Bessere Möglichkeiten zur Fehlerbehebung bei Automatisierungs- und Prozessregelkreisen

Instrumenten- und Automatisierungstechniker stehen ständig vor der Herausforderung, Instrumentierungsschleifen und E/A mit maximaler Effizienz zu betreiben und dabei möglichst wenig Zeit dafür aufzuwenden.

Als Fluke 2007 erstmals die Stromzange mit 771 Milliampere (mA) auf den Markt brachte, stellten die Techniker fest, dass das Messen des Schleifenstroms ohne Unterbrechung des Stromkreises viel Zeit spart. Jetzt sparen die neuen Modelle 772 und 773 noch mehr Zeit. Durch die Integration der Funktionen eines Schleifenkalibrators ermöglichen diese fortschrittlicheren Tools den Technikern eine Fehlersuche vor Ort.

Regelkreisprobleme verfolgen
Der erste Hinweis auf ein Regelkreisproblem kommt oft vom Bediener:„Ich glaube, wir haben ein defektes Ventil“ oder „Dieser Regelkreis reagiert nicht mehr wie früher“. In jedem Fall ist es das Signal des Technikers, mit der Fehlerbehebung zu beginnen.

Der erste Schritt besteht darin, das 4-20-mA-Signal zu messen, entweder durch Unterbrechen der Schleife, die in Reihe mit einem Digitalmultimeter (DMM) verbunden ist, oder indem Sie eine mA-Zangenmesszange wie das Fluke 771 verwenden und den Schleifenstromwert überprüfen. Wenn der gemessene Schleifenstrom nicht den Erwartungen entspricht, gibt es drei mögliche Ursachen:Kabelbruch/getrennt/kurzgeschlossen, eine schlechte Schleifenstromversorgung oder fehlerhafte Instrumentierung.

Wenn kein Problem in den Drähten festgestellt wird, verwenden Sie ein DMM (oder die Stromzange 773), um die Schleifenstromversorgung zu überprüfen. Wenn das Netzteil keinen Ausgang anzeigt, verwenden Sie die 24-Volt-Schleifenleistungsfunktion des Messgeräts, um sie zu ersetzen; Wenn die Schleife dann richtig funktioniert, ist die Ursache des Problems offensichtlich.

Wenn sowohl die Verkabelung als auch die Stromversorgung überprüft sind, ist es an der Zeit, den Sender zu überprüfen. Wenn Sie einen Schleifenkalibrator, einen Prozesskalibrator oder ein Multifunktions-Zangenmessgerät haben, verwenden Sie seinen mA-Simulationsmodus, um den Messumformer zu ersetzen. Wenn die Schleife wie gewünscht funktioniert, liegt das Problem beim Sender; wenn nicht, ist es woanders.

Wenn ein Stellglied (Ventilstellungsregler usw.) vermutet wird, verwenden Sie den mA-Quellen-/Simulationsmodus des Fluke 772/3, um ein Signal einzugeben, während Sie die lokale Anzeige auf eine Reaktion beobachten.

Schleife Fehlfunktionen
Wenn das Problem keine Totschleife, sondern eine ungenaue ist, können wahrscheinlich eine fehlerhafte E/A-Karte in der SPS oder im DCS oder ein fehlerhaftes Stellglied (I/P an einem Stellungsregler usw.) sein. Normalerweise ist es am besten, mit einer Feldprüfung des Senders, der lokalen oder Fernanzeige oder des Stellglieds zu beginnen.

Verwenden Sie bei einem Stellglied eine Stromzange, um den Schleifenstrom zu messen und den Wert mit der lokalen Stellungsanzeige am Ventil oder einem anderen Stellglied zu vergleichen. Leiten Sie diese Informationen an den Bediener weiter, um die Ergebnisse zu überprüfen.

Im Falle einer Messschleife verwenden Sie die Stromzange zum Messen des Schleifenstroms und prüfen Sie dann mit dem Bediener, wie gut der auf dem Bedienfeld angezeigte Wert mit dem tatsächlichen Schleifenstrom übereinstimmt. Dies ermöglicht eine schnelle Überprüfung der SPS- oder DCS-E/A-Karte, die diese bestimmte Schleife verarbeitet. Es ist auch möglich, den mA-Quellen-/Simulationsmodus des Messgeräts zu verwenden, um ein bekanntes Signal an den Kontrollraum zu senden. Vergleichen Sie wie zuvor den vom Bediener gelesenen Wert mit dem tatsächlichen Strom in der Schleife.

Einige Schleifen zeigen zufällige Schwankungen oder intermittierende Fehler, die normalerweise nicht auftreten, während ein Techniker zuschaut. Die Lösung besteht hier darin, eine Stromzange mit einem skalierten mA-Ausgang zu verwenden. In diesem Modus misst das Messgerät den Strom in der Schleife, ohne den Stromkreis zu unterbrechen, und erzeugt einen identischen und isolierten mA-Ausgang. Führen Sie diese Ausgabe mit einer Protokollierungsfunktion in ein DMM ein; indem Sie dem DMM erlauben, im Laufe der Zeit aufzuzeichnen, werden alle Störungen aufgezeichnet.

Feldprüfungen und Anlageninbetriebnahme
Beginnen Sie mit einer Schleifenstrommesszange wie dem Fluke 771, um jede Schleife in Sekundenschnelle auf Strom zu überprüfen, ohne etwas zu trennen. Wenn eine Schleife nicht funktioniert, kann auch eine Multifunktionsstrommesszange die Diagnose schnell erledigen. Wenn in einigen Schleifen kein Strom vorhanden ist, fahren Sie mit der klassischen Fehlersuche fort:Überprüfen Sie die Verkabelung, die Stromversorgung und die E/A-Karten des Steuersystems (indem Sie das Messgerät verwenden, um ein Signal in die E/A einzuspeisen, und dann den Bediener kontaktieren fragen, was er sieht). Wenn der Bediener mit dem, was gesendet wird, einverstanden ist, kann etwas mit dem Messumformer nicht in Ordnung sein – entweder der Messumformer selbst oder, wenn es sich um eine Neuinstallation handelt, möglicherweise eine falsche Verdrahtung des Sensoreingangs zum Messumformer.

Überprüfung von DCS- und SPS-E/A-Karten
Die mA-Prozessstrommesszange kann als genaue Signalquelle verwendet werden, um den Betrieb von Ein-/Ausgangskarten auf speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) und verteilten Prozesssteuerungssystemen (DCS) zu überprüfen. Trennen Sie bei 4-20 mA-Eingangskarten die Prozessschleife und verwenden Sie den mA-Quellenmodus des Messgeräts, um einen bekannten Signalwert einzugeben (4,0 mA für Null, 12 mA für 50 Prozent – ​​mit der 25-Prozent-Schrittfunktion des Messgeräts und 20,0 mA für 100 Prozent) und vergleichen Sie ihn mit dem auf der Bedieneranzeige angezeigten Wert. Spannungseingangskarten (1 V bis 5 V oder 0 V bis 10 V) werden auf ähnliche Weise mit der Spannungsquellenfunktion des Messgeräts überprüft.

Ventilstellungsregler prüfen
Milliampere-Strommesszangen können im Rahmen von präventiven Wartungsprogrammen für regelmäßige Feldprüfungen elektronischer Stellungsregler verwendet werden. Führen Sie unter Berücksichtigung herstellerspezifischer Anweisungen schnelle Betriebsprüfungen mit dem Fluke 772/3 als Signalquelle durch, während Sie die Ventilschaftposition, mechanische Positionsanzeigen oder Durchflussanzeigen beobachten, wenn Eingangsänderungen vorgenommen werden.

Mitch Stewart, Field Service Manager für L2 Systems, berichtet von der Verwendung des 4-20-Sourcing-Ausgangs einer mA-Prozessstrommesszange, um ein Regelventil zu öffnen und zu schließen, wenn der Prozessausgang der SPS nicht funktionierte.

„Wir haben den Ausgang der SPS am Regelventil getrennt und den (Zähler) mit dem Regelventil verbunden und ihn geöffnet und geschlossen, um zu überprüfen, ob die I/P am Ventil richtig funktioniert“, erklärt er.

Die allgemeine Methode besteht darin, das Messgerät auf den 4-20-mA-Quellen-/Simulationsmodus einzustellen und es an die Eingangsklemmen des Stellungsreglers anzuschließen. Stellen Sie das Messgerät auf 4 mA aus und warten Sie, bis sich der Stellungsregler beruhigt hat; Variieren Sie dann den Strom in kleinen Schritten zwischen 4,0 mA und ca. 3,9 mA, während Sie den Ventilschaft mit der freien Hand abtasten, um auf Anzeichen von Bewegung zu prüfen. Stellen Sie die Nullbewegung zwischen diesen beiden aktuellen Einstellungen mithilfe der Nulleinstellung am Stellungsregler ein.

Als nächstes erhöhen und verringern Sie den Strom von 4 mA auf ungefähr 4,1 mA. Stellen Sie sicher, dass sich der Ventilschaft gerade über der Einstellung von ~4,1 mA zu bewegen beginnt und bei 4 mA vollständig geschlossen ist. Die Spanne kann auf ähnliche Weise überprüft werden, indem das Messgerät auf 20 mA, ~19,9 mA und ~20,1 mA eingestellt wird, und die Linearität kann mithilfe der 25-Prozent-Schrittfunktion des Messgeräts überprüft werden.

Schleifenisolatoren prüfen
Um einen Schleifentrenner zu überprüfen, legen Sie ein mA-Eingangssignal an das Gerät an und messen Sie seinen 4-20-mA-Ausgang mit der Zangenstrommessfunktion. Diese zweikanalige simultane Quell-/Messfunktion im 773 kann auch für Ventile verwendet werden, die ihre Position mit 4-20 mA melden.

VFDs überprüfen
Frequenzumrichter (VFDs) werden zum Antrieb von Motoren, Gebläsen und Ventilatoren in Prozessanwendungen sowie in Fördersystemen und Werkzeugmaschinen verwendet. Steuereingänge sind im Allgemeinen Spannung (1 V bis 5 V oder 0 V bis 10 V) oder Strom (4 mA bis 20 mA). Eine mA-Prozesszange kann ein Signal einspeisen, um einen normalen Eingang zu simulieren, während der Techniker das Ergebnis beobachtet.

Schnelle Kalibrierung
Obwohl sie nicht als Schleifenkalibratoren klassifiziert sind, bieten die heutigen mA-Prozessstrommesszangen eine Genauigkeit von 0,2 Prozent und können für schnelle Kalibrierungsprüfungen verwendet werden, während die Anzahl der benötigten Instrumente reduziert wird.

Zum Beispiel erfordert die Überprüfung eines Prozesstransmitters auf der Werkbank normalerweise (neben einer Pumpe und einem separaten Drucknormal) eine Schleifenstromversorgung und ein Instrument zum Ablesen des 4-20-mA-Ausgangs des Transmitters. Mit den heutigen mA-Prozesszangen ist es jedoch möglich, sowohl den Messumformer mit Strom zu versorgen als auch den Ausgang abzulesen.

„Mit diesem kleinen kleinen Ding können Sie diese Funktion ausführen, ohne ein separates Netzteil herausziehen zu müssen“, sagt Paul Jusak, Wartungsingenieur bei Puget Sound Energy.

Zusammenfassung
Die heutigen mA-Prozessstrommesszangen können Instrumenten- und Automatisierungstechnikern viel Zeit bei der Fehlersuche sparen, da sie mehrere separate Instrumente ersetzen können. Der Techniker muss nicht mehr 15 Minuten zurück in die Werkstatt, um ein Instrument zu besorgen, da das eine Instrument, das er mitnimmt, alle notwendigen Funktionen erfüllt.

Und, fügt Jusak hinzu:„Anstatt zwei Werkzeuge in Ihrer Tasche zu haben, haben Sie jetzt ein Werkzeug in Ihrer Tasche, um alle 4-20-mA-Schleifenkalibrierungen und Fehlersuche durchzuführen. Für mich ist das ziemlich praktisch.“

Dieser Artikel wurde von Fluke Corporation bereitgestellt. Weitere Informationen finden Sie unter http://us.fluke.com.