experimento 3 configuracin de un transmisor de temperatura industrial con protocolo hart

5/22/2018 Experimento 3 Configuracin de Un Transmisor de Temperatura Industrial Con Protocolo Hart

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Experimento 3 Configuracin de un Transmisor de Temperatura Industrial con protocolo Hart

Materiales:

Resistencias 1(250) [1(100) y 1(150)]

Otros Termopar, RTD (PT100) , Drywell (pozo seco) , Configurador (375), transmisor de temperatura

Hart.

Teora e informacin til para el experimento:

En este experimento te familiarizaras con el Transmisor de Temperatura tipo Hart y con el configurador

375. El protocolo Hart permite al instrumento transmitir por un mismo cable una seal analgica de 4 a

20 mA que representa el valor de la variable medida y a la misma permitirle a un configurador

comunicarse con el instrumento para ajustar los parmetros de operacin del mismo adems de leer

condiciones internas y los parmetros que han sido configurados en el instrumento. El transmisor de

temperatura usado en este experimento utiliza las tecnologas analgicas y digitales para transmitir laseal de la variable de temperatura medida (analgica) y las seales de configuracin, estados etc. del

transmisor (digital). El configurador 375 usado en este experimento permite trabajar con instrumentos

del tipo Hart y Fieldbus para establecer los parmetros de operacin de los mismos. La tecnologa

Fieldbus es completamente digital y ser estudiada en otro experimento en este manual de laboratorio.

El estudiante aprender como comunicarse con el transmisor de temperatura, y configurar sus

unidades de medida (grados centgrados, Fahrenheit, Kelvin etc.). Adems aprender a ajustar el rango

de temperaturas para las cuales el transmisor producir una corriente de 4 mA para la temperatura

mnima (LRV o lower range value) y una corriente de 20mA para la temperatura mxima (URV u

upper range value). Tambin aprender a configurar al transmisor de temperatura para decirle si

tiene conectado como elemento de medida de temperatura a un RTD o a un Termopar. Si es un RTDconfigurar el tipo de RTD (PT100, PT1000, etc.), y la cantidad de hilos (alambres) del RTD. Si es un

termopar configurar el transmisor de temperatura con el tipo de termopar usado (termopar tipo J, K

etc.). El estudiante viajar por los diferentes mens del instrumento para familiarizarse con los mismos y

observar que acciones se pueden llevar a cabo en cada men). El 375 es un instrumento sofisticado

con una variedad de funciones que le permiten configurar instrumentos Hart y Fieldbus. Tiene una

pantalla que funciona con el tacto y presenta la informacin en diferentes mens que le permiten al

usuario entrar y cambiar los distintos parmetros de operacin del instrumento a configurar. El

estudiante debe ser cuidadoso en el uso de este instrumento el cual es uno caro y delicado.

Mostramos una foto del instrumento en la figura 1. Pueden observarse la pantalla sensitiva al tacto y el

teclado del instrumento. En la parte de atrs del instrumento est la batera y la tarjeta de memoria. En

la figura 2 mostramos el men principal del instrumento. Cuando prendemos el instrumento tenemos

acceso a este men. En la figura 3 mostramos el diagrama de las partes bsicas del configurador 375. En

la figura 4 mostramos donde se conectan las puntas de prueba del instrumento. Y en la figura 5

mostramos el diagrama recomendado para la conexin Hart.


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Figura 1 Foto del configurador 375 y su parte

de atrs.

Parte de atrs del configurador 375. Puede observarse

la batera y la tarjeta de memoria del sistema.

Figura 2 Ejemplo del men principal


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Figura 3 Diagrama de las partes bsicas del configurador 375


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a) Conexin Hart

b) Conexin Fieldbus

Figura 4 Conexin de puntas de prueba en el modo Hart y Fieldbus. En el modo Fieldbus se corre la

ventana y se conectan las puntas de prueba. En ambos casos deben conectarse las puntas de prueba en

los puntos correspondientes marcados +y


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Figura 5 Diagrama recomendado para la conexin Hart.

Figura 6 Conexin de un Instrumento Fielbus


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Figura 7 Conexin a una red Fieldbus

Figura 8 Pantalla que presenta los instrumentos conectados en la red Fieldbus


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Figura 9 Buscando fallas en los lazos Hart

Para ms informacin refirete al manual del usuario provisto por la compaa Emerson Process

Management titulado 375 Field Communicator Users Manual que puedes buscar en la Internet osolicitar a tu instructor de estar disponible en el saln en donde realices el experimento.


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Experimento

A continuacin se muestra como se conecta el transmisor de temperatura tipo Hart con el 375 en el

experimento. Asegrate de que el transmisor usado en el experimento use la tecnologa Hart. Esto lo

puedes investigar en la placa de informacin pegada al instrumento. Hay un transmisor que usa

tecnologa Fieldbus idntico en su forma y color a Hart y podras confundirlo. El configurador no lopodra identificar en el modo Hart si el transmisor usado es Fieldbus. Antes de conectar y usar el

transmisor de temperatura abre la tapa del transmisor que da acceso a los puntos de conexin del

mismo. Identifica los terminales + yen donde se conecta la energa al transmisor. Tambin identifica

los terminales en donde se conectan el RTD y el termopar. En la parte de adentro de la tapa del

transmisor de temperatura encontrars el nmero del punto de conexin en donde se deben conectar

los terminales del RTD y el termopar de acuerdo a la configuracin que te pida el diagrama de

alambrado del circuito. Los manuales del usuario del transmisor de temperatura y el del configurador

375 pueden ser de gran utilidad en este experimento. Puedes pedirlos a tu instructor o bajarlos de la

Internet usando los mtodos de bsqueda apropiados de no estar disponibles en el saln en donde

realizas el experimento.

Figura 10 Diagrama del sistema montado en este experimento


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Figura 11 otra forma de montar el experimento

Procedimiento:

Parte 1 Configurando el transmisor de temperatura cuando tiene conectado un RTD

1) Ajusta la fuente de voltaje a 24 Vdc. Apaga la fuente de 24 voltios DC.2) Monta el sistema segn mostrado en la figura 10. Conecta un extremo de la resistencia de 250

al terminal positivo de la fuente de 24 voltios DC (batera) y el otro extremo de la resistencia al

terminal positivo del transmisor de temperatura. Asegrate de que conectaste la resistencia

correcta (250) y que la polaridad de la fuente de voltaje conectada es la correcta. Conecta el

terminal negativo del transmisor de temperatura al terminal negativo de la fuente de voltaje.

Conecta el RTD en el modo de dos cables a los terminales 1 y 3 del transmisor de temperatura.

Asegrate de seleccionar la ventana Hart en el configurador 375 (observa la figura 4 parte a).

Conecta los terminales de conexin del configurador 375 a la ventana Hart observando la

polaridad correcta y el otro extremo (las puntas de prueba) al terminal positivo del transmisor

de temperatura ( aqu conectas la punta de prueba positiva) y al terminal negativo del

transmisor de temperatura(aqu conectas la punta de prueba negativa). No prendas la fuente de

voltaje hasta que no revises que las conexiones estn correctas, consulta con tu compaero de

laboratorio y asegrense que todo est montado segn ilustra el diagrama. De ser necesario

consulta con el profesor para que coteje tu circuito. Conecta la fuente de voltaje del

configurador 375 a los terminales (conector) del 375. Ten cuidado al hacer la conexin porque

los terminales del conector de la fuente de voltaje del configurador 375 son frgiles y pueden

partirse.


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3) Prende la fuente de 24 voltios DC.4) Prende el 3755) Deja que el 375 estabilice su men6) Escoge la opcin Hart7) Una vez en el men principal utiliza la pantalla de tacto para viajar por los distintos mens que

tiene el configurador.

8) Anota en tu libreta el propsito de cada men de forma organizada.9) Identifica el men que te permite seleccionar el tipo de RTD que estas usando y escoge el tipo

de RTD y la cantidad de alambres o hilos que tiene el RTD. El RTD en el laboratorio puede ser

configurado como de cuatro hilos, tres hilos o dos hilos. Para simplificar el proceso almbralo

como de dos hilos. La lectura ms exacta seria obtenida para una configuracin de cuatro hilos

seguida por una de tres hilos y la menos exacta es la de dos hilos. Pero como en este

experimento la distancia del RTD al transmisor es bien corta el error es mnimo. En un ambiente

industrial el RTD podra estar lejos del transmisor de temperatura y esto requerira usar el

modo de cuatro hilos o el de tres hilos para reducir el error causado por el largo de los alambres

del RTD debido a su lejana del transmisor.

10)Identifica el men que te permite cambiar las unidades en las que se mide la temperatura(grados Fahrenheit, Centgrados, Kelvin etc.) y cambia de una unidad a otra. Esto es, si esta en

Centgrados cmbialo a Fahrenheit y a Kelvin y si est en Fahrenheit cmbialo a Centgrados, y a

Kelvin.

11)Identifica el men que te permite ajustar el rango de salida del transmisor de temperatura ( estoes, LRV para una corriente de transmisin de 4mA y el URV para una corriente de transmisin

de 20 mA para un rango dado de temperatura mnima y temperatura mxima). Escoge la

temperatura mnima como 0 C y la temperatura mxima como 100 C.

12)Usa el drywell para ajustar la temperatura en el rango escogido y mide la corriente de salidapara comprobar el funcionamiento correcto del transmisor.

13)Cambia el rango de temperatura a uno de 10 C a 90 C y repite el paso 12.Hasta aqu has practicado con los mens bsicos del transmisor de temperatura. Hay muchas

otras cosas que puedes hacer con el transmisor. Baja el manual del usuario del transmisor de

temperatura y explora que otras cosas puedes configurar en dicho instrumento. Identifica el

nmero y el modelo del transmisor en la placa pegada al cuerpo del mismo. Estudia estas

opciones y presntalas en la discusin de resultados de tu informe de laboratorio para este

experimento.

14)Configura el transmisor de temperatura para lo siguiente:Tmin 0 C , Tmax 100 C, RTD 2 dos hilos , unidades de medida C

15)Vara la temperatura de 0 C a 100 C en intervalos de 10 C. Mide la corriente transmitida paracada temperatura y haz una grfica en Excel u otro programado de grficas que muestre como

varia la corriente con la temperatura. Qu te d ice la grfica en cuanto a la linealidad del

transmisor de temperatura asumiendo que el drywell opera de forma lineal. Cul es la ecuacin

que relaciona la corriente transmitida con la temperatura? Presenta la grfica en tu informe y

contesta estas preguntas en la discusin de resultados para el transmisor conectado a un RTD.


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Parte 2 Configurando el transmisor de temperatura cuando tiene conectado un termopar

En esta parte del experimento conectars un termopar al transmisor de temperatura y realizars

operaciones parecidas a las llevadas a cabo anteriormente. Busca en una de las tapas del transmisor de

temperatura como conectars el termopar al transmisor identificando los puntos + yen donde se

conectaran los dos alambres del termopar (usars un termopar tipo J).

1) Apaga la fuente de 24 voltios DC.2) Monta el sistema segn mostrado siguiendo las guas de montaje en la parte 1 del experimento.3) Prende la fuente de 24 voltios DC.4) Prende el 3755) Deja que el 375 estabilice su men6) Escoge la opcin Hart7) Una vez en el men principal utiliza la pantalla de tacto para viajar por los distintos mens que

tiene el configurador.

8) Anota en tu libreta el propsito de cada men de forma organizada y repasa lo anotado en laparte 1 del experimento (esto ya lo hiciste en el experimento, as que repasa tus apuntes que

hiciste en tu libreta en la parte 1.

9) Identifica el men que te permite seleccionar el tipo de Termopar que ests usando y escoge elmismo.

10)Identifica el men que te permite cambiar la representacin de la temperatura (gradosFahrenheit, Centgrados, etc.) y cambia de una representacin a otra. Esto es, si esta en

centgrados cmbialo a Fahrenheit y si est en Fahrenheit cmbialo a Centgrados y a otras

unidades.


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11)Identifica el men que te permite ajustar el rango de salida del transmisor de temperatura (estoes, salida 4 a 20 mA para un rango de temperatura escogido por ti. Escoge un rango y repasa lo

aprendido en la parte 1 de este experimento) configurando dicho rango en el instrumento.

Comprueba si el transmisor opera correctamente en el rango que escogiste.

12)Configura el transmisor de temperatura para lo siguiente:Tmin 0 C, Tmax 100 C, Termopar tipo J, unidades de medida C

13)Vara la temperatura de 0 C a 100 C en intervalos de 10 C. Mide la corriente transmitida paracada temperatura y haz una grfica en Excel u otro programado de grficas que muestre como

varia la corriente con la temperatura. Qu te d ice la grfica en cuanto a la linealidad del

transmisor de temperatura asumiendo que el drywell opera de forma lineal. Cul es la ecuacin

que relaciona la corriente transmitida con la temperatura? Presenta la grfica en tu informe y

contesta estas preguntas en la discusin de resultados para el transmisor conectado a un

termopar.

Asignacin: Investiga los pasos que tienes que dar para calibrar el sensor de temperatura en el

transmisor e inclyelos en la discusin de resultados. Puedes usar el manual del usuario del

instrumento como gua.

Ejemplo de Grfica:

*Grfica que describe el comportamiento de la corriente segn las variaciones en temperatura a una

escala de 0 a 100.

Grfica de Corriente como funcin de

Temperatura

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0 25 50 75 100

Temperatura [C]

Corriente[mA]


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Ejemplo de una conclusin:

Conclusin

El propsito de este experimento era el poder familiarizarnos con el Transmisor de

Temperaturay con el uso del 375 Field Communicator. Para esto, solo tuvimos que conectar el

circuito asignado y comenzar a explorar por nuestra cuenta las diferentes propiedades y funciones

del equipo a utilizarse.

Pudimos observar que mediante una funcin en el 375 Field Communicator, podemos cambiarla lectura de la temperatura de C a F. Esto se logr buscando en el men y cambiando la unidad

de medida. Logramos tambin que si deseamos tener una escala diferente, como podemos ajustar

el equipo para obtener la medida correcta. Este cambio de escala se logr cambiando el

LowerRange Value (LRV) y el Upper Range value (URV). Por ejemplo en el caso nuestro

desebamos una escala de 10 C a 90 C. Logramos obtener los 4mA a 10 C y los 20mA a 90 C,

cambiando el LRV = 10 y el URV = 90. De esta manera obtuvimos lo deseado y cumplimos con el

propsito del experimento.

En conclusin vemos que con la utilizacin de equipos como el 375 Field Communicator, que si

le damos el uso apropiado y lo aprendemos a usar como se debe, nos facilita muchas cosas en el

rea de las medidas.


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Anejo:

Configuracin del Transmisor de Temperatura (TT) tipo Hart usado en este experimento.

Valida los pasos que siguen:

Conecta el configurador (375) al circuito segn se indica en el experimento. Prende el configurador y

esperas que est listo. Escoges de los mens que aparecen y vas al men Hart application.

Luego OnlineLuego Device SetupLuego ConfigurationLuego Sensor configuration

Para cambiar las unidades de temperatura escoges Sensor SetupPara seleccionar el tipo de sensor escoges Change Type/connSeleccionas Sensor 1 y le das EnterSeleccionas el transductor que deseas

Ejemplo: RTD PT100

=.0038

2 wire

Oprimes OK y oprimes Save

Para cambiar el rango de Temperaturas de operacin del TT:

Vas a Configuration

Seleccionas Device Output Configuration

Seleccionas PV Range Values

LRV escribes X grados

URV escribes Y grados

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