Tutorial de calibração do transmissor inteligente parte 2
Configuração de Faixa (Re-range)
A configuração de faixa (nova variação) refere-se à configuração da escala para os pontos de 4 mA e 20 mA. Essa escala é geralmente chamada de “faixa calibrada” ou “faixa de calibração”. Ou seja, em qual entrada a saída analógica do transmissor deve ser de 4 mA; O valor mais baixo da faixa (LRV) geralmente chamado de “zero” significa 0% e em qual entrada deve ser 20 mA; Valor de faixa superior (URV), às vezes chamado de “escala completa”, que significa 100%.
Observe que o termo “SPAN” não é o mesmo que URV. Span é diferença de amplitude entre URV e LRV. Por exemplo, se LRV é 20 e URV é 100, o intervalo é 80. Como o Fieldbus, PROFIBUS e WirelessHART não usam 4-20 mA, a configuração de faixa não é necessária para esses dispositivos na maioria das aplicações.
Observe que o cálculo do valor da corrente de saída deve ser feito no firmware do microprocessador do transmissor. É uma função matemática.
Internamente, o transmissor 4-20 mA / HART calcula:
Porcentagem = (PRIMARY_VARIABLE – LRV) / (URV – LRV) * 100 … .. em [%]
Corrente analógica = (PRIMARY_VARIABLE – LRV) / (URV – LRV) * 16 + 4…. em [mA]
Internamente, o sistema de controle, registrador ou indicador de 4-20 mA calcula:
Porcentagem = (Atual – 4) / 16 * 100 em [%]
PV = (Corrente – 4) / 16 * (URV – LRV) + LRV na [UE = Unidade de Engenharia]
A saída analógica de 4-20 mA de um transmissor é limitada à faixa de LRV a URV. Assim, a saída analógica não se beneficia da capacidade total de LSL para USL do sensor.
No entanto, os transmissores FOUNDATION fieldbus, PROFIBUS e WirelessHART, bem como a saída digital de transmissores 4-20 mA / HART não se limitam à faixa de LRV para URV, mas podem se beneficiar da capacidade total do sensor de LSL para USL.
A configuração do alcance do transmissor é feita sem aplicar entrada e, portanto, pode ser feita remotamente a partir de um local central. Por exemplo, defina a faixa do transmissor de pressão para obter 4 mA quando a entrada for 0 bar e 20 mA quando a pressão for 40 bar.
A faixa deve ser definida dentro do limite inferior do sensor (LSL) e do limite superior do sensor (USL). Os transmissores também costumam ter um intervalo mínimo a ser observado.
A diferença entre URV e LRV deve exceder o intervalo mínimo, ou a resolução da saída analógica e a precisão percentual são muito pobres, pois com um intervalo pequeno o erro de quantização do conversor A / D do sensor é amplificado demais. O transmissor rejeitará as configurações de faixa e as tentativas de ajuste do sensor não observando os limites LSL, USL e mínimo de span.
Os limites do sensor dependem principalmente das restrições físicas do sensor. Os limites do sensor não podem ser alterados, portanto, eles são sempre somente leitura. Sensores diferentes têm limites de sensor diferentes.
Por exemplo, vários RTDs e termopares têm limites de sensor diferentes. Em aplicações de temperatura, um tipo de sensor com limites suficientes de sensor deve ser selecionado para acomodar o alcance da aplicação.
Como os limites de alcance são físicos e não podem ser alterados, para obter limites mais amplos do sensor para acomodar um alcance maior, é necessário adquirir um novo sensor.
Da mesma forma, os transmissores de pressão têm uma seleção de módulos de sensores com limites diferentes de faixa, desde o menor “calado” até pressões muito altas. Para obter limites mais amplos do sensor para acomodar uma faixa maior, é necessário adquirir um novo sensor.
ANSI / ISA-51.1 Definição de Termos
Elevação zero:
Para uma faixa de zero elevado, a quantidade que a variável medida zero está acima do valor da faixa inferior.
Supressão zero:
Para um intervalo de zero suprimido, a quantidade que a variável medida zero está abaixo do valor do intervalo mais baixo.
A configuração de faixa é aplicável apenas ao transmissor com saída analógica de 4-20 mA. Ou seja, para transmissores 4-20 mA / HART, não para soluções digitais puras como FOUNDATION fieldbus (FF) ou transmissores WirelessHART.
A razão é que os transmissores FF e WirelessHART não têm saída analógica de 4-20 mA, portanto, não há necessidade de definir pontos de alcance de 4 mA e 20 mA. Para sistemas de 4-20 mA, a faixa é definida no transmissor e no controlador.
Para FF e PROFIBUS, a faixa é definida no controlador e não precisa ser definida no transmissor, o que pode causar confusão para iniciantes. A única exceção para os transmissores FF, WirelessHART e PROFIBUS pode ser a medição de vazão e nível de pressão diferencial (DP) em que os pontos finais da escala DP (por exemplo, 0250 inH2O em XD_SCALE) e a escala de vazão ou nível correspondente (por exemplo, 0-400 bbl / dia em OUT_SCALE).
Isso também permite que os transmissores DP indiquem localmente em unidades de fluxo ou nível. Os dispositivos FF e PROFIBUS têm previsão para definir uma faixa no transmissor, mesmo que não possa ser usado para a aplicação.
No entanto, a faixa operacional nominal também deve ser especificada para os transmissores FOUNDATION fieldbus e WirelessHART para fins de dimensionamento na compra, de modo que o fornecedor do dispositivo possa escolher o modelo de sensor apropriado. Também é necessário selecionar a unidade de engenharia desejada no dispositivo.
O DCS pode precisar de um intervalo definido no banco de dados como pontos finais de escala para gráficos de barras e tendências e também precisará de um intervalo para controle PID, mesmo que não haja intervalo no FOUNDATION fieldbus ou no dispositivo WirelessHART. Nas aplicações de controle, o nível é geralmente expresso em porcentagem do tanque cheio.
A saída do bloco transdutor FF e do bloco funcional AI é a unidade de engenharia. Para a maioria das aplicações, não é necessário definir a faixa em nenhum dos blocos para obter o PV. No entanto, muitos sistemas usam a faixa no bloco AI do transmissor FF para dimensionar os gráficos de barras das placas frontais.
Um intervalo mais estreito pode opcionalmente ser definido para aumentar a resolução do gráfico de barras do painel frontal. Se um intervalo é definido no bloco AI, a porcentagem do intervalo pode ser vista no parâmetro FIELD_VAL.
Normalmente, existem duas maneiras de definir o alcance do transmissor:
- Entrada direta de valor numérico
- Para entrada aplicada
Entrada direta de valor numérico
A entrada direta de valores numéricos significa que os valores de faixa inferior e superior desejados são simplesmente inseridos no software do dispositivo ou no comunicador de campo portátil e enviados ao transmissor, por exemplo, inserindo 20 a 100 kPa.
Para entrada aplicada
A configuração de faixa para a entrada aplicada requer que uma entrada física correspondente ao valor de faixa desejado seja aplicada ao transmissor. Às vezes, isso é usado em aplicações de medição de nível.
Como a montagem (ponto de referência) do transmissor de nível desempenha um papel na faixa, a faixa deve ser ajustada no local, não pode ser feita em laboratório. Basicamente, é um cancelamento zero, como a perna molhada DP.
Por exemplo, primeiro o tanque é esvaziado para o nível mais baixo e, em seguida, o “comando set PV LRV” é enviado ao transmissor para definir o valor da faixa mais baixa para o que quer que seja a entrada.
Por exemplo, para um transmissor de nível DP, se a pressão é de 20 kPa quando o tanque está vazio (a torneira de pressão está ligeiramente abaixo do dado), esse se torna o novo valor da faixa mais baixa, garantindo assim a leitura de 0% e a corrente de saída analógica. 4 mA sempre que o tanque estiver vazio.
Por outro lado, em seguida, o tanque é enchido até o nível superior e, em seguida, o comando “set PV URV” é enviado ao transmissor para definir o valor da faixa superior para o que quer que seja a entrada.
Por exemplo, se a pressão for 100 kPa quando o tanque estiver cheio, esse se tornará o novo valor da faixa superior, garantindo assim a leitura de 100% e a corrente de saída analógica de 20 mA sempre que o tanque estiver cheio. Entre a leitura é linear.
Observe que o técnico não precisa saber qual é a entrada física, apenas que os tanques estão cheios e vazios, respectivamente.
O comando set PV LRV também é comum para cancelar a perna úmida para transmissores DP em todos os tipos de aplicação, incluindo fluxo. Os comandos set PV LRV e set PV URV são equivalentes a pressionar os botões ‘zero’ e ‘span’ respectivamente encontrados em alguns transmissores.
ANSI / ISA-51.1 Definição de Termos
range: a região entre os limites dentro dos quais uma quantidade é medida, recebida ou transmitida, expressa pela indicação dos valores de faixa inferior e superior.
Por exemplo: a) 0 a 150 ° F b) –20 a + 200 ° F c) 20 a 150 ° C
range-value, lower (LRV): o valor mais baixo da variável medida que um dispositivo está ajustado para medir.
range-value, upper (URV): o valor mais alto da variável medida que um dispositivo está ajustado para medir.
range-limit, lower (LSL): o valor mais baixo da variável medida que um dispositivo pode ser ajustado para medir.
range-limit, upper (USL): o valor mais alto da variável medida que um dispositivo pode ser ajustado para medir.
span: a diferença algébrica entre os valores de faixa superior e inferior. Por exemplo: Faixa de 0 a 150 ° F, Faixa de 150 ° F Faixa de -20 a 200 ° F, Faixa de 220 ° F Faixa de 20 a 150 ° C, Faixa de 130 ° C
Nota: o FOUNDATION fieldbus usa o termo “escala” para “alcance”
https://www.dicasdeinstrumentacao.com/tutorial-de-calibracao-do-transmissor-inteligente-parte-1/
Fonte do artigo: Eddl