MANUAL DE INSTRUÇÕES Conversor p/ Termoresistência: EKF - 40TA/24Vcc

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1 24Vcc Sensores e Instrumentos Rua Tuiuti, CEP: São Paulo Tel.: Fax.: vendas@sense.com.br - MANUAL DE INSTRUÇÕES Conversor p/ Termoresistência: EKF - 40TA/24Vcc Fig. 1 Função: Este equipamento tem por finalidade converter o sinal de termoresistência, em sinal analógico de corrente, permitindo que o possa ser instalado em áreas potêncialmente explosivas livrando-as do risco de explosão, que por efeito térmico ou faísca elétrica. Diagrama de Conexões: Entrada Analógica Sensores e Instrumentos Repetidor p/ Termoresistência EKF-40TA/24Vcc PT 100 CEPEL INMETRO [BR Ex-ib] C/ B/ A +z2 -d2 -d4 Vd 2.1 DIP2 2.2 Vm ON OFF ON OFF Defeito +d14 -z14-30vcc Fone: (0XX11) z30 4 a ma ou 1 a 5 Vcc -z32 PROGRAMAÇÃO / AJUSTES DIP1 - Programação de Faixas Ajuste de Zero Ajuste de Span ZERO - Ajuste fino de Zero SPAN - Ajuste fino de Span DIP2 - Programação de Saída Saída em condição de defeito ON I > ma (up scale) OFF I < 4mA (down scale) Tipo de Sinal ON Tensão 1-5V OFF Corrente 4 - ma SINALIZAÇÃO LED Verde - Circuito Alimentado LED Vermelho - Condição de defeito Ex z Imáx = 1A Umáx = 125Vca S = 62VA d Made in Brazil Des. 2 Subrack 19 : O subrack 19 é um alojamento para cartões eletrônicos que possibilita a rápida substituição devido ao emprego do sistema plug-in. O subrack 19 da Sense modelo RKF, vem equipado com euroconectores tipo F femea próprio para acoplamento ao conector do cartão, tendo capacidade para 21 cartões o subrack vem montado em caixas de separação para as fiações Exi, conforme solicita a norma de instalação para este tipo de proteção Des Bus de : Este termo é utilizado para denominar a conexão entre os terminais de alimentação de cada Euroconector montado no subrack. DETALHE A 21 Para facilitar a instalação o subrack normalmente é fornecido com um barramento que interliga todos os pinos de alimentação dos cartões (+d14 e -z14),e encaminhados a um borne de 2 terminais (localizados na lateral interna da extrutura do subrack) fornecendo um conector único para a entrada 24Vcc. 15 Solda D14 Z Des. 4 Des. 5 Fonte de Externa: Utiliza-se uma fonte de alimentação externa ao subrack, geralmente uma fonte já existente que alimenta outros equipamentos, tais como: CP s SDCD, circuitos eletrônicos, etc, ou um sistema no break de corrente contínua 24Vcc. A fonte deve possuir tensão de 24Vcc ±10% e não deve possuir ripple maior que 10%. IMPORTANTE! As fontes chaveadas ou reguladas que alimentam elementos como: motores, contatores, solenóides, não devem ser utilizadas, pois estes elementos são geradores de transientes elétricos de alta amplitude e que podem vir a danificar os cartões. Montagem do Cartão: O conversor EKF-40 deve ser montado em um subrack padrão 19, próprio para cartão eurocard 100x160mm. Para fixar corretamente o repetidor no subrack siga os procedimentos abaixo: 1º Encaixe o repetidor no trilho e empurre até encaixa-lo no conector localizado no fundo do subrack. 2º Com uma chave de fenda adequada aperte os parafusos superior e inferior do cartão para que o mesmo fique bem fixado no subrack. Fig. 8 Euroconector: Adota-se como padrão a divisão dos contatos do Euroconector em 2 grupos, um composto pelos contatos D2 a D12 e Z2 a Z12, destinados as conexões com a área classificada, os contatos D14 e Z14 destinam-se a alimentação dos cartões, e um grupo composto pelos contatos D16 a D32 e Z16 a Z32 destinados as conexões com a área segura. FILEIRA D DE CONTATOS Conexões para áreas potencialmente explosiva Conexão: O conversor EKF-40 utiliza 9 pinos do Euroconector, conforme descrito na tabela: Pinos Descrição +z2 Entrada Positiva PT-100 -d2 Comum PT-100 -d4 Entrada Negativa PT-100 +d14 CC -z14 +z30 Saída analógica positiva -z30 Saída analógica negativa z Detecção de Defeito d Consumo: Tab. 11 No dimensionamento da fonte de alimentação, deve-se considerar o consumo do cartão, conforme: Tensão Pinos Consumo 24 Vcc +d14 e -z14 60mA Preparação dos fios: para soldar os fios ao Euroconector, deve-se seguir o procedimento abaixo: descapar a ponta do cabinho por 5mm, estanhar a ponta do fio, utilizando um ferro de soldar de no máximo 50W estanhe o pino do conector onde o fio deverá ser soldado, coloque no cabinho um tubo termo contrátil de 2mm de diâmetro por mm de comprimento, agora encote o fio no conector e solde ao pino aquecendo-os com o ferro de soldar, verifique se a solda não está fria e se o fio esté bem preso puxando-o levemente, agora puxe o termocontrátil para proteger e isolar o fio, aquecendo com o soprador de ar quente até o o tubo plástico encolha aderindo ao fio. Para facilitar a identificação dos pinos, aconselhamos colocar nos fios anéis de identificação. CUIDADOS: Não aquecer demasiadamente ou por muito tempo o conector, pois poderá danifica-lo permanentemente Folha 1/ Rev.00-11/02 Conexões para área segura Fig. 6 Fig. 7 FILEIRA Z DE CONTATOS Des. 9 Fig. 15 Fig. 16 Tab. 12 Fig. 13 Fig. 14 Fig. 10 Fig. 17

2 Descrição de Funcionamento: O equipamento possui uma entrada intrinsecamente segura própria para termoresistências do tipo, a dois ou três fios, e prove ao termoelemento alimentação e simultaneamente monitora sua variação de corrente. Já o circuito de saída converte precisamente o sinal de entrada em um sinal analógico de corrente ou tensão, mantendo-o totalmente desvinculado do potencial do circuito de entrada e alimentação. O instrumento requer alimentação externa para que seja possível compensar as perdas causadas ao sinal, quando este passa pelo isolador galvânico. O instrumento é um poderoso e preciso conversor, que transforma a variação de resistência de um termoresistor tipo em um sinal de corrente 4-mA ou de tensão 1-5Vcc. Nota: o instrumento não faz a linearização do sinal da termoresitência, portanto apresenta um erro que deve ser considerado. Elemento de Campo: O conversor foi projetado para atuar com termoresistência do tipo. Leds de Sinalização: O instrumento possui dois leds no painel frontal conforme ilustra a tabela abaixo: Função dos Leds de Sinalização: A tabela abaixo ilustra a função dos led do painel frontal: ( verde ) Defeitos ( vermelho ) ( opcional ) Fig. 18 Quando aceso indica que o equipamento está alimentado Indica a ocorrência de defeitos: Aceso: cabo em curto ou quebrado Apagado: operação normal Tab. 19 Monitoração de Defeitos (opicional): O instrumento possui um circuito interno que identifica defeitos na interligação com o instrumento de campo, tornando mais fácil sua detecção e correção, além de tornar o loop mais seguro e confiável. É possivel se detectar o rompimento, ou o curto circuito do cabo. Defeitos led vermelho A função deste circuito é indicar a ocorrência de curto-circuito ou ruptura na cabeação. A monitoração é realizada em função da corrente que circula na entrada, caso este esteja fora dos valores nominais o circuito de detecção é acionado. Quando um defeito é detectado, imediatamente o led vermelho montado no extrator frontal é acionado, indicando a anomalia. Modelos: O conversor pode ser fornecido em quatro versões: Modelo EKF-40T/Ex Circuito de Monitoração Des. Versões Sem monitoração de defeitos Com monitoração de defeitos Circuito de Alarme Alarmes: Os Alarmes de baixa (Low) e de alta (Hi) são ajustados e travados na fabricação do conversor, sendo: alarme low 3,7mA e alarme hi 21mA. Nota: Nuca remova o lacre dos potenciômetros na placa de circuito impresso, pois diferentemente da linha KD, os alarmes não são ajustáveis. Tab. 21 Sinalização de Defeitos (opcional): A sinalização da ocorrência de defeitos é efetuada por um led vermelho que esta montado no painel frontal. Sempre que ocorrer um curto circuito ou ruptura da cabeação de conexão com elemento de campo, o led acenderá, sinalizando a ocorrência. Contato Auxiliar Sinalização de Defeito (opcional): O modelo com monitoração de defeito, (versão TA) possui um relé auxiliar independente, que opera com bobina normalmente energizada, com contato NF. Sempre que ocorrer algum defeito na cabeação de campo, ou falta de alimentação no equipamento, o relé é imediatamente desernergizado, abrindo o contato. O contato auxiliar de sinalização de defeitos de vários equipamentos podem ser ligados em série e conectados a um único sistema de alarme. Caso ocorra algum defeito, o sistema de alarme será acionado, possibilitando a identificação do equipamento em alarme através do led vermelho frontal. Des. 22 Capacidade dos Contatos Auxiliar (opcional): Verifique se a carga não excede a capacidade máxima dos contatos apresentada na tabela abaixo: Capacidade CA CC Tensão 125Vca 110Vcc Corrente 1Aca 1Acc Potência 62,5VA 30W Normalmente a conexão de motores, bombas, lâmpadas, reatores, devem ser interfaceadas com uma chave magnética. Tipo de Sinal de Saída: Atuando sobre a chave S2, é posível selecionar o tipo de sinal de saída (tensão ou corrente) de acordo com cada aplicação. Posicionando-se a chave na posição OF, programa-se a saída de forma a fornecer um sinal em corrente (4-mA). Posicionando-se a chave na posição ON, a saída é programada para fornecer um sinal em tensão (1-5Vcc). Programação: Este equipamento possui uma dipswitch e duas chaves. As duas chaves, que tem por função programar o tipo de sinal de saída (corrente ou tensão), e o nível do sinal de saída sob falhas (Up ou Down Scale). A dipswitch de 10 chaves destina-se a seleção das faixas de zero e span. 1 a 4 (Seleção de zero) Zero Sinalização externa de Alarme Span Up On CA Off 1 2 Dowm Tab. 23 On Off 5 a 10 (Seleção de span) DIPSWITCH 2 Tensão DIPSWITCH 1 Corrente Des. 24 Nível de Saída Sob Falha (opcional): Esta função atua sobre o sinal de saída que comanda o elemento de campo, e pode ser programado para que em caso de defeitos possa determinar o nível de saída que pode ser programado para atuar na função Up Scale ou Dow Scale. Função Up Scale (opicional): Determina que a saída assuma o nível máximo (ma ou 5V) na ocorrência de defeitos, programada posicionando-se a chave 1 na posição ON. Função Down Scale (opicional): Determina que a saída assuma o nível mínimo (4mA ou 1V) na ocorrência de defeitos, programada posicionando-se a chave 1 na posição OFF Folha 2/ Rev.00-11/02

3 Seleção de Faixa de Zero: A seleção da faixa de zero é efetuada pelas chaves 1, 2, 3, 4 do Dipswitch, onde o usuário pode selecionar pontos de zero entre - 0ºC e + 522ºC, divididos em 16 faixas distintas, conforme ilustra a tabela abaixo: Tab. 25 Faixa Chaves Faixas de Zero mín máx Tmín Tmáx ,4Ω 288,4Ω 463ºC 522ºC ,2Ω 270,2Ω 410ºC 468ºC ,7Ω 252,7Ω 359ºC 416ºC ,5Ω 234,5Ω 308ºC 364ºC ,9Ω 216,9Ω 259ºC 314ºC ,7Ω 198,7Ω 9ºC 264ºC ,2Ω 181,2Ω 162ºC 215ºC Ω 163Ω 113ºC 166ºC ,4Ω 145,4Ω 65ºC 117ºC ,2Ω 127,2Ω 18ºC 69ºC ,7Ω 109,7Ω -27ºC 23ºC ,5Ω 91,5Ω -73ºC -23ºC ,9Ω 73,9Ω -116ºC -67ºC ,7Ω 55,7Ω -159ºC -112ºC ,2Ω 38,2Ω -0ºC -154ºC Ω Ω -244ºC -197ºC A seleção correta da faixa, depende do ponto de zero do processo a ser controlado, ou seja, deve-se escolher a faixa em que o ponto médio seja o mais próximo possivel do ponto de zero do processo. Exemplo de seleção de Faixa: Tomemos o exemplo: +70 a +0ºC. Seleção de Faixa de Zero: Deve-se procurar na tabela de zero a faixa em que o valor médio entre Tmín e Tmáx, esteja mais próximo de 70ºC. Para nosso exemplo devemos escolher a faixa 9 de 66ºC a 118ºC, pois é a única que permite o ajuste para 70ºC. Seleção de Span: A seleção de Span é realizada pelas chaves 5, 6, 7, 8,9e10da dipswitch, onde o usuário pode selecionar pontos entre -164ºC e +845ºC, divididos em 140 faixas, distribuidas em três tabelas: Cada tabela possui pontos extremos diferentes: Tabela 1: Tabela 2: Tabela 3: +445ºC a +833ºC +39ºC a +845ºC -164ºC a +690ºC Permitindo uma melhor adequação do ponto de span em função do ponto de span em função do ponto de zero, pois adota-se a tabela em que o ponto de zero do porcesso esteja o mais próximo possivel do limite inferior de uma das tabelas. Fai xa Span - Tabela 1 (de +445 o Ca+833 o C) Chaves mín máx Tmín Tmáx ,2Ω - 833ºC ,3Ω 385,3Ω 813ºC 833ºC ,0Ω 378,0Ω 795ºC 815ºC ,3Ω 374,6Ω 776ºC 797ºC ,9Ω 368,9Ω 758ºC 778ºC ,6Ω 362,9Ω 734ºC 758ºC ,7Ω 357,1Ω 718ºC 739ºC ,1Ω 351,6Ω 700ºC 721ºC ,2Ω 345,7Ω 681ºC 702ºC ,3Ω 339,8Ω 662ºC 683ºC ,3Ω 333,9Ω 643ºC 664ºC ,3Ω 327,9Ω 624ºC 645ºC ,9Ω 321,9Ω 604ºC 626ºC ,7Ω 315,8Ω 585ºC 607ºC ,8Ω 309,4Ω 565ºC 587ºC ,7Ω 302,9Ω 545ºC 567ºC ,8Ω 396,4Ω 525ºC 547ºC ,9Ω 290,2Ω 506ºC 528ºC ,9Ω 283,5Ω 485ºC 508ºC ,2Ω 276,9Ω 465ºC 488ºC ,42 269,85 445ºC 467ºC Tab. 26 Escolha da Tabela de Span: A escolha de uma das três tabelas irá depender do ponto de zero, ou seja, devemos escolher a tabela em que o valor mínimo esteja mais próximo possível do ponto de zero. Exemplo de Seleção da Tabela e da Faixa: Tomemos o exemplo: +70 a +0ºC. Seleção de Faixa de Zero: Os valores iniciais das tabela são: Tabela 1: +445ºC Tabela 2: +39ºC Tabela 3: -164ºC Concluimos então que devemos utilizar a tabela 2, pois +39ºC está mais próximo de 70ºC do que os valores apresentados nas outras tabelas. Seleção da Faixa: Agora devemos selecionar a faixa em que o ponto médio é o mais próximo possível do span do nosso exemplo: +130ºC. Analisando a faixa 50 (de +127ºC a +147ºC), com ponto médio em 137ºC é o que mais se aproxima. Tanto as faixas 49 e 51 não permitem o ajuste do valor de span desejado. Tab. 27 Span - Tabela 2 (de +39 o Ca+845 o C) Tab. 28 Span - Tabela 3 (de -164 o Ca+690 o C Faixa Chaves Tmín Tmáx Fai Chaves mín máx xa Tmín Tmáx mín máx ,6Ω 342,0Ω 679ºC 690ºC ,5Ω 338,6Ω 667ºC 679ºC ,9Ω 388,8Ω 832ºC 845ºC ,4Ω 335,2Ω 656ºC 668ºC ,1Ω 385,3Ω 819ºC 833ºC ,9Ω 331,7Ω 645ºC 657ºC ,6Ω 381,8Ω 807ºC 821ºC ,8Ω 328,6Ω 635ºC 647ºC ,3Ω 325,1Ω 624ºC 636ºC ,7Ω 377,9Ω 794ºC 808ºC ,8Ω 321,6Ω 613ºC 625ºC ,8Ω 374,6Ω 781ºC 796ºC ,2Ω 318,1Ω 602ºC 614ºC ,9Ω 370,4Ω 768ºC 783ºC ,7Ω 314,6Ω 591ºC 603ºC ,7Ω 366,2Ω 754ºC 769ºC ,8Ω 311,0Ω 579ºC 592ºC ,7Ω 362,3Ω 741ºC 756ºC ,3Ω 307,5Ω 568ºC 581ºC ,1Ω 358,3Ω 729ºC 743ºC ,7Ω 303,6Ω 557ºC 569ºC ,0Ω 300,0Ω 546ºC 558ºC ,7Ω 354,4Ω 715ºC 730ºC ,1Ω 296,4Ω 534ºC 547ºC ,7Ω 350,4Ω 702ºC 717ºC ,5Ω 292,8Ω 523ºC 536ºC ,0Ω 346,3Ω 690ºC 704ºC ,6Ω 288,6Ω 511ºC 524ºC ,7Ω 342,3Ω 676ºC 691ºC ,2Ω 284,6Ω 598ºC 511ºC ,3Ω 338,0Ω 662ºC 667ºC ,2Ω 280,6Ω 486ºC 499ºC ,2Ω 333,9Ω 649ºC 664ºC ,2Ω 276,9Ω 474ºC 488ºC ,7Ω 329,5Ω 635ºC 650ºC ,2Ω 272,9Ω 462ºC 476ºC ,5Ω 268,8Ω 451ºC 464ºC ,6Ω 325,4Ω 622ºC 637ºC ,0Ω 264,8Ω 438ºC 452ºC ,2Ω 321,0Ω 608ºC 623ºC ,0Ω 260,7Ω 426ºC 440ºC ,7Ω 316,8Ω 594ºC 610ºC ,9Ω 256,6Ω 414ºC 428ºC ,8Ω 312,3Ω 580ºC 596ºC ,7Ω 252,2Ω 402ºC 415ºC ,0Ω 308,0Ω 567ºC 582ºC ,2Ω 248,1Ω 389ºC 403ºC ,0Ω 303,3Ω 552ºC 568ºC ,0Ω 243,9Ω 377ºC 391ºC ,5Ω 297,7Ω 535ºC 551ºC ,6Ω 239,4Ω 364ºC 378ºC ,4Ω 235,3Ω 352ºC 366ºC ,9Ω 293,1Ω 521ºC 537ºC ,8Ω 230,7Ω 339ºC 353ºC ,2Ω 288,5Ω 507ºC 523ºC ,2Ω 226,2Ω 326ºC 340ºC ,2Ω 283,6Ω 492ºC 508ºC ,6Ω 221,6Ω 313ºC 327ºC ,6Ω 278,9Ω 478ºC 494ºC ,0Ω 216,3Ω 297ºC 312ºC ,5Ω 273,9Ω 463ºC 479ºC ,3Ω 211,7Ω 284ºC 299ºC ,4Ω 269,2Ω 448ºC 465ºC ,0Ω 7,0Ω 271ºC 286ºC ,3Ω 264,1Ω 433ºC 450ºC Ω 2.0Ω 257ºC 272ºC ,9Ω 197,3Ω 244ºC 259ºC ,6Ω 259,0Ω 419ºC 435ºC ,8Ω 192,6Ω 230ºC 246ºC ,1Ω 253,9Ω 403ºC 4ºC ,1Ω 187,5Ω 217ºC 232ºC ,9Ω 248,8Ω 388ºC 405ºC ,9Ω 192,4Ω 3ºC 218ºC ,7Ω 243,9Ω 373ºC 391ºC ,8Ω 177,7Ω 189ºC 5ºC ,5Ω 238,4Ω 358ºC 375ºC ,6Ω 172,9Ω 175ºC 192ºC ,9Ω 232,8Ω 342ºC 359ºC ,4Ω 167,3Ω 161ºC 177ºC ,2Ω 162,2Ω 147ºC 163ºC ,0Ω 227,6Ω 327ºC 344ºC ,0Ω 156,9Ω 133ºC 149ºC ,6Ω 222,0Ω 311ºC 328ºC ,3Ω 151,3Ω 118ºC 134ºC ,5Ω 216,0Ω 293ºC 311ºC ,0Ω 146,1Ω 104ºC 1ºC ,8Ω 210,2Ω 277ºC 295ºC ,3Ω 140,4Ω 89ºC 105ºC ,1Ω 4,5Ω 261ºC 279ºC ,2Ω 134,3Ω 73ºC 89ºC ,3Ω 198,8Ω 245ºC 263ºC ,1Ω 128,6Ω 57ºC 74ºC ,4Ω 193,0Ω 229ºC 247ºC ,7Ω 122,9Ω 43ºC 59ºC ,5Ω 117,1Ω 27ºC 44ºC ,3Ω 186,8Ω 212ºC 230ºC ,7Ω 111,3Ω 12ºC 29ºC ,4Ω 181,0Ω 196ºC 214ºC ,8Ω 105,5Ω -3ºC 14ºC ,7Ω 174,7Ω 178ºC 197ºC ,6Ω 99,6Ω -19ºC -1ºC ,8Ω 168,8Ω 162ºC 181ºC ,3Ω 93,3Ω -35ºC -17ºC ,1Ω 162,5Ω 144ºC 164ºC ,3Ω 87,1Ω -50ºC -33ºC ,7Ω 152,2Ω 127ºC 147ºC ,9Ω 80,7Ω -66ºC -49ºC ,3Ω 149,5Ω 110ºC 129ºC ,5Ω 74,7Ω -82ºC -64ºC ,7Ω 67,9Ω -99ºC -81ºC ,8Ω 143,0Ω 93ºC 112ºC ,2Ω 61,9Ω -115ºC -96ºC ,0Ω 136,6Ω 75ºC 95ºC ,6Ω 55,0Ω -131ºC -113ºC ,5Ω 129,8Ω 58ºC 77ºC ,0Ω 48,4Ω -147ºC -129ºC ,2Ω 122,9Ω 39ºC 59ºC ,9Ω 41,4Ω -164ºC -146ºC Folha 3/ Rev.00-11/02

4 Cartâo de Saída Analógica Malha de Aterramento Cartâo de Saída Analógica Malha de Aterramento Conexão da Entrada da Termoresistência: A entrada para termoresistência deste módulo permitem a conexão de, que pode ser a 2 fios ou a 3 fios: Ligação a 2 fios: Esta configuração fornece uma ligação para cada estremidade do, sendo feito um jumper entre os pinos +z2 e -d2. Des. 29 Está é a ligação mais simples, sendo satisfatória nos casos de medição de menor precisão onde a resistência do cabo pode ser considerada como um constante aditiva no circuito e particulamente quando mudanças na resistência do cabo devido a variações da temperatura ambiente podem ser ignoradas. É usada normalmente quando a distância entre o sensor e o instrumento é inferior a 10 m e a precisão necesária é moderada. Ligação a 3 fios: Esta configuração fornece uma ligação numa extremidade do sensor e duas na outra. Des. 30 Conectado no instrumento com ligação a 3 fios, obtém-se a componsação da resistência do cabo e efeitos de variação de temperatura sobre ela. É a ligação mais utilizada. Compatibilidade Ex: O diagrama acima é parte da viabilidade de conexão da barreira e elemento de campo, devem ser analizados os certificados de conformidade Ex dos produtos para se determinar a segurança da interconexão dos instrumentos, vide o capítulo seguinte, Segurança Intrísica para maiores detalhes. Circuito de Saída: O circuito de saída converte precisamente a variação de resistência enviado pela termoresistência para um sinal de corrente ou tensão, além de isolá-lo galvanicamente. Esquema de Ligação Incorreto: O controlador lógico programável (CLP), que vai receber o sinal de saída (4-mA) do conversor NÃO pode alimentar o loop. Termoresitência Tipo Barra de Aterramento Esquema de Ligação Correto: Como o conversor é galvanicamente isolado entre: entrada, alimentação e saída. O próprio conversor gera a tensão 24Vcc para alimentar o estágio de saída que gera o sinal de 4-mA. Portanto o controlador (PLC) não deve possuir entrada alimentada mas a entrada do controlador deve ser passiva, ou seja deve ler o sinal de corrente gerado externamente. Caso não seja conhecido se a entrada do PLC ou controlador alimente o loop, confira conectando um voltímetro na entrada que não pode indicar nenhuma tensão. Termoresitência Tipo SENSE D14+ Z14-24Vcc SENSE D14+Z14-24Vcc Des. 31 Des Fonte 24Vdc Barra de Aterramento Painel do PLC Exemplo de Programação: Para testar o funcionamento correto do instrumento vamos programar a unidade para saída em corrente, no range de 0 à 100ºC e na condição defeito do cabo de campo, a saída deve permanecer em ma. Teste de Funcionamento: Conecte o simulador de nos pinos +z2, -d2 e -d4, sendo o pino -d 2 o comum da termoresistência. Conecte um miliamperimetro na saída do conversor, pinos -z30 e +z32. Agora alimente o conversor nos pinos +d14 e-z14 com 24Vcc, observe que o led verde ascende. A chave S2 deve ser configurada para a posição OFF, selecionando a saída em corrente. Programe a condição de defeito para up scale, posicionando a chave S1 na posição ON. Agora nas dips de seleção de faixa vamos selecionar a faixa de zero para 0ºC (utilize a faixa 11 da tabela de zero) e a faixa de span para 100ºC (utilize a faixa 52 da tabela 2 de span). Ajuste o simulador de para 0ºC e atue sobre o potênciometro de zero P1 até que indique 4mA. Ajuste o simulador de para 100ºC e atue sobre o potênciometro de span P2 até que indique ma. Verifique agora a linearidade da conversão e observe os erros obtidos, conforme a tabela a seguir. Gere as temperaturas indicadas com o simulador de termoresistência e anote os valores das correntes obtidas na tabela: Percentual da Faixa Temperatura o C Saída Esperada Saída Obtida Erro % 0 % 0ºC 4 ma 4,00 ma 0 % 25 % 25ºC 8 ma 8,01 ma 0,05 % 50 % 50ºC 12 ma 12,02 ma 0,1 % 75 % 75ºC 16 ma 16,01 ma 0,05 % 100 % 100ºC ma,00 ma 0 % Tab. 33 Nota: Deve-se utilizar instrumentos preciso tanto para gerar com estabilidade o como para medir a corrente de saída, indicamos multímetros de pelo menos seis digítos. Calcule o erro e a linearidade atravéz da fórmula abaixo para cada linha da tabela. I obtido I esperado x 100 ma Curto circuite os terminas de entrada e com o miliamperímetro verifique se a corrente de saída assume o valor de Up Scale que é entre e 22mA, observe que o led vermelho de defeito irá ascender. Agora abra um dos terminais de entrada e com o miliamperímetro verifique se a corrente de saída assume o valor de Up Scale que é entre e 22mA, observe que o led vermelho de defeito irá ascender. Teste Rápido: Para testar o funcionamento do instrumento iremos simular uma termoresitência atravéz de um potênciometro. Nota: Este procedimento presta-se somente como teste para verificar o funcionamento do produto, para a calibração deve-se utilizar um instrumento com precisão adequada. Teste de Funcionamento com Potênciometro: Potenciômetro 150R/ 1W D14+ Z14-24Vcc Miliamperímetro 4 a ma Faça a ligação conforme o diagrama acima: Agora alimente o conversor nos pinos+d14 e -z14 com 24Vcc, observe que o led verde ascende. Posicione a chave S1 na posição ON, para que a saída permaneça em ma sob condição de defeitos. A chave S2 deve ser configurada para a posição OFF, selecionando a saída em corrente. Agora nas dips de seleção de faixa vamos selecionar a faixa de zero para 0ºC (utilize a faixa 11 da tabela de zero) e a faixa de span para 800ºC (utilize a faixa 4 da tabela 2 de span). Vamos fazer o ajuste fino de zero, ajuste o simulador de para 0ºC e atue sobre o potênciometro de zero P1 até que indique 4 ma. Ajuste agora o span, ajuste o simulador de para 800ºC e atue sobre o potênciometro de span P2 até que indique ma. Agora varie a termoresistência com o potênciometro, e verifique se a corrente de saída corresponde ao sinal da entrada, em caso de divergência utilize equipamentos precisos para verificar a calibração do produto. Conecte um miliamperímetro nos pinos +z30 e -z32. Agora teste o monitoramento de defeitos, curto circuitando os terminas de entrada e com o miliamperímetro e verifique se a corrente de saída assume o valor de Up Scale que é entre a 22mA, observe que o led vermelho de defeito irá ascender. Agora abra um dos terminais da entrada e no miliamperímetro verifique se a corrente de saída assume o valor de Up Scale que é entre a 22mA, observe também que o led vermelho de defeito irá ascender. A Des Folha 4/ Rev.00-11/02

5 Não Linearidade: Como este produto não oferece a linearização do sinal da termoresistência, ocorrerão erros de conversão que somado a falta de linearidade do podem gerar os valores apresentados a seguir: Tabela de Erros (calibração normal) Range de Erro ºC Erro % Temperaura (ºC) 0 o C o C 0,49 o C 0,49% 0 o C - 0 o C 0,69 o C 0,35% 0 o C o C 1,10 o C 0,37% 0 o C o C 1,36 o C 0,34% 0 o C o C 1,62 o C 0,32% 0 o C o C 1,96 o C 0,33% 0 o C o C 2,34 o C 0,33% 0 o C o C 2,77 o C 0,35% Calibração nos Pontos Intermediários: É possível ainda efetuar a calibração nos pontos intermediários da faixa, ou seja ajusta-se o ponto de zero e span conforme os procedimentos anteriores, e depois recalibrasse a curva ajustando para que os pontos de 25% e 75% da faixa sejam zero. E E Esta forma de calibaração reduz o erro máximo, mas gera um pequeno erro na inicio e no fim da curva, veja a tabela abaixo com o novos valores: Tab. 37 Tabela de Erros (calibração em 25% e 75%) Range de Erro ºC Erro % Temperaura (ºC) 0 o C o C 0,23 0,23% 0 o C - 0 o C 0,17 0,08% 0 o C o C 0,25 0,08% 0 o C o C 0,32 0,08% 0 o C o C 0,41 0,08% 0 o C o C 0,495 0,08% 0 o C o C 0,59 0,08% 0 o C o C 0,676 0,08% Tab. 35 Des. 36 Nota: Os valores nas tabelas acima foram considerados a temperatura constante e deve-se acrescentar ainda os valores de desvio térmico e de industrialização. Malha de Aterramento: Um dos pontos mais importantes para o bom funcionamento do conversor e principalmente com comunicação HART é a blindagem dos cabos, que tem como função básica impedir que cabos de força possam gerar ruídos elétricos reduzidos que interfiram nos sinais. Nota: Aconselhamos que o cabo da comunicação HART seja conduzido separadamente dos cabos de potência, e não utilizem o mesmo bandejamento ou eletroduto. Para que a blindagem possa cumprir sua missão é de extrema importância que seja aterrado somente em uma única extremidade. Blindagem dos Instrumentos no Painel: A blindagem dos cabos que chegam do instrumento de campo ao painel, não devem ser ligados ao cartão. O painel deve possuir uma barra de aterramento com bornes suficientes para receber todas as blindagens individuais dos cabos dos instrumentos de campo. Fig. 39 Fig. 38 Nota: Os cabos que saem da barreira com 4-mA, devem utilizar cabos blindados com a malha também ligada a barra de aterramento. Segurança Intrínseca: Conceitos Básicos: A segurança Intrínseca é dos tipos de proteção para instalação de equipamentos elétricos em atmosferas potencialmente explosivas encontradas nas indústrias químicas e petroquímicas. Não sendo melhor e nem pior que os outros tipos de proteção, a segurança intrínseca é simplesmente mais adequada à instalação, devido a sua filosofia de concepção. Princípios: O princípio básico da segurança intrínseca apoia-se na manipulação e armazenagem de baixa energia, de forma que o circuito instalado na área classificada nunca possua energia suficiente (manipulada, armazenada ou convertida em calor) capaz de provocar a detonação da atmosfera potencialmente explosiva. Em outros tipos de proteção, os princípios baseiam-se em evitar que a atmosfera explosiva entre em contato com a fonte de ignição dos equipamentos elétricos, o que se diferencia da segurança intrínseca, onde os equipamentos são projetados para atmosfera explosiva. Visando aumentar a segurança, onde os equipamentos são projetados prevendo-se falhas (como conexões de tensões acima dos valores nominais) sem colocar em risco a instalação, que aliás trata-se de instalação elétrica comum sem a necessidade de utilizar cabos especiais ou eletrodutos metálicos com suas unidades seladoras. Concepção: A execução física de uma instalação intrinsecamente segura necessita de dois equipamentos: Equipamento Intrinsecamente Seguro: É o instrumento de campo (ex.: sensores de proximidade, transmissores de corrente, etc.) onde principalmente são controlados os elementos armazenadores de energia elétrica e efeito térmico. Equipamento Intrins. Seguro Associado: É instalado fora da área classificada e tem como função básica limitar a energia elétrica no circuito de campo, exemplo: repetidores digitais e analógicos, drives analógicos e digitais como este. Confiabilidade: Como as instalações elétricas em atmosferas potencialmente explosivas provocam riscos de vida humanas e patrimônios, todos os tipos de proteção estão sujeitos a serem projetados, construídos e utilizados conforme determinações das normas técnicas e atendendo as legislações de cada país. Os produtos para atmosferas potencialmentes explosivas devem ser avaliados por laboratórios independentes que resultem na certificação do produto. O orgão responsável pela certificação no Brasil é o Inmetro, que delegou sua emissão aos Escritórios de Certificação de Produtos (OCP), e credenciou o laboratório Cepel/Labex, que possui estrutura para ensaiar e aprovar equipamentos conforme as exigências das normas técnicas. Marcação: A marcação identifica o tipo de proteção dos equipamentos: [Br Ex Ia ] IIC T6 Br Ex i Categ. a Categ. b T6 Certificação Marcação: Modelo Proteção Des. 40 Tipo de Proteção Informa que a certificação é brasileira e segue as normas técnicas da ABNT(IEC). indica que o equipamento possui algum tipo de proteção para ser instalado em áreas classificadas. indica que o tipo de proteção do equipamento: e - à prova de explosão, e - segurança aumentada, p - pressurizado com gás inerte, o, q, m - imerso: óleo, areia e resinado i - segurança intrinseca, os equipamentos de segurança intrinseca desta categoriaa apresentam altos índices de segurança e parametros restritos, qualificando -os a operar em zonas de alto risco como na zona 0* (onde a atmosfera explosiva ocorre sempre ou por longos períodos). nesta categoria o equipamento pode operar somente na zona 1* (onde é provável que ocorra a atmosfera explosiva em condições normais de operação) e na zona 2* (onde a atmosfera explosiva ocorre por outros curtos períodos em condições anormais de operação), apresentando parametrização memos rígida, facilitando, assim, a interconexão dos equipamentos. Indica a máxima temperatura de Indice Temp. o C superfície desenvolvida pelo equipamento de T1 450 o C campo, de acordo com a tabela ao lado, T2 300 o C sempre deve ser menor do que a temperatura de T3 0 o C ignição expontãnea da mistura combustível da T4 135 o C área. T5 100 o C - 24Vcc Marcação [ Br Ex ib ] Temp. Ignição Classificação da Área Tab. 41 Grupos IIC IIB IIA Lo 155mH 560mH 1H Co 0,39µF 1,5µF 5,5µF Um= 250V Uo= 17Vcc Io= 15mA Po= 64mW Certificado de Conformidade pelo Cepel - EX-088/95-1X Tab Folha 5/ Rev.00-11/02

6 Certificação: O processo de certificação é coordenado pelo Inmetro (Instituto Nacional de Metrologia e Normalização Insdustrial) que utiliza a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), para a elaboração das normas técnicas para os diversos tipos de proteção. O processo de certificação é conduzido pelas OCPs (Organismos de Certificação de Produtos credênciado pelo Inmetro), que utilizam laboratórios aprovados para ensaios de tipo nos produtos e emitem o Certificado de Conformidade. Para a segurança intrinseca o único laboratório credenciado até o momento, é o Labex no centro de laboratórios do Cepel no Rio de Janeiro, onde existem instalações e técnicos especializados para executar os diversos procedimentos solicitados pelas normas, até mesmo a realizar explosões controladas com gases representativos de cada família. Certificado de Conformidade A figura abaixo ilustra um certificado de conformidade emitido pelo OCP Cepel, após os teste e ensáios realizados no laboratório Cepel / Labex: Conceito de Entidade: O conceito de entidade é quem permite a conexão de equipamentos intrinsecamente seguros com seus respectivos equipamentos associados. A tensão (ou corrente ou potência) que o equipamento intrinsecamente seguro pode receber e manter-se ainda intrinsecamente seguro deve ser maior ou igual a tensão (ou corrente ou potência) máxima fornecido pelo equipamento associado. Adicionalmente, a máxima capacitância (e indutância) do equipamento intrinsecamente seguro, incluindo-se os parâmetros dos cabos de conexão, deve ser maior o ou igual a máxima capacitância (e indutância) que pode ser conctada com segurança ao equipamento associado. Se estes critérios forem empregados, então a conexão pode ser implantada com total segurança, idependentemente do modelo e do fabricante dos equipamentos. Fig. 43 Parâmetros de Entidade: Uo Ui Io Ii Po Pi Lo Li + Lc Co Ci + Cc Ui, Ii, Pi: máxima tensão, corrente e potência suportada pelo instrumento de campo. Lo, Co: Li, Ci: Lc, Cc: Aplicação da Entidade Para exemplificar o conceito da entidade, vamos supor o exemplo da figura abaixo, onde temos um sensor Exi conectado a um repetidor digital com entrada Exi. Os dados paramétricos dos equipamentos foram retirados dos respectivos certificados de conformidade do Inmetro / Cepel, e para o cabo o fabricante informou a capacitância e indutância por unidade de comprimento. Uo<Ui Io<Ii máxima indutância e capacitância possível de se conectar a barreira. máxima indutância e capacitância interna do instrumento de campo. valores de indutância e capacitância do cabo para o comprimento utilizado. EKF-40TA/EX Sensores e Instrumentos Conversor p/ Termoresistência: Br Ex ib ia IIA IIB IIC Uo = 17V Io = 15mA Po = 64mW Lo=1H Uo=28V<Ui=47V Io=86mA<Ii=110mA Po<Pi Po = 861mW < Pi= 0,6W Co >Ci+Cc Lo >Li+Lc Cabo: Cc =10nF Lc = 0,1mH Des. 44 Exi: Br Ex ib IIC T6 Ui = 47V li = 110mA Pi = 861mW Li=1mH Ci = 3nF Co = 130nF > Cc= 10 = 10nF Lo=5mH>Lc=5+0,1=5µH Como todas inequações foram satisfeitas, concluimos que é perfeitamente segura a interconexão dos instrumentos. Cablagem de Equipamentos SI: A norma de instalação recomenda a separação dos circuitos de segurança intrinseca (SI) dos outros (NSI) evitando quecurto-circuito acidental dos cabos não elimine a barreira limitadora do circuito, colocando em risco a instalação Requisitos de Construção: A rigidez dielétrica deve ser maior que 500Uef. O condutor deve possuir isolante de espessura: 0,2mm. Caso tenha blindagem, esta deve cobrir 60% superfície. Recomenda-se a utlização da cor azul para identificação dos circuitos em fios, cabos, bornes, canaletas e caixas. Recomendação de Instalação: Canaletas Separadas: Os cabos SI podem ser separados dos cabos NSI, através de canaletas separadas, indicado para fiações internas de gabinetes e armários de barreiras. Fig. 45 Cabos Blindados: Pode-se utilizar cabos blindados, em uma mesma canaleta. No entanto o cabos SI devem possuir malha de aterramento devidamente aterradas.. Separação Mecânica: A separação mecânica dos cabos SI dos NSI é uma forma simples e eficaz para a separação dos circuitos. Quando utiliza-se canaletas metálicas deve-se aterrar junto as estruturas metálicas. Multicabos: Cabo multivias com vários circuitos SI não deve ser usado em zona 0sem estudo de falhas. Nota: pode-se utilizar o multicabo sem restrições se os pares SI possirem malha de aterramento individual. Fig. 46 Amarração dos Cabos: Os cabos SI e NSI podem ser Fig. 47 montados em uma mesma canaleta desde que separados com uma distância superior a 50 mm, e devidamente amarrados. Fig. 48 Fig. 49 Des. 50 Separação das Fiações no Subrack: Conforme preveem as normas de instalações elétricas intrisecamente seguras, (IEC-79-14) e demais publicações técnicas, os circuitos intrinsecamente seguros (SI) devem ser separados dos circuitos não intrinsecamente seguros (NSI), desde o elemento de campo até os limitadores de energia. Fig. 50 Caixas de Separação: O subrack Sense é fornecido com o exclusivo sistema de separação de fiações, que utiliza uma pequena caixa azul separando os pinos dos conectores (D2 a D10 e Z2 a Z10) e suas fiações exclusivamente para as conexões de segurança intrinseca. Para a identidicação dos circuitos SI, as caixas que cobre os bornes intrinsecamente seguros são na cor azul e os NSI na cor cinza. Analogamente a caixa cinza separara as fiações NSI, do pinos: D22 a D32 e Z22 a Z32. Os pinos D12 a D18 e Z12 a Z18 não estão protegidos por nenhuma caixas, sendo que os pinos D14 e D14 são utilizados pelo barramento de alimentação. Ambas as caixas possuem uma portinha que permitem a inspeção das conexões e suas soldas. Fig. 51 Dimensões Mecânicas: Led verde 130 Defeito Led vermelho Ajuste span Ajuste zero SENSE EKF-40/Ex 160 Fig Folha 6/ Rev.00-11/02