Przekaźnik temperatury Sitrans 7NG3211-1NN00 7NG3 211-1NN00 7NG3211-1NNOO

Siemens 7NG3211-1NN00 | SITRANS TH200 Przetwornik temperatury — Głowica przyłączeniowa typu B (DIN 43729), 2-przewodowy 4–20mA, programowalny, izolacja galwaniczna, uniwersalne wejście czujnika

Przegląd

Siemens 7NG3211-1NN00 to SITRANS TH200 — kompaktowy przetwornik temperatury montowany w głowicy, który znajduje się w głowicy przyłączeniowej w miejscu instalacji czujnika, a nie w szafie sterowniczej.

Koncepcja TH200 jest prosta: zamiast przesyłać surowy sygnał millivoltowy lub rezystancyjny z czujnika aż do przetwornika montowanego na panelu lub bezpośrednio do karty wejściowej DCS, przetwornik konwertuje sygnał na prąd 4–20mA bezpośrednio w punkcie pomiarowym.

Sygnał pętli 4–20mA podróżuje następnie do sterowni — sygnał, który jest znacznie bardziej odporny na zakłócenia elektryczne, rezystancję kabli i zakłócenia elektromagnetyczne niż sygnały mikrovoltowe lub niskorezystancyjne czujnika, które zastępuje.

Głowica przyłączeniowa DIN 43729 typu B jest standardową obudową dla czujników temperatury procesowej w europejskim i wielu światowych gałęziach przemysłu procesowego. Jest to cylindryczna metalowa głowica, która zamyka osłonę termometryczną lub dławik kablowy w punkcie pomiarowym, mieszcząc wewnątrz blok zacisków czujnika.

Kształt SITRANS TH200 jest dopasowany do tej standardowej głowicy — płytka drukowana przetwornika mieści się w wymiarach wewnętrznych głowicy, jest mocowana do szyny DIN lub bloku zacisków wewnątrz i pozostawia listwę zaciskową głowicy dostępną zarówno dla okablowania czujnika, jak i pętli.

Nie jest potrzebna dodatkowa przestrzeń na panelu, dodatkowa obudowa ani dodatkowe prowadzenie przewodów — przetwornik znajduje się w punkcie pomiarowym.

Uniwersalny stopień wejściowy sprawia, że TH200 jest naprawdę elastyczny w zastosowaniach zakładów procesowych.

Zakład może posiadać czujniki RTD (Pt100 do standardowych pomiarów temperatury), termopary (typ K do zastosowań w wyższych temperaturach) oraz starsze czujniki od różnych producentów o różnych typach sygnałów — wszystkie podłączone do przetworników TH200 skonfigurowanych odpowiednio dla każdego typu czujnika.

Jeden typ instrumentu w zapasach części zamiennych obejmuje pełny zakres typów czujników w zakładzie, zamiast wymagać oddzielnych modeli przetworników dla każdej technologii czujnika.

Kluczowe specyfikacje

Uniwersalne wejście czujnika — Szeroki zakres kompatybilności

Uniwersalny stopień wejściowy TH200 akceptuje pełny zakres typów czujników temperatury stosowanych w przemysłowych pomiarach procesowych:

Czujniki RTD (rezystancyjne czujniki temperatury): Najczęstszy typ w przemysłowych pomiarach temperatury procesowej.

Pt100 (standard platynowy 100Ω przy 0°C) dominuje w praktyce europejskiej; Pt1000 (1000Ω) oferuje wyższą dokładność na krótkich odcinkach kabli; niklowe RTD Ni100 i Ni1000 są stosowane w specyficznych zastosowaniach.

TH200 obsługuje wszystkie standardowe typy RTD, w tym rzadsze miedziane RTD Cu10 i specjalne krzywe linearyzacji.

Termopary: Do wyższych temperatur, gdzie RTD nie mogą działać (powyżej około 600°C), lub w przypadku wrażliwych na koszty dużej liczby czujników, standardem są termopary.

TH200 akceptuje wszystkie popularne typy termopar: K (najczęściej używany typ ogólnego przeznaczenia, −200 do +1300°C), J (żelazo-konstantan, ogólnego przeznaczenia), T (miedź-konstantan, niskotemperaturowy), E, N, R, S (typy platynowe dla wysokiej precyzji i wysokiej temperatury), B (dla bardzo wysokich temperatur do ~1800°C) oraz specjalistyczne typy L, C, D i U.

Sygnały millivoltowe i rezystancyjne: Oprócz nazwanych typów czujników, TH200 akceptuje surowe wejścia millivoltowe i rezystancyjne z niestandardową linearyzacją — umożliwiając interfejs z niestandardowymi czujnikami, przetwornikami ciśnienia na temperaturę i innymi instrumentami procesowymi, których krzywe charakterystyki wyjściowej można zdefiniować za pomocą do 30 par wartości X-Y przechowywanych w przetworniku.

Ta szerokość wejściowa oznacza, że zapas jednostek 7NG3211-1NN00 pokrywa całą infrastrukturę pomiaru temperatury w zakładzie.

Izolacja galwaniczna — Dlaczego jest ważna w zakładach procesowych

Izolacja galwaniczna między obwodem wejściowym czujnika TH200 a jego pętlą wyjściową 4–20mA nie jest funkcją marketingową — jest to wymóg integralności pomiaru w wielu zastosowaniach zakładów procesowych.

Czujniki temperatury procesowej często dzielą lokalne odniesienie masy z urządzeniem, które mierzą — termopara włożona do uziemionego metalowego zbiornika znajduje się pod potencjałem masy zbiornika, który może różnić się od potencjału masy sterowni o kilka woltów z powodu różnic potencjałów masy na dużych terenach zakładu.

Bez izolacji ta różnica potencjałów masy wprowadza błąd napięcia wspólnej mody do pomiaru, powodując nieprawidłowe odczyty temperatury. 

Dzięki izolacji galwanicznej obwód wejściowy TH200 jest elektrycznie odizolowany od pętli wyjściowej — wejście czujnika i pętla 4–20mA działają na oddzielnych odniesieniach, a różnice potencjałów masy między instalacją czujnika a sterownią nie powodują błędów pomiaru.

Izolacja zapewnia również ochronę przed przepięciami spowodowanymi uderzeniami pioruna, warunkami awarii w zakładzie i zdarzeniami rozruchu dużych silników, które mogą powodować niszczące napięcia na obwodach czujników w instalacjach niechronionych.

Izolowane wejście TH200 chroni zarówno sam przetwornik, jak i podrzędną kartę wejściową DCS przed tymi przejściami.

Programowalność — Konfiguracja TH200 dla każdego zastosowania

SITRANS TH200 przechowuje swoje parametry operacyjne — wybór typu czujnika, zakres pomiarowy (górne i dolne granice), charakterystykę sygnału wyjściowego i reakcję na błąd — w pamięci nieulotnej.

Parametry te są konfigurowane za pomocą oprogramowania SIPROM T zainstalowanego na komputerze PC, podłączonego do TH200 za pomocą modemu RS-232 podłączonego do pętli 4–20mA. Alternatywnie, komunikator HART (ręczny lub oparty na modemie) może uzyskać dostęp do parametrów TH200 za pomocą protokołu HART nałożonego na wyjście prądowe.

Proces konfiguracji definiuje zakres pomiarowy: dla czujnika Pt100 mierzącego między 0°C a 150°C, przetwornik jest konfigurowany do wyjścia 4mA przy 0°C i 20mA przy 150°C.

Każda temperatura między tymi granicami daje proporcjonalny prąd wyjściowy, który DCS lub sterownik odczytuje jako wartość temperatury. 

Pełna skala zakresu może być regulowana w granicach zakresu pomiarowego typu czujnika — zmniejszenie zakresu w celu dopasowania do rzeczywistego okna roboczego zmiennej procesowej zwiększa efektywną rozdzielczość wyjścia 4–20mA dla danego zastosowania.

FAQ

P1: Jaki jest minimalny zakres pomiarowy (zakres temperatury), dla którego można skonfigurować TH200?

Minimalny mierzalny zakres zależy od typu czujnika. Dla czujników RTD, takich jak Pt100, minimalny zakres wynosi zazwyczaj od 10°C do 50°C, w zależności od konkretnej konfiguracji i wymaganego poziomu dokładności.

Bardzo wąskie zakresy zwiększają wrażliwość na efekty temperatury otoczenia i szumy, dlatego praktyczne minimalne zakresy są zdefiniowane w danych technicznych SITRANS TH200.

Dla większości zastosowań procesowych zakresy 50°C lub szersze zapewniają najlepszą kombinację rozdzielczości i stabilności.

P2: Czy SITRANS TH200 może pracować z połączeniem Pt100 dwuprzewodowym, trójprzewodowym lub czteroprzewodowym?

SITRANS TH200 obsługuje połączenia RTD dwu-, trój- i czteroprzewodowe. Połączenia trój- i czteroprzewodowe zapewniają kompensację rezystancji kabla — przetwornik mierzy i odejmuje rezystancję przewodów łączących, eliminując błąd pomiaru temperatury, który wprowadzają połączenia dwuprzewodowe przy długich odcinkach kabli.

Dla pomiarów Pt100, gdzie wymagana jest dokładność lepsza niż ±1°C na długościach kabli przekraczających kilka metrów, zalecane minimum to połączenie trójprzewodowe.

Połączenie czteroprzewodowe zapewnia najdokładniejszą kompensację i jest stosowane w pomiarach laboratoryjnych.

P3: Model 7NG3211-1NN00 nie posiada zabezpieczenia przeciwwybuchowego. Jaki jest prawidłowy numer części do stosowania w strefach zagrożonych ATEX Zone 1 lub Zone 2?

Dla zastosowań w strefie ATEX Zone 2 (atmosfera gazowa, zazwyczaj nieobecna), odpowiednim wariantem jest 7NG3211-1AN00 (certyfikat iskrobezpieczeństwa ATEX).

Dla zatwierdzenia FM/cFMUS (Ameryka Północna), 7NG3211-1BN00 jest równoważnym wariantem.

Oba zapewniają identyczną funkcjonalność pomiarową jak standardowy 7NG3211-1NN00, ale są certyfikowane do użytku w atmosferach niebezpiecznych zgodnie z odpowiednimi ramami regulacyjnymi. 

Standardowy 7NG3211-1NN00 może być instalowany tylko w bezpiecznych obszarach (bez klasyfikacji atmosfery niebezpiecznej).

P4: Jak TH200 sygnalizuje błąd czujnika — na przykład przerwany obwód termopary?

Gdy TH200 wykryje błąd czujnika (przerwa, zwarcie lub sygnał poza zakresem), reaguje zdefiniowanym prądem wyjściowym błędu skonfigurowanym podczas przypisywania parametrów.

Standardowe opcje to: ustawienie wyjścia na 3,6mA (poniżej żywego zera 4mA, sygnalizując błąd do wejścia DCS), ustawienie na 21mA (powyżej pełnej skali, sygnalizując błąd w górę) lub utrzymanie ostatniej prawidłowej wartości. 

Specyficzna reakcja na błąd jest wybierana w zależności od logiki systemu sterowania zakładu i implikacji bezpieczeństwa fałszywego odczytu w porównaniu z wyraźnie oznaczoną prądową wartością błędu.

Większość systemów DCS może wykrywać zarówno warunki błędu w górę, jak i w dół i generować odpowiednie alarmy.

P5: Co zastępuje wycofany SITRANS TH200 w obecnej ofercie firmy Siemens?

SITRANS TH200 został zastąpiony przez SITRANS TH300 (7NG3212-0NN00 dla standardowej wersji bez Ex) w obecnym portfolio przetworników temperatury firmy Siemens.

TH300 zapewnia tę samą instalację w głowicy przyłączeniowej, 2-przewodowe wyjście 4–20mA i izolację galwaniczną co TH200, z dodaniem pełnej komunikacji HART zarówno do parametryzacji, jak i komunikacji statusu — znacząca zaleta w porównaniu z parametryzacją TH200 opartą na modemie własnościowym. 

Dla istniejących instalacji TH200 wymagających wymiany serwisowej, rynek wtórny oferuje jednostki 7NG3211-1NN00.

Dla nowych instalacji lub modernizacji systemów, TH300 jest aktualną rekomendacją firmy Siemens.