Как подключить термопару: Как подключается термопара?

Настройка термопар

При проведении пусконаладочных работ встречаются случаи, когда сложно разобраться в причинах некорректного измерения температуры термопар

В этом случае необходимо выяснить причины недостоверных измерений. В данной статье я хотел бы поделиться способами поиска недостатков, анализа ситуации и разъяснить ряд спорных моментов.
Сначала немного теории.
Термопара состоит из соединения разных сплавов, которые в силу своих физико-химических свойств при соприкосновении начинают являться источником слабого электрического тока (ЭДС). При воздействии температуры на термопару в ней изменяется разность потенциалов, измеряемая несколькими милливольтами. Данная разность потенциалов зависит от типа используемых для изготовления термопары материалов. Термопара по принципу своей работы похожа на электрическую батарейку, где при взаимодействии двух материалов и электролита возникает потенциал (ЭДС).
Принцип работы измерительного канала типа «термопара»

 
Точка соединения металлов в самой термопаре определяется как «горячий спай».

«Холодный спай» — это все остальные соединения в данном канале измерения. Чтобы определить температуру зоны, в которой установлена термопара, достаточно измерить количество милливольт на входе в канал измерения.
Соединение между термопарой и измерителем напряжения (например, милливольтметром или модулем ввода-вывода) обычно выполняется при помощи термокомпенсационных кабелей или удлинительных кабелей. В первом случае материалы проводников имеют характеристики, аналогичные характеристикам термопары, во втором — из одинакового материала.
Несмотря на использование термокомпенсационных материалов, всегда будет точка, в которой термопара вступит в контакт с другим материалом, например, медью дорожек электронных цепей. В этом случае будут созданы новые соединения («холодный спай»), которые будут вносить вклад в общую измеряемую ЭДС (искажая показания).
Давайте рассмотрим пример.
Имеется термопара типа «Cromel-Alumel». Когда проводники Cromel и Alumel находятся в контакте с медью, образуются две новые термопары: «Cromel-Copper» (будет вырабатываться ЭДС = V1) и Copper-Alumel (будет вырабатываться ЭДС = V2). Следовательно, будут сгенерированы два дополнительных и противоположных друг другу по полярности ЭДС, которые будут складываться с ЭДС соединения Cromel-Alumel (будет вырабатываться ЭДС = V).
В конечном итоге мы будем иметь в схеме измерения такой ЭДС:
Vобщий = V+(V1-V2),
где V1-V2 обычно является отрицательным значением. Если бы все «холодные спаи» находились бы при 0 °C, то они не оказали бы никакого влияния на общую цепь измерения, так как весь генерируемый ими ЭДС был бы равен нулю. Однако чаще всего приходится нивелировать влияние «холодных спаев» путем добавления дополнительного ЭДС к измерительной цепи по такой формуле:
Vкомпенс = V2-V1
Чтобы убрать ЭДС «холодного спая» (V1-V2), необходимо прибавить рассчитанную часть ЭДС (V2-V1). Таким образом, вычитание близких по величинам чисел позволит повысить качество измерения линии.
Формула, по которой должно вычисляться корректное напряжение термопары, следующая:
Vобщ = V + V1-V2 + V2-V1, где:
V1-V2 – это напряжение холодного спая;
V2-V1 – это коэффициент термокомпенсации.
Термокомпенсация может осуществляться через аппаратные настройки контроллера (Hardware) или через программное обеспечение со специальными программами (Software).
Тем, кто терпеливо дочитал до этого места, еще немного теории, но уже более углубленной.
Например, на объекте завершен монтаж, а показания температур не соответствуют ожидаемым.
Что в первую очередь нужно проверить:
1.    Заземление удлиняющего кабеля. Случайные наводки могут влиять на результат измерения, искажая показания.
2.    Нужно быть уверенным, что в аппаратной конфигурации ПЛК правильно выставлены параметры RTD в Hardware. Фиксированная опорная температура установлена в 0 °C.
3.    Выбор определения термопары лучше всего выставить в ручном режиме, так как это дает большое количество возможных вариантов для настройки.
4.    Проверить, какие выставлены параметры компенсации «холодного спая» в HW (аппаратно) или SW (программно). Они не должны дублироваться. Если нигде ничего не выставлено, то ошибка может достигать величины температуры окружающей среды.
Обычно при проведении заводских испытаний до отправки шкафов на производство каналы измерения тестируют специальными задатчиками напряжения (калибраторами). Так, например, если подать на канал термопары типа «К» 50мВ, то значение температуры должно быть 1233 °C. Необходимо отметить, что соединения термокомпенсационных кабелей до контроллера образуют поле «компенсированного типа» и в линиях могут образовываться «паразитные», «холодные» соединения. Необходимо убедиться, что удлинительные кабели или компенсационные кабели не соединяются через проходной металл (клеммник) другого типа металла, так как всё это увеличивает погрешности «холодного спая».
Желательно обратить внимание на полярность жил проводников в канале измерения. Важно соблюдать цвета проводников в соответствии с полярностью термопары. Если их перепутать, то будет невозможно получить корректные показания температуры. Иногда специалисты оценивают полярность жил термокомпенсационных кабелей по магнитной жиле (жилы в кабеле магнитятся). Для термопары типа «К» магнитящейся жилой обычно является отрицательный провод белого цвета.
Что нужно делать для проверки линии измерения термопары? Разрывать поочередно линию связи от термопары, распределительной коробки, контроллера, осуществляя замеры и ведя учет замеров в таблице. Если разница на различных термопарах относительно постоянна, то потребуется пересмотреть процедуру компенсации «холодного спая» в контроллере. Так, например, если мы по записям в таблице видим, что имеется отклонение во всех точках замеров, то мы можем их суммировать и учесть в виде поправочного коэффициента в программной или аппаратной конфигурации.
В дополнение хотелось бы отметить, что на объектах инженеры пользуются приборами недостаточного класса точности. Для замеров напряжения термопар необходимо замерять с точностью сотых, а лучше тысячных вольта. Если не использовать такие точные приборы, то ошибка в сверке показаний может достигать 30 °C.

На промышленных объектах (печи, колонны и пр.), все термопары подключаются к контроллеру после монтажа через специальные распределительные коробки. Длина термокомпенсационного кабеля обычно составляет около 300 м. Соединение между соединительным разъемом термопары и модулем ввода-вывода контроллера осуществляется через двуполярный термокомпенсационный кабель. Например, бывают кабели для типа «K» по 24 пары в каждом.
Соединение между каждой термопарой и распределительной коробкой осуществляется путем вставки штекеров каждой термопары в соответствующее предварительно смонтированное гнездо. Данные соединения должны строго соответствовать внешним схемам подключения.
Чтобы проверить целостность термопары, необходимо отсоединить штекер, идущий от датчика в распределительную коробку, предварительно сделав замер в милливольтах. Это значение должно приблизительно соответствовать температуре среды, в которой установлен датчик. Если это не так, термопару и ее удлинительный кабель необходимо заменить одним из запасных аналогичного типа.

Внимание: термокомпенсационные кабели имеют полярность и не должны быть перепутаны. Пары проводников окрашены в соответствии с международным стандартом STD, причем один цвет соответствует положительному, а другой — отрицательному. Цвет проводников для всех термокомпенсационных кабелей может варьируется от типа к типу. На следующем рисунке показана окраска и полярность проводников в соответствии с принятым стандартом.

 
Важно, чтобы соединение между термопарой и контроллером осуществлялось с учетом полярности сигнала (мВ). Ниже приводится таблица соответствия/преобразования милливольт к температуре, для термопар типа «K» (NiCr-Ni) в соответствии со стандартом IEC 584-1 (значения, выделенные жирным, – температура, значения в таблице – милливольты).

Статья, где достаточно подробно расписаны особенности использования термосопротивлений

#Термопара, #термопары, #холодныйспай, #горячийспай, #термокомпенсация, #пусконаладочные, #измерительнаялиния, #измерительныйканал, #ЭДС

Ошибка 404 | НПФ КонтрАвт.

КИПиА для АСУ ТП

Выберите продукцию из спискаНормирующие преобразователи измерительные …НПСИ-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений …НПСИ-150-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-150-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-110-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-110-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-250/500-УВ1.1 преобразователь сигналов термопар, термосопротивлений и потенциометров…НПСИ-250/500-УВ1.2 преобразователь сигналов термопар, термосопротивлений и потенциометров, разветвитель «1 в 2» …НПСИ-230-ПМ10 нормирующий преобразователь сигналов потенциометров …НПСИ-200-ГРТП модули гальванической развязки токовой петли…НПСИ-200-ГР1/ГР2 модули гальванической развязки токового сигнала (4…20) мА…НПСИ-200-ГР1.2 модуль разветвления 1 в 2 и гальванической развязки сигнала (4…20) мА. ..НПСИ-ДНТВ нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока…НПСИ-ДНТН нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока …НПСИ-200-ДН/ДТ нормирующие преобразователи действующих значений напряжения и тока…НПСИ-МС1 преобразователь мощности, напряжения, тока, коэффициента мощности…НПСИ-500-МС3 измерительный преобразователь параметров трёхфазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-500-МС1 измерительный преобразователь параметров однофазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-230-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией…НПСИ-ЧВ/ЧС нормирующие преобразователи частоты, периода, длительности сигналов, частоты сети…ПНТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термопар…ПСТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термосопротивленийБарьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности)…КА5003Ех барьеры искрозащиты, разветвители 1 в 2 сигналов термопар, термометров сопротивления и потенциометров, 1-канальные, USB, RS-485…КА5004Ех барьеры искрозащиты, сигналы термопар, термометров сопротивления и потенциометров, сигнализация, USB, RS-485. ..КА5011Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5022Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные…КА5013Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приемники-разветвители 1 в 2 аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART, шина питания …КА5031Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5032Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные, HART …КА5131Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), передатчики аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5132Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), передатчики аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные…КА5241Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 1-канальные…КА5242Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные. ..КА5262Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5232Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5234Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 4-канальныеКонтроллеры, модули ввода-вывода…MDS AIO-4 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AI-8UI Модули ввода аналоговых сигналов тока и напряжения…MDS AI-8TC Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения…MDS AI-8TC/I Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения с индивидуальной изоляцией между входами…MDS AI-3RTD Модули ввода сигналов термосопротивлений и потенциометров…MDS AO-2UI Модули вывода сигналов тока и напряжения…MDS DIO-16BD Модули ввода-вывода дискретных сигналов…MDS DIO-4/4 Модули ввода-вывода дискретных сигналов …MDS DIO-12h4/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DIO-8H/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные. ..MDS DI-8H Модули ввода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DO-8RС Модули вывода дискретных сигналов …MDS DO-16RA4 Модули вывода дискретных сигналов …MDS IC-USB/485 преобразователь интерфейсов USB и RS-485…I-7561 конвертер USB в RS-232/422/485…I-7510 повторитель интерфейса RS-485/RS-485…I-7520 преобразователь интерфейса RS-485/RS-232Измерители-регуляторы технологические…МЕТАКОН-6305 многофункциональный ПИД-регулятор с таймером выдержки…МЕТАКОН-4525 многоканальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-1205 измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, контроллер, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1725 двухканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1745 четырехканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-512/532/562 многоканальные измерители-регуляторы…Т-424 универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-515 быстродействующий универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-513/523/533 ПИД-регуляторы. ..МЕТАКОН-514 ПДД-регулятор…МЕТАКОН-613 программные ПИД-регуляторы…СТ-562-М источник тока для ПМТ-2, ПМТ-4Регистраторы видеографические…ИНТЕГРАФ-1100 видеографический безбумажный 4/8/12/16 канальный регистратор данных Блоки питания и коммутационные устройства…PSM-72-24 блок питания 24 В (3 А, 72 Вт)…PSM-36-24 блок питания 24 В (1,5 А, 36 Вт)…PSL низковольтные DC/DC–преобразователи на DIN-рейку 3 и 10 Вт…PSM/4R-36-24 блок питания и реле, 24 В (1,5 А, 36 Вт)…ФС-220 фильтр сетевой…БПР блок питания и реле…БКР блок коммутации реверсивный (пускатель бесконтактный реверсивный)…БР4 блок реле…PS3400.1 блок питания 24 В (40 А) …PS3200.1 блок питания 24 В (20 А)…PS3100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS3050.1 блок питания 24 В (5 А)…PS1200.1 блок питания 24 В (20 А)…PS1100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS1050.1 блок питания 24 В (5 А)Программное обеспечение…SetMaker конфигуратор……  История  версий…MDS Utility конфигуратор…RNet программное обеспечение…OPC-сервер для регулятров МЕТАКОН. ..OPC-сервер для MDS-модулей

Как правильно монтировать термопары? Советы по установке термопар

Термопары бывают разных стилей: от прямого погружения до защитной гильзы, ручного монтажа, поверхностного монтажа и многих других. Каждый из них имеет особый способ реализации датчика, но вот несколько вещей, о которых следует помнить:

• Помните, что единственная температура, которую измеряет термопара, — это ее собственная температура. Таким образом, цель состоит в том, чтобы получить температуру спая термопары, соответствующую той же температуре, что и объект или процесс, который вы хотите измерить.
• Тепло всегда течет от горячего к холодному, а металлические провода, оболочки и корпуса проводят тепло. Таким образом, для получения точных измерений в иммерсионных приложениях важно, чтобы датчик был погружен в воду в достаточной степени, чтобы предотвратить передачу тепла вверх или вниз по проводам и корпусу.
  Это известно как «проводимость штока» и зависит от процесса и условий окружающей среды.
• Для поверхностных датчиков многие имеют либо монтажные отверстия для крепежа, либо клейкие поверхности для установки.
• Некоторые термопары имеют монтажную резьбу или другие очевидные способы установки. Для других имеется большой выбор компрессионных фитингов, проходных отверстий, кронштейнов и других принадлежностей для их монтажа в вашем технологическом процессе.

Электропроводка Термопары

Термопары имеют положительный и отрицательный провода, поэтому при установке важно соблюдать полярность. Для термопар с цветовой кодировкой ANSI/ASTM отрицательный провод всегда красный. В термопарах с цветовой маркировкой IEC отрицательный провод всегда белый.

При использовании удлинительного провода или соединителей необходимо использовать один и тот же тип термопары, чтобы не вносить ошибку. Соединители термопар имеют полярность, указанную на корпусе соединителя, и имеют уникальные размеры контактов, чтобы обеспечить правильное соединение соединителей.

Если любое из соединений перепутать, это приведет к ошибке измерения.

Подключение термопар к другим устройствам

При подключении термопар к другим устройствам необходимо следить за соблюдением правильной полярности. Термопары, изготовленные по цветовым кодам ANSI/ASTM, всегда имеют отрицательный провод вместо красного. Это противоположно обычному электрическому стандарту положительного провода красного цвета. Кроме того, когда требуется удлинительный провод, для обеспечения точности необходимо использовать провод термопары.

Пересечение полярности и использование провода, не являющегося термопарой, в качестве удлинителя, являются двумя наиболее распространенными причинами ошибок при установке термопар.

Как подключить одну термопару к двум устройствам

Если требуется более одного измерения, следует использовать двойные или несколько термопар. В двойных термопарах датчик содержит отдельные измерительные цепи, поэтому каждый сигнал термопары не зависит от другого. Это гарантирует, что один измерительный сигнал не окажет отрицательного влияния на другой.

Передача сигнала

Сигналы термопары представляют собой низковольтные сигналы, на которые легко воздействуют электромагнитные помехи. Высоковольтные устройства и электромагнитные излучатели, такие как двигатели и радиоприемники, могут попасть в сигнал термопары и подавить его. В случаях, когда требуются длинные кабели или когда ожидаются электромагнитные помехи, можно использовать экранированный кабель для защиты сигнала термопары от этих источников.

Лучшим вариантом для многих является использование преобразователей температуры или преобразователей сигналов. Эти устройства могут быть расположены рядом с датчиком и будут не только преобразовывать низковольтный сигнал в 4-20 мА или другой более надежный сигнал, но также будут обеспечивать холодный спай.

Вопрос о том, какой длины может быть кабель термопары, больше зависит от возможностей измерительного прибора.

Диагностика ошибок чтения температуры с помощью термопар

При расследовании ошибок чтения вот несколько мест, с которых можно начать:

• Термопары имеют положительный и отрицательный провода, поэтому при их подключении необходимо следить за соблюдением полярности соединений. Это справедливо и при добавлении в цепь удлинительных проводов. Помните, что красный провод является отрицательным при использовании термопар с цветовой кодировкой ANSI/STM (белый для термопар с цветовой кодировкой IEC).
• Если для подключения термопары к измерительному прибору используется удлинительный провод, необходимо использовать провод того же типа, что и для термопары, иначе возникнут ошибки.
• Для термопар требуется так называемый эталон холодного спая на приборном конце цепи. Большинство термопарных приборов включают это, но если вы используете милливольтметр, это необходимо учитывать.
• Электрические помехи могут вызвать ошибки измерения, особенно при использовании заземленных термопар.

Подключение промышленных термопар: основные советы и рекомендации

Одна вещь, которую я усвоил в этой отрасли: хотя существуют стандарты для цветовых кодов и типов термопар, самое основное правило для установки  (в США при подключении термопара, КРАСНЫЙ всегда отрицательный) не интуитивно понятен любому, кто когда-либо занимался электромонтажом.

Довольно легко определить, что вы сделали что-то неправильно: вы подключаете термопару непосредственно к прибору, и по мере того, как процесс нагревается, показания показывают, что он остывает. По мере остывания процесса показания показывают повышение температуры. Если вы перепутаете проводку в распределительной коробке, она будет считываться в правильном направлении, но у вас будут ошибки из-за ложных соединений.

Вот несколько основных схем подключения из справочного раздела каталога Lesman с правилами, которым необходимо следовать, и некоторыми рекомендациями по выбору правильного провода для термопары.

Перечислены три основные схемы подключения термопар:

1. Как подключить одну термопару к одному прибору
2. Как подключить одну термопару к двум разным измерительным приборам
3. Как подключить несколько термопар к одному прибору через переключатель

Как видите, ни одна из диаграмм не является действительно сложной, но есть несколько правил, которым необходимо следовать, чтобы сделать это правильно.

• В США при подключении проводов термопары к приборам КРАСНЫЙ всегда отрицательный . Другой провод с цветовой маркировкой всегда положительный.
• Соедините провод термопары с типом используемой термопары.
• Используйте проволоку для термопар для изготовления элементов термопары или для подключения термопар к контрольно-измерительным приборам. Удлинительный провод термопары следует использовать ТОЛЬКО для подключения термопар к контрольно-измерительной аппаратуре , и ни в коем случае нельзя использовать медный провод.
• Если вы подключаете термопару к выключателю или распределительной коробке, НЕ обязательно, чтобы контакты были такими же, как материалы термопары. Просто знайте, что любая разница температур между положительным и отрицательным контактами станет ошибкой в ​​сигнале.
• Не прокладывайте выводы термопары в кабелепроводах, по которым проходит силовая проводка. И не прокладывайте кабелепровод, несущий провода термопары, параллельно электрическим шинам или тяжелому кабелепроводу. Пересеките их под прямым углом.

Есть также несколько советов, которые следует учитывать при покупке провода для термопары. Все начинается с подбора типа провода к типу термопары, но для достижения наилучших характеристик также учитывайте следующее:

• При покупке провода для термопары выбирайте изоляцию провода, которая совместима с вашей средой применения. Для применений, требующих влагостойкости, используйте тефлон, ПВХ, каптон или тефзел. Для высокотемпературных применений используйте стекловолокно, стекловидный кварц и керамическое волокно.