Temp måling prosess

Automasjon
1

Hei, holder på å prosjektere et anlegg med et tiltals temperaturmålinger. Hva er smartest?? passiv pt100 3 eller 4 leder ute i prosess og kabling rett til pls med temp innganger for 3 eller 4 leder?? hva skal man egentlig med transmittere 4...20mA ute i prosessen som krever kalibreringer etc. etc når man kan eliminere en slik feilkilde?

Pt 100 er jo lavimpedanset så kablingen fager vel ikke opp noe støy på kabelbroen som gjør at temp. visningen bli feil i forhold til å kjøre 4...20mA i en kabel på en kabelbro?

Noen som har erfaringer her?

2

Hei Kurt,

Tusen takk for spørsmålet, og din interesse for faget.

1. Standardisert instrumentsignal

Jeg er litt usikker på opprinnelsen av bruken av standardiserte instrumentsignaler. Jeg tror det var på rundt 1920/1930-tallet man startet med bruk av standardisert instrumentsignal mellom prosessregulator og reguleringsventilen. Fordelen med dette var at anleggeier kunne kjøpe utstyr fra ulike utstyrsprodusenter, og kunne få instrumentene til "å snakke sammen" ved bruk av standardisert instrumentsignal. Først var det luftsignalet 0-15 PSI, deretter 3-15 PSI som tilsvarer 0,2-1,0 Bar. Når vi gikk fra pneumatisk instrumentering over til elektrisk instrumentering, fikk vi derfor 4-20 mA som var rådende i markedet i mange tiår.

Det var på 1900-tallet ikke bare mellom regulator og reguleringsventil det ble populært å bruke 4-20 mA, men også mellom målepunktet ("Transmitter") og regulator.

2. Fleksibilitet

Fleksibilitet er bra når det gjelder valg av utstyr. Dette gjør at produsenter av utstyr skjerper seg når de møter konkurranse fra andre utstyrsleverandører. Dette kommer som regel alltid oss forbrukere til gode.

3. Fordeler og ulemper ved alternative løsninger

Ofte blir det et økonomisk regnestykke som avgjør hvilket alternativ man velger. Og, ofte (men, kanskje ikke alltid) velger man det som er det billigste alternativet. Det billigste alternativet er ikke nødvendigvis det som har den laveste prosjektkostnaden. Man må også inkludere kostnader ved drift, vedlikehold, reparasjon etc.

4. (Pt100 + PLS) vs (Pt100/4-20 mA + PLS)

I og med at din PLS kan motta sensorsignalet (3- eller 4-leder) fra temperatursensoren direkte, frafaller argumentet om å ha et transmitterledd.

5. EMI ("Electromagnetic Interference")

Et faremoment, som må vurderes, er hvorvidt sensorsignalet kan forstyrres av eksterne elektromagnetiske forstyrrelser (EMI).

PLS'en vil sende ut en liten strøm i sensorkretsen; typisk 1 mA. Det oppstår da et spenningsfall i Pt-100 elementet (typisk 1 millivolt). Og det er dette millivolt PLS'en fører inn til sin analog-til-digital-omformer.

Ergo, det er en risiko for at sensorsignalet (millivolt), som ligger i overføringsledningene, kan forstyrres av eksterne elektromagnetiske bølger.

Hvis man har EMI, må man gjøre tiltak. Et tiltak er å bruke skjermet kabel som beskytter millivolt mot EMI. Et alternativ er å bruke uskjermet kabel og da bruke strømsignal. Strømsignaler er betydelig mer immun mot EMI enn spenningssignaler.

Kvaliteten på jordingsanlegget kan kanskje medføre at det å bruke skjermet kabel kan bli en utfordring.

6. Så, hva blir det til ...

Vel, mitt utgangspunktet er at jeg ville bruke et 3-leder Pt100-element tilkoblet PLS'en. Dersom det er EMI tilstede, ville jeg bruke skjermet kabel som "vernetiltak".

3

Hei Kurt,

Tusen takk for spørsmålet.

1. Jordingsstrategi når EMI

Det er ingen lov- eller forskriftsmessige krav som styrer jordingsfilosofien (ekvipotensialutjevningen) av EMC-skjermen i kabelen.

Det overordnede kravet i lovverket at at den elektriske installasjonen ikke skal medføre fare for mennesker, husdyr eller materielle verdier. For å oppfylle lovverkets krav guider ofte myndigheter til NEK 400 Elektriske lavspenningsinstallasjoner. I dennes seksjon 444 omtales beskyttelse mot elektromagnetiske forstyrrelser.

2. Jording av EMC-skjerm i én ende

Fordelen med å terminere EMC-skjermen i én ende (i skap hvor man har PLS'en) er å unngå sirkulerende jordingsstrømmer i EMC-skjermen.

Luftbåren EMI (som ligger ute ved Pt100-elementet) vil da dreneres via EMC-skjermen til hovedjord.

Figuren over viser at den luftbårne EMI (illustrert som grønt elektrisk felt) plukkes opp av EMC-skjermen. EMC-skjermen fungerer her som en radio-antenne. EMC-skjermen spenningssettes av den eksterne luftbårne energien, og det settes opp en ledningsbåren støystrøm fra EMC-skjermen og videre ned til jordingssystemet.

Det er viktig at EMC-skjermen oppfyller krav til impedans, slik at spenningsfallet i EMC-skjermen, som skyldes støystrømmen og skjermimpedansen, er lavere enn guidede verdier i IEC 60533. EMC-skjermimpedans ved støyfrekvensen bør være maksimalt 0,2 ohm.

Du skal være oppmerksom på at det å terminere EMC-skjermen i PLS-kabinettet også kan utgjøre en trussel. Det er kvaliteten på ditt jordingssystem som avgjør dette.

EMC-skjermen kan fungere som en senderantenne med en senderstyrke diktert av EMI-støy som kan komme inn i skjermsystemet via jordingssystemet (ledningsbåren EMI-støy). Ved å ufrivillig spenningssette EMC-skjermen, vil dette sende ut EMI-støy til omgivelsene (som en radio-sender), som igjen kan utilsiktet forstyrre andre signalkretser.

3. Jording av EMC-skjerm i begge ender

Dersom det er lang "dreneringsvei" av EMI-strømmen, kan det i utgangspunktet være fordel å ha flere "dreneringspunkter"; for eksempel i begge ender av EMC-skjermen.

På figuren over har vi to dreneringsveier av EMI; både inn til PLS-kabinett, men også ute i felt hvor man har Pt-100elementet.

Men, vi har en mulig trussel vi skal være klar over, og det er igjen stabiliteten på jordingssystemet, eller skal jeg si jordingssystemene.

Dersom jordingssystemene ikke har samme elektriske potensiale, vil det nå gå sirkulerende støystrømmer i EMC-skjermen som nå forbinder to to jordingssystemene. Og, denne støystrømmen blir da en EMI-støykilde.

4. Risikovurdering

Altså, det er først etter at man har en klar oppfatning av kvaliteten på jordingssystemet at man kan guide noe om EMC-skjermen bør termineres i én ende (fortrinnsvis i PLS-kabinettet) eller termineres i begge ender.

Terminering i begge ender gir fordelen av to 'dreneringsveier' av ekstern (luftbåren) EMI, men forutsetter da at jordingssystemene er stabile og støyfrie.

Dersom installasjonen også omfatter eksplosjonsfarlige områder, må man i tillegg risikovurdere problematikken rundt dette med oppbygging av statisk elektrisitet (NEK 420), og hvordan man skal "drenere" denne energien til jord uten at utladningsgnister, som kan fungere som en utilsiktet tennkilde av eksplosjonsfarlige atmosfærer, medfører fare for mennesker, husdyr eller materielle verdier.

4

Hei, og takk for lang og bra utredning. Ja jeg får vel vurdere skjermet kabel til temp. følerne da ja, Skal skjermen jordes kun ved PLS eller i begge ender da tro?