Einführung Herausforderungen bei der Signalkonditionierung
Mit Sensoren, die für die Überwachung von Prozessen aller Art verfügbar sind, stehen wir vor vielen Herausforderungen bei der Signalaufbereitung. Dazu gehören Temperatur, Füllstand, Durchfluss, Druck, Position, Licht usw.; Die Liste der Anwendungen, die Signalkonditionierung nutzen, ist endlos.
Jede Industrie, ob schwer oder leicht, von der Landwirtschaft bis zur Energieerzeugung, wird Signalaufbereitungsprodukte nutzen. Jede Branche wird ihre eigenen Probleme und Anforderungen mit sich bringen.
Einige Anwendungen erfordern den Vergleich von Signalen und eine Ausgabe basierend auf dem Ergebnis. Beispielsweise ist die von einem Brenner verbrauchte Ölmenge die Differenz zwischen der Eingangs- und Ausgangsmenge des Durchflusses, und normalerweise wird dies von komplexen Steuerungen oder SPSen übernommen. Aufgrund der Funktionsfortschritte bei Signalsplittern und Mehrkanal-Konditionierern kann nun jedoch der Konditionierungsblock einen Teil dieser Arbeit selbst übernehmen.
Challenges
Obwohl die grundlegende Signalkonditionierung schon seit vielen Jahren im Einsatz ist, stellt sie für den Prozessingenieur immer noch eine Herausforderung dar. Jedes System, das analoge Signale, die technische Werte darstellen, von einem Messpunkt zu einem Überwachungs-/Kontrollpunkt übertragen muss, muss mehrere Dinge berücksichtigen. Zum Beispiel die Diskrepanz zwischen Eingaben und Ausgaben oder die Umgebung, in der sich das System befindet.
Art und Pegel des Ausgangssignals von Prozesssensoren müssen mit den Eingangsanforderungen für Steuerungen oder SPS übereinstimmen, sonst können Probleme auftreten. Ein Sensor mit einem (0 bis 10) mA-Ausgang muss möglicherweise an einen Controller mit einem (0 bis 10) V-Eingang oder sogar einem anderen mA-Bereich angeschlossen werden. Die Anpassung der Signale ist die Hauptanforderung an jeden Signalaufbereiter.
Um Masseschleifen zu vermeiden, die zu Signalfehlern führen können, ist die Isolierung der Geräteeingänge/-ausgänge im selben Regelkreis erforderlich.
Die Bereichswahl und Skalierung von Signalen, bei denen sich die Sensorausgänge nicht in derselben technischen Einheit oder einem Vielfachen technischer Einheiten befinden, sowie eine mögliche Neubereichsänderung, wenn sich die Prozessbedingungen ändern, stellen potenzielle Fallstricke dar. Wenn der Konditionierungsblock einfach auf eine neue Eingangseinstellung umkonfiguriert werden kann, wenn sich die Arbeitsparameter für einen Prozess ändern, erleichtert dies die Installation erheblich. Beispiel: Ein Durchflusssensor, der (0 bis 100) l/min darstellt, ist an einen Datenlogger angeschlossen, der einen Eingang benötigt, der (0 bis 50) l/min darstellt, wobei beide ein (4 bis 20) mA-Signal verwenden. Wie wird die Konditionierungseinheit mit der Nichtübereinstimmung umgehen?
Integrität
Auch die Signalintegrität ist wichtig. Ein Signalverlust oder ein falscher Messwert kann dazu führen, dass ein Steuersystem ausfällt oder außerhalb der Grenzwerte läuft. Viele Faktoren innerhalb und außerhalb des Kontrollsystems können die Integrität beeinträchtigen. Ein robustes System ist daher für die Aufrechterhaltung der Signaltreue unerlässlich, da die physischen Umgebungsbedingungen, die Länge der Kabelführung und elektrische Störungen Probleme verursachen können.
Die Isolierung zwischen Sensoren, die im Fehlerfall unter Spannung stehen können, kann in manchen Anwendungen ein Sicherheitsrisiko darstellen. Für manche Ingenieure kann ein Klimagerät mit geeigneter Leistung ein wichtiger Faktor bei der Auswahl des richtigen Geräts sein.
Wenn mehr als eine Klimaanlage benötigt wird, ein einziges Gerät, das alle Anforderungen erfüllen kann. Der Nachteil dabei ist, dass ein solches Gerät komplex und teuer sein kann.
Schnittstellen
Darüber hinaus ist es wichtig, dass Prozessingenieure Geräte wählen, die sich leicht verbinden lassen, da Steuerungen, SPS, Gebäudemanagementsysteme und Displays integriert werden müssen, um in vielen verschiedenen Kombinationen miteinander arbeiten zu können.
Aus diesem Grund versuchen die meisten Sensoren oder der Wandler, an den der Sensor angeschlossen ist, ihren besonderen technischen Wert in etwas umzuwandeln, das mit der überwiegenden Mehrheit der Steuerungssysteme auf dem Markt verbunden werden kann, die aus praktischen Gründen normalerweise nur eine Schnittstelle akzeptieren begrenzte Anzahl von Eingängen. Die Industriestandards für die analoge Signalübertragung liegen im Bereich von (0 bis 20) mADC oder +/- (0 bis 10) VDC.
Lösungen
Die Flexibilität moderner Signalaufbereitungstechnik hilft dem Prozessingenieur, die Anzahl der benötigten Einheiten zu reduzieren. Dies liegt daran, dass sie vielseitig einsetzbar sowie einfach und schnell in Betrieb zu nehmen sind. Die richtige Wahl des Signalaufbereitungsgeräts kann viele der Probleme lösen, mit denen sich der Prozessingenieur konfrontiert sieht.
Die schienenmontierte SEM1700-Reihe von Einzel- und Zweikanal-Konditionierungs- und Splitterprodukten von Status Instruments wurde entwickelt, um viele der häufigen Probleme im Zusammenhang mit der Signalkonditionierung zu lösen.
Benutzerflexibilität im Feld wird durch Stromversorgung, Isolierung und Konfiguration erreicht. Eine weltweite Stromversorgung, die von 24 VDC bis hin zur Netzspannung funktioniert. 3k75 V Isolation zwischen Ein- und Ausgängen. Eine große Auswahl an Ein- und Ausgangskonfigurationen.
Prozessingenieure können das Zweikanalgerät in zwei Modi verwenden: einfach und erweitert. Ganz einfach: Berücksichtigen Sie die Grundfunktionen eines Signalaufbereiters/Splitters. Erweitert – die Funktionalität bietet: Benutzer-Non-Line, Signaldämpfung, Systemdiagnosetool und andere Optionen, einschließlich Aufzeichnung, sind verfügbar. Verwenden Sie zur Einrichtung die FOC-Software und ein Standard-USB-Kabel.
