PRZYRZĄDY Z CYFROWĄ DUSZĄ
Kalibratory dla operatorów procesów przemysłowych
Procesy przemysłowe opierają się na zastosowaniu wielu różnorodnych czujników, których parametry mogą ulec zmianom w trakcie pracy. By zapobiec wynikającym z tego problemom, konieczna staje się okresowa kalibracja systemów automatyki procesowej. Będzie ona przebiegać różnie i wymagać innego narzędzia, w zależności od interfejsu i rodzaju sprawdzanego czujnika.
Czujniki stosowane w procesach cechują się określoną dokładnością oraz zakresem pomiarowym. Zakres wartości mierzonych – czy to środowiskowych, czy elektrycznych, jest zamieniany przez czujnik na sygnały elektryczne w określonym standardzie.
Najbardziej rozpowszechnione rodzaje interfejsów komunikacyjnych to:
- wyjście napięciowe,
- pętla prądowa.
Niektóre czujniki korzystają też z interfejsów cyfrowych, takich jak np. HART, zaawansowanego protokołu przesyłu danych, który może działać automatycznie lub być skonfigurowany ręcznie.
Sygnał z analogowego wyjścia napięciowego najczęściej przyjmuje wartości od 0 V do 10 V, które odpowiadają granicznym wartościom zakresu pomiarowego.
W przypadku pętli prądowych, najczęściej sygnał wyjściowy mieści się w zakresie 4…20 mA, ale zdarzają się też czujniki wyskalowane od 0 mA do 20 mA.
Specyficzne sygnały wyjściowe pochodzą z termopar, których zakres napięcia wyjściowego sięga kilkudziesięciu miliwoltów i zależy od rodzaju użytej termopary. Bywa też, że wyjście czujnika ma zmieniającą się rezystancję, która odpowiada określonej wartości mierzonej, np. temperaturze. Zadaniem kalibratora jest symulowanie pracy różnego rodzaju czujników oraz precyzyjne mierzenie ich wskazań.
Rodzaje kalibracji
Przebieg kalibracji czujnika będzie zależał od rodzaju komponentu, ale powinien być zgodny z odpowiednimi normami ISO, tak jak i kalibrator wykorzystywany w tej procedurze.
Należy przy tym pamiętać, że aby mieć pewność co do dokładności instrumentu pomiarowego, konieczne jest skalibrowanie jego całości, tj.:
- samego sensora,
- elementu przeliczającego sygnał elektryczny na konkretną wartość liczbową.
Co więcej, jeśli np. zastosowany czujnik to termopara, kalibracji należy poddać cały zestaw, wraz z przewodami doprowadzającymi sygnały, by uwzględnić ich wpływ na wynik pomiaru.
Procedura kalibracji różni się, w zależności od kalibrowanego elementu.
Kalibrator należy przełączyć w odpowiedni tryb pracy, by dopasować go do procedury. Przykładowo, jeśli kalibrowany ma być czujnik ciśnienia z wyjściem napięciowym, kalibrator należy przestawić w tryb pomiaru napięcia, a sam czujnik poddawać zewnętrznie generowanym sygnałom o znanych parametrach. Wówczas na kalibratorze można odczytać mierzone wartości napięcia dla generowanych sygnałów i porównać z wzorcowymi. Pozwala to określić faktyczną niedokładność pomiaru.
Nieco łatwiej jest przeprowadzić kalibrację przetwornika zamieniającego sygnał elektryczny na wartość liczbową (miernika), gdyż nie ma potrzeby stosowania dodatkowych urządzeń do generowania sygnału.
W takim przypadku sam kalibrator stanowi zadajnik sygnału, który mierzony jest przez kalibrowany przyrząd, a wskazywane przez niego wartości porównuje się z generowanymi przez kalibrator.
Przeczytaj też: Kalibracja wielkości elektrycznych
Najbardziej zautomatyzowaną kalibrację można przeprowadzić m.in. dla:
- przetworników podłączanych do termopar lub
- rezystancyjnych czujników temperatury.
Kalibrator (taki jak AX-C830 lub AX-C850) pracuje wówczas jednocześnie jako symulator sensora oraz jako miernik sygnału wejściowego. W efekcie może samodzielnie podawać generowane sygnały i mierzyć wartości np. prądu w pętli 4…20 mA.
Typowy przebieg kalibracji
Kalibrację zaleca się przeprowadzać trzyetapowo:
- W pierwszej kolejności, o ile to możliwe, należy wygenerować sygnał o wartości dolnej granicy zakresu pomiarowego,
- następnie sygnał o wartości 50% skali,
- a na koniec o wartości górnej granicy.
Po zmierzeniu uchybu należy określić faktyczne wartości sygnałów, dla których sygnał wyjściowy będzie przyjmował dolną i górną wartość (np. 4 mA i 20 mA), czyli określić offset i sposób przeskalowania wartości mierzonych.
Na koniec, korzystając z obliczonych współczynników, warto ponownie sprawdzić wskazania dla trzech lub pięciu punktów pomiarowych i upewnić się, że przeliczone wyniki są wystarczająco dokładne.
5-punktowe pomiary, a więc z krokiem co 25%, można przeprowadzić już przy użyciu najprostszych modeli kalibratorów Axiomet, takich jak np. AX-C605 i AX-C705.
Podsumowanie
Zapisane i regularnie aktualizowane poprawki wskazań czujników procesowych pozwalają zachować wysoką dokładność pracy przyrządów i prowadzonych procesów przemysłowych. Przydatna w zakresie kontroli może być też funkcja dokumentacji dostępna w kalibratorach, która zapisuje dane na temat wykonanej kalibracji zgodnie z normami ISO. To wszystko sprawia, kalibratory to przyrządy praktycznie niezbędne w codziennej pracy operatorów nowoczesnych procesów przemysłowych.
W oparciu o wyniki badań, przeprowadzonych za pomocą omawianych urządzeń, można określić, które elementy linii produkcyjnej nie pracują prawidłowo i wymagają wymiany.