Introducción Desafíos del acondicionamiento de señales
Nos enfrentamos a numerosos desafíos en el acondicionamiento de señales con los sensores disponibles para monitorizar procesos de todo tipo. Esto incluye temperatura, nivel, caudal, presión, posición, luz, etc.; la lista de aplicaciones que utilizan el acondicionamiento de señales es interminable.
Cualquier industria, ya sea pesada o ligera, desde la agricultura hasta la generación de energía, utilizará productos de acondicionamiento de señales. Cada industria presentará su propio conjunto de problemas y requisitos.
Algunas aplicaciones requieren la comparación de señales y una salida basada en el resultado. Por ejemplo, la cantidad de aceite consumido por un quemador será la diferencia entre el caudal de entrada y el de salida, y normalmente, los controladores complejos o los PLC se encargan de esto. Sin embargo, los avances en la funcionalidad de los divisores de señal y los acondicionadores multicanal permiten ahora que el propio bloque de acondicionamiento pueda realizar parte de este trabajo.
Desafíos
Aunque el acondicionamiento básico de señales se utiliza desde hace muchos años, sigue representando un desafío para el ingeniero de procesos. Cualquier sistema que necesite transmitir señales analógicas, que representen valores de ingeniería, desde un punto de medición a un punto de monitoreo/control, debe considerar varios factores. Por ejemplo, la discrepancia entre las entradas y las salidas, o el entorno en el que se encuentra el sistema.
El tipo y el nivel de la señal de salida de los sensores de proceso deben coincidir con los requisitos de entrada de los controladores o PLC, de lo contrario, pueden surgir problemas. Un sensor con una salida de (0 a 10) mA podría necesitar conectarse a un controlador con una entrada de (0 a 10) V, o incluso con un rango de mA diferente. La coincidencia de las señales es el requisito principal de cualquier acondicionador de señal.
Para evitar bucles de tierra, que pueden provocar errores de señal, es necesario aislar las entradas y salidas de los equipos en el mismo bucle de control.
La medición y el escalado de señales cuando las salidas de los sensores no están en la misma unidad de ingeniería o en un múltiplo de la misma, así como el posible reajuste de rango si cambian las condiciones del proceso, son posibles problemas. Si el bloque de acondicionamiento se puede reconfigurar fácilmente a una nueva configuración de entrada cuando cambian los parámetros de trabajo de un proceso, esto simplifica mucho la instalación. Por ejemplo: un sensor de flujo que representa (0 a 100) l/min está conectado a un registrador de datos que necesita una entrada que representa (0 a 50) l/min, donde ambos utilizan una señal de (4 a 20) mA. ¿Cómo gestionará la unidad de acondicionamiento esta discrepancia?
Integridad
La integridad de la señal también es fundamental. Una pérdida de señal o una lectura incorrecta pueden provocar fallos en el sistema de control o un funcionamiento fuera de los límites. Numerosos factores, tanto internos como externos al sistema de control, pueden afectar a dicha integridad. Por lo tanto, un sistema robusto es esencial para mantener la fidelidad de la señal, ya que las condiciones ambientales, la longitud del cableado y las interferencias eléctricas pueden causar problemas.
El aislamiento entre sensores que podrían activarse en caso de fallo puede suponer un problema de seguridad en algunas aplicaciones. Para algunos ingenieros, un acondicionador con la capacidad adecuada puede ser un factor determinante a la hora de elegir la unidad correcta.
Si se requiere más de un acondicionador, un solo dispositivo que cumpla con todos los requisitos es ideal. La desventaja es que dicho dispositivo puede ser complejo y costoso.
Interfaces
Además, es importante que los ingenieros de procesos elijan equipos que se puedan interconectar fácilmente, ya que los controladores, los PLC, los sistemas de gestión de edificios y las pantallas deben integrarse para funcionar conjuntamente en muchas combinaciones diferentes.
Por ello, la mayoría de los sensores, o el transductor al que se conectan, buscan convertir su valor de ingeniería en algo compatible con la gran mayoría de los sistemas de control del mercado, los cuales, para ser prácticos, normalmente solo aceptan un número limitado de entradas. Los estándares de la industria para la transmisión de señales analógicas se encuentran dentro de los rangos de (0 a 20) mA CC o +/- (0 a 10) V CC.
Soluciones
La flexibilidad de la tecnología moderna de acondicionamiento de señales ayuda al ingeniero de procesos a reducir la cantidad de unidades necesarias. Esto se logra mediante un diseño multifuncional, fácil y rápido de poner en marcha. La elección correcta del dispositivo de acondicionamiento de señales puede resolver muchos de los problemas que se presentan al ingeniero de procesos.
La gama SEM1700 de Status Instruments, que se monta sobre raíles y ofrece productos de acondicionamiento y división de señal de uno o dos canales, está diseñada para superar muchos de los problemas comunes asociados con el acondicionamiento de la señal.
La flexibilidad para el usuario en el campo se logra mediante la alimentación, el aislamiento y la configuración. Alimentación eléctrica universal desde 24 V CC hasta la tensión de red. Aislamiento de 3,75 V entre entradas y salidas. Amplia gama de configuraciones de entrada y salida.
Los ingenieros de procesos pueden usar el dispositivo de doble canal en dos modos: simple y avanzado. Modo simple: incluye las funciones básicas de un acondicionador/divisor de señal. Modo avanzado: ofrece funciones como control de señal no lineal, amortiguación de señal, herramienta de diagnóstico del sistema y otras opciones, incluyendo grabación. Para la configuración, utilice el software FOC y un cable USB estándar.
