Introduzione Sfide del condizionamento del segnale
Con i sensori disponibili per il monitoraggio di processi di ogni tipo, ci troviamo ad affrontare numerose sfide legate al condizionamento del segnale. Tra questi, temperatura, livello, portata, pressione, posizione, luce e così via; l'elenco delle applicazioni che utilizzano il condizionamento del segnale è praticamente infinito.
Qualsiasi settore industriale, pesante o leggero, dall'agricoltura alla produzione di energia, utilizzerà prodotti per il condizionamento del segnale. Ogni settore presenterà una serie di problemi e requisiti specifici.
Alcune applicazioni richiedono il confronto di segnali e un'uscita basata sul risultato. Ad esempio, la quantità di olio consumata da un bruciatore sarà la differenza tra il flusso in ingresso e quello in uscita e, normalmente, questo viene svolto da controllori complessi o PLC. Tuttavia, i progressi funzionali degli splitter di segnale e dei condizionatori multicanale consentono ora al blocco di condizionamento stesso di svolgere parte di questo lavoro.
Le sfide
Sebbene il condizionamento di base del segnale sia in uso da molti anni, rappresenta ancora una sfida per l'ingegnere di processo. Qualsiasi sistema che necessiti di trasmettere segnali analogici, rappresentanti valori ingegneristici, da un punto di misurazione a un punto di monitoraggio/controllo, deve tenere conto di diversi fattori. Ad esempio, la discrepanza tra ingressi e uscite o l'ambiente in cui il sistema è situato.
Il tipo e il livello del segnale di uscita dei sensori di processo devono corrispondere ai requisiti di ingresso dei controllori o dei PLC, altrimenti possono verificarsi problemi. Un sensore con un'uscita da (0 a 10) mA potrebbe dover essere collegato a un controllore con un ingresso da (0 a 10) V, o anche con un intervallo di mA diverso. La corrispondenza dei segnali è il requisito principale di qualsiasi condizionatore di segnale.
Per evitare anelli di massa, che possono causare errori di segnale, è necessario isolare gli ingressi/uscite delle apparecchiature sullo stesso anello di controllo.
La gestione e la scalatura dei segnali, quando le uscite dei sensori non sono espresse nella stessa unità di misura o in multipli di essa, e la potenziale necessità di ricalibrare il segnale in caso di variazioni delle condizioni di processo, rappresentano potenziali insidie. Se il blocco di condizionamento può essere facilmente riconfigurato per una nuova impostazione di ingresso, quando cambiano i parametri di lavoro del processo, l'installazione risulta molto più semplice. Ad esempio: un sensore di flusso che rappresenta una portata da 0 a 100 l/min è collegato a un data logger che necessita di un ingresso da 0 a 50 l/min, ed entrambi utilizzano un segnale da 4 a 20 mA. Come gestirà l'unità di condizionamento questa discrepanza?
Integrità
Anche l'integrità del segnale è importante. Una perdita di segnale o una lettura errata possono causare il malfunzionamento di un sistema di controllo o il suo funzionamento al di fuori dei limiti. Molti fattori, sia interni che esterni al sistema di controllo, possono influire sull'integrità. Un sistema robusto è quindi essenziale per mantenere la fedeltà del segnale, poiché le condizioni ambientali, la lunghezza dei cavi e le interferenze elettriche possono causare problemi.
L'isolamento tra sensori che potrebbero attivarsi in caso di guasto può rappresentare un problema di sicurezza in alcune applicazioni. Per alcuni ingegneri, un condizionatore con una potenza nominale adeguata può essere un fattore determinante nella scelta dell'unità corretta.
Se è necessario più di un condizionatore, un singolo dispositivo in grado di soddisfare tutte le esigenze potrebbe essere la soluzione ideale. Lo svantaggio, tuttavia, è che un dispositivo del genere può risultare complesso e costoso.
Interfacce
Inoltre, è importante che gli ingegneri di processo scelgano apparecchiature facilmente interfacciabili, poiché controllori, PLC, sistemi di gestione degli edifici e display devono essere integrati per funzionare insieme in molteplici combinazioni.
Ecco perché la maggior parte dei sensori, o del trasduttore a cui il sensore può essere collegato, cerca di convertire il proprio valore ingegneristico specifico in qualcosa che possa essere interfacciato con la stragrande maggioranza dei sistemi di controllo presenti sul mercato, i quali, per ragioni pratiche, accettano normalmente solo un numero limitato di ingressi. Gli "standard" del settore per la trasmissione di segnali analogici sono compresi tra (0 e 20) mADC o +/- (0 e 10) VDC.
Soluzioni
La flessibilità delle moderne tecnologie di condizionamento del segnale sta aiutando l'ingegnere di processo a ridurre il numero di unità necessarie. Ciò è possibile grazie alla progettazione di dispositivi multifunzionali, facili e veloci da mettere in servizio. La scelta corretta del dispositivo di condizionamento del segnale può risolvere molti dei problemi che si presentano all'ingegnere di processo.
La gamma SEM1700 di Status Instruments, con montaggio su guida DIN, offre prodotti per il condizionamento e la divisione del segnale, sia a singolo che a doppio canale, progettati per superare molti dei problemi comuni associati al condizionamento del segnale.
La flessibilità d'uso sul campo è garantita da alimentazione, isolamento e configurazione. Un alimentatore universale che funziona da 24 V CC fino alla tensione di rete. Isolamento di 3 kV e 75 V tra ingressi e uscite. Un'ampia gamma di configurazioni di ingresso e uscita.
Gli ingegneri di processo possono utilizzare il dispositivo a doppio canale in due modalità: semplice e avanzata. Modalità semplice: considera le funzioni di base di un condizionatore/splitter di segnale. Modalità avanzata: offre funzionalità aggiuntive come: controllo non lineare utente, attenuazione del segnale, strumento di diagnostica del sistema e altre opzioni, tra cui la registrazione. Per la configurazione è sufficiente utilizzare il software FOC e un cavo USB standard.
