چرا به جای سیم کشی مستقیم از ترانسمیترهای دما استفاده کنیم؟

هنگام انجام اندازه گیری دما، به طور سنتی از دو روش برای بازگرداندن خوانش های فرآیند به یک سیستم نظارت و کنترل استفاده می شود. در این مقاله بررسی میکنیم که چرا به جای سیم کشی مستقیم از ترانسمیترهای دما استفاده کنیم؟

🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل

فهرست مطالب:

🔰ترانسمیتر ها در مقابل سیم کشی مستقیم

🔰دلایل استفاده از ترانسمیتر دما هوشمند به جای استراتژی سیم کشی

ترانسمیتر ها در مقابل سیم کشی مستقیم

هنگام انجام اندازه گیری دما، به طور سنتی از دو روش برای بازگرداندن خوانش های فرآیند به یک سیستم نظارت و کنترل استفاده می شود.

یکی از روش‌ها استفاده از سیم‌های گسترش سنسور برای حمل سیگنال‌های سطح پایین (اهم یا mV) تولید شده توسط سنسورهای RTD یا ترموکوپل نصب‌شده در فیلد است. دیگری نصب ترانسمیترهای دما در نقطه اندازه گیری یا نزدیک آن است. ترانسمیتر سیگنال سنسور را تقویت و تنظیم می کند و آن را از طریق یک جفت سیم پیچ خورده به اتاق کنترل ارسال می کند.

استراتژی‌های سیم‌کشی مستقیم عموماً ارزان‌تر و گاهی آسان‌تر در نظر گرفته می‌شوند. استفاده از ترانسمیتر دما، به دلیل ملاحظات هزینه، اغلب برای حلقه‌ها و برنامه‌های مهمی که در آن یکپارچگی سیگنال و حلقه ضروری بود، اختصاص داشت.

امروزه ترانسمیتر های دمایی بسیار کاربردی و در عین حال بسیار مقرون به صرفه مبتنی بر ریزپردازنده، از نظر قیمت با استراتژی های سیم کشی مستقیم قابل مقایسه هستند. هنگامی که مزایای اضافی استفاده از ترانسمیتر های هوشمند در نظر گرفته شود، در بیشتر کاربردها، در زمان و سردردهای تعمیر و نگهداری نیز صرفه جویی قابل توجهی خواهید داشت. این امر به ویژه زمانی صادق است که نقطه اندازه گیری در فاصله زیادی از سیستم بازخوانی و کنترل قرار گرفته باشد.

دلایل استفاده از ترانسمیتر دما هوشمند به جای استراتژی سیم کشی

در اینجا فقط برخی از دلایلی وجود دارد که چرا باید از ترانسمیتر های دما هوشمند به جای استراتژی های سیم کشی مستقیم استفاده کنید:

کاهش هزینه های سیم کشی

سیم کشی مستقیم سنسورها به یک سیستم کنترلی نیاز به استفاده از سیم های گسترش سنسور دارد. سیم های اکستنشن نه تنها شکننده هستند، بلکه سه برابر بیشتر از سیم مسی محافظ معمولی که برای سیگنال 4-20 میلی آمپر ترانسمیتر دما استفاده می شود، قیمت دارند. با استفاده از سیم‌های ارزان‌تر، ترانسمیتر ‌ها می‌توانند به تنهایی هزینه‌های سیم و مجرا را بپردازند. هرچه طول سیم طولانی تر باشد، صرفه جویی بالقوه بیشتر است.

در موقعیت‌های مقاوم‌سازی، ممکن است بخواهید به ترانسمیتر سوئیچ کنید، اما تمایلی به انجام این کار ندارید زیرا برخی به اشتباه معتقدند که سیم‌های مسی جدید باید برای انطباق با 4 تا 20 میلی آمپر اجرا شوند. این مورد نیست. ترانسمیتر ‌های دما را می‌توان در سنسور نصب کرد و سیم‌های RTD یا ترموکوپل داخلی را می‌توان برای انتقال 4-20 میلی آمپر به سیستم کنترل استفاده کرد. این بدان معناست که به زمان نصب اضافی یا هزینه مواد (از جمله لوله کشی) نیاز نخواهد بود. و شما هنوز از تمام مزایای استفاده از ترانسمیتر های دما برخوردار هستید.

از سیگنال ها در برابر نویز کارخانه محافظت کنید

تقریباً در هر محیط صنعتی، RFI (تداخل فرکانس رادیویی) و EMI (تداخل الکترومغناطیسی) می تواند بر سیگنال های فرآیند تأثیر منفی بگذارد. قبل از اینکه RFI و EMI را به عنوان عامل احتمالی سیگنال های نامنظم حذف کنید، فقط برخی از منابع رایج را در نظر بگیرید: رادیو موبایل و ثابت، تلویزیون، و واکی تاکی های دستی. جرثقیل های سقفی رادیویی رادار؛ سیستم های گرمایش القایی؛ تخلیه ساکن؛ عناصر سوئیچینگ قدرت با سرعت بالا؛ هادی جریان ac بالا؛ شیر برقی و رله بزرگ؛ مبدل ها؛ موتورهای ac و dc; جوشکارها؛ و حتی نور فلورسنت.

اگر یک یا چند مورد از اینها را در کارخانه خود دارید، ممکن است مشکل RFI/EMI داشته باشید. نتیجه گاهی اوقات فقط یک ناراحتی جزئی است. مواقع دیگر می تواند به اندازه یک تعطیلی پرهزینه کارخانه جدی باشد.

در یک طرح سیم کشی مستقیم، سیگنال های سطح پایین تولید شده توسط RTD (اهم) یا ترموکوپل (mV) به ویژه در برابر اثرات تخریب سیگنال RFI/EMI حساس هستند. در تشدید مشکل سیم‌های گسترش سنسور می‌توانند با کشیدن «نویز» کارخانه به سیم‌ها و تأثیر بر سیگنال‌های ضعیف و سطح پایین، بسیار شبیه به آنتن RFI/EMI عمل کنند. برعکس یک ترانسمیتر دما که به درستی طراحی شده باشد، با تبدیل سیگنال سطح پایین سنسور به سیگنال آنالوگ سطح بالا (معمولاً 4-20 میلی آمپر) اثرات نویز RFI ورودی را به طور موثری خنثی می کند. این سیگنال تقویت‌شده در برابر RFI/EMI مقاوم است و می‌تواند با دقت در انتقال مسافت طولانی از فیلد، از طریق یک کارخانه پر سر و صدا، به اتاق کنترل مقاومت کند. هنگام تعیین ترانسمیتر خود، همیشه حفاظت RFI/EMI را بررسی کنید. اگر هیچ مشخصاتی ارائه نشده باشد، معمولاً به این دلیل است که ابزار برای مقاومت در برابر نویز طراحی نشده است. احتمالاً در یک محیط کارخانه پر سر و صدا عملکرد چندان خوبی نخواهد داشت.

توقف حلقه های زمینی

مطمئن شوید که یک ترانسمیتر ایزوله را انتخاب کنید (حتی امروز، همه اینطور نیستند!). جداسازی سیگنال ورودی/خروجی/قدرت ترانسمیتر در برابر عدم دقت سیگنال ناشی از حلقه های زمین محافظت می کند. این مهم حتی در هنگام استفاده از ترموکوپل های غیر زمینی است زیرا عایق آنها در نهایت خراب می شود.

کاهش هزینه های سخت افزاری و انبارداری

با سیم کشی مستقیم، لازم است نوع سنسور با کارت های ورودی DCS و پی ال سی ویژه ورودی مطابقت داده شود. کارت‌های ورودی سنسور معمولاً در هر نقطه بسیار بیشتر از کارت ورودی 4-20 میلی آمپر هزینه دارند. و از آنجایی که انواع سنسورهای متعددی به طور معمول در یک کارخانه استفاده می شود، تعداد زیادی کارت مختلف باید سفارش داده شوند و به عنوان یدکی در دسترس باشند. این نه تنها گران است، بلکه می تواند باعث سردرگمی زیادی هنگام نصب، نگهداری و تعویض تجهیزات شود. ترانسمیتر های دما از ریزپردازنده‌های قدرتمندی استفاده می‌کنند که به آنها اجازه می‌دهد به راحتی پیکربندی شوند تا تقریباً هر نوع ورودی سنسور را در خود جای دهند. سیگنال خروجی 4-20 میلی آمپر آنها برای سیستم کنترل آماده است. این به شما امکان می‌دهد کارت‌های ورودی DCS و PLC 4 تا 20 میلی‌آمپر ارزان‌تر (و موجودی) را استاندارد کنید (و انبار کنید).

بهترین سنسور را با برنامه مطابقت دهید

در یک استراتژی ترانسمیتر دما هوشمند، شما به سادگی سنسور را تغییر داده و ترانسمیتر را برای تطبیق با انواع سنسورهای مختلف پیکربندی مجدد می‌کنید. سیم کشی جفت پیچ خورده حلقه و بردهای ورودی 4-20 میلی آمپر موجود حتی نیازی به لمس ندارند. از آنجایی که شما هرگز نمی دانید با چه سنسوری مواجه خواهید شد، مطمئن شوید که از یک ترانسمیتر جهانی استفاده می کنید که پیکربندی شده است تا همه انواع سنسور دما و محدوده دما را قبول کند.

افزایش دقت و ثبات

استفاده از ترانسمیتر های دما می تواند دقت اندازه گیری را بطور قابل ملاحظه ای افزایش دهد. سیستم‌های DCS و پی ال سی خوانش‌ها را در کل محدوده (بسیار وسیع) سنسور اندازه‌گیری می‌کنند. به خوبی شناخته شده است که اندازه گیری محدوده باریک تر، اندازه گیری های بسیار دقیق تری را تولید می کند. ترانسمیتر ها را می توان در هر محدوده ای در محدوده قابلیت های کلی سنسور کالیبره کرد. اندازه‌گیری‌های آن‌ها دقیق‌تر از آن چیزی است که با اکثر استراتژی‌های سیم‌کشی مستقیم ممکن است. ترانسمیتر ها در صورت جفت شدن با سنسور Pt100 RTD معمولی در بازه 200 درجه، درجه دقت 0.13± درجه سانتی گراد (±0.23 درجه فارنهایت) را ارائه می دهند.

اگر به دقت بهتری نیاز دارید، می‌توانید ترانسمیتر های جهانی را طوری برش دهید که دقیقاً با یک سنسور خاص مطابقت داشته باشند. اگرچه سنسورها طوری طراحی شده اند که دارای درجه بالایی از انطباق با یک منحنی تعیین شده باشند، هر یک (حتی سنسورهای دقیق) کمی با مشخصات اعلام شده خود متفاوت خواهند بود. در گذشته، ترانسمیتر ‌ها اندازه‌گیری سنسور دقیقی را در نظر می‌گرفتند و آن را بر اساس آن پردازش می‌کردند. ترانسمیتر ها را می توان برش داد تا با اندازه گیری هایی که در واقع توسط هر سنسور انجام می شود مطابقت داشته باشد.

ترانسمیتر که سنسور به ترانسمیتر نامیده می شود به سنسور متصل می شود و سپس در حمام های کالیبراسیون که در دماهای تثبیت شده نگهداری می شوند غوطه ور می شود. سپس ترانسمیتر دو قرائت از سنسور را که مقادیر محدوده بالایی و پایینی را نشان می دهد، “گرفته” و آنها را در حافظه غیر فرار ذخیره می کند. ترانسمیتر دما از این مقادیر برای جبران انحرافات بین منحنی خطی سازی اعلام شده سنسور و اندازه گیری های واقعی آن استفاده می کند. هنگامی که ترانسمیتر ‌های ما با یک RTD 1000 اهم جفت می‌شوند، این تکنیک دقت اندازه‌گیری شگفت‌انگیزی را تا 0.014± درجه سانتی‌گراد (0.025± درجه فارنهایت) در یک دهانه 100 درجه به دست می‌آورد.

برای افزایش دقت اندازه‌گیری، ترانسمیتر ‌ها را می‌توان برای پاسخ به دو نقطه داده در محدوده اندازه‌گیری صفر و دهانه انتخاب‌شده کوتاه کرد. این مزیت اجازه می دهد تا یک محدوده کامل نظارت شود، در حالی که تاکید اندازه گیری بر بخش خاصی از محدوده بسیار حیاتی برای فرآیند است. به عنوان مثال، منحنی سنسور واقعی به جای منحنی RTD ایده آل بین 20 درجه سانتی گراد و 27 درجه سانتی گراد استفاده می شود. این دقت فوق‌العاده‌ای را در بخشی از دهانه ارائه می‌کند، در حالی که بقیه دهانه را با دقت فوق‌العاده معمول ترانسمیتر اندازه‌گیری می‌کند.

مهندسی را ساده کنید و از سیم کشی اشتباه جلوگیری کنید

به جای ترکیب‌های متعدد سیم‌سیم سنسور و برد ورودی DCS/PLC، طرح‌ها و نقشه‌های مهندسی فقط باید یک نوع سیم (جفت سیم پیچ خورده) و یک نوع برد ورودی (4-20 میلی آمپر) را نشان دهند. این سیستم یک سیم و یک برد ورودی به این معنی است که تعمیر و نگهداری بسیار ساده شده است و احتمال سیم‌کشی اشتباه حلقه تقریباً از بین می‌رود.

سهولت ارتقاهای آینده

در طول عمر یک فرآیند، به طور معمول پیشرفت‌هایی برای سازگاری با تولید محصولات ارتقا یافته یا حتی کاملاً جدید انجام می‌شود. تغییرات فرآیند ممکن است به محدوده های اندازه گیری متفاوت یا دقت دمایی بیشتر از آنچه قبلاً مورد نیاز بود نیاز داشته باشد. هر یک از این شرایط ممکن است نیاز به تغییر در نوع سنسورهای مورد استفاده داشته باشد.

در یک سیستم سیمی مستقیم، تغییر سنسورها به طور کلی به معنای حذف سیم های موجود و کشیدن سیم های جدید است. این به این دلیل است که سیم پسوند باید با نوع سنسور مطابقت داشته باشد. زمانی که بردهای ورودی پرهزینه سیستم کنترل (اگر وابسته به نوع سنسور باشد) باید برای جا دادن سنسورهای جدید جایگزین شوند، هزینه های اضافی متحمل می شوند.

زمان و هزینه نگهداری کمتر

ترانسمیتر های دما از زمان ابزارهای غیرقابل انعطاف و برد ثابت راه طولانی را طی کرده‌اند. ترانسمیتر ها نه تنها از نظر نوع ورودی و برد جهانی هستند. آنها همچنین دارای تشخیص سنسور قدرتمندی هستند که در زمان و هزینه قابل توجهی صرفه جویی می کنند.

ترانسمیتر های دما با قابلیت‌های تشخیص هوشمند به شما کمک می‌کنند عملکرد سنسور را پیگیری کنید و به سرعت خرابی سنسور را پیدا و تشخیص دهید. ترانسمیتر دما قادر به نظارت مستمر بر سنوسر است، اگر سیمی در حین کار قطع شود یا ارسال سیگنال متوقف شود، ترانسمیتر خروجی را با مقیاس بالا یا کاهش مقیاس ارسال می کند تا در مورد فرسودگی سنسور و سایر شرایط ناخواسته هشدار دهد. علاوه بر این، ترانسمیتر ها می توانند از طریق یک پیام خطا در صفحه نمایش دیجیتال یکپارچه یا با استفاده از نرم افزار پیکربندی رایانه شخصی خود، به شما اطلاع دهند که کدام سیم قطع شده است. پیام‌های خطای خاص، کار حذف سنسور یا بررسی تمام سیم‌های سرب برای تشخیص مشکل را حذف می‌کند. در طول راه اندازی، در نیمه شب یا در اواسط زمستان، این می تواند یک مزیت بزرگ برای صرفه جویی در زمان باشد.

از عدم تعادل سیم سرب جلوگیری کنید

در صورت امکان، از RTD های 4 سیمی استفاده کنید و ترانسمیتر دما را مشخص کنید که بتواند ورودی RTD 4 سیمه “واقعی” را بپذیرد. مزیت این است که سیم چهارم در یک مدار RTD به طور موثر خطاهای ناشی از عدم تعادل مقاومت بین لیدها را خنثی می کند. هر اهم عدم تعادل در سیم های سرب سنسور RTD می تواند تا 2.5 درجه سانتیگراد خطا در اندازه گیری ایجاد کند. عدم تعادل جدی ممکن است از همان روز اول راه اندازی بدون اینکه شما حتی از آنها آگاه باشید وجود داشته باشد. علل معمولی عبارتند از واریانس های تولید. اختلاف طول سرب؛ اتصالات شل؛ خوردگی بلوک ترمینال؛ و کار سخت شدن از خمش و تنش های دیگر.

ترانسمیتر های دما هوشمند می توانند ورودی های RTD 4 سیمه “واقعی” را بپذیرند و منبع جریان ثابتی را برای سیم های بیرونی RTD فراهم کنند. افت ولتاژ در سرتاسر لیدهای داخلی اندازه گیری می شود که یک حلقه امپدانس بالا است. اساساً هیچ جریانی در حلقه ولتاژ وجود ندارد، بنابراین ولتاژ نسبت مستقیمی با مقاومت دارد. مقاومت سرب نادیده گرفته می شود. اندازه گیری بسیار دقیقی دریافت خواهید کرد که مقدار مقاومت RTD به اضافه خوردگی، به علاوه مقاومت سیم، کمتر از 2000 اهم (معمولا) باشد. یک RTD 4 سیمه تقریباً به اندازه یک 3 سیم هزینه دارد و می تواند با سیم گیج کمتر و کوچکتر بدون نگرانی از مقاومت بیشتر استفاده شود.

[fusion_person name=”تیم تولیدمحتوای میراکنترل” title=”میراکنترل؛کنترل فرایند اتوماسیون” picture=”https://miracontroller.com/wp-content/uploads/2021/02/icons8-manager-80.png” picture_id=”21002|full” pic_link=”” linktarget=”_self” pic_style=”” pic_style_blur=”” pic_style_color=”” pic_bordersize=”” pic_bordercolor=”” pic_borderradius=”” hover_type=”none” background_color=”” content_alignment=”center” icon_position=”bottom” social_icon_boxed=”” social_icon_boxed_radius=”” social_icon_color_type=”” social_icon_colors=”” social_icon_boxed_colors=”” social_icon_tooltip=”left” blogger=”” deviantart=”” digg=”” dribbble=”” dropbox=”” facebook=”” flickr=”” forrst=”” instagram=”” linkedin=”” myspace=”” paypal=”” pinterest=”” reddit=”” rss=”” skype=”” soundcloud=”” spotify=”” tumblr=”” twitter=”” vimeo=”” vk=”” whatsapp=”https://wa.me/989125376505″ xing=”” yahoo=”” yelp=”” youtube=”” email=”info@miracontroller.ir” show_custom=”no” hide_on_mobile=”small-visibility,medium-visibility,large-visibility” class=”” id=””]تمامی محتوای قرارگرفته در این سایت نتیجه زحمات یکایک افراد تیم تولیدمحتوای میراکنترل است. استفاده از این مطالب با ذکر منبع بلامانع می باشد.[/fusion_person][/fusion_builder_column][/fusion_builder_row][/fusion_builder_container]