Melhores maneiras de solucionar problemas de automação e loops de controle de processo

Os técnicos de instrumentos e automação são constantemente desafiados a manter os loops de instrumentação e E / S trabalhando com eficiência máxima, usando o mínimo de tempo possível para fazê-lo.

Quando a Fluke lançou o alicate amperímetro de 771 miliamperes (mA) em 2007, os técnicos descobriram que medir a corrente do circuito sem interromper o circuito economizava muito tempo. Agora, os novos modelos 772 e 773 podem economizar ainda mais tempo. Ao incorporar as funções de um calibrador de loop, essas ferramentas mais avançadas permitem que os técnicos solucionem os problemas no local.

Rastreando problemas de loop de controle
A primeira indicação de um problema de circuito de controle geralmente vem do operador:“Acho que temos uma válvula com defeito” ou “este circuito não está respondendo da maneira que costumava”. Em qualquer caso, é o sinal do técnico para começar a solução de problemas.

A primeira etapa é medir o sinal de 4-20 mA, interrompendo o loop conectando em série com um multímetro digital (DMM) ou usando um alicate amperímetro como o Fluke 771 e verificando o valor da corrente do loop. Se a corrente de loop medida não for a esperada, há três causas prováveis:fios quebrados / desconectados / em curto, uma fonte de alimentação de loop ruim ou instrumentação com defeito.

Se nenhum problema for encontrado nos fios, use um DMM (ou o alicate amperímetro 773) para verificar a fonte de alimentação do circuito. Se a fonte de alimentação não mostrar saída, use a função de alimentação de loop de 24 volts do medidor para substituí-la; se o loop funcionar corretamente, a origem do problema é óbvia.

Se a fiação e a fonte de alimentação forem verificadas, é hora de verificar o transmissor. Se você tiver um calibrador de loop, calibrador de processo ou medidor multifuncional, use seu modo de simulação de mA para substituir o transmissor. Se o loop funcionar conforme solicitado, o problema será do transmissor; se não, está em outro lugar.

Se houver suspeita de um elemento de controle final (posicionador de válvula, etc.), use a fonte de mA / modo de simulação no Fluke 772/3 para alimentar um sinal enquanto observa o indicador local para uma resposta.

Loop mau funcionamento
Se o problema não for um loop morto, mas impreciso, as possibilidades prováveis ​​incluem uma placa de E / S ruim no PLC ou DCS, ou um elemento de controle final ruim (I / P em um posicionador de válvula, etc.). Normalmente, é melhor começar fazendo uma verificação de campo do transmissor, indicador local ou remoto ou elemento de controle final.

Para um elemento de controle final, use um medidor de grampo para medir a corrente do circuito e compare o valor com o indicador de posição local na válvula ou outro elemento de controle final. Transmita essas informações ao operador para verificar as descobertas.

No caso de um loop de medição, use o alicate amperímetro para medir a corrente do loop e, a seguir, verifique com o operador se o valor indicado no painel de controle está de acordo com a corrente real do loop. Isso dará uma verificação rápida na placa de E / S PLC ou DCS que lida com aquele loop específico. Também é possível usar a fonte de mA / modo de simulação do medidor para enviar um sinal conhecido para a sala de controle. Como antes, compare o valor lido pelo operador com a corrente real no circuito.

Alguns loops mostram flutuações aleatórias ou falhas intermitentes que tendem a não acontecer enquanto um técnico está observando. A solução aqui é usar um alicate amperímetro com uma saída de mA escalonada. Neste modo, o medidor mede a corrente no loop sem interromper o circuito e produz uma saída mA idêntica e isolada. Alimente essa saída para um DMM com uma função de registro; ao permitir que o DMM grave ao longo do tempo, qualquer perturbação será registrada.

Verificações de campo e comissionamento da planta
Comece usando um medidor de corrente de loop clamp-on como o Fluke 771 para verificar a corrente de cada loop em questão de segundos, sem desconectar nada. Se um loop não estiver funcionando, um alicate amperímetro multifuncional também pode fazer um trabalho rápido de diagnóstico. Se a corrente não estiver presente em alguns loops, vá para a solução de problemas clássica:verifique a fiação, a fonte de alimentação e as placas de E / S do sistema de controle (usando o medidor para injetar um sinal na E / S e, em seguida, contate o operador para perguntar o que ele vê). Se o operador concordar com o que está sendo enviado, então pode haver algo errado com o transmissor - ou o próprio transmissor ou, se esta for uma nova instalação, talvez conectando incorretamente a entrada do sensor ao transmissor.

Verificando placas DCS e PLC I / O
O alicate amperímetro de processo mA pode ser usado como uma fonte de sinal precisa para verificar a operação de placas de entrada / saída em controladores lógicos programáveis ​​(PLCs) e sistemas de controle de processo distribuído (DCSs). Para placas de entrada de 4-20 mA, desconecte o loop de processo e use o modo de fonte de mA do medidor para alimentar um valor de sinal conhecido (4,0 mA para zero, 12 mA para 50 por cento - usando a função de etapa de 25 por cento do medidor e 20,0 mA para 100 por cento) e compare-o com o valor mostrado na leitura do operador. Placas de entrada de tensão (1 V a 5 V ou 0 V a 10 V) são verificadas de forma semelhante, usando a função de fonte de tensão do medidor.

Verificando um posicionador de válvula
Os alicate amperímetros de miliamperes podem ser usados ​​para verificações periódicas em campo de posicionadores de válvula eletrônicos como parte de programas de manutenção preventiva. Levando em conta as instruções específicas do fabricante, execute verificações operacionais rápidas usando o Fluke 772/3 como uma fonte de sinal enquanto observa a posição da haste da válvula, indicadores de posição mecânica ou indicadores de fluxo conforme as alterações de entrada são feitas.

Mitch Stewart, gerente de serviço de campo da L2 Systems, fala sobre o uso da saída de sourcing 4-20 de um alicate amperímetro de processo mA para acionar uma válvula de controle aberta e fechada quando a saída de processo do PLC não estava funcionando.

“Desconectamos a saída do PLC na válvula de controle e conectamos o (medidor) até a válvula de controle e operamos aberto e fechado para verificar se o I / P na válvula funcionava corretamente”, explica ele.

O método geral é definir o medidor para o modo de fonte / simulação de 4-20 mA e conectá-lo aos terminais de entrada do posicionador de válvula. Defina o medidor para saída de 4 mA e espere o posicionador estabilizar; em seguida, varie a corrente em pequenos incrementos entre 4,0 mA e aproximadamente 3,9 mA, enquanto sente a haste da válvula com a mão livre para verificar se há algum sinal de movimento. Ajuste para movimento zero entre essas duas configurações atuais usando o ajuste de zero no posicionador.

Em seguida, aumente e diminua a corrente de 4 mA para aproximadamente 4,1 mA. Certifique-se de que a haste da válvula apenas comece o movimento acima da configuração de ~ 4,1 mA e totalmente fechada a 4 mA. A amplitude pode ser verificada de forma semelhante, configurando o medidor em 20 mA, ~ 19,9 mA e ~ 20,1 mA, e a linearidade pode ser verificada usando a função de passo de 25 por cento do medidor.

Verificando isoladores de loop
Para verificar um isolador de loop, aplique um sinal de entrada de mA ao dispositivo e meça sua saída de 4-20 mA usando a função de medição de corrente com grampo. Esta função de medição / fonte simultânea de dois canais no 773 também pode ser usada para válvulas que relatam sua posição usando 4-20 mA.

Verificando VFDs
Os drives de frequência variável (VFDs) são usados ​​para alimentar motores, sopradores e ventiladores em aplicações de processo, bem como sistemas de transporte e ferramentas de máquinas. As entradas de controle são geralmente de tensão (1 V a 5 V ou 0 V a 10 V) ou corrente (4 mA a 20 mA). Um alicate amperímetro de processo mA pode alimentar um sinal para simular uma entrada normal enquanto o técnico observa o resultado.

Calibração rápida
Embora não sejam classificados como calibradores de loop, os alicate amperímetros de processo mA de hoje apresentam precisões de 0,2 por cento e podem ser usados ​​para verificações de calibração rápidas, enquanto reduzem o número de instrumentos necessários.

Por exemplo, verificar um transmissor de processo na bancada normalmente requer (além de uma bomba e um padrão de pressão separado) uma fonte de alimentação de loop e um instrumento para ler a saída de 4-20 mA do transmissor. Mas com os atuais alicate amperímetros de processo mA, é possível alimentar o transmissor e ler a saída.

“Essa pequena coisa permite que você faça essa função sem ter que arrastar uma fonte de alimentação separada”, diz Paul Jusak, engenheiro de manutenção da Puget Sound Energy.

Resumo
Os alicate amperímetros de processo mA de hoje podem economizar aos técnicos de instrumentação e automação muito tempo na solução de problemas porque podem substituir uma série de instrumentos separados. O técnico não precisa mais gastar 15 minutos voltando à loja para pegar um instrumento, porque o único instrumento que ele leva consigo fará todas as funções necessárias.

E, acrescenta Jusak, “em vez de ter duas ferramentas em sua bolsa, agora você tem uma ferramenta em sua bolsa para fazer todas as calibrações de loop de 4-20 mA e solução de problemas. Isso, para mim, é muito conveniente. ”

Este artigo foi fornecido pela Fluke Corporation. Para obter mais informações, visite http://us.fluke.com.