NÁŘADÍ S DIGITÁLNÍ DUŠÍ
Kalibrátory pro operátory průmyslových procesů
Průmyslové procesy se opírají o použití mnoha různorodých čidel, jejichž parametry se mohou během činnosti změnit. Aby se předešlo problémům, které tímto vzniknou, stává se nutností periodická kalibrace systémů procesní automatizace. Bude probíhat různě a vyžadovat jiné nástroje v závislosti na interfejsu a druhu kontrolovaného čidla.
Čidla používaná v procesech mají definovanou přesnost a měřicí rozsah. Rozsah měřených veličin – buď environmentálních, nebo elektrických, převádí čidlo na elektrické signály ve stanoveném standardu.
Nejrozšířenějším druhem komunikačních rozhraní jsou:
- napěťový výstup,
- proudová smyčka.
Některá čidla používají také číslicová rozhraní, jako např. HART, pokročilý protokol přenosu dat, který může fungovat automaticky nebo jej lze konfigurovat ručně.
Signál z napěťového analogového výstupu nabývá nejčastěji hodnot od 0 V do 10 V, které odpovídají mezním hodnotám měřicího rozsahu.
V případě proudových smyček je výstupní signál nejčastěji v rozmezí 4…20 mA, ale vyskytují se také čidla s rozsahem od 0 mA do 20 mA.
Specifické výstupní signály pocházejí z termočlánků, jejich rozsah výstupního napětí dosahuje několika desítek milivoltů a závisí na druhu použitého termočlánku. Stává se také, že výstup čidla má proměnlivý odpor, který odpovídá určité měřené veličině, např. teplotě. Úkolem kalibrátoru je simulovat funkci čidel různého druhu a přesně měřit to, co ukazují.
Druhy kalibrace
Průběh kalibrace čidla bude záviset na druhu komponenty, ale musí vyhovovat příslušným normám ISO, tak jak i kalibrátor používaný při této proceduře.
Přitom je třeba mít na paměti, že abychom si byli jisti přesností měřicího přístroje, je nutné jej zkalibrovat celý, tj.:
- samotné čidlo,
- element přepočítávající elektrický signál na konkrétní číselný údaj.
A co víc, je-li např. použitým čidlem termočlánek, je třeba kalibrovat celou sestavu včetně vodičů vedoucích signály, aby se zohlednil jejich vliv na výsledek měření.
Procedura kalibrace se liší v závislosti na kalibrovaném prvku.
Kalibrátor je třeba přepnout do příslušného provozního režimu, aby byl přizpůsoben proceduře. Má-li být například kalibrováno čidlo tlaku s napěťovým výstupem, je třeba kalibrátor přepnout do režimu měření napětí a do vlastního čidla posílat externě generovaný signál se známými parametry. Pak lze na kalibrátoru odečíst měřené hodnoty napětí pro generované signály a porovnat je s referenčními. To umožňuje určit faktickou nepřesnost měření.
Trochu snadněji se provádí kalibrace převodníku převádějícího elektrický signál na číselný údaj (měřiče), kdy není třeba používat dodatečná zařízení pro generování signálu. V takovém případě sám kalibrátor tvoří generátor signálu, který měří kalibrovaný přístroj, a hodnoty, které ukazuje, se porovnávají s hodnotami generovanými kalibrátorem.
Přečtěte si také: Kalibrace elektrických veličin
Nejvíce automatizovanou kalibraci lze provádět mj. u:
- převodníků připojovaných k termočlánkům nebo
- odporových čidel teploty.
Kalibrátor (jako je AX-C830 nebo AX-C850) pracuje pak současně jak simulátor čidla, tak jako měřič vstupního signálu. V důsledku toho může samostatně aplikovat generované signály a měřit hodnoty, např. proudu ve smyčce 4…20 mA.
Typický průběh kalibrace
Doporučuje se provádět kalibraci ve třech etapách:
- V první řadě, pokud je to možné, je třeba vygenerovat signál s hodnotou dolní meze měřicího rozsahu,
- následně signál velikosti 50% rozsahu,
- a na konec s hodnotou horní meze.
Po změření odchylky je třeba stanovit faktické hodnoty signálů, pro které bude výstupní signál nabývat dolní a horní hodnotu (např. 4 mA a 20 mA), čili definovat offset a způsob změny měřítka měřených hodnot.
Na konec je vhodné s použitím vypočtených koeficientů opět zkontrolovat údaje pro tři nebo pět měřicích bodů a ujistit se, že jsou přepočtené výsledky dostatečně přesné.
Pětibodové měření, a tedy s krokem 25%, lze provádět již s použitím nejjednodušších modelů kalibrátorů Axiomet, jako např. AX-C605 a AX-C705.
Shrnutí
Zapsané a pravidelně aktualizované korekce indikací procesních čidel umožňují zachovat vysokou přesnost práce přístrojů a probíhajících průmyslových procesů. V průběhu kontroly může být též užitečná funkce dokumentace dostupná v kalibrátorech, která zapisuje údaje o provedené kalibraci podle norem ISO. Díky tomu všemu jsou kalibrátory přístroje prakticky nezbytné při každodenní práci operátorů moderních průmyslových procesů.
Na základě výsledků zkoušek, prováděných pomocí popisovaných zařízení, lze určit, které prvky výrobní linky nepracují správně a vyžadují výměnu.