Mejores formas de solucionar problemas de bucles de control de procesos y automatización

Los técnicos de automatización e instrumentos enfrentan el desafío constante de mantener los bucles de instrumentación y las E / S funcionando con la máxima eficiencia mientras emplean el menor tiempo posible para hacerlo.

Cuando Fluke lanzó por primera vez la pinza amperimétrica de 771 miliamperios (mA) en 2007, los técnicos descubrieron que medir la corriente de bucle sin interrumpir el circuito ahorraba una gran cantidad de tiempo. Ahora, los nuevos modelos 772 y 773 pueden ahorrar aún más tiempo. Al incorporar las funciones de un calibrador de lazo, estas herramientas más avanzadas permiten a los técnicos solucionar problemas en el lugar.

Problemas de seguimiento del circuito de control
La primera indicación de un problema en el circuito de control a menudo proviene del operador:"Creo que tenemos una válvula defectuosa" o "este circuito no responde como solía hacerlo". En cualquier caso, es la señal del técnico para comenzar a solucionar problemas.

El primer paso es medir la señal de 4-20 mA, ya sea rompiendo el lazo conectándolo en serie con un multímetro digital (DMM) o usando una pinza amperimétrica de mA como el Fluke 771 y verificando el valor de la corriente del lazo. Si la corriente de bucle medida no es la esperada, existen tres causas posibles:cables rotos / desconectados / en cortocircuito, una fuente de alimentación de bucle defectuosa o instrumentación defectuosa.

Si no encuentra ningún problema en los cables, use un multímetro digital (o la pinza amperimétrica 773) para verificar la fuente de alimentación del lazo. Si la fuente de alimentación no muestra salida, utilice la función de alimentación de bucle de 24 voltios del medidor para sustituirla; si el bucle funciona correctamente, la fuente del problema es obvia.

Si el cableado y la fuente de alimentación funcionan correctamente, es hora de comprobar el transmisor. Si tiene un calibrador de lazo, un calibrador de procesos o un medidor de pinza multifunción, use su modo de simulación de mA para sustituir el transmisor. Si el bucle funciona según lo solicitado, el problema radica en el transmisor; si no, es en otro lugar.

Si sospecha de un elemento de control final (posicionador de válvula, etc.), utilice el modo de fuente / simulación de mA en el Fluke 772/3 para enviarle una señal mientras observa el indicador local en busca de una respuesta.

Bucle averías
Si el problema no es un bucle muerto sino inexacto, las posibilidades probables incluyen una tarjeta de E / S defectuosa en el PLC o DCS, o un elemento de control final defectuoso (E / P en un posicionador de válvula, etc.). Por lo general, es mejor comenzar haciendo una verificación de campo del transmisor, el indicador local o remoto o el elemento de control final.

Para un elemento de control final, use un medidor de pinza para medir la corriente del lazo y compare el valor con el indicador de posición local en la válvula u otro elemento de control final. Transmita esa información al operador para verificar los hallazgos.

En el caso de un bucle de medición, use la pinza amperimétrica para medir la corriente del bucle, luego consulte con el operador para ver qué tan bien el valor indicado en el panel de control concuerda con la corriente del bucle real. Esto le dará una verificación rápida en el PLC o la tarjeta de E / S DCS que maneja ese bucle en particular. También es posible utilizar el modo de simulación / fuente de mA del medidor para enviar una señal conocida a la sala de control. Como antes, compare el valor leído por el operador con la corriente real en el bucle.

Algunos bucles muestran fluctuaciones aleatorias o fallas intermitentes que tienden a no ocurrir mientras un técnico está mirando. La solución aquí es usar una pinza amperimétrica con una salida de mA escalada. En este modo, el medidor mide la corriente en el lazo sin interrumpir el circuito y produce una salida de mA idéntica y aislada. Alimente esa salida a un multímetro digital con función de registro; al permitir que el DMM registre a lo largo del tiempo, se registrará cualquier perturbación.

Comprobaciones de campo y puesta en marcha de la planta
Comience usando un medidor de corriente de bucle con pinza como el Fluke 771 para verificar la corriente de cada bucle en cuestión de segundos, sin desconectar nada. Si un bucle no funciona, una pinza amperimétrica multifunción también puede agilizar los diagnósticos. Si no hay corriente en algunos bucles, continúe con la solución de problemas clásica:verifique el cableado, la fuente de alimentación y las tarjetas de E / S del sistema de control (utilizando el medidor para inyectar una señal en las E / S y luego contactando al operador para preguntar qué ve). Si el operador está de acuerdo con lo que se está enviando, entonces puede haber algo mal con el transmisor, ya sea el transmisor en sí o, si se trata de una nueva instalación, tal vez un cableado incorrecto de la entrada del sensor al transmisor.

Comprobación de tarjetas de E / S DCS y PLC
La pinza amperimétrica de proceso de mA se puede utilizar como una fuente de señal precisa para verificar el funcionamiento de las tarjetas de entrada / salida en controladores lógicos programables (PLC) y sistemas de control de procesos distribuidos (DCS). Para tarjetas de entrada de 4-20 mA, desconecte el bucle de proceso y use el modo de fuente de mA del medidor para alimentar un valor de señal conocido (4.0 mA para cero, 12 mA para 50 por ciento, usando la función de paso del 25 por ciento del medidor y 20.0 mA para 100 por ciento) y compárelo con el valor que se muestra en la lectura del operador. Las tarjetas de entrada de voltaje (1 V a 5 V o 0 V a 10 V) se verifican de manera similar, utilizando la función de fuente de voltaje del medidor.

Comprobación de un posicionador de válvula
Las pinzas amperimétricas de miliamperios se pueden utilizar para las comprobaciones periódicas en campo de los posicionadores de válvulas electrónicos como parte de los programas de mantenimiento preventivo. Teniendo en cuenta las instrucciones específicas del fabricante, realice verificaciones operativas rápidas utilizando el Fluke 772/3 como fuente de señal mientras observa la posición del vástago de la válvula, los indicadores de posición mecánicos o los indicadores de flujo a medida que se realizan cambios de entrada.

Mitch Stewart, gerente de servicio de campo de L2 Systems, habla del uso de la salida de fuente 4-20 de una pinza amperimétrica de proceso de mA para abrir y cerrar una válvula de control cuando la salida del proceso del PLC no estaba funcionando.

"Desconectamos la salida del PLC en la válvula de control y conectamos el (medidor) a la válvula de control y lo abrimos y cerramos para verificar que la I / P de la válvula funcionara correctamente", explica.

El método general es configurar el medidor en el modo de fuente / simulación de 4-20 mA y conectarlo a los terminales de entrada del posicionador de la válvula. Configure el medidor para que emita 4 mA y espere a que el posicionador se estabilice; luego varíe la corriente en pequeños incrementos entre 4.0 mA y aproximadamente 3.9 mA, mientras palpa el vástago de la válvula con su mano libre para verificar si hay algún signo de movimiento. Ajuste el movimiento cero entre estas dos configuraciones actuales mediante el ajuste de cero en el posicionador.

A continuación, aumente y disminuya la corriente de 4 mA a aproximadamente 4,1 mA. Asegúrese de que el vástago de la válvula comience a moverse por encima del ajuste de ~ 4,1 mA y esté completamente cerrado a 4 mA. El intervalo se puede verificar de manera similar, configurando el medidor en 20 mA, ~ 19,9 mA y ~ 20,1 mA, y la linealidad se puede verificar utilizando la función de paso del 25 por ciento del medidor.

Comprobación de los aisladores de bucle
Para verificar un aislador de lazo, aplique una señal de entrada de mA al dispositivo y mida su salida de 4-20 mA usando la función de medición de corriente de pinza. Esta función de fuente / medida simultánea de dos canales en el 773 también se puede usar para válvulas que informan su posición usando 4-20 mA.

Comprobación de VFD
Los variadores de frecuencia (VFD) se utilizan para impulsar motores, sopladores y ventiladores en aplicaciones de proceso, así como en sistemas de transporte y máquinas herramienta. Las entradas de control son generalmente voltaje (1 V a 5 V o 0 V a 10 V) o corriente (4 mA a 20 mA). Una pinza amperimétrica de proceso de mA puede alimentar una señal para simular una entrada normal mientras el técnico observa el resultado.

Calibración rápida
Si bien no se clasifican como calibradores de lazo, las pinzas amperimétricas de proceso de mA actuales cuentan con una precisión del 0,2 por ciento y se pueden usar para verificaciones rápidas de calibración, mientras se reduce la cantidad de instrumentos necesarios.

Por ejemplo, verificar un transmisor de proceso en el banco normalmente requiere (además de una bomba y un estándar de presión separado) una fuente de alimentación de bucle y un instrumento para leer la salida de 4-20 mA del transmisor. Pero con las pinzas amperimétricas de proceso de mA actuales, es posible alimentar el transmisor y leer la salida.

"Esta pequeña cosa le permite hacer esa función sin tener que arrastrar una fuente de alimentación separada", dice Paul Jusak, ingeniero de mantenimiento de Puget Sound Energy.

Resumen
Las pinzas amperimétricas de procesos de mA de hoy en día pueden ahorrarles a los técnicos de instrumentación y automatización una gran cantidad de tiempo en la resolución de problemas porque pueden reemplazar varios instrumentos separados. El técnico ya no tiene que pasar 15 minutos volviendo al taller para conseguir un instrumento porque el único instrumento que lleva consigo hará todas las funciones necesarias.

Y, agrega Jusak, “en lugar de tener dos herramientas en su bolsa, ahora tiene una herramienta en su bolsa para realizar todas las calibraciones de bucle de 4-20 mA y resolución de problemas. Eso, para mí, es bastante conveniente ".

Este artículo fue proporcionado por Fluke Corporation. Para obtener más información, visite http://us.fluke.com.