موقعیت دهنده الکتروپنوماسی هوشمند 6DR5120-0NG00-0AA0 6DR5 120-0NG00-0AA0 6DR5120-ONGOO-OAAO

زیمنس 6DR5120-0NG00-0AA0 | SIPART PS2 Smart Electropneumatic Positioner — 4–20mA / HART، دو طرفه، پلی کربنات IP66، M20×1.5 / G 1/4، کلاچ لغزنده قابل تنظیم

مرور کلی

زیمنس 6DR5120-0NG00-0AA0 موقعیت‌سنج هوشمند الکتروپنوماتیک SIPART PS2 است که برای عملگرهای پنوماتیک دو طرفه با ارتباط دیجیتال HART از طریق یک حلقه استاندارد دو سیمه 4–20mA پیکربندی شده است.

این یکی از پرکاربردترین انواع موقعیت‌سنج در اتوماسیون فرآیند است — خروجی دو طرفه همراه با پروتکل HART، اکثر نصب‌های شیر کنترل را پوشش می‌دهد که در آن حرکات باز و بسته شدن نیاز به نیروی پنوماتیک دارند (برخلاف عملگرهای یک طرفه فنر برگشتی) و در آن ارتباط دیجیتال با یک ارتباط‌دهنده دستی یا سیستم مدیریت دارایی یک الزام استاندارد سایت است.

سری SIPART PS2 دهه‌هاست که در کارخانه‌های فرآیندی حضور داشته و به دلیل ترکیبی از دقت موقعیت‌یابی بالا، یک روال خود کالیبراسیون که موقعیت‌سنج را بدون تنظیم دستی دامنه یا صفر با عملگر تطبیق می‌دهد، و یک بسته تشخیصی گسترده که وضعیت شیر و عملگر را در طول زمان ردیابی می‌کند، مورد تقدیر قرار گرفته است.

نوع خاص در این شماره قطعه — محفظه پلی کربنات، اتصال الکتریکی M20×1.5، اتصال پنوماتیک G 1/4، کلاچ لغزنده قابل تنظیم — پیکربندی استاندارد رزوه اروپایی برای نصب در مناطق غیر خطرناک است.

کلاچ لغزنده قابل تنظیم روی شفت بازخورد یک جزئیات عملی است که بر نصب و نگهداری تأثیر می‌گذارد.

شفت بازخورد موقعیت عملگر را به پتانسیومتر داخلی موقعیت‌سنج منتقل می‌کند.

کلاچ اجازه می‌دهد تا کوپلینگ بازخورد در صورت تجاوز حرکت عملگر از حد سفر مکانیکی موقعیت‌سنج لغزش کند — جلوگیری از آسیب مکانیکی به سنسور موقعیت در صورتی که شیر یا عملگر قبل از مکانیزم بازخورد موقعیت‌سنج به حد توقف سخت خود برسد.

ویژگی "قابل تنظیم" اجازه می‌دهد تا کلاچ پس از تنظیم دامنه صحیح در موقعیت قفل شود و خلاصی در بازخورد را که در غیر این صورت باعث هیسترزیس کنترل می‌شود، از بین ببرد.

محفظه پلی کربنات (Macrolon) محافظت IP66 — ضد گرد و غبار و مقاوم در برابر جت‌های قوی آب — و معادل NEMA 4X را فراهم می‌کند.

برای نصب‌های معمول فرآیندی بالای زمین در کارخانه‌های پتروشیمی، شیمیایی، تصفیه آب و کارخانه‌های فرآیندی عمومی بدون خطر انفجار، نوع پلی کربنات انتخاب استاندارد است. این نوع سبک‌تر از نسخه آلومینیومی است و کار با آن در میدان آسان‌تر است.

مشخصات کلیدی

دو طرفه در مقابل یک طرفه — چرا مهم است

عبارت "دو طرفه" در مشخصات 6DR5120-0NG00-0AA0 چیدمان خروجی پنوماتیک را توصیف می‌کند: موقعیت‌سنج فشار هوای تنظیم شده را به هر دو محفظه باز و بسته شدن یک عملگر دو طرفه می‌رساند و حرکت را در هر دو جهت از طریق نیروی پنوماتیک فعال کنترل می‌کند.

این با عملگرهای یک طرفه (فنر برگشتی) که در آن یک جهت توسط فشار هوا و جهت دیگر توسط یک فنر فشرده هدایت می‌شود، در تضاد است.

عملگرهای دو طرفه مزایای کاربردی متعددی نسبت به طرح‌های فنر برگشتی ارائه می‌دهند: آنها می‌توانند نیروی رانش یا گشتاور بالاتری در هر دو جهت فراهم کنند، آنها تحت تخریب فنر در طول زمان که بر رفتار ایمن در زمان خرابی تأثیر می‌گذارد، قرار نمی‌گیرند و می‌توان آنها را در مواردی که اندازه فیزیکی عملگر اجازه بسته‌بندی فنر با نیروی مورد نیاز را نمی‌دهد، مشخص کرد.

برای شیرهای با قطر بزرگ که نیروی لازم برای جابجایی پلاگ یا دیسک در هر دو جهت قابل توجه است، دو طرفه معماری استاندارد عملگر است.

شماره قطعه خاص 6DR5120-0NG00-0AA0 برای دو طرفه است ( "NG" در پسوند نشان دهنده پلی کربنات دو طرفه با کلاچ لغزنده و اتصال M20×1.5 است). کاربرانی که برای عملگر فنر برگشتی (یک طرفه) مشخص می‌کنند، باید قبل از سفارش، کد پسوند صحیح را تأیید کنند، زیرا انواع یک طرفه دارای پسوندهای متفاوتی هستند و از نظر داخلی در مدار خروجی پنوماتیک متفاوت هستند.

ادغام HART و SIMATIC PDM

ارتباط HART از طریق حلقه 4–20mA اجازه می‌دهد تا به تشخیص‌ها، پارامترهای پیکربندی و داده‌های عملیاتی موقعیت‌سنج از راه دور با استفاده از یک ارتباط‌دهنده دستی HART (مانند Emerson 475 Field Communicator) یا از طریق نرم‌افزار مدیریت دارایی از جمله SIMATIC PDM (Process Device Manager) زیمنس دسترسی پیدا کرد.

از SIMATIC PDM، یک اپراتور می‌تواند موقعیت فعلی موقعیت‌سنج، نقطه تنظیم و انحراف را در زمان واقعی بخواند؛ انباشت سفر شیر کنترل، انحراف نقطه صفر و تاریخچه زمان پاسخ را بررسی کند؛ تست کامل سفر (FST) و تست سفر جزئی (PST) را برای تأیید حرکت شیر بدون خارج کردن شیر از سرویس اجرا کند؛ به تشخیص پاسخ پله دسترسی پیدا کند که رفتار دینامیکی عملگر پنوماتیک را مشخص می‌کند؛ و تمام پارامترهای داخلی را پیکربندی کند — باند مرده، عملکرد بسته شدن محکم، تنظیمات دامنه تقسیم و منحنی مشخصه نقطه تنظیم.

این عمق تشخیص یکی از دلایل اصلی است که کارخانه‌های فرآیندی موقعیت‌سنج‌های SIPART PS2 را مشخص می‌کنند: داده‌های HART ارزیابی مداومی از وضعیت شیر را فراهم می‌کند که امکان نگهداری پیشگیرانه را به جای واکنش به خرابی فراهم می‌کند.

خود کالیبراسیون — راه‌اندازی خودکار

یکی از ارزشمندترین ویژگی‌های عملیاتی SIPART PS2، روال راه‌اندازی خودکار آن است. پس از نصب و روشن شدن، می‌توان به موقعیت‌سنج دستور داد تا AUTO (کالیبراسیون خودکار) را اجرا کند، که در طی آن:

1. عملگر را به آرامی به حد بسته شدن می‌راند و موقعیت صفر را ثبت می‌کند.
2. به حد باز می‌رود و موقعیت سفر کامل را ثبت می‌کند.
3. سفر مکانیکی را محاسبه کرده و پارامترهای داخلی خود را برای عملگر تطبیق می‌دهد.
4. یک تست دینامیکی کوتاه برای مشخص کردن پاسخ پنوماتیک عملگر برای تنظیم کنترلر اجرا می‌کند.

کل روال معمولاً در چند دقیقه تکمیل می‌شود. پتانسیومترهای تنظیم دستی دامنه و صفر مورد نیاز نیستند — موقعیت‌سنج این مقادیر را به صورت محاسباتی از اندازه‌گیری خودکار سفر تعیین می‌کند.

برای تیم‌های نگهداری که یک موقعیت‌سنج معیوب را جایگزین می‌کنند، این خود کالیبراسیون به طور چشمگیری زمان لازم برای قرار دادن یک واحد جدید در سرویس را کاهش می‌دهد.

سوالات متداول

س1: این موقعیت‌سنج برای عملگرهای دو طرفه مشخص شده است. آیا می‌توان آن را با عدم استفاده از یکی از پورت‌های خروجی پنوماتیک به یک عملگر یک طرفه (فنر برگشتی) متصل کرد؟

خیر. مدار پنوماتیک داخلی نوع دو طرفه به طور خاص برای دو خروجی پنوماتیک طراحی شده است.

الگوریتم کنترل فرض می‌کند که هر دو محفظه توسط پنوماتیک هدایت می‌شوند.

برای یک عملگر فنر برگشتی، باید نوع یک طرفه مشخص شود — مدار داخلی خروجی پنوماتیک را متفاوت هدایت می‌کند و منطق تخلیه ایمن در زمان از دست دادن برق الکتریکی فقط در پیکربندی یک طرفه به درستی عمل می‌کند.

س2: کلاچ لغزنده قابل تنظیم به عنوان یک ویژگی کلیدی ذکر شده است. چگونه در طول نصب تنظیم می‌شود؟

پس از نصب موقعیت‌سنج روی عملگر، کوپلینگ شفت بازخورد به پین نشانگر سفر عملگر یا بازوی یوغ متصل می‌شود.

با قرار دادن عملگر در نیمه سفر، کلاچ با سفت کردن مکانیزم قفل، درگیر می‌شود و شفت بازخورد را در موقعیتی که مربوط به موقعیت واقعی عملگر است، ثابت می‌کند. سپس کلاچ بازخورد موقعیت دقیق را در طول دامنه سفر عملگر منتقل می‌کند. 

اگر عملگر به یک حد مکانیکی سخت برسد، کلاچ به جای انتقال نیروی بیش از حد به پتانسیومتر داخلی، لغزش می‌کند.

دفترچه راهنمای عملیاتی SIPART PS2 رویه خاص درگیری کلاچ را ارائه می‌دهد.

س3: آیا محفظه پلی کربنات (Macrolon) 6DR5120-0NG00-0AA0 برای استفاده در فضای باز در نور مستقیم خورشید مناسب است؟

پلی کربنات در معرض طولانی مدت اشعه ماوراء بنفش تخریب می‌شود که می‌تواند باعث شکنندگی و تغییر رنگ در طول سال‌ها استفاده در فضای باز شود.

برای نصب در فضای باز، زیمنس انواع مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش محفظه پلی کربنات، یک محافظ خورشیدی مناسب، یا نوع محفظه آلومینیومی را توصیه می‌کند. 

رتبه IP66 در برابر باران و جت‌های آب بدون توجه به نگرانی اشعه ماوراء بنفش محافظت می‌کند، اما یکپارچگی مکانیکی طولانی مدت محفظه در محیط‌های بیرونی با اشعه ماوراء بنفش بالا، ملاحظه‌ای است که معمولاً ترجیح آلومینیوم را در چنین نصب‌هایی هدایت می‌کند.

س4: حداقل جریان تغذیه الکتریکی که موقعیت‌سنج از حلقه 4–20mA نیاز دارد چقدر است؟

SIPART PS2 در پیکربندی 2 سیمه یک دستگاه تغذیه شونده از حلقه است — برق عملیاتی الکتریکی خود را از حلقه جریان 4–20mA تأمین می‌کند.

حداقل جریان برای موقعیت‌سنج برای حفظ عملکرد تقریباً 3.6 میلی آمپر است، کمی کمتر از مقدار دامنه پایین 4 میلی آمپر سیگنال نقطه تنظیم. 

این بدان معنی است که موقعیت‌سنج حتی زمانی که نقطه تنظیم در حداقل مقدار خود (4 میلی آمپر) قرار دارد، همچنان فعال است و 3.6 میلی آمپر باقی مانده برق عملیاتی را تأمین می‌کند.

منبع تغذیه حلقه باید قادر به حفظ ولتاژ مورد نیاز در مقاومت حلقه در تمام مقادیر جریان حلقه باشد، همانطور که در دفترچه راهنمای عملیاتی SIPART PS2 مشخص شده است.

س5: آیا تست سفر جزئی (PST) را می‌توان از یک ارتباط‌دهنده دستی HART بدون نرم‌افزار SIMATIC PDM آغاز کرد؟

بله. توضیحات دستگاه HART SIPART PS2 (DD) شامل تابع تست سفر جزئی است که می‌تواند از هر ارتباط‌دهنده سازگار با HART که فایل SIPART PS2 DD را بارگیری کرده است، آغاز شود.

ارتباط‌دهنده موقعیت فعلی را نمایش می‌دهد، اجازه می‌دهد پارامترهای سفر تنظیم شوند، تست را آغاز می‌کند و نتیجه را ثبت می‌کند.

SIMATIC PDM برای دسترسی تشخیصی اساسی مورد نیاز نیست، اگرچه رابط غنی‌تری با ثبت داده‌های تاریخی و تولید گزارش ارائه می‌دهد که یک ارتباط‌دهنده دستی ارائه نمی‌دهد.