ZOSTAŃ PARTNEREM PORTALU

Firma Johnson Controls to światowy lider w zakresie zróżnicowanych technologii i przemysłu świadczący usługi dla klientów w ponad 150 krajach. 170 000 naszych pracowników tworzy wysokiej jakości produkty, usługi i rozwiązania umożliwiające optymalizację wydajności energetycznej oraz obsługowej budynków.

Korporacja Mitsubishi Electric, posiadająca 90 lat doświadczenia w zakresie dostarczania niezawodnych, wysokiej jakości innowacyjnych produktów w dziedzinie automatyki przemysłowej, produkcji, marketingu i sprzedaży urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Programowalne sterowniki PLC, rozwiązania napędowe, roboty przemysłowe, panele dotykowe, wycinarki laserowe i sterownie CNC firmy Mitsubishi Electric zaliczają się do produktów najwydajniejszych na rynku i gwarantują sukcesy firmy już od ponad 30 lat.

WAGO jest producentem urządzeń automatyki przemysłowej i budynkowej oraz systemów połączeń dla elektrotechniki i elektroniki. Powstanie w 1951 roku firmy WAGO było wyrazem przekonania o słuszności obranego kierunku i stworzyło podwaliny pod dalszy rozwój technologii. Z czasem stała się ona standardem na całym świecie i teraz nie sposób wyobrazić sobie nowoczesnej instalacji elektrycznej czy systemu automatycznego sterowania bez wyrobów WAGO.

Exact matches only
Szukaj w tytule
Search in content
Szukaj postów i artykułów
Search in pages
Szukaj w katalogu firm

Kurs Automatyki #5.3 Pomiar temperatury czujnikiem PT100.

Kurs Automatyki #5.3 Pomiar temperatury czujnikiem PT100.
Etyka Inżyniera nakazuje najpierw dowiedzieć się jak coś działa a dopiero później zabierać się za połączenia, modyfikacje i projekty. W praktyce jednak większość z nas dochodziła do rozwiązania problemu korzystając z najpopularniejszej metody „Prób i błędów”.


multiprojekt
Artykuł powstał we współpracy z firmą Multiprojekt, która w swojej ofercie posiada komponenty automatyki od urządzeń wykonawczych (siłowniki, silniki itp.) po urządzenia sterujące (PLC, HMI itd.). Firma Multiprojekt zajmuje się również organizowaniem szkoleń dla automatyków, które kosztują tylko 50 zł netto! Warto się tym zainteresować!


Tutaj jednak metody prób i błędów nie będzie bo w pierwszej kolejności liźniemy trochę teorii o czujnikach temperatury. Ale trochę tylko :).

Czujnik temperatury PT100

Podstawowym elementem czujnika temperatury PT100 jest rezystor o dużym współczynniku zmiany rezystancji wraz z temperaturą. To taki potencjometr którym kręci temperatura. Jak zimno to kręci w lewo (mniej Ω) jak gorąco to kręci w prawo (więcej Ω). Cała konstrukcja wraz z rezystorem i przewodami jest tak dobrana, że całe urządzenie pomiarowe ma wysoką dokładność odzwierciedlając rzeczywistą temperaturę w zakresie od ok 0°C do 200°C. Z nazwy PT100 wynika że ta stówka to wartość znamionowa oporności czujnika dla 0°C. Czyli czujnik PT100 dla 0°C powinien mieć oporność 100 Ω. Poniżej znajduje się tabela stosunku temperatury do oporności wyjściowej czujnika.

Temperatura, °COpór, ΩTemperatura, °COpór, Ω
-20018,49120146,06
-15039,71140153,58
-10060,25160161,04
-8068,33180168,46
-6076,33200175,84
-4084,21220183,17
-2092,13240190,45

0

100,00

260197,69
20107,79280204,88
40115,54300212,02
60123,24320219,12
80130,89340226,17
100138,50360233,17

Ot i cała filozofia ? Nie!

 

W przypadku gdy odległość czujnika od urządzenia pomiarowego jest niewielka – kilka metrów, to w zasadzie można zastosować dwuprzewodowy czujnik PT100 :

Czujnik temperatury PT100 - dwuprzewodowy

Czujnik temperatury PT100 – dwuprzewodowy

Przy większej odległości zaleca się stosowanie czujników czteroprzewodowych:

Czujnik temperatury PT100 - czteroprzewodowy

Czujnik temperatury PT100 – czteroprzewodowy

Z uwagi na oszczędności i wystarczającą dokładność pomiaru, najczęściej spotykanym czujnikiem temperatury jest trójprzewodowy PT100:

Czujnik temperatury PT100 - trójprzewodowy

Czujnik temperatury PT100 – trójprzewodowy

O co chodzi z tymi przewodami?

 

Czujniki termorezystancyjne przetwarzają temperaturę na rezystancję, to już wiemy. Ale pamiętajmy, że przewody elektryczne również mają swoją rezystancję. Dlatego im dłuższy obwód pomiarowy tym większa rezystancja w szeregu z rezystorem pomiarowym czujnika. A rezystancja szeregowo połączonych rezystorów się sumuje. Przy dokładnych pomiarach należałoby jeszcze uwzględnić temperaturę przewodów, która również zmienia rezystancję.

 

Oporność przewodu liczymy ze wzoru:

R = ρ ⋅ l / s

gdzie:
ρ – oporność właściwa miedzi (Cu);
l – długość przewodu [m];
s – przekrój przewodu [mm2].

Każdy metr miedzianego przewodu o przekroju 1 mm2 to 0,017Ω, zatem każdy kilometr to 1,7 Ω. Wyobraź sobie teraz, że w dużym zakładzie przemysłowym odległość w metrach przewodu między szafą sterowniczą a zbiornikiem, w którym mierzona jest temperatura to nawet kilka kilometrów. Weźmy trzy kilometry, czujnik dwuprzewodowy czyli:

3 * 2 * 1,7 Ω = 10,2 Ω  a to około 4°C przekłamania na samych przewodach.

Można z tego wybrnąć na kilka sposobów. Na podstawie długości przewodów oblicza się rezystancję obwodu pomiarowego a następnie wartość ta jest stele odejmowana przy pomiarze lub stosuje się czujniki trój i cztero przewodowe.

Do sedna!

Jak już wspominałem, najczęściej stosowaną metodą połączeń są czujniki trójprzewodowe. Warunkiem prawidłowego funkcjonowania tego rozwiązania jest konieczność podłączenia czujnika takimi samymi przewodami. Dzięki temu sterownik automatycznie wykonuje kompensację rezystancji przewodów. Polega to na dwukrotnym pomiarze rezystancji. Pierwszy pomiar wykonywany jest między przewodami, na których podłączony jest rezystor czujnika, a drugi między przewodami bez czujnika:

Kompensacja rezystancji przewodów w trójprzewodowych czujniku PT100

Kompensacja rezystancji przewodów w trójprzewodowych czujnikach PT100

 

I teraz się skup. Pierwszy pomiar to tak naprawdę suma rezystancji rezystora pomiarowego i przewodów 1 i 2. Drugi pomiar to rezystancja przewodów 2 i 3. Przy założeniu, że wszystkie przewody są takie same i o takiej samej długości to drugi pomiar można porównać do rezystancji przewodów 1 i 2. Ha! Prostsze niż myślałeś co?

Podsumowując:

Rezystancja PT100 = Pomiar 1 – Pomiar 2.

Po przeliczeniu tej rezystancji według tabeli dla czujnika PT100 otrzymujemy dokładną temperaturę czujnika.

A czteroprzewodowe? Raczej są rzadko spotykane z uwagi na to, że nie wnoszą znacznej poprawy dokładności ani szybkości pomiaru a dodatkowa żyłka przewodu to kolejne pieniążki. Stosowane raczej na bardzo długie odległości lub tam gdzie wynik pomiaru musi być bardzo dokładny – np. w laboratorium.

IMG_8803

Czujnik temperatury PT100 z wbudowanym przetwornikiem pętli prądowej 4-20mA

Kolejna metoda i coraz częściej stosowana to przetworzenie rezystancji czujnika na pętlę prądową 4-20 mA bezpośrednio przy połączeniu czujnika PT100. W ten sposób eliminuje się niepożądane skutki rezystancji przewodu ponieważ prąd to nie spirytus i w sprawnym przewodzie nie ginie 🙂

20160802_194916

Czujnik PT100 z wbudowanym przetwornikiem 4-20mA w zbiorniku ze związkiem chemicznym.

Ale my skupimy się dzisiaj na czujnikach PT100 trójprzewodowych.

Teorii dość! Teraz pobawmy się tymi zagadnieniami na żywca !

Stanowisko testowe czujnika temperatury PT100

Do wyjaśnienia i przetestowania powyższych zagadnień wykorzystamy stanowisko ze sterownikiem PLC FATEK oraz panelem HMI WEINTEK. Mam przyjemność testować te urządzenia, w związku z współpracą między iAutomatyka.pl a firmą Multiprojekt. Pozdrawiam!

IMG_8693

Zestaw urządzeń od Multiprojekt, które podłączyłem w powyższym układzie to:

  1. Sterownik PLC FATEK FBs-20MNT2-AC.
  2. Moduł analogowy FATEK FBs-4A2D.
  3. Moduł temperatury FATEK FBs-6RTD – to tutaj podłączymy czujnik PT100.
  4. Panel dotykowy WEINTEK MT-8070iE <3 – mam ich kilka na koncie 🙂
    Oraz jako bonus:
  5. Silnik krokowy SM57HT56-1006A.
  6. Sterownik silnika krokowego Microstep Driver CW-5045.
  7. Krecik ? Nieee krecika już miałem 🙂

Z powyższej listy na pierwszy ogień wyciągamy moduł do pomiaru temperatury FBs-6RTD. Umożliwia on podłączenie 6 czujników trójprzewodowych ale my wykorzystamy tylko jedno wejście. Z instrukcji tego urządzenia wyciągamy schemat podłączenia czujników do modułu.

Fatek FBs-6RTD sposob podlaczenia

Fatek FBs-6RTD sposób podłączenia czujników temperatury

W pierwszej kolejności, aby moduł działał prawidłowo należy podłączyć go do zasilania. Tutaj jedna rzecz mi się nie podoba. Na schemacie brak jakiegokolwiek symbolu zabezpieczenia, tylko na „sztywno” podłączone źródło (czytaj zasilacz) do zacisków 24+/-. Wiadomo, schemat jest ideowy, symboliczny i sugerujący tylko sposób połączeń ale w mojej ocenie zabezpieczenie przed uszkodzeniem zwarciowym to rzecz podstawowa – szkoda że takie braki możemy zauważyć u wielu producentów :(. Nic to, ja dołożyłem zabezpieczenie topikowe na zasilanie obu modułów co możecie sprawdzić na schemacie elektrycznym tego stanowiska testowego.

Podlaczenie czujnika PT100 do sterownika plc fatek

Podłączamy czujnik temperatury. Zazwyczaj przewody są w jakiś sposób oznaczone a najczęściej kolorami białymi (umowny plus) oraz czerwonymi (umowny 2x minus). Bywają również czujniki nijak oznaczone lub z uszkodzonym oznaczeniem. Co wtedy? Nic bardziej prostszego jak wzięcie miernika uniwersalnego i pomiar rezystancji. W otoczeniu powinno wskazywać około 108 Ω (~20°C) a w pozostałym połączeniu powinno być 0Ω. Od razu wiadomo który to który.

W module FATEK FBs-6RTD rezystor pomiarowy należy podłączyć między zaciskami + i – danego wejścia temperaturowego (np. P1+ i P1-) a ostatni przewód (3) do zacisku COM. Jeżeli chcemy podłączyć 6 czujników to wszystkie 6 ostatnich przewodów czujników podłączamy do zacisku COM. Oczywiście nie bezpośrednio, tworząc jakąś ośmiorniczkę przewodową, ale przez złączki instalacyjne najlepiej w parze ze zworkami.

Program PLC i PT100 w sterownikach FATEK

Sterowniki PLC Fatek programuje się w środowisku WinProLadder, które za darmo i w pełnej wersji można ściągnąć ze strony multiprojekt.

Konfiguracja modułu temperaturowego FATEK w WinProLadder

W pierwszym starciu z konfiguracją sterownika PLC w nowym środowisku programowania to niemal zawsze droga po omacku. Jednak w parze z instrukcjami przygotowanymi przez producenta, w dodatku w języku polskim, całość staje się bardzo prosta. Tak bardzo prosta, że jestem w stanie wyjaśnić to na jednym obrazku.

  1. W pierwszej kolejności należy skonfigurować sterownik. Musimy w projekcie określić jakie urządzenia będziemy programować. Bo niby skąd WinProLadder na starcie ma się tego dowiedzieć :). Klikamy prawym przyciskiem myszy na Project I/O Numbering i wybieramy ADD MODULE. Z listy kolejno wybieramy odpowiednią konfigurację i przechodzimy dalej.
  2. Otwieramy okno konfiguracji.
  3. Wybieramy zakładkę do konfiguracji modułów temperatury.
  4. W tych trzech oknach musimy określić w której przestrzeni pamięci programu plc będą obsługiwane pomiary temperatury. W zaznaczonym, środkowym okienku określamy pamięć R w której będą znajdować się wyniki pomiarów. W konfiguracji sterownika dodaliśmy moduł 6RTD, który ma 6 wejść temperaturowych. A zatem jak wpisałem w tym okienku wartość R405 to wyniki pomiarów temperatury z kolejnych czujników będą zapisywać się w 6 kolejnych rejestrach czyli od R405~R410.
  5. Wybieramy typ czujnika w tym przypadku jest to PT100.
  6. Określamy jednostkę temperatury.
  7. I teraz to co tygryski lubią najbardziej czyli programowanie PLC. W naszym układzie czujnik podłączyliśmy pod wejście P1+ i P1-. Czyli wynik pomiaru z tego czujnika pojawi się w rejestrze R406. Ale w jakiej postaci? Już tłumaczę:
    Jeżeli czujnik zmierzy 20°C to na jego rezystorze pomiarowym będzie oporność 107,8Ω. Natomiast w rejestrze R406 pojawi się wartość 200. Jeżeli czujnik zmierzy w moim pokoju 197,4 °C (o Mamusiu jak gorąco) to w rejestrze pojawi się wartość 1974. Czyli w rejestrze z wynikiem pomiaru, pojawia się wartość wyrażona w formacie całkowitym z zachowaniem precyzji 0,1 stopni, gdzie np. widząc odczyt 275, należy go interpretować jako 27,5 stopnia.

Teraz można wynik pomiaru wyświetlić na panelu HMI weintek:

Pt100 pomiar temperatury weintek fatek winproladder 6rtd

DO POBRANIA

Pobierz paczkę .zip z plikami do tego stanowiska o następującej zawartości:

  1. Schemat elektryczny
  2. Projekt programu PLC do sterownika FATEK w WinProLadder
  3. Projekt programu HMI z kursu do panela WEINTEK w EasyBuilder PRO
  4. Projekt programu HMI – szablon do paneli WEINTEK 800×480 w EasyBuilder PRO (Do odcinka Kurs Automatyki #5.4

Download

FILM

Kurs Automatyki #5.3 Czujnik temperatury PT100 i PLC

Artykuł do filmu ►http://wp.me/p6RoxE-CZ WSPÓŁPRACA ► http://www.multiprojekt.pl/ Subskrybuj ► http://bit.ly/1TNPUO2 FACEBOOK ►https://www.facebook.com/iautomatyka STRONA ►http://iautomatyka.pl —

KURSY NA PORTALU IAUTOMATYKA.PL

KURSLEKCJAODNOŚNIK
JAK CZYTAĆ SCHEMATY ELEKTRYCZNE?
Jak czytać schematy elektryczne i AKPiA#0 WSTĘP DO KURSUWięcej…
Jak czytać schematy elektryczne i AKPiA#1 ZŁĄCZKI I LISTWY ZACISKOWEWięcej…
Jak czytać schematy elektryczne i AKPiA#2 PRZEKAŹNIKIWięcej…
Jak czytać schematy elektryczne i AKPiA#3 STYCZNIKIWięcej…
Jak czytać schematy elektryczne i AKPiA#4 STYKI, PRZYCISKI, CZUJNIKIWięcej…
Jak czytać schematy elektryczne i AKPiA#5 UKŁADY STEROWANIA cz. 1/2Więcej…
Jak czytać schematy elektryczne i AKPiA#6 UKŁADY STEROWANIA cz. 2/2Więcej…
Jak czytać schematy elektryczne i AKPiA#7 SYMBOLE ZABEZPIECZEŃWięcej…
Jak czytać schematy elektryczne i AKPiA#8 STEROWNIK PLC cz. 1/2Więcej…
Jak czytać schematy elektryczne i AKPiA#9 STEROWNIK PLC cz. 2/2Więcej…
BAZA SYMBOLI ELEKTRYCZNYCH I AUTOMATYKI#10 CEWKI ELEKTRYCZNEWięcej…
BAZA SYMBOLI ELEKTRYCZNYCH I AUTOMATYKI#11 PRZYCISKI I PRZEŁĄCZNIKI (NAPĘDY STYKÓW)Więcej…
BAZA SYMBOLI ELEKTRYCZNYCH I AUTOMATYKI#12 ZABEZPIECZENIAWięcej…
KURSY AUTOMATYKI
VIDEO KURS AUTOMATYKI#1 NAPIĘCIE ELEKTRYCZNE, STANOWISKO, ZASILANIEWięcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#2 ZABEZPIECZENIE I ZASILANIE URZĄDZEŃWięcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#3 UKŁAD STEROWANIA RĘCZNEGOWięcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#4 STEROWNIK PLCWięcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#5 TESTY FATEK I WEINTEKWięcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#5.1 POMIARY ANALOGOWE 4-20mA i 0-10V.Więcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#5.2 JAK ZROBIĆ ZADAJNIK PĘTLI PRĄDOWEJ 4-20mA.Więcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#5.3 POMIAR TEMPERATURY CZUJNIKIEM PT100Więcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#5.4 SZABLON DO PANELI WEINTEK 800 x 480.Więcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#5.5 SILNIK KROKOWY I STEROWNIK PLC FATEK.Więcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#6.1 SERWOMECHANIZMY MITSUBISHI – BUDOWA I DZIAŁANIEWięcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#6.2 SERWOMECHANIZMY MITSUBISHI – PODŁĄCZENIE I PROGRAMOWANIEWięcej…
VIDEO KURS AUTOMATYKI#6.2 SERWOMECHANIZMY MITSUBISHI – FUNKCJE STOSOWANE W PRAKTYCEWięcej…
WIĘCEJ WIEDZY
WIĘCEJ WIEDZYKURS REGULACJI PID W WIRTUALNYM LABORATORIUM (33 LEKCJE)Więcej…
WIĘCEJ WIEDZYJAK DOBRAĆ ZASILACZ DO STEROWANIA PLCWięcej…
WIĘCEJ WIEDZYREGULATOR PID W STEROWNIKU SIEMENS S7-300 (TIA PORTAL)Więcej…
WIĘCEJ WIEDZYDOBÓR I ZASTOSOWANIE PRZEMIENNIKÓW CZĘSTOTLIWOŚCI (FALOWNIKÓW)Więcej…
WIĘCEJ WIEDZYZASADY STEROWANIA I ZABEZPIECZENIA SILNIKÓW ELEKTRYCZNYCHWięcej…

26 września 2016 / Kategoria: , , ,
  • Autor: Marcin Faszczewski
  • Założyłem blog i portal iAutomatyka.pl aby publikować i szerzyć informacje związane z automatyką. Od artykułów wyjaśniających zasady w świecie automatyki po posty informacyjne z wydarzeniami firm. Zapraszam czytelników do założenia konta i publikowania postów o automatyce razem z nami. Zapraszam też firmy do założenia profilu i umieszczenia swojej działalności w katalogu i na mapie automatyki jak i publikowania postów wśród społeczeństwa automatyków.
  • Więcej wpisów
  • http://iautomatyka.pl/
  • Tomek SP

    Analizując pomiar w układzie 3-przewodowym wdarł się chyba mały błąd, gdyż prąd pomiarowy płynie przez przez przewód 1 i 2, natomiast przez przewód nr 3 płynie prąd o bardzo małej wartości (wysoka impedancja układu pomiarowego). Ze względu na pomijalnie małą wartość prądu w przewodzie nr 3 mamy możliwość precyzyjnego pomiaru spadku napięcia na przewodzie nr 2, a ponieważ w większości przypadków przez czujniki rezystancyjne płynie prąd o stałej wartości możemy wyznaczyć wartość rezystancji przewodu (pojedynczego przewodu). Sytuacja o której mowa w artykule dotyczy tylko przypadku pomiaru w układzie mostka, który ostatnio jest coraz rzadziej stosowany (uniwersalność układów pomiarowych).

Wszystko stanie się prostsze po zalogowaniu :)

Przypomnij hasło

Nie masz konta? Zarejestruj się

Forgot your password?

Enter your account data and we will send you a link to reset your password.

Close
z

    Przetwarzamy pliki... jeszcze chwilka…