Calibração de Instrumentos HART

7/18/2019 Calibrao de Instrumentos HART

1/16F o n t e : B i b l i o t e c a D i g i t a l F l u k e e m w w w . fl u k e . c o m / l i b r a r y

Nota de aplicao

IntroduoNas unidades fabris de processa-mento atuais, a maioria dos ins-trumentos de campo mais recentesso instrumentos digitais inteli-gentes.Inteligentedesigna uminstrumento baseado em micro-

processador com funcionalidadesextras e compensao digital,compatvel com vrios tipos desensores ou mltiplas variveis.Esses instrumentos geralmenteoferecem maior preciso, estabi-lidade de longo prazo e confia-bilidade do que os instrumentosanalgicosconvencionais.

A classe mais comum de ins-trumentos inteligentes incorporao protocolo HART, com mais decinco milhes de instrumentosHART em uso em 100 mil uni-

dades fabris em todo o mundo.HART, um acrnimo para HighwayAddressable Remote Transducer(Transdutor Remoto Enderevelde Via Larga), um padro daindstria que define o protocolo decomunicao entre dispositivos decampo inteligentes e um sistemade controle empregando fiao de4 a 20 mA tradicional.

Duas capacidades so neces-srias para fazer a manutenocorreta de instrumentos HART:preciso de fonte e medio

analgica e capacidade de comu-nicao digital. At recentemente,isso exigia duas ferramentasseparadas, um calibrador e umcomunicador. Hoje, as capacidadesdessas duas ferramentas estodisponveis em um nico calibra-dor de processos de documentaoHART, que pode ajud-lo a fazeruma manuteno rpida e efi-ciente de instrumentos HART.

Calibrao de

Transmissores HART


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2 Fluke Corporation Calibrao de transmissores HART

A calibrao HART necessria!Um equvoco comum presumirque a preciso e a estabilidadedos instrumentos HART eliminama necessidade de calibrao.Outro equvoco que a calibraopode ser realizada usando apenasum comunicador HART para rede-finir o intervalo de instrumentosde campo. Um terceiro equvoco que o sistema de controle podecalibrar remotamente instrumen-tos inteligentes.Nada disso verdade.Todos os instrumentosapresentam desvio. Redefiniro intervalo usando apenas umcomunicador no calibrao. necessrio um calibrador oupadro de preciso. A verificaoregular do desempenho com umcalibrador rastrevel a padresnacionais necessria devido a:

1. Mudanas no desempenhodos instrumentos eletrnicosao longo do tempo resultantesda exposio dos componen-tes eletrnicos e do elementosensor primrio temperatura,umidade, poluentes, vibraoe outros fatores ambientais emcampo.

2. Normas de segurana dotrabalho, segurana do consu-midor e proteo ambiental.

3. Programas de qualidade,como ISO 9000, para todosos instrumentos que afetam aqualidade do produto.

4. Requisitos comerciais, comopesos, medidas e transfernciade custdia.

A calibrao peridica tambm prudente porque as verificaesde desempenho frequentementedescobrem problemas que nosocausadosdiretamentepela

instrumentao, como linhas depressosolidificadas ou conge-ladas, instalao de um tipo determopar incorreto ou outros errose falhas.

Um procedimento de calibraoconsiste em um teste de verifica-o (As Found, como encontrado),ajuste para o intervalo de tolern-cia aceitvel se necessrio e umaverificao final (As Left, comodeixado) caso um ajuste tenhasido feito. Dados da calibraoso coletados e usados para pre-

encher um relatrio de calibrao,documentando o desempenho doinstrumento ao longo do tempo.

Todos os instrumentos, mesmoinstrumentos HART, devem sercalibrados regularmente com baseem um cronograma de manuten-o preventiva. O intervalo decalibrao deve ser suficiente-mente curto para garantir que uminstrumento nunca apresente des-vios alm da faixa de tolerncia,mas suficientemente longo paraevitar calibraes desnecessrias.

Alternativamente, o intervalopode ser determinado por requi-sitos de processos crticos; porexemplo, calibrao antes de cadalote.

Como calibrarcorretamenteuminstrumento HART?Para calibrar um instrumento

HART de maneira coerente comsua aplicao, extremamentetil compreender a estruturafuncional de um transmissor HARTtpico. O artigo no Apndice A,escrito por Kenneth L. Holladay,do Southwest Research Insti-tute, descreve um instrumentoHART tpico e define prticas decalibrao corretas e incorre-tas. Publicado originalmente noIntech, em maio de 1996,esseartigo reproduzido com autori-zao do autor.

Observao:Se voc no estiver familiarizadocom calibrao HART ou precisar de uma reviso,este um excelente momento para parar e lero artigo no Apndice A. Ele aborda os conceitosbsicos dos instrumentos HART e as questesessenciais para a sua manuteno.

Os instrumentos HART consis-tem em trs sees distintas (vera Figura 1). A calibrao HARTcorreta pode envolver o ajuste dosensor, da sada ou de ambos.Ajustar os valores de intervalo(LRV e URV) sem um calibradorno calibrao. Ajustar a sadaignorando a seo de entradano uma calibrao adequada.Ajustaros valores de intervalocom um calibrador pode ser umaalternativa prtica para a cali-brao de instrumentos operadosem modo analgico de 4 a 20mA, contanto que PV e PVAO nosejam usadas para controle deprocessos.

Sensor

Ajuste do sensor Ajuste de LRV/URV Ajuste de sada

PV PVAO 4-20 mASeo deentrada

Seo deconverso

Seode sada

Entradaanalgica

(entradadigital)

(4-20 mAdigital)

Sada mAanalgica

Figura 1.


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Figura 2.

Nmero do modelo

PV(Varivel Primria)

PVAO(Representao digitalda sada analgica da

varivel primria)

Valor da medio analgicaValor da fonte analgica

Identificador

PV LRV(Varivel primriaValor inferior do intervalo)

PV URV(Varivel primriavalor superior do intervalo)

Nova ferramenta acelera acalibraoAtualmente, a manuteno deinstrumentos est sendo transfe-rida da oficina para o campo. Issoreduz interrupes do processoe evita o tempo e a despesada devoluo de instrumen-tos oficina. Comunicadores ecalibradores portteis so fre-quentemente usados juntos para

concluir as calibraes de campo.No entanto, o desejo de carregarmenos equipamentos e executara manuteno em campo gerou anecessidade de uma nova classede ferramentas de calibrao.

O novo calibrador de processosde documentao 754 da Fluke a primeira ferramenta pode-rosa, mas de fcil utilizao paracalibrao de instrumentos HART

em campo. Basta pressionar umanica tecla para entrar no modoHART e exibir as informaesHART essenciais na tela ativa dodispositivo, mostrada na Figura 2.Funcionalidades HART adicionaisso acessadas com apenas maisalgumas teclas, como mostra arvore de menus na Figura 3.


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Nenhum comunicador necessrio!O 754 dispensa uma caixaexterna ou comunicador paraa calibragem e a manuteno

dirias do HART. Reconheceos modelos mais usados detransmissores HART, com maiscomandos especficos de dis-positivos reconhecidos do quequalquer outro calibrador HARTde campo.

Interrogar dispositivos HARTpara determinar o tipo, fabri-cante, modelo, ID, PV e PVAO

Executar ajuste automtico dossensores e da sada HART em

dispositivos selecionados Ajustar a faixa, a atenuao e

outros parmetros bsicos daconfigurao de processos

Ler e gravar os campos deidentificao e mensagemHART para refazer a rotulagemde transmissores inteligentes

Clonar transmissores adicionais

com dados de configuraobsica HART

Processo

Configurao

Servios

Interromper

Identificao

do dispositivo

Sada do HART

Informaesdo HART

Bsico

Sensor

Teste de loop

Ajuste zeroda presso

Ajuste de sada

Ajuste do sensor

Entrada por tecladonumrico

Ajustar URV, LRV aosvalores aplicados

Detalhado(Coriolis)

Identificador

Unidades PV

LRV, URV

Atenuao

Funo de transferncia

Configurar sensor

Configurar sada

Sensor 1

Nmero de srie do sensor

Limites inferior e superiordo sensor

Alcance mnimo do sensorApenas dispositivos detemperatura:

Mudar tipo de sensor

Mudar conexes do sensor

Sensor 2

Mudar tipo de sensor

Mudar conexes do sensor(dispositivos de temperaturade sensor duplo)

Configurao desensor duplo

(dispositivos de temperaturade sensor duplo)

Proteger contra gravao

Estado de alarme

Endereo de sondagem

HART

Modo burst de HART

Comando burst de HART

Verso do software

Nmero de montagem final

LRV, URV

Atenuao

Funo de transferncia

Fabricante

Modelo

ID HART do dispositivo

Reviso do software

Reviso do hardware

Nmero de prembulos

Exibir variveis

de processo

Exibir mapa devariveis

Remapear

variveis de

processo

(dispositivos de

temperatura de

sensor duplo)

Figura 3.


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Aplicaes de calibraoHARTOs exemplos a seguir demonstramcomo o 754 torna a calibraoHART uma operao eficiente. O754 permite conexo fcil usandoseu cabo HART, acesso rpidoaos dados HART mais importan-tes, ramificao automtica paraopes de ajuste apropriadas,preenchimento automtico demodelos de teste e recuperaoe envioautomticos de leiturasanalgicas durante o ajuste.

Suporte verstil aoprotocolo HARTCom 64 MB de memria, o 754oferece suporte a um conjuntosubstancial de instrues HART:Comandos universais

fornecem funes que soimplementadas em todos osdispositivos de campo, comoleitura do fabricante e tipo dodispositivo, da varivel primria(PV) ou da sada de corrente eporcentagem de alcance

Comandos de prticascomuns oferecem funescomuns a muitos, mas notodos, dispositivos de campo,como leitura de mltiplas

variveis, definio do tempode atenuao ou realizao deteste de loop

Comandos especficosdedispositivos fornecemfunes que so exclusivas deum determinado dispositivo decampo, como ajuste do sensor.A verso 754 oferece suporteaos seguintes dispositivos:

Modos de operao HARTreconhecidos

Para operao Ponto a Ponto,o modo mais usado, conectao 754 a um nico dispositivoHART em um loop de 4 a 20mA.

No modo Multiponto, vriosinstrumentos HART podem seragrupados no mesmo barra-mento. O 754 pesquisa cadaum, identifica os endereosem uso e permite selecionar oinstrumento para calibrao eoperaes correlatas.

No Modo de Rajada, o instru-

mento HART transmite rajadasde dados sem esperar pelainterrogao de uma unidademestre. O 754 pode tirar ostransmissores do modo derajada para teste ou calibraoe depois restaurar o modo derajada.

1O ajuste fino de sensor no permitido

O comunicador ainda temalguma funo?O comissionamento de um instru-mento HART ou a modificao devariveis HART no reconhecidaspelo 754 requerem o uso de umcomunicador. O 754 projetadopara executar a grande maioriadas operaes cotidianas quenormalmente so realizadascom um comunicador separado.A capacidade HART do 754 comparvel do comunicadorHART modelo 475, com a exceodo intrprete DD. Embora permitaque um comunicador comumleia bibliotecas de conjuntos decomandos a partir de qualquerfornecedor HART, o intrprete DDoferece capacidades muito almdaquelas que geralmente sonecessrias para a manutenodiria de um instrumento HART.

Tabela 1:

Fabricante Instrumentos de presso Instrumentos de temperatura Instrumentos de Coriolis

ABB/Kent-Taylor 600T 658T1

ABB/Hartmann & Braun

Contrans P,1

Srie AS 800

Endress & Hauser CERABAR S,CERABAR M,DELTABAR S

TMT 1221, TMT 1821,TMT 1621

Foxboro Eckardt TI/RTT20

Foxboro/Invensys I/A Pressure

Fuji FCXFCXAZ

FRC

Honeywell ST3000 STT25T1, STT25H1

Micro Motion 20002000 IS970197129739

Moore Products 3441

Rosemount 115120883001C

3051, 3051S

3044C6443144

3244, 3144P

Siemens SITRANS P DSSITRANS P ES

SMAR LD301 TT3011

Viatran I/A Pressure

Wika UNITRANS T32H1

Yokogawa EJA YTA 110, 310 e 320


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Exemplo 1

Calibrao de umTransmissor de Presso

HART Rosemount 3051Conexes bsicasEste exemplo presume que otransmissor esteja isolado doprocesso e no esteja conectadoeletricamente a uma alimentaode loop. Faa as conexes bsicasao 3051 de acordo com o dia-grama na Figura 4. Um resistorde 250 ohms separado no necessrio, porque o 754 incor-pora um resistor em srie com aalimentao de loop atravs de

suas tomadas mA. O 3051 nesteexemploest configurado paraunidades psi (lb/pol).

Figura 5.

Figura 6.

Entrada de presso

Medio de mA, loop de 24 V

Bomba manual

Mdulode presso

Procedimento

1. Ligue o calibrador Fluke 754.Pressione a tecla ver-melha, seguida da tecla de

funo Loop Power (potnciade loop), e o 754 exibir asinformaes HART bsicas do3051 (Figura 5).

2. Pressione novamente a teclae voc ser solicitado

a selecionar a configuraodo 754 (Figura 6). A seleode MEAS mA, SOURCE psi

configurar o calibrador paramedir a sada analgica de mAe a presso que est sendoaplicada simultaneamente entrada do transmissor e aomdulo de presso. (A sele-o de MEAS PV, SOURCE psiconfigurar o 754 para avaliara sada digital de PV do trans-missor.) Pressione paraselecionar.

Figura 4


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3. Ventile a linha de presso epressione CLEAR(ZERO) para zerar omdulo de presso. Pressionea tecla de funo As Founde depois para selecionar

Instrumente realizar umacalibrao dos transmissorestermopar. (Se o 3051 estiverconfigurado para sada deraiz quadrada, selecione oInstrumento .) Observeque o modelo de calibrao preenchido automaticamente,com a exceo da tolerncia.Preencha a tolerncia de testeapropriada e pressione Done(Concludo).

4. Pressione a tecla de funoManual Testpara iniciar a

calibrao. Aplique as pres-ses de entrada seguindo asinstrues da tela SOURCE(FONTE). Pressione a tecla defuno Accept Point(Acei-tar Ponto) quando a pressocorreta for aplicada a cadaponto. Quando o teste con-cludo, a tabela de resumo deerros exibida (Figura 7). Oserros de teste que excedama tolerncia so realados.Quando terminar de examinara tabela, pressione a tecla de

funo Done. Pressione Donenovamente para aceitar oupara mudar os campos de

identificador, nmero de srieou ID.

Figura 7.

Figura 8.

5. Se o teste As Found falhar (ouseja, se houver erros reala-dos na tabela de resumo deerros), ser necessrio fazerajustes. Pressione a tecla de

funo Adjust(Ajustar). Sele-cione Sensor Trim(Ajuste doSensor) e pressione . (Noselecione Pressure Zero Trim[Ajuste de Zero de Presso]. o mesmo que ajustar o pontoinferior do sensor em zero, oque til para transmissoresde presso que no oferecemajuste de sensor.) A tela do754 deve ser semelhante daFigura 8.

Figura 9.

7. Selecione Output Trim(Ajustede Sada) e pressione. O valor da varivel primria(PVAO) est no canto superiordireito da tela. Geralmente

um sinal de 4 mA. O valor demA, medido constantementepelo Fluke 754, est no centroda tela. Pressione a tecla defuno Fetchpara carregaro valor de mA medido. Pres-sione Sendpara enviaro valorpara o 3051 a fim de ajustara seo de sada para o valorde 4 mA. Pressione Continuepara o ajuste de 20 mA erepita esta etapa.

8. Quando concluir o ajuste desada, pressione a tecla de

funo Donee prossiga como teste de verificao As Left(Como Deixado). Pressione atecla de funo As Left. Pres-sione Donee depois ManualTest. Aplique as pressessolicitadas e pressione AcceptPoint quando as leituras foremestveis. Ao concluir, umatabela de resumo de erros exibida. Se nenhum dos errosestiver realado (Figura 9),o 3051 passou no teste decalibrao. Se houver erros

realados, o teste falhou eajustes adicionais so neces-srios. Volte etapa 5 doajuste do 3051.

6. Selecione Perform user trim both(Realizar ajuste deusurio ambos) e pressione

. Zere o mdulo de presso(ventilado para a atmosfera)pressionando CLEAR(ZERO) . Pressionea tecla de funo Continue.Voc ser solicitado a forne-cer o valor de ajuste inferior(Lower Trim). Para melhoresresultados, aplique a pressoLRV e pressione Fetch(Buscar)para carregar o valor que estsendo medido pelo mdulo depresso. Pressione Trim(Ajus-tar). Em seguida, pressioneContinuea fim de avanarpara o ajuste superior (UpperTrim). Como antes, aplique apresso URV, pressione Fetche pressione Trim. Caso o 3051seja usado com a sada digitalde PV, salte para a etapa 8e realize o teste As Left. Se asada analgica de 4 a 20 mA usada no processo, prossigapara a etapa 7.


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Exemplo 2

Calibrao de umTransmissor de

Temperatura HARTRosemount 3144Conexes bsicasEste exemplo presume que otransmissor esteja isolado doprocesso e no esteja conectadoeletricamente a uma alimentaode loop. Faa as conexes bsicasao 3144 de acordo com o dia-grama na Figura 10. Um resistorde 250 ohms separado no necessrio, porque o 754 incor-pora um resistor em srie com a

alimentao de loop atravs desuas tomadas mA. Neste exemplo,o 3144 est configurado para umsensor de termopar do tipo K comum alcance de 0 a 300C.

Transmissor

3144

TCTC

Figura 10.

Procedimento

1. Ligue o calibrador Fluke 754.Pressione a tecla ver-melha seguida da tecla de

funo Power Loop(Potnciade Loop). Pressione paraignorar as telas de advertnciae o 754 exibir as informaesHART bsicas do 3144 (Figura11).

Figura 11.

2. Pressione novamente a teclae voc ser solicitado a

selecionar a configurao do754 (Figura 12). A seleo deMEAS mA, SOURCE T/C typ

Kconfigura o calibrador paramedir a sada analgica demA do transmissor e fornecero estmulo de temperaturacorreto na entrada do 3144. (Aseleo de MEAS PV, SOURCET/C typ Kconfigura o 754para avaliar a sada digital dePV do transmissor.) Pressione

para selecionar.


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3. Pressione a tecla de funo AsFounde depois para sele-cionar Instrumente realizaruma calibrao dos trans-missores termopar.Observeque o modelo de calibrao preenchido automaticamente,com a exceo da tolerncia.Preencha a tolerncia de teste

apropriada e pressione a teclade funo Done(Concludo).

4. Pressione a tecla de funoAuto(Automtico) para iniciara calibrao. Quando o teste concludo, uma tabela deresumo de erros exibida(Figura 13). Os erros de testeque excedam a tolerncia sorealados. Quando terminar deexaminar a tabela, pressione atecla de funo Done. Pres-sione Donenovamente paraaceitar ou para mudar

os campos de identificador,nmero de srie ou ID.

Figura 12.

Figura 13.

5. Se o teste As Found falhar (ouseja, se houver erros reala-dos na tabela de resumo deerros), ser necessrio fazerajustes.Pressione a tecla

de funoAdjust(Ajustar).Selecione Sensor Trim(Ajustedo Sensor) e pressione. Selecione Perform usertrim both(Realizar ajuste deusurio ambos) e pressione

. A tela do 754 deve sersemelhante da Figura 14.

6. Para melhores resultados,pressione LRVpara a aplicaro LRV como valor de ajusteinferior (Lower Trim). Pres-sione Trim(Ajustar) e depoisContinuepara avanar parao ajuste superior (Upper Trim).Pressione URV,Trime depoisDone. Caso o 3144 seja usadocom a sada digital de PV,

salte para a etapa 8 e realizeo teste As Left. Se a sada ana-lgica de 4 a 20 mA for usadano processo, prossiga para aetapa 7.

7. Selecione Output Trim(Ajustede Sada) e pressione. O valor da varivel primria(PVAO) est no canto supe-rior direito da tela. (Figura 5).Geralmente um sinal de 4mA. O valor de mA, medidoconstantemente pelo Fluke754, est no centro da tela.

Pressione a tecla de funoFetch para carregar o valor demA medido. Pressione Sendpara enviaro valor para o3144 a fim de ajustar a seode sada para o valor de 4 mA.Pressione Continuepara oajuste de 20 mA e repita estaetapa.

Figura 14.

8. Quando concluir o ajuste desada, pressione a tecla defuno Donee prossiga como teste de verificao As Left(Como Deixado). Pressionea tecla de funo As Left.Pressione Donee depoisAuto Test(Teste Automtico).Ao concluir,uma tabela de

resumo de erros exibida. Sehouver erros realados, o testefalhou e ajustes adicionais sonecessrios. Volte etapa 5 doajuste do 3144.

Figura 15.

Figura 16.


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Exemplo 3

Calibrao de instrumentosHART usando comandos

universaisO 754 oferece suporte maio-ria dos transmissores HART emoperao ativa ver a Tabela 1 por meio do suporte ao ajustede sensor empregando comandosespecficos de dispositivo que soexclusivos de um determinadoinstrumento. Mas como calibrarinstrumentos que no tm suporteno 754?

A resposta curta que o 754oferece suporte a um conjunto

substancial de comandos HARTuniversais, bem como aos coman-dos HART deprticacomum. O754 pode se comunicar com prati-camente qualquer instrumentoHART e, na maioria dos casos,pode concluir um procedimentode calibrao (com a exceo doajuste do sensoreminstrumentossem suporte).

Este exemplo aplicvel ainstrumentos usados em modoanalgico (4 a 20 mA).Casoo instrumento seja operado emmodo digital ou seja, sua PV a varivel de sada utilizada paracontrole s necessrio cali-brar a seo de entrada. O ajusteexigirum ajuste desensor (vera Figura 17), o quesignificaquepara instrumentossem suporte no754, ser necessrio usar um 754(para executar os testes As Founde As Left e registrar os resultados)e um comunicador (para realizar oajuste do sensor).

Sensor

Ajuste do sensor Ajuste de LRV/URV Ajuste de sada

PV PVAO 4-20 mASeo deentrada

Seo deconverso

Seode sada

Entradaanalgica

(entradadigital)

(4-20 mAdigital)

Sada mAanalgica

Figura 17.

Para instrumentos usados emmodo analgico ou seja, emque a sada analgica de 4 a 20mA usada para controle o754 poder ser usado na calibra-

o. Depois de realizar o teste AsFound e determinar que um ajuste necessrio, este exemploexe-cuta primeiramente um ajuste desada para colocar o instrumentodentro da tolerncia. Quandoisso falha, o exemplo executa umajuste dos valores do intervaloinferior e superior (LRV e URV)para compensar oerro na seode entrada.

Observao:O Apndice A explica que essesajustes no constituem uma calibrao HART ade-quada. Embora isso seja verdade, esses ajustesso uma alternativa prtica para calibrao de

instrumentos utilizados em modo analgico de 4a 20 mA quando as correes de erros no sograndes.

Como determinar se otransmissor est em mododigital ou analgico?O transmissor est em modo digi-tal se seu endereo de sondagemHART est definido entre 1 e 15.

Um endereo 0 (zero) define omodo de sada analgico de 4 a20 mA. O 754 conecta-se auto-maticamente a um dispositivo noendereo 0; se o dispositivo no

encontrado em 0, o 754 comea asondar os endereos de 1 a 15. O754 tambm exibe um endereono-zero com as informaesHART bsicas.

Conexes bsicasEste exemplo presume que otransmissor esteja isolado doprocesso e no esteja conectadoeletricamente a uma alimenta-o de loop. Faa as conexesbsicas ao transmissor de acordocom o diagrama na Figura 18. Um

resistor de 250 ohms em sepa-rado no necessrio, porqueo 754 incorpora um resistor emsrie com a alimentao de loopde 24 V atravs de suas tomadasmA. Este exemplo pressupe umtransmissor de termopar do tipoK com uma faixa de entrada de0 a 100C, sada de 4 a 20 mA etolerncia de teste de 0,25%.

TEST DCPWR

++

754 DOCUMENTING PROCESSCALIBRATOR

Figura 18.


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Procedimento

1. Ligue o calibrador Fluke 754.Pressione a tecla e a teclade funo Loop Power(Potn-cia de Loop), caso a potnciade loop ainda no estejasendo fornecida. Pressione

at que todos os avisos dodispositivo sejam apagados eas informaes HART bsicasseja exibidas (Figura 19).

2. Pressione novamente a teclae voc sersolicitado a

selecionar a configurao do754 (Figura 20). Mova o cursorpara MEAS mA, SOURCE T/Ctyp K(ou mea a mA se aconfigurao da fonte no foroferecida) e pressione . (Seestivesse verificando a sadadigital de PV em vez da sadade mA, ou seja, se o trans-

missor tivesse um endereodiferente de zero na sondagemHART, voc selecionaria MEASPV, SOURCE T/C typ K (oumediria a PV se a configuraoda fonte no fosse oferecida).)

Figura 20.

3. Se a fonte no tiver sidoconfigurada na etapa anterior,pressione o boto Measure/Source (Medio/Fonte) econfigure a fonte para um

termopar do tipo K. PressioneMeasure/Source at chegar tela dupla. Pressione a teclade funo As Foundepara selecionar a calibra-o de Instrumento. Mova ocursor at Tolerancee insira atolerncia de teste apropriada(0,25 % nesteexemplo). Verifi-que se 0% e 100% do valor dafonte so os valores nominaisde operao adequados parao transmissor (0,0C e 100,0Cneste exemplo, como mostra

a Figura 21). Se os valo-res inferior(0%) e superior(100%) do intervalo (LRV eURV) tiverem sido modifica-dos anteriormente para finsde calibrao, voc ter queinserir os valores nominais. Porexemplo, se uma calibraoanterior tiver modificado o URVpara 100,2C, voc deverdigitar manualmente o valornominal de 100,0C como ovalor de 100%. A inserodos valores de zero nominal e

alcance assegura que os errossero calculados corretamente.

Figura 21.

4.

Pressione Donee depoisAuto Test(Teste Automtico).Quando o teste concludo,uma tabela de resumo deerros exibida (Figura 22). Oserros de teste que excedam atolerncia so realados. Se oteste tiver sido bem-sucedido ou seja, se nenhum erroestiver realado nenhumajuste ser necessrio.

Se houver erros realados,ser necessrio fazer corre-es executando um ajuste dasada. Pressione Done(Con-cludo) para sair da tela deresultados, edite os campos deidentificador, nmero de sriee ID conforme necessrio epressione Donenovamente.

5. Pressione a tecla de funoAdjust(Ajustar), SelecioneOutput Trim(Ajuste de Sada)e pressione . O valor davarivel primria (PVAO) estno canto superior direito datela (Figura 23). Geralmente um sinal de 4 mA. O valorde mA, medido em tempo realpelo Fluke 754, est no centroda tela. Pressione a tecla defuno Fetchpara carregar ovalor de mA medido. Pressionea tecla de funo Sendparaenviaro valor para o transmis-sor a fim de ajustar a seo desada para o valor de 4 mA.Pressione Continuepara aces-sar o ajuste de 20 mA e repitaesta etapa.

Figura 22.

Figura 23.

Figura 19.


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6. Agora o teste As Left (ComoDeixado). Pressione As Left,Donee depois Auto Test(Teste Automtico). Ao concluir,a tabela de resumo de erros

exibida. Se houver erros real-ados, o teste falhou e ajustesadicionais so necessrios.

Observao:Se o erro de falha for substancial,talvez seja necessrio ajustar o sensor com umcomunicador. Frequentemente, porm, possvelrealizar o ajuste com um754modificando o LRV(valor inferior do intervalo) e o URV (valor superiordo intervalo) de modo a compensar o erro na se-o de entrada.

7. No caso de um transmissorde presso que tenha botesde ajuste de zero e alcanceincorporados, a calibrao fcil. Simplesmente apli-

que uma fonte calibrada nosvalores LRV e URV e pressioneos respectivos botes de zeroe alcance no transmissor. Emseguida, verifique o estado dotransmissor concluindo o testeAs Left da etapa 6. Muitostransmissores HART no tmajustes fsicos e precisam deum comunicador ou um Fluke754para ajustar os valores deLRV e URV. Nesses casos, sigapara a etapa 8.

8. A tabela de resumo de erros

(exibida na etapa 6) forneceos dados necessrios parafazer mudanas em LRV e URV.Anote os valores de LRV e URV(neste exemplo, 0 e 100C).Pressione a tecla de funoDonetrs vezes para restauraro 754 tela Measure/Sourcenormal, exibindo a tecla defuno As Left.

9. Pressione o boto MEASURE/SOURCE duas (2) vezes, insirao valor de LRV (neste exem-plo, 0C) usando o tecladonumrico do 754 e pressione

ENTER.10. Pressione e depois a

tecla de funo Setup(Con-figurao). Selecione Basic(Bsica) no menu e pressione

para exibir os parme-tros de configurao bsicosmostrados na Figura 24.Mova o cursor para LowerRange Value(Valor Inferiordo Intervalo) e pressione. Mova o cursor para ApplyValues (Aplicar Valores) epressione . Pressione

para selecionar 4 mA.Pressione a tecla de funoContinue e, em seguida,pressione "qualquer tecla" edepois a tecla de funo Set(Definir). Pressione "qualquertecla" e as teclas de funoDone e Abort at sair da telade fonte. Usando o tecladonumrico do 754, digite ovalor de URV (100C nesteexemplo) registrado na etapa8 e pressione .

11. Repita a etapa 10, mas

selecione 20 mA depois deselecionar "Apply Values" emvez de 4 mA.

12. Agora pressione Doneedepois pressione Abort(Interromper) trs vezes.Execute um novo teste AsFound pressionando AsFound. (Lembre-se de veri-ficar se os valores originaisde zero e alcance nominaisso mostrados como o valor

de 0% e o valor de 100%.)Pressione Donee depoisAuto Test(Teste Autom-tico). Ao concluir, a tabela deresumo de erros exibida.Se houver erros realados, oteste falhou. Repita o proce-dimento ou ajuste a seo dosensor com um comunicador.

Observao:Se encontrar qualquer dificulda-de com estes exemplos, voc pode ligar para1-800-44-FLUKE a fim de obter assistncia (1-800-443-5853).

Figura 24.


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Apndice A

Calibrao detransmissores HARTPor Kenneth L. Holladay, P.E.

Calibrao de um instrumentoconvencionalPara um instrumento convencio-nal de 4 a 20 mA, um teste demltiplos pontos que estimule aentrada e mea a sada sufi-ciente para caracterizar a precisogeral do transmissor. O ajustede calibrao normal envolvea configurao apenas do valorzero e do valor de alcance, umavez que s existe efetivamente

uma nica operao regulvelentre a entrada e a sada, como ilustrado a seguir.

Elementosensor

Sada de4-20 mAEletrnica

analgica

Ajustes dezero e alcance

Figura A1. Diagrama de blocos de um transmissorconvencional.

Esse procedimento geralmente designado como uma Calibraode Zero e Alcance. Se a relaoentre as faixas de entrada e desada do instrumento no forlinear, ser necessrio conhecera funo de transferncia parapoder calcular os resultados espe-rados para cada valor de entrada.Sem conhecer os valores de sadaesperados, no possvel calcularos erros de desempenho.

Calibrao de um

instrumento HARTPara um instrumento HART, umteste de mltiplos pontos entreentrada e sada no fornece umarepresentao precisa da opera-o do transmissor. Exatamentecomo em um transmissor con-vencional, o processo de mediocomea com uma tecnologia queconverte uma quantidade fsicaem um sinal eltrico. No entanto,a semelhana termina a. Em vezde um caminho puramente mec-nico ou eltrico entre a entrada

e o sinal de sada resultante de4 a 20 mA, um transmissor HARTtem um microprocessador quemanipulaos dados de entrada.Como mostrado na Figura A2,

geralmente h trs sees declculo envolvidas, cada uma dasquais pode ser testada e ajustadaindividualmente.

Imediatamente antes da pri-meira caixa, o microprocessadordo instrumento mede algumapropriedade eltrica que afe-tada pela varivel de interesse doprocesso. O valor medido pode sermilivolts, capacitncia, resistn-cia, indutncia, frequncia oualguma outra propriedade. Noentanto, para que possa ser usado

pelo microprocessador, ele deveser transformado em uma con-tagem digital por um conversoranalgico-digital (A/D).

Na primeira caixa, o micropro-cessadordeve recorrer a algumtipo de equao ou tabela pararelacionar o valor de contagembruto da medio eltrica com apropriedade real (PV) de inte-resse, como temperatura, pressoou fluxo. A forma inicial dessatabela geralmente estabelecidapelo fabricante, mas a maioria

dos instrumentos HART incluicomandos para realizar ajus-tes em campo. Isso costuma serdesignado como ajuste do sensor.A sada da primeira caixa umarepresentao digital da vari-vel de processo. Quando voc la varivel de processo usandoum comunicador, esse o valormostrado.

ContagensA/D

ContagensD/APV

Ajuste de sensoralto e baixo

Contagens

PV mA

Funo de faixae transferncia

PV

mA

Ajuste de sadaalta e baixa

Seo deentrada

PV pode serlida digitalmente

Seo deconverso

Seo de sada

mAContagens

mA pode ser ajustadae lida digitalmente

Figura A2. Diagrama de blocos do transmissor HART.

A segunda caixa estritamenteuma converso matemtica davarivel de processo para arepresentao equivalente emmiliampres. Os valores de inter-

valo do instrumento (relacionadosaos valores de zero e alcance)so usados em conjunto com afuno de transferncia paracalcular esse valor. Embora umafuno de transferncia linearseja a mais comum, os transmis-sores de presso frequentementetm uma opo de raiz quadrada.Outros instrumentos especiaispodem implementar transfor-maes matemticas comuns outabelas de pontos intermediriosdefinidas pelo usurio. A sada do

segundo bloco uma represen-tao digital da sada desejadado instrumento. Quando voc la corrente de loop usando umcomunicador, esse o valor mos-trado. Muitos instrumentos HARToferecem suporte a um comandoque coloca o instrumento em ummodo de teste com sada fixa.Isso substitui a sada normal dosegundo bloco por um valor desada especificado.

A terceira caixa a seo desada, onde o valor de sada

calculado convertido em umvalor de contagem que podeser carregado em um conversordigital-analgico. Isso produz osinal eltrico analgico real. Maisuma vez, o microprocessador deverecorrer a alguns fatores internosde calibrao para obter a sadacorreta. O ajuste desses fatoresgeralmente designado comoajuste de loop de corrente ouajuste de 4 a 20 mA.


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Requisitos de calibrao HARTCom base nesta anlise, pode-seperceber por que um procedi-mento de calibrao adequadopara um instrumento HART sig-

nificativamente diferente do que empregado com um instrumentoconvencional. Os requisitos decalibrao especficos dependemda aplicao.

Se a aplicao usa a repre-sentao digital da varivel deprocesso para monitoramento oucontrole, a seo de entrada dosensor deve ser testada e ajustadaexplicitamente. Observe que essaleitura completamente indepen-dente da sada de miliampres eno tem qualquer relao com as

configuraes de zero ou alcance.A PV lida por comunicao HARTcontinua a ser precisa mesmoquando est fora do intervalo desada atribudo. Por exemplo, umRosemount 3051c com intervalo 2possui limites de sensor de -250a +250 polegadas de gua. Sevoc definir o intervalo para 0 a100 polegadas de gua e aplicaruma presso de 150 polegadasde gua, a sada analgica sersaturada imediatamente acima de20 miliampres. No entanto, um

comunicador ainda poder ler apresso correta.Se a sada de loop de corrente

no for usada (ou seja, se o trans-missor for usado exclusivamentecomo um dispositivo digital),ser necessrio calibrar apenas aseo de entrada. Se a aplicaousar a sada de miliampres, aseo de sada dever ser testadae calibrada explicitamente. Noteque essa calibrao indepen-dente da seo de entrada e,novamente, no tem qualquer

relao com as configuraes dezero e alcance.

Calibraoda seo deentradaA mesma tcnica bsica de testee ajuste de mltiplos pontos empregada, mas com uma novadefinio de sada. Para executaro teste, use um calibrador paramedir a entrada aplicada, masleia a sada associada (PV) comum comunicador. Os clculosde erros so mais simples, pois

sempre h uma relao linearentre a entrada e a sada e ambasso registradas nas mesmas uni-dades de engenharia. Em geral, apreciso desejada para esse teste

ser a preciso especificada pelofabricante.Se o teste no for bem-sucedido,

siga o procedimento recomen-dado pelo fabricante para ajustara seo de entrada. Isso pode serdesignado como "ajuste do sensor"e geralmente envolve um ou doispontos de ajuste. Os transmisso-res de presso geralmente tmtambm um ajuste de zero, emque o clculo de entrada ajus-tado para ler exatamente zero (noum intervalo baixo). No confunda

um ajuste com qualquer forma deredefinio do intervalo ou qual-quer procedimento que envolva ouso de botes de zero e alcance.

Calibrao da seo de sadaNovamente, a mesma tcnicabsica de teste e ajuste demltiplos pontos empregada,mas com uma nova definio deentrada. Para executar o teste,use um comunicador para colocaro transmissor em um modo desada de corrente fixa. O valor

de entrada para o teste o valorde mA que voc determinou aotransmissor que gerasse. O valorde sada obtido usando umcalibrador para medir a correnteresultante. Este teste tambmimplica uma relao linear entreentrada e sada, e ambas soregistradas nas mesmas unidadesde engenharia (miliampres). Apreciso desejada para esse testetambm deve refletir as especifi-caes de preciso do fabricante.

Se o teste no for bem--sucedido, siga o procedimentorecomendado pelo fabricantepara ajustar a seo de sada.Isso pode ser chamado de ajustede 4 a 20 mA, ajuste de loop decorrente ou ajuste D/A. O pro-cedimento da ajuste deve exigirdois pontos de ajuste prximos ouimediatamente fora de 4 e 20 mA.No confunda isso com qualquerforma de redefinio do intervaloou qualquer procedimento queenvolva o uso de botes de zero ealcance.

Teste do desempenho geralDepois que as sees de entradae sada so calibradas, umtransmissor HART deve funcionarcorretamente. O bloco central

na Figura A2 envolve apenasclculos. por isso que voc podealterar o intervalo, as unidadese a funo de transferncia semafetar necessariamente a cali-brao. Observe tambm que,mesmo que tenha uma funo detransferncia incomum, o instru-mento s opera na converso dovalor de entrada para um valor desada em miliampres e, portanto,no est envolvido no teste oucalibrao das sees de entradae sada.

Caso deseje validar o desem-penho geral de um transmissorHART, execute um teste de zeroe alcance exatamente como fariacom um instrumento conven-cional. Como veremos a seguir,porm, passar nesse teste noindica necessariamente que otransmissor est funcionandocorretamente.

Efeito da atenuao no de-sempenho do testeMuitos instrumentos HART ofe-

recem suporte a um parmetrochamado atenuao. Se no fordefinido como zero, ele pode terum efeito adverso sobre os testese ajustes. A atenuao induzum retardo entre uma alteraona entrada de instrumento e adeteco dessa alterao no valordigital da leitura de entrada doinstrumento e no valor de sadacorrespondente do instrumento.Esse retardo induzido pela ate-nuao pode exceder o tempo deestabilizao usado no teste ou

calibrao. O tempo de estabiliza-o a quantidade de tempo queo teste ou calibrao espera entrea definio da entrada e a leiturada sada resultante. aconselh-vel ajustar o valor de atenuaodo instrumento para zero antes derealizar testes ou ajustes. Aps acalibrao, lembre-se de restaurara constante de atenuao ao valorexigido.


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Operaes que NO socalibraes adequadas

Alterao do intervalo digitalH um equvoco comum de

que alterar o intervalo de uminstrumento HART usando umcomunicador calibra de algumaforma o instrumento. Lembre-seque uma calibrao real exigeum padro de referncia, geral-mente na forma de um ou maisequipamentos de calibrao, parafornecer uma entrada e medir asada resultante. Portanto, comouma mudana de intervalo nofaz referncia a qualquer padrode calibrao externo, trata-serealmente de uma mudana de

configurao, no uma calibra-o. Observe que, no diagramade blocos do transmissor HART(Figura 2), a alterao do inter-valo afeta apenas o segundobloco. Ela no tem qualquer efeitosobre a varivel de processo digi-tal lida por um comunicador.

Ajustes de zero e alcanceO uso apenas de ajustes de zero ealcance para calibrar um trans-missor HART (a prtica padroassociada aos transmissores

convencionais) frequentementecorrompe as leituras digitaisinternas. Talvez voc tenhapercebido isso se nunca usa umcomunicador para ler o intervaloou dados digitais de processo.Como mostrado na Figura 2, hmais de uma sada a considerar.Os valores de PV digital e miliam-pres lidos por um comunicadortambm so sadas, assim como oloop de corrente analgico.

Considere o que acontecequando os botes externos de

zero e alcance so usados paraajustar um instrumento HART.Suponha que um tcnico do

instrumento instale e teste umtransmissor de presso dife-rencial que foi configurado nafbrica para um intervalo de 0 a100 polegadas de gua. O teste

do transmissor revela que eleagora tem um desvio de zero de1 polegada de gua. Assim, comambas as portas ventiladas (zero),sua sada de 4,16 mA em vez de4,00 mA e, ao aplicar 100 polega-das de gua, a sada de 20,16mA em vez de 20,00 mA. Paracorrigir isso, ele ventila ambasas portas e pressiona o boto dezero no transmissor. A sada vai a4,00 mA e parece que o ajuste foibem-sucedido.

No entanto, se agora ele

verificar o transmissor com umcomunicador, constatar que ointervalo 1 a 101 polegadasde gua e a PV de 1 polegadade gua em vez de 0. Os botesde zero e alcance mudaram ointervalo (o segundo bloco). Essa a nica ao que o instrumentopode aceitar nessas condies,j que no sabe o valor real daentrada de referncia. Somenteusando um comando digital quetransmita o valor de referncia oinstrumento poder fazer os ajus-

tes internos apropriados.A maneira correta de corrigiruma condio de desvio de zero usar um ajuste de zero. Issoajusta o bloco de entrada deinstrumento de modo que a PVdigital coincida com o padro decalibrao. Se voc pretende usaros valores digitais de processopara anlise de tendncias, cl-culos estatsticos ou rastreamentode manuteno, deve desativar osbotes externos de zero e alcancee evitar completamente o seu uso.

Ajuste de corrente de loopOutra prtica observada entre

tcnicos de instrumentao ouso de um comunicador porttilpara ajustar o loop de corrente de

modo que uma entrada precisado instrumento coincida comalgum dispositivo de exibiono loop. Se voc estiver usandoum comunicador modelo Rose-mount, isso um "ajuste de loopde corrente usando outra escala".Consulte novamente o exemplodo desvio de zero antes de pres-sionar o boto de zero. Suponhaque exista tambm um indicadordigital no loop que exiba 0,0em 4 mA e 100,0 em 20 mA.Durante os testes, ele indica 1,0

com ambas as portas ventiladase 101,0 com 100 polegadas degua aplicadas. Usando o comuni-cador, o tcnico realiza um ajustedo loop de corrente de modo queo visor exiba a leitura correta em0 e 100, basicamente corrigindoa sada para ter, respectivamente,4 e 20 mA.

Embora tambm parea ter sidobem-sucedido, esse procedimentotem um problema fundamental.Para comear, o comunicadormostrar que a leitura de PV

ainda indica 1 e 101 polegadasde gua nos pontos de teste ea leitura digital da sada de mAainda indica 4,16 e 20,16 mA,embora a sada real seja de 4 e20 mA. O problema de calibraona seo de entrada foi ocultadopela introduo de um erro decompensao na seo de sada,de modo que nenhuma dasleituras digitais coincide com ospadres de calibrao.

Publicado originalmente emIntech, maio de1996, e tambm emHART Book 8, julho de 1998.

Reproduzido com a permisso do autor.


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Informaes para pedidosCalibrador de Processos de Documentao FLUKE-753Calibrador de Processos de Documentao-HART FLUKE-754Acessrios originais: Trs jogos de pontas de teste empilhveis, trs jogosde sondas de teste TP220 com trs jogos de garras jacar com dentesestendidos, dois jogos de grampos de gancho AC280, bateria BP7240 deon de ltio, carregador de baterias BC7240, bolsa flexvel de campo C799,cabo de comunicao USB, guia de introduo, manual de instrues emCDROM, certificado de calibrao com rastreabilidade NIST, verso dedemonstrao do software DPC/TRACK 2 que permite a transferncia ea impresso de registros de calibrao, garantia de trs anos. O modeloFluke-754 inclui um cabo de comunicao HART.

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