Tests und Fehlersuche in 4–20-mA-Steuerungsschleifen

Präsentation zum Thema: "Tests und Fehlersuche in 4–20-mA-Steuerungsschleifen"—  Präsentation transkript:

1 Tests und Fehlersuche in 4–20-mA-Steuerungsschleifen
Webinar-Serie: Fehlersuche in Prozessen Tests und Fehlersuche in 4–20-mA-Steuerungsschleifen

2 Inhalt dieser Folge Wie funktioniert eine 4–20-mA-Steuerungsschleife?
Welche Fehler können in einer 4–20-mA-Schleife auftreten? Wie sucht man Fehler? Welches Werkzeug ist am zweckmäßigsten? Messen von 4–20-mA-Signalen und Interpretieren der Messungen Mehrere Messverfahren Testen von Eingängen an SPS, DCS und Anzeigen mit 4–20-mA-Stromquellen Mehrere Verfahren und Vorgehensweisen beim Einspeisen Testen von E/A mit 1–5 V und 0–10 V

3 Inhalt dieser Folge Stromversorgungen von Schleifen messen, Fehlersuche an verdächtigen Stromversorgungen Transmitter mit Ersatzstromversorgung testen und isolieren Fehlersuche an verdächtigen Transmittern mA für Austauschtest simulieren Intelligenten HART-Transmitter als mA-Quelle verwenden Mit HART-Befehl „Schleifentest“ eine Schleife testen I/P-Wandler mit 4–20-mA-Stromquelle testen Regelventil mit 4–20-mA-Stromquelle testen

4 Wie funktioniert eine 4–20-mA-Steuerungsschleife?
Transmitter: Wandeln Messwert der Temperatur bzw. des Drucks in ein 4–20-mA-Signal um. Typischerweise passive Geräte mit externer 24-V-Schleifenstromversorgung. Anzeigen/Steuerungen: Interpretieren das 4–20-mA-Signal als Messwert der Temperatur bzw. des Drucks im Prozess. Senden oft Befehle an eigentliches Steuerungs-element (z. B. Ventil) zum Steuern der Prozess-temperatur bzw. des Prozessdrucks in akzeptablen Grenzen Solche Geräte haben oft 1–5 V statt 4–20 mA als Eingangssignal Sensoreingang Temperatur Druckmessgeräte Fluss Frequenz PH NULL END- WERT 2200 ºC 4 to 20 mA Signal  Eingangs-Shunt 250 Ohm  So, what makes a 4 to 20 milliAmp loop tick? • Current loops, or control loops, are by far the most used connection between transmitters and indicators, controllers or DCS systems. This because a current loop is stable, safe as wire cuts are detected by absence of current, and largely independent on the length of a used cable. • The control loop is typically powered by a 24Volt loop power supply. • The transmitters draws its’ power from the 24Volt loop power supply and regulates the 4 to 20 milliAmp signal proportional to the PV or measured variable on the input such as Temperature, Pressure, Flow, Frequency or PH. • The local indicator or controller interprets the 4 to 20 milliAmp signal and has outputs that can be used to control or change the measured process variable, or another part of the process. • Many if not most controller inputs have a 250 ohm input shunt. • A 250 ohm shunt with a 4 to 20 milliAmp signal develops a 1 to 5Volts drop. + –  24-V-Schleifenstrom-versorgung Anzeige/Steuerung DCS/SPS/Schreiber 2-Leiter-Transmitter 24-V-Schleifenstromversorgung: Versorgt Schleife mit Spannung. Transmitter regeln das 4–20-mA-Signal im Stromkreis und werden von dieser Stromversorgung gespeist.

5 Beispiel für Stromschleife
4–20-mA-Signal (DC) ist proportional zu Sensoreingang bzw. PV Wegen Serienschaltung muss der Strom überall im Stromkreis gleich sein Klarer Vorteil beim Senden von mA-Signalen über große Entfernungen gegenüber Spannungs- oder Drucksignalen Sensoreingang Temperatur Druckmessgeräte Fluss Frequenz PH NULL END- WERT 2200 ºC 4 to 20 mA signal  Eingangs-Shunt 250 Ohm  In this example loop, the transmitter regulates the 4 to 20 milliAmp DC signal proportional to the sensed P-V on its’ input. A PV, or Primary Value, is the measured value of sensor connected to the input of the transmitter. The 4 to 20 milliAmp loop is a series circuit, or closed loop, which dictates that the current at one location must be identical to other locations in the loop. Because of this, there is a big advantage in sending milliAmp signals over long distances compared to voltage or pressure signals that lose accuracy over distance. 24-V-Schleifenstrom-versorgung + –  Anzeige/Steuerung DCS/SPS/Schreiber 2-Leiter-Transmitter

6 Temperaturtransmitter wandeln gemessene Temperatur (PV) in 4–20-mA-Signale um
Gemessene PV: Die PV (Primär-/Prozessvariable) in diesem Beispiel ist die vom Temperaturtransmitter gemessene Temperatur der Prozessflüssigkeit. Temperaturtransmitter: Messen die Prozesstemperatur meist mit einem Thermoelement oder Messwiderstand und wandeln den Messwert in ein 4–20-mA-Signal um. Der Transmitter in diesem Beispiel hat einen Eingangsbereich von 0 °C bis 300 °C. Die Tabelle zeigt das Verhältnis zwischen der gemessenen Temperatur und dem mA-Signal Temperaturtransmitter Eingangs-temperatur Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % So let’s look at a temperature transmitter installed in a process loop. CLICK The process temperature or PV is typically sensed by the transmitter using either a thermocouple or RTD sensor. In this example a sensor monitoring the temperature of a liquid filled tank. The transmitter acts as a variable impedance to the power supply and regulates the 4 to 20 milliAmp signal according to its’ input range.

7 Temperaturtransmitter wandeln gemessene Temperatur (PV) in 4–20-mA-Signale um
Gemessene PV: Die PV (Primär-/Prozessvariable) in diesem Beispiel ist die vom Temperaturtransmitter gemessene Temperatur der Prozessflüssigkeit. Temperaturtransmitter: Messen die Prozesstemperatur meist mit einem Thermoelement oder Messwiderstand und wandeln den Messwert in ein 4–20-mA-Signal um. Der Transmitter in diesem Beispiel hat einen Eingangsbereich von 0 °C bis 300 °C. Die Tabelle zeigt das Verhältnis zwischen der gemessenen Temperatur und dem mA-Signal Eingangs-temperatur Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % Temperature transmitter Temperature input Current output Percent of span 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % HHere you can see the relationship between the temperature of the input to the transmitter and the milli-Amp signal it regulates on its’ output. The input range or “span” of this example transmitter is 0 to 300 degrees Celsius. Knowing the range of the transmitter, you can measure the milli-Amp signal and quite easily determine the temperature being measured by the transmitter

8 Temperaturtransmitter wandeln gemessene Temperatur (PV) in 4–20-mA-Signale um
Anzeige/Steuerung: In diesem Beispiel ist die Temperaturanzeige/Steuerung so programmiert, dass sie ein 4-mA-Signal als 0 °C und ein 20-mA-Signal als 300 °C interpretiert. Eingang/Ausgang oder E/A: Bezieht sich auf den Eingang/ Ausgang des Steuerungssystems bzw. Reglers. In diesem Beispiel liegt das 4–20-mA-Signal am Eingang der Steuerung an. Das Signal am Ausgang der Steuerung steuert das Steuerungsventil. Flusssteuerungsventil Eigentliches Steuerungselement. Öffnet und schließt durch Befehle der Steuerung und erhält Temperatursollwert durch Erhöhen bzw. Verringern der Gaszufuhr zum Brenner aufrecht. Temperaturtransmitter Eingangs-temperatur Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % The 4 to 20 milliAmp signal is interpreted by the temperature controller. <click> The controller in this example is a single loop controller. It interprets the 4 to 20 milliAmp signal as a measured temperature. Other controller examples include Programmable Logic Controllers (or PLCs) and Distributed Control Systems (or DCS). <click> <click> The point where the 4 to 20 milliAmp signal enters and leaves the controller is referred to as the analog I/O or input/output <click> <click> The controller output signal connects to the flow control valve that regulates the gas applied to the process heater and is the final control element in this loop. This control output from the controller to the valve is usually a 4 to 20 milliAmp signal as well. <click>

9 Drucktransmitter wandeln den gemessenen Druck (PV) in 4–20-mA-Signale um
Gemessene PV: Die PV (Primär-/Prozessvariable) in diesem Beispiel ist der vom Drucktransmitter gemessene Druck. Drucktransmitter: Misst den Prozessdruck direkt und wandelt den Messwert in ein 4–20-mA-Signal um. Der Transmitter in diesem Beispiel hat einen Eingangsbereich von 0 bis 100 psi (0 bis 7 bar). Die Tabelle zeigt das Verhältnis zwischen dem gemessenen Druck und dem mA-Signal. Anzeigen/Steuerung: In diesem Beispiel ist die Druckanzeige bzw. Steuerung so programmiert, dass sie ein 4-mA-Signal als 0 psi und ein 20-mA-Signal als 100 psi interpretiert. Überdruckventil: Eigentliches Steuerungselement. In diesem Beispiel öffnet die Steuerung das Ventil, wenn der gemessene Druck zu hoch ist, um den Druck im Behälter zu verringern. In this example we show a pressure transmitter control circuit. <click> The measured PV is the pressure inside the process vessel as sensed by the pressure transmitter <click> The pressure transmitter converts the measured pressure to a 4 to 20 milliAmp signal per the range table. This 4 to 20 milliAmp signal feeds into <click> the indicator/controller I/O and is interpreted as the process pressure. <click> <click> The final control element is the relief valve that is opened and closed by the controller to regulate the pressure in the vessel to within process limits. <click> Drucktransmitter Eingangs- druck Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 psi 4 mA 0 % 25 psi 8 mA 25 % 50 psi 12 mA 50 % 75 psi 16 mA 75 % 100 psi 20 mA 100 %

10 Welche Fehler können in einer 4–20-mA-Schleife auftreten?
Temperaturtransmitter Probleme mit Kabeln: Schlechte Anschlüsse, beschädigte Isolierung, Korrosion und Verunreinigung können die Funktion einer 4–20-mA-Schleife beeinträchtigen. Stromversorgung für 24-V-Schleife: Gestörte, defekte oder überlastete Stromversorgung kann Fehlfunktion oder Ausfall der mA-Schleife verursachen. Falsches E/A-Signal in Steuerung: Interpretiert der Regler ein korrektes mA-Signal nicht korrekt, kann der Prozess außer Kontrolle geraten. Eingangstemperatur Ausgangsstrom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % Lets take a look at some of the things that can go wrong with a 4 to 20 milliAmp loop. You can have wiring problems such as Bad terminations, compromised insulation, corrosion or contamination that can cause wiring to negatively impact the performance of a 4 to 20 milliAmp loop . You can have problems with the 24Volt loop power supply. Noisy, defective or overloaded power supplies can cause erratic milliAmp loop operation or failures. Or you can have Bad I/O into the controller. If the milliAmp signal is correct and the controller does not interpret the milliAmp signal correctly the correct control of the process is lost. Drucktransmitter Eingangs- druck Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 psi 4 mA 0 % 25 psi 8 mA 25 % 50 psi 12 mA 50 % 75 psi 16 mA 75 % 100 psi 20 mA 100 %

11 Welche Fehler können in einer 4–20-mA-Schleife auftreten?
Transmitter defekt: Ändert der Transmitter das mA-Signal nicht korrekt in Reaktion auf die gemessene PV, dann passt das Regelungssystem die PV nicht korrekt an. Sensor defekt oder Kapillarrohr verstopft: Ist der Temperatursensor defekt, kann der Transmitter die Temperatur nicht messen. Ist bei einem Drucktransmitter die Verbindung zum Prozess blockiert, kann der Trans-mitter den Druck nicht genau messen. Temperaturtransmitter Eingangstemperatur Ausgangsstrom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % A common failure in aging systems is a bad transmitter. If the transmitter does not change the milli-Amp signal correctly to respond to the measured pressure or temperature, the control system will not be able to control the process correctly. One other element of failure is a bad temperature sensor or clogged pressure capillary: In the case of a temperature transmitter, if the temperature sensor is defective the transmitter cannot sense the temperature correctly or not at all. And dealing with a pressure transmitter, if the connection to the process is clogged the transmitter cannot accurately measure the pressure. Drucktransmitter Eingangs- druck Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 psi 4 mA 0 % 25 psi 8 mA 25 % 50 psi 12 mA 50 % 75 psi 16 mA 75 % 100 psi 20 mA 100 %

12 Wie sucht man Fehler? Welches Werkzeug ist am zweckmäßigsten?
Was kann gemessen oder eingespeist werden? Instrument für Messung und Signaleinspeisung Was verrät es dem Techniker? 4–20-mA-Signale messen Digitalmultimeter. Schleifenkalibrator, Stromzange, ProcessMeter Ob der gemessene mA-Wert erwartungsgemäß ist 4–20-mA-Signale einspeisen Schleifenkalibrator, Stromzange, ProcessMeter Wenn E/A oder anderes Gerät mit mA-Eingang korrekt funktionieren Simulierte 4–20-mA-Signale Schleifenkalibrator, Stromzange Fluke 772 oder 773, ProcessMeter Ob Stromversorgung, Verkabelung und E/A korrekt funktionieren, testweise Transmitter austauschen 24 V Schleifenspannung messen Digitalmultimeter, Stromschleifenkalibrator, Stromzange Fluke 773, ProcessMeter Ob volle 24 V zur Verfügung stehen, ob die Spannungsversorgung defekt oder überlastet ist 24 V Schleifenspannung anlegen Schleifenkalibrator, Stromzange, Fluke 789 ProcessMeter Ob ein Austauschtest für installierte Stromversorgung das Problem behebt 0–10 V, 1–5 V anschließen Schleifenkalibrator mit Spannungsquelle (715) oder spezielle Stromzange (773) Ob E/A oder anderes Gerät mit Spannungseingang korrekt funktionieren Durchgangsmessungen Digitalmultimeter, ProcessMeter, bestimmte Multifunktions-Prozesskalibratoren Unterbrechungen, schlechte Anschlüsse, hohe Anschlusswiderstände und falsche Verkabelungen finden So what do you troubleshoot and what tools are of the most use? <click> You can measure the 4 to 20 milliAmp signal with a Digital Multi Meter, loop calibrator, milliAmp clamp or ProcessMeter and the technician can compare the expected milliAmp value in the loop to the actual value measured. <click> You can source a 4 to 20 milliAmp signal with a loop calibrator, enabled milliAmp clamp or ProcessMeter and the technician can observe the response from a milliAmp input device or control system I/O to determine if it responds correctly.<click> You can simulate a 4 to 20 milliAmp signal with a loop calibrator, enabled milliAmp clamp or ProcessMeter and the technician can determine if the power supply, wiring and I/O are all working correctly. You can also use this function to do a transmitter substitution test. <click> You can measure loop voltage with a Digital Multi Meter, loop calibrator, milliAmp clamp or ProcessMeter and the technician can compare the expected measurement of 24Volt to the actual value measured. If the voltage is too low or noisy it might be defective or overloaded. <click> You can use the 24Volt loop power supply from either a loop calibrator, enabled milliAmp clamp or ProcessMeter for a substitution test. If this substitution test for the loop power supply solves the problem the technician knows that the installed power supply is defective or overloaded. <click> You can source zero to 10Volt or 1 to 5Volt with a specialized loop calibrator with voltage source such as the Fluke-715 or an enabled milliAmp clamp such as the Fluke-773 into a voltage input device or Voltage I/O. This test tells the technician if the device or I/O is working correctly. <click> Continuity measurements can be made with a Digital Multi Meter, ProcessMeter or some multifunction calibrators. The technician can test for open circuits, mis-wires, bad terminations and resistive connections.<click>

13 Das 4–20-mA-Signal messen
Temperaturtransmitter Eingangstemperatur Ausgangsstrom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % In Reihe, Schleife unterbrechen Gemessenes mA-Signal mit erwartetem Wert auf Display vergleichen The classic method to measure 4 to 20 milli-Amp signals is to break the loop and put, for instance, the digital multimeter in series with the measurement Since you are breaking a control loop that controls a running process, you need to stop that process first before you disconnect any wire. This causes interruption of the process itself, and the affected staff should be notified. When the multimeter or loop calibrator, has been connected, the loop is closed again and the process can be started again to perform the measurement. Drucktransmitter Eingangs- druck Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 psi 4 mA 0 % 25 psi 8 mA 25 % 50 psi 12 mA 50 % 75 psi 16 mA 75 % 100 psi 20 mA 100 %

14 Das 4–20-mA-Signal messen; die Schleife nicht unterbrechen
Temperaturtransmitter Eingangstemperatur Ausgangsstrom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % Die Schleife nicht unterbrechen Gemessenes mA-Signal mit erwartetem Wert auf Display vergleichen Stopping and starting a process for mA measurements can be a hassle, and also will not give you a similar situation as where the process is running constantly. When you use a 4 to 20 milliAmp –clampmeter you can measure the milliamp signal without breaking the loop. Simply put the milliAmp -clamp on to the signal wire and read the value. The control loop stays intact, the process keeps on running and you can take a reading from a real life situation. Drucktransmitter Eingangs- druck Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 psi 4 mA 0 % 25 psi 8 mA 25 % 50 psi 12 mA 50 % 75 psi 16 mA 75 % 100 psi 20 mA 100 %

15 Ein 4–20-mA-Signal einspeisen
Temperaturtransmitter Eingangstemperatur Ausgangsstrom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % Testet E/A von Anzeige, Regler oder SPS/Steu-erungssystem direkt. Den Wert auf dem Display prüfen Using a loop calibrator as a 4 to 20 milliAmp source you can verify the indicated value on a controller and, check the expected value when the milliAmp signal is connected to the input. In this situation the loop calibrator will actively source the required current from his internal power source. Actively sourcing mA signals to inputs always require removal of connections. Drucktransmitter Eingangs- druck Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 psi 4 mA 0 % 25 psi 8 mA 25 % 50 psi 12 mA 50 % 75 psi 16 mA 75 % 100 psi 20 mA 100 %

16 Ein 4–20-mA-Signal simulieren
Temperaturtransmitter Eingangstemperatur Ausgangsstrom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % Einen Transmitter in einer Schleife simulieren, Strom regeln Testet Verkabelung, Stromversorgung, Anzeige, Regler oder E/A von SPS/Steuerungs-system. Den Wert auf dem Display prüfen. Austauschtest des Transmitters ausführen. Using the milliAmp simulate function enables you to simulate a milliAmp signal into a controller and verify the operation of the wiring, power supply and I/O of the controller. You can also do a transmitter substitution test if a defective transmitter is suspected. In this mode the loop calibrator or 789 Process meter will modulate the current from the external 24V power supply instead of the transmitter. Drucktransmitter Eingangs- druck Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 psi 4 mA 0 % 25 psi 8 mA 25 % 50 psi 12 mA 50 % 75 psi 16 mA 75 % 100 psi 20 mA 100 %

17 24 V Schleifenspannung messen
Temperaturtransmitter Eingangstemperatur Ausgangsstrom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % Stehen volle 24 V zur Verfügung oder ist die Strom-versorgung überlastet? One of the first steps in testing is to make a power supply check. If the power supply measures a full 24Volt it is likely working correctly. If the supply is loaded down or noisy it can be the source of problems with the control loop. Drucktransmitter Eingangs- druck Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 psi 4 mA 0 % 25 psi 8 mA 25 % 50 psi 12 mA 50 % 75 psi 16 mA 75 % 100 psi 20 mA 100 %

18 Mit externer 24-V-Schleifenstromversorgung testen
Temperaturtransmitter 24 V Schleifenspan-nung anlegen, gleichzeitig mA-Signal messen. Austauschtest für Strom-versorgung. Eingangstemperatur Ausgangsstrom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % If the 24Volt loop power supply is suspected to be defective you can use the 24Volt loop supply from either a loop calibrator or the 789 ProcessMeter to perform a substitution test. <click> Remove the power supply connection and connect the voltage supply from the test tool in its’ place. If using this external test supply in a substitution test solves the problem, the power supply or power supply overloading is the likely culprit. Drucktransmitter Eingangs- druck Ausgangs-strom Prozent des Bereichs 0 psi 4 mA 0 % 25 psi 8 mA 25 % 50 psi 12 mA 50 % 75 psi 16 mA 75 % 100 psi 20 mA 100 %

19 Intelligenten HART-Transmitter als mA-Quelle verwenden
Temperaturtransmitter Beim Schleifentest sendet Fluke 709H den mA-Ausgangsbefehl über das Messkabel direkt an den Transmitter Transmitter speist ein mA-Signal in E/A ein Korrekte Anzeige auf dem Display prüfen Vorgegebenen Ausgangswert mit von Fluke 709H gemessenem mA-Signal vergleichen Testet Transmitter- ausgang, Strom-versorgung, Verkabelung und E/A Intelligenter Transmitterausgang Eingangstemperatur Ausgangsstrom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % Schleifentest mit Verringern des Ausgangs-pegels Ausgangs-strom Instrument 4–20 mA Ausgang an SPS oder DCS PVAO-Befehl (von Communicator oder Fluke 744) In the case of circuits that have HART smart transmitters installed you can perform what’s called a LOOP TEST. A HART transmitter is a microprocessor controlled intelligent device that can communicate either in an analog mode like a normal transmitter, or in the digital HART format which is symmetrically placed on top of the normal mA loop signal. By sending a digital signal to the transmitter, you command it to output a milliamp value. In this example, the Fluke-709H HART Loop Calibrator commands the transmitter to output the milliAmp signal and measures the value simultaneously for inter-comparison purposes. These values can also be compared to the expected value on the indicator/controller. If all values agree the control loop is working properly. In the event they do not agree further troubleshooting of the loop is warranted. This tests the milliAmp output of the transmitter, the wiring and control system I/O. If loop operation is incorrect after this test passes the problem is likely on the sensor side of the transmitter.

20 Intelligenten HART-Transmitter als mA-Quelle verwenden
Temperaturtransmitter Beim Schleifentest sendet Fluke 754 den mA-Ausgangsbefehl über das Mess-Kabel oder HART-Kabel an den Transmitter Transmitter speist ein mA-Signal in E/A ein Korrekte Anzeige auf dem Display prüfen Vorgegebenen Ausgangswert mit von Fluke 754 gemessenem mA-Signal vergleichen Testet Transmitter- ausgang, Strom-versorgung, Verkabelung und E/A Fluke 754 bietet FULL HART Kalibration Intelligenter Transmitterausgang Eingangstemperatur Ausgangsstrom Prozent des Bereichs 0 °C 4 mA 0 % 75 °C 8 mA 25 % 150 °C 12 mA 50 % 225 °C 16 mA 75 % 300 °C 20 mA 100 % Schleifentest mit Verringern des Ausgangs-pegels Ausgangs-strom Instrument 4–20 mA Ausgang an SPS oder DCS PVAO-Befehl (von Communicator oder Fluke 744) HART cable When you need more elaborate HART options or commands besides the LOOP TEST you can use a Fluke 754. The Fluke 754 also sends the HART signal over the same mA wires, like the 709H, but also a separate HART connection wire can be used if the HART transmitter has separated terminals for the HART signal connection. In this example, the Fluke-754 HART Loop Calibrator also commands the transmitter to output the milliAmp signal and measures the value simultaneously for inter-comparison purposes. These values can also be compared to the expected value on the indicator/controller. By also connecting the input of that HART transmitter to the same 754, you can perform a full calibration. This however falls outside the scope of this webinar.

21 Fehlersuche, 1–5 V und 0–10 V einspeisen
Ohmsches Gesetz An den Eingängen vieler Steuerungssysteme und SPS liegt ein Spannungs-signal an 1–5 V ist am gebräuchlichsten, da 4–20 mA multipliziert mit 250 Ohm 1–5 V ergeben Bestimmte Niederspannungstrans-mitter haben 1–5-V-Ausgänge Viele ältere Schreiber und Heizungs-/Klimaanlagen haben E/A mit 1–5 V und 0–10 V 0.004 x 250 = 1.0 V 0.020 x 250 = 5.0 V 2200 ºC Many input output signals to and from control systems are 1- to- 5 or, 0 –to- 10-Volt. The typical input impedance for many I/O is 250 ohms. With a 4 to 20 milliAmp signal through this resistance a 1-to- 5Volt signal is created as well. Many chart recorders or plc I/O use 1-to- 5Volt signals. 0- to- 10V signals are often used in building automation control systems. By using a enabled milli-Amp clamp, or a Process calibrator like the Fluke 715 and others, you can actively source a reference voltage in this range of 0 to 10 Volt. Anzeige/Steuerung DCS/SPS/Rekorder 10

22 Testen von I/P-Wandlern
I/P-Wandler wandelt ein 4–20-mA-Signal in ein Pneumatiksignal (3–15 psi) um Oft mit Steuerungsventilen verwendet Als Brücke zwischen 4–20-mA-Schleife und 3–15-psi-Pneumatiktechnologie verwendet Arbeitet üblicherweise mit einer Druckluftversorgung mit 20 psi (oder höher) 4–20 mA einspeisen, korrekten Ausgangsdruck prüfen/messen Ausgangsdruck 4–20-mA-Strom Now: How to test I-to-P devices…… An I-to-P device is a device where a supply pressure comes in, and according to the 4-20mA input level a clearly regulated pressure level comes out. In testing an I-to-P, you would source a 4-to-20 milliAmp signal into the device while measuring for the correct pressure to be regulated on its’ output. This ranging is typical for an I-to-P with an input of 4-to-20 milliAmp and an output of 3-to-15 PSI. Eingangsstrom Ausgangsdruck Prozent des Bereichs 4 mA 3 psi 0 % 8 mA 6 psi 25 % 12 mA 9 psi 50 % 16 mA 12 psi 75 % 20 mA 15 psi 100 % Versorgungs- druck ~20 PSI 10

23 Testen von Regelventilen
Strömungssteuerung, eigentliches Steuerungselement Eingang 4–20 mA bzw. 3–15 psi Öffner oder Schließer Öffner bei Spannungsausfall geschlossen Schließer bei Spannungsausfall offen Ein 4–20-mA-Signal anlegen und Funktion anhand betreffender Tabelle unten prüfen Gängige Praxis, für volle nahe 3,8 mA anzuwenden und vollständig geöffnet gelten 20,2 mA. Automatisiert in 709 Ventil-Test. mA Eingang Prozent von Ventilweg 3.2 mA Fully seated 4 mA 0 % 4.2 mA leicht geöffnet 8 mA 25 % 12 mA 50 % 16 mA 75 % 19.8 mA Fast Offen 20 mA 100 % 20.2 mA The control valve is the most common final control element and often requires maintenance and adjustment. Typical control signals are 4-to-20 milliAmp and 3-to-15 PSI, as already before mentioned. The left table indicate how a normally closed or open valve will operate under different types of inputs. To test: Apply an input signal to the valve and verify the position of the valve stem indicator for proper operation. You can use the milliAmp ramping function to test a valve for smooth operation across its’ range of travel. To asses the functionality of a valve and valve seatings, the point where the valve opens and closes needs a more detailed approach. To fully close a valve, you can send 3.8mA to the valve controller and when sending 4.0mA the valve should still be closed. When sending 4.2 mA the valve should just be slightly open. This Valve-check in automated in the Fluke 709 Loop calibrator. Many control valves report their percent of travel with a 4 to 20 milliAmp signal. By measuring the input milliAmp signal and the output milliAmp signal with a two channel milliAmp measurement device (like the 773 milliAmp clampmeter), you can measure both simultaneously. Eingangs- druck mA Eingang Ausgangs-strom Prozent von Ventilweg Normal Offen Normal Geschlossen 3 psi 4 mA 0 % Offen Geschlossen 6 psi 8 mA 25 % 9 psi 12 mA 50 % 12 psi 16 mA 75 % 15 psi 20 mA 100 % Regelventil test Normal Geschlossen ventil

24 Rekapitulation: Stromschleifengeräte und Prüfverfahren
Transmitter Eingangssignal anlegen (Temperatur, Druck usw.) Korrekten Ausgangsstrom 4–20 mA messen Simuliertes mA-Signal für Austauschprüfung verwenden 24-V-Schleifenstromversorgungen Korrekte Spannung messen, mit Austauschtest prüfen I/P-Wandler, Eingang 4–20 mA, Ausgang 3–15 psi 4–20 mA einspeisen, korrekten Ausgangsdruck prüfen/messen Steuerungsventile 4–20 mA einspeisen, Positionsanzeige prüfen Mit steigendem mA-Signal gleichmäßige Funktion testen Analoge Eingänge von SPS, DCS, Anzeigen, Steuerungen, Strömungscomputern und Schreibern 4–20 mA an Eingang einspeisen und korrekte Anzeige prüfen Let’s review: Testing transmitters: Measure for the correct milliAmp response with a stimulus on the transmitter input. This measurement can be made in series breaking the loop with a Digital Multi Meter. 789 Process meter or Loop calibrator. When you don’t want to break the loop you can use a millliamp clampmeter. Testing loop power supplies: 24Volt DC- loop power supplies can be measured with a Digital Multi Meter, most loop calibrators, and the 773 milliAmp clampmeter. If the voltage is low or appears noisy, using an external loop power supply in a substitution test will help identify if faulty or overloaded. Testing I-to-Ps requires a milliAmp signal source to apply the 4-to-20 milliamp signal and a pressure measurement tool to verify the pressure change on the I/P output. Testing control valves by applying a 4 to 20 milliAmp signal allows you to check for correct movement of the valve through its’ stroke. The milliAmp ramping function and valve test function allows the technician to look for smooth operation of the valve through its complete range of travel. Testing inputs into controllers, P-L-C’s, D-C-S , or flow controllers can be performed by sourcing milliAmp signals in a variety of ways. Directly into the I/O with a milliAmp source, using milliAmp simulate making the connection substituting for the process transmitter, using a HART smart transmitter and a HART communication calibrator to issue the loop test command and lastly, measuring the milliAmp signal with a Digital Multi Meter, loop calibrator or milliAmp clamp and comparing the measured value to the value on the display.

25 Nächste Schritte Ich möchte eine Demonstration
Bitte informieren Sie mich über künftige Präsentationen über Fehlersuche in Prozessen Laden Sie diesen Anwendungsbericht über 4–20-mA-Regelschleifen herunter: Fehlersuche in Prozessschleifen » Effektivere Fehlersuche in Automations- und Prozesssteuerungs-schleifen » To get more information please visit us on our website. From our website you can download application notes and troubleshooting case studies. We also have process calibration, testing and troubleshooting videos for viewing. If you are interested in seeing any of the Fluke products live you can request a product demonstration. This webinar was the first of the process troubleshooting series. On our website you can check for upcoming webinars on pressure, temperature and HART calibration topics. Thank-you very much for sharing your time with us.