Podsumowanie

Systemy pomiarowe są w przemyśle źródłem informacji charakteryzujących przebieg procesów produkcyjnych - przykładowo temperatury, panującego ciśnienia, wartości przepływu, poziomu i wielu innych parametrów - oraz zapewniają możliwość ich kontrolowania, a także zautomatyzowanego sterowania i monitorowania stanu urządzeń. Kluczowymi komponentami tych systemów są sensory mierzonych wielkości oraz przetworniki, które kondycjonują sygnały pomiarowe, tj. przetwarzają je do zestandaryzowanej postaci. Dopiero te ostatnie są wyświetlane, rejestrowane lub też przesyłane dalej. W artykule charakteryzujemy budowę oraz funkcjonalność przetworników pomiarowych, a także przedstawiamy praktyczne wskazówki dotyczące ich wyboru oraz instalacji.

Posłuchaj
00:00
Spis treści

Przegląd funkcji diagnostycznych

Poza tym mikroprocesor wykonuje takie operacje jak m.in.: uśrednianie wyników pomiarów z kilku wejść oraz wyznaczanie ich różnicy. W przetwornikach pomiarowych dostępne są również różne funkcje diagnostyczne. Dzięki nim można zawczasu wykryć nieprawidłowości, które jeżeli pozostałyby niezauważone, stałyby się przyczyną nieprawdziwych wyników pomiarów.

Na przykład porównując wyniki pomiarów z dwóch wejść, można wykryć sytuację, w której dryft wskazań jednego z nich przekracza zaprogramowaną w pamięci tego urządzenia wartość graniczną.

W niektórych przetwornikach wykrywa się również zmianę jakiejś wielkości, która charakteryzuje stan czujnika. Na przykład w przypadku termopar jest to rezystancja.

Zmienia się ona wówczas, gdy druty termopary, długo lub nieodpowiednio użytkowane, pękają. Taki jest też skutek narażenia ich na nadmierne wibracje. Rezystancja zmienia się ponadto pod wpływem wilgoci i wówczas, gdy na termoelektrodach rozwinie się korozja.

W razie wykrycia problemu z czujnikiem w przetwornikach z wieloma wejściami możliwe jest ich automatyczne przełączanie na odbiór sygnału z zapasowego sensora. Pomiar jest kontynuowany, a zepsuty czujnik można wymienić bez wpływu na działanie systemu nadrzędnego.

Przetwornik monitoruje również warunki, w jakich pracuje. Jedną z kontrolowanych wielkości jest temperatura otoczenia.

Nadzorowane jest też działanie jednostki obliczeniowej. Wykrywane są różne niepożądane stany, jak problemy z pamięcią, na przykład jej przepełnienie spowodowane przetwarzaniem przez mikroprocesor nieskończonej pętli.

Opcje wyjść przetworników pomiarowych

Przez lata standardowym sygnałem wyjściowym przetworników pomiarowych był prąd 4... 20 mA. Przeważnie 4 mA odpowiadają 0% zakresu mierzonej wartości, zaś 20 mA - 100% jej zakresu.

Sygnały, których wartości wykraczają poza ten zakres, sygnalizują nieprawidłowości. Natężenie poniżej 4 mA oznacza przerwanie przewodu, zaś powyżej 20 mA - zwarcie obwodu.

Pętla prądowa 4... 20 mA ma wiele zalet. Przede wszystkim, poza transmisją wyników pomiarów, zapewnia zasilanie. Oprócz tego jej zaletą jest duża odporność na zaburzenia elektromagnetyczne. Ponadto rezystancja linii pomiarowej ma mały wpływ na wyniki pomiarów.

Wraz z upowszechnieniem się protokołów komunikacji cyfrowej przetworniki pomiarowe zaczęto wyposażać również w interfejsy do łączności w sieciach HART, Profibus i Foundation Fieldbus. Dwa ostatnie umożliwiają przesyłanie wyników pomiarów i informacji diagnostycznych. HART natomiast pozwala na zdalną obsługę urządzeń z analogowym sygnałem pomiarowym 4... 20 mA.

Tam, gdzie dostęp jest utrudniony albo układanie okablowania jest zbyt drogie, na przykład ze względu na jego długość albo konieczność położenia pod ziemią w celu ominięcia przeszkód terenowych, lepiej sprawdzi się przetwornik z możliwością transmisji bezprzewodowej, na przykład z interfejsem WirelessHART.

Przetworniki jedno- i dwukomorowe

Jeżeli chodzi o sposób montażu i typ obudowy, przetworniki pomiarowe są dostępne w różnych wersjach. Wybór tej najlepszej w danym przypadku zależy od kilku czynników, szczególnie od specyfiki otoczenia, w jakim urządzenie to będzie pracować, i mierzonego procesu.

Pierwszym typem są przetworniki montowane w jednokomorowej głowicy, którą mocuje się bezpośrednio do czujnika lub jego osłony. Można je także umieścić w obudowie i zainstalować w pewnym oddaleniu od sensora.

Jeśli uszczelnienie jednokomorowej głowicy zacznie przepuszczać, do wnętrza przetwornika przenikną zanieczyszczenia z otoczenia. Jego elektroniczne elementy nie będą wówczas działać prawidłowo.

Alternatywą są przetworniki dwukomorowe. W obudowach tego typu część elektroniczna jest odseparowana od przedziału przyłączeniowego. Dzięki temu wilgoć oraz zanieczyszczenia z zewnątrz nie uszkodzą wrażliwych komponentów.

Dodatkowo część elektroniczna jest lepiej chroniona przed wpływem zaburzeń elektromagnetycznych, promieniowanych i przewodzonych, które dotrą do przetwornika za pośrednictwem okablowania łączącego go z czujnikiem. Modele dwukomorowe, podobnie jak głowicowe jednokomorowe, można zamocować bezpośrednio w czujniku lub jego osłonie albo z dala od sensora.

Im krótsze są przewody, tym lepiej

Najlepszym rozwiązaniem jest zamontowanie przetwornika jak najbliżej czujnika. Im bowiem krótsze będą przewody je łączące, tym mniej zaburzeń z zewnątrz do nich przeniknie. Niestety nie zawsze jest to wykonalne, z różnych przyczyn.

Może się bowiem okazać, że wiązałoby się to z zainstalowaniem przetwornika w miejscu, do którego dostęp, na przykład w celu konserwacji albo odczytu wskazań lokalnie, z wyświetlacza urządzenia, będzie utrudniony. Środowisko korozyjne, wysokie temperatury w otoczeniu i wibracje to przykładowe czynniki, które mogą uszkodzić przetwornik. Nadmierne ciepło może również przenikać do niego za pośrednictwem osłony sensora z mierzonego procesu.

Przetworniki pomiarowe dostępne są oprócz tego w obudowach do montażu na szynie w skrzynce rozdzielczej. Zaletą tego rozwiązania jest możliwość skupienia w jednym miejscu wielu takich urządzeń. Nie są one również narażone na oddziaływanie szkodliwych czynników z otoczenia. Niestety równocześnie konieczność użycia bardzo długich połączeń między przetwornikiem a czujnikiem negatywnie wpływa na wiarygodność pomiarów.

W ramce podsumowujemy kwestie, jakie należy rozważyć, wybierając konkretny model przetwornika pomiarowego. Kolejną ważną sprawą jest sposób instalacji tego urządzenia. Temat ten przedstawiamy w sąsiedniej ramce.

Podsumowanie

Tematy numerów w kolejnych miesiącach

Obecność przetwornika pomiarowego nie jest konieczna. Połączenie czujnika z tym urządzeniem pośredniczącym ma jednak wiele zalet w porównaniu do podłączenia sensora bezpośrednio do wejść systemu sterowania.

Przede wszystkim przetwornik z systemem nadrzędnym można połączyć, używając standardowego okablowania, tańszego i odporniejszego na zaburzenia niż, na przykład, przewody kompensacyjne (rozszerzające) termopar oraz czujników rezystancyjnych. W porównaniu do tych do podłączenia termopar, których stan trzeba sprawdzać i które należy okresowo wymieniać, "zwykle" kable są ponadto trwalsze.

Dzięki przetwornikom pomiar jest dokładniejszy. Łatwo jest również zmienić czujnik, bez konieczności ingerencji w dalsze komponenty systemu pomiarowego. W ramce przedstawiamy przykładowe modele przetworników pomiarowych temperatury i ciśnienia.

Monika Jaworowska

Spis treści
Zobacz więcej w kategorii: Temat miesiąca
Artykuły
Oil&gas i sektor chemiczny - automatyka i pomiary w branżach procesowych
Silniki i napędy
Nowoczesne przekładnie i motoreduktory - kompendium
Obudowy, złącza, komponenty
Nowoczesne kable, złącza i osprzęt kablowy
Przemysł 4.0
Smart Factory 2024
Bezpieczeństwo
Automatyka i urządzenia do zastosowań specjalnych
Przemysł 4.0
Nowoczesna intralogistyka i logistyka zakładowa
Powiązane treści
Czujnik Parker SensoControl SCP07 to większe bezpieczeństwo w hydraulice mobilnej i przemysłowej
Czujniki konfokalne otwierają nowe możliwości pomiarowe
Od ciśnienia do poziomu w zbiorniku - uniwersalne przetworniki
Nowy, wielozadaniowy higieniczny przetwornik ciśnienia L3 od Anderson-Negele
Przetwornik temperatury, z którym poprawisz bezpieczeństwo swojego zakładu. iTEMP TMT82 z atestem SIL i funkcją redundancji
Przetwornik ciśnienia do stref wybuchowych
Synchronizacja i pozycjonowanie maszyn z przetwornicami częstotliwości Danfoss VLT AutomationDrive - czyli jak wyprodukować najlepsze ciastka
Kompendium przemysłowych przetworników ciśnienia
Gdański projekt wodno-ściekowy - projekt, montaż i uruchomienie rozdzielnic AKPiA z przetwornicami częstotliwości firmy Danfoss
Przetworniki kąta obrotu - kompedium
Zobacz więcej z tagiem: Artykuły
Rynek
Nie tylko technologie
Rynek
Produkcja przemysłowa
Rynek
Pomiary i utrzymanie ruchu

Poradnik doboru rozwiązań drukujących - drukarki mobilne, stacjonarne i przemysłowe

Jak dobrać drukarkę do zastosowań w logistyce, przemyśle czy handlu? Na co zwrócić uwagę, jeżeli chodzi o cechy i funkcje urządzenia? Jak zapewnić wysoką niezawodność pracy oraz trwałość systemu drukującego? A co z oprogramowaniem? W artykule odpowiadamy na powyższe pytania, przedstawiając przykłady nowoczesnych urządzeń drukujących, które z powodzeniem sprawdzają się w wymienionych zastosowaniach.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów