30 ºС, относительная влажность до 98 % при температуре плюс 35 °С и более низких температурах, без конденсации влаги.

Срок пребывания преобразователей в соответствующих условиях транспортирования не более 3 месяцев.

Утилизация

Преобразователь не представляет опасности для жизни, здоровья людей и окружающей среды как в процессе эксплуатации, так и после окончания срока эксплуатации.

Конструкция преобразователя не содержит химически и радиационно-опасных компонентов.

Утилизацию должна проводить эксплуатирующая организация и выполнять согласно нормам и правилам, действующим на территории потребителя, проводящего утилизацию. По истечении срока службы преобразователь утилизируется путем разборки.

При утилизации отходов материалов должны соблюдаться требования по охране природы согласно ГОСТ 17.1.1.01-77, ГОСТ 17.1.3.13-86, ГОСТ 17.2.3.02-2014 и ГОСТ 17.2.1.04-77.

Утилизация отходов материалов – согласно СанПиН 2.1.7.1322-03.

Ресурсы, сроки службы и хранения, гарантии изготовителя

Изготовитель гарантирует соответствие преобразователя требованиям ТУ 26.30.11.150-002-00354407-2021_Технические условия.

Время наработки на отказ не менее 30 000 часов.

Средний срок службы 10 лет.

Гарантийный срок эксплуатации 12 месяцев со дня отгрузки.

Гарантийный срок хранения 6 месяцев с момента изготовления.

Гарантийный ремонт проводит предприятие изготовитель ООО «СНЭМА-СЕРВИС».

В случаях выхода из строя преобразователя в послегарантийный период ремонт может производиться предприятием-изготовителем по отдельному договору за счет пользователя.

Схемы подключения преобразователя интерфейсов «USB-HART/RS-485»

Cхема подключения к устройству с RS-485

На рисунке ниже показана рекомендуемая схема подключения преобразователя.

Устройство с интерфейсом RS-485, преобразователь интерфейсов «USB-HART/RS-485», Rт – оконечный (терминальный) резистор 100 Ом, SW-2 –переключатель оконечного резистора, ПК – персональный компьютер

Подключение в токовую петлю 4-20 mA

На рисунке ниже показана рекомендуемая схема подключения преобразователя в токовую петлю (пассивный токовый выход датчика).

Датчик поддерживающий HART-протокол, преобразователь интерфейсов «USB-HART/RS-485», Rн – нагрузка, не менее 250 Ом, G – источник питания, ПК – персональный компьютер

Подключение с внешним источником питания

На рисунке ниже показана рекомендуемая схема подключения преобразователя (активный токовый выход датчика).

Датчик поддерживающий HART-протокол, преобразователь интерфейсов «USB-HART/RS-485», Rн – нагрузка, не менее 250 Ом, ПК – персональный компьютер

Подключение через искробезопасный барьер

На рисунке ниже показана рекомендуемая схема подключения преобразователя без сертификации-Ex, через искробезопасный барьер.

Датчик поддерживающий HART-протокол, преобразователь интерфейсов «USB-HART/RS-485», барьер искробезопасности Ex, G – источник питания, Rн – нагрузка, не менее 250 Ом, ПК – персональный компьютер

Подключение с внутренним источником питания

На рисунке ниже показана рекомендуемая схема подключения с питанием датчика от встроенного источника питания преобразователя (пассивный датчик).

Датчик поддерживающий HART-протокол, преобразователь интерфейсов «USB-HART/RS-485», ПК – персональный компьютер, G – встроенный источник питания, Rн – встроенный резистор нагрузки 200 Ом

Подключение до искробезопасного барьера

На рисунке ниже показана рекомендуемая схема подключения преобразователя имеющего сертификат Ex.

Датчик поддерживающий HART-протокол, преобразователь интерфейсов «USB-HART/RS-485», барьер искробезопасности Ex, G – источник питания, ПК – персональный компьютер