工業過程中測試回路包括傳感器輸入、溫度、壓力、流量等。
被測量的過程變量被轉化成信号傳輸到回路中的其它單元,例如顯示器和控制器;接着控制器根據信号對過程進行控制,例如,對閥門等執行關閉或開啟的動作。
控制回路可以是模拟量的,也可以是離散量。
4-20mA控制回路的構成基礎要件
- 24V電源供電
- 變送器控制4-20mA信号使其與過程變量成比例變化
- 指示器将4-20mA信号轉化為相應過程變量
- 指示器或控制器I/O輸入電阻250Ω分流器生成1-5V輸入信号(歐姆定律:電壓=電流*電阻,4-20 mA X 250 ohms = 1-5V)
控制回路中的溫度變送器和壓力變送器
回路中的溫度變送器通常通常測量的是過程介質,如流體等的溫度值。通常情況下:- 它們将熱電偶或熱電阻傳感器的溫度信号轉換為4-20mA信号然後再輸出;
- 控制器再将4-20mA反譯為具體的溫度值;
- 基于此溫度值,控制回路會給實現對過程終端控制元件的控制。
- 傳感器感知壓力,又由變送器将信号轉換為4-20mA信号;
- 控制器再将4-20mA信号反譯為壓力值;
- 控制器根據壓力值,給閥門發送指令,控制閥門開度實現安全閥控制,确保容器不産生危險壓力。
常見控制回路故障及原因
- 接線和端子的問題:壞的終端,絕緣問題,線路的腐蝕及污染等;
- 回路電源:噪音幹擾、過壓等問題都可能導緻回路工作的不正常;
- 控制系統I/O卡件故障;
- 變送器;
- 傳感器:元件的損壞、測量通道的阻塞。
回路故障排查步驟
一. 驗證4-20mA信号用串聯法或用毫安電流鉗表測量4-20毫安信号
- 驗證電源供電
- 查找線路問題
- 查找I/O問題
- 查找有問題的接線終端
故障排查步驟:
- 測量回路中的毫安數值,如果測量到了0mA,那麼繼續深入排障;
- 如果控制器沒有指示顯示,可能是I/O輸入的保險絲熔斷,回路出現開路故障。
二. 控制器I/O問題排障:4-20毫安回路排障(替代測試)
變送器替代測試是非常好的I/O故障分析方法,即使用測試設備輸出一個标準信号來核對控制的輸出。
故障排查步驟:
- 斷開變送器連接,将回路校準器或過程表連接在原變送器位置;
- 設置毫安模拟,并設置範圍在4-20毫安;
- 驗證指示器的正确數值,在同一測試中完成對線路、電源供電和I/O的測試;
- 如果控制器沒有指示顯示,可能是I/O輸入的保險絲熔斷,回路出現開路故障。可通過測量在250Ω輸入來進行驗證。
故障排查步驟:
- 測量電源供電,應該在近似24V。
- 如果測量結果是不确定的,就進行替代測試。
2.1 斷開裝置回路電源
2.2 将回路校準器或過程表的24V回路供電端連接在這個位置
2.3 如果此時問題得到解決,那麼裝置的回路電源可能有缺陷或者存在過載
四. 線路噪聲排障線路噪聲産生的原因絕緣性能差、電纜屏蔽故障、接地回路故障、臨界電源供電、布線錯誤等。噪聲信号的捕捉和确認可以通過帶萬用表功能的過程多用表,或者萬用表、手持式示波表等設備來查找系統中是否存在交流信号。在正常情況下,系統中應該隻有少量的mV級的交流電壓存在。回路排障工具推薦
可被測量或被模拟輸出的變量 |
測量和輸出信号所用工具 |
技術人員需要查驗哪些信息 |
測量4-20mA信号 |
萬用表,回路校準器 |
測得的毫安數值是否為預計的數值? |
輸出4-20mA信号 |
回路校準器 |
I/O或者其他毫安輸入設備是否正确工作?供電、布線和I/O是否正确工作? |
測量24V回路電壓 |
萬用表 |
完整的24V供電是否可用?是否存在缺陷和過載的情況? |
提供24V回路電壓供電 |
回路校準器 |
對固定供電儀表的替代測試,檢測回路供電是否要求? |
輸出0-10V,1-5V電壓 |
具備電壓輸出的回路校準器或特定的毫安鉗形表 |
I/O或者其他電壓輸入設備是否正确工作? |
連續性測量 |
萬用表,過程表,多功能過程校驗儀 |
查找短路、不良端子、電阻連接線和錯誤布線 |