Modulo di ingresso per termocoppia/ mv Compact I/O. (Numero di catalogo 1769-IT6) Manuale dell utente. AB Spares

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1 Modulo di ingresso per termocoppia/ mv Compact I/O (Numero di catalogo 1769-IT6) Manuale dell utente AB Spares

2 Informazioni importanti Dato il vasto campo di applicazione dei prodotti descritti in questa pubblicazione, i responsabili dell applicazione e dell utilizzo di questo dispositivo di controllo devono assicurarsi che sia stato fatto quanto necessario per garantire che ogni applicazione e utilizzo sia conforme a tutti i requisiti di prestazioni e sicurezza, inclusi quelli stabiliti in leggi, codici, normative e standard applicabili. Le illustrazioni, i grafici, gli esempi di programmi e configurazioni mostrati in questa guida sono a puro titolo esemplificativo. Dato il numero significativo di variabili e requisiti associati a una determinata installazione, Rockwell International Corporation declina ogni responsabilità (anche per quanto attiene alla proprietà intellettuale) per l uso effettivo basato sugli esempi riportati in questa pubblicazione. La pubblicazione Rockwell Automation SGI-1.1, Istruzioni per la sicurezza dell applicazione, installazione e manutenzione del controllo a stato solido (disponibile presso la sede Rockwell Automation locale), descrive alcune importanti differenze tra apparecchiature a stato solido e dispositivi elettromeccanici. Tali differenze dovranno essere prese in considerazione nell utilizzo di prodotti come quelli descritti in questa pubblicazione. È vietata la riproduzione totale o parziale di questa pubblicazione protetta da copyright senza il consenso scritto di Rockwell Automation. Nel manuale viene fatto uso di note per sottolineare considerazioni relative alla sicurezza: ATTENZIONE! Indica informazioni su procedure o circostanze che possono comportare lesioni personali o decesso, danni alla proprietà o perdita economica. Le note Attenzione aiutano a: identificare un rischio evitare un rischio comprenderne le conseguenze IMPORTANTE Indica informazioni fondamentali per una corretta applicazione e comprensione del prodotto. MicroLogix, RSLogix e RSLinx sono marchi di Rockwell Automation. RSLogix e RSNetworx sono marchi di Rockwell Software. Belden è un marchio di Belden, Inc.

3 Indice Prefazione A chi è rivolto il manuale P-1 Come usare il manuale P-1 Sommario P-1 Documentazione di riferimento P-2 Convenzioni adottate in questo manuale P-2 Assistenza Rockwell Automation P-3 Assistenza prodotti locale P-3 Assistenza tecnica prodotti P-3 Domande e commenti sul manuale P-3 Capitolo 1 Panoramica Descrizione generale Ingressi e gamme per termocoppia/mv Formati di dati Frequenze di filtro Caratteristiche hardware Funzioni diagnostiche generali Panoramica del sistema Funzionamento del sistema Funzionamento del modulo Calibrazione del modulo Guida rapida per utenti esperti Capitolo 2 Prima di iniziare Strumenti e dispositivi necessari Cosa è necessario fare Capitolo 3 Installazione e cablaggio Conformità alle Direttive dell Unione Europea Direttiva EMC Direttiva sulla bassa tensione Assorbimenti Considerazioni generali Considerazioni in merito ad ambienti pericolosi Evitare scariche elettrostatiche Togliere l alimentazione Scelta dell area di installazione Assemblaggio del sistema Montaggio Distanze minime Montaggio a pannello Montaggio su guida DIN Sostituzione di un modulo all interno di un sistema Cablaggi di campo Criteri per il cablaggio del sistema Etichetta dello sportello morsetti Rimozione e sostituzione della morsettiera AB Spares i

4 Indice ii Cablaggio della morsettiera salvadita Cablaggio del modulo Schema di cablaggio Compensazione della giunzione fredda Calibrazione Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Capitolo 4 Mappa della memoria del modulo Accesso ai dati del file immagine degli ingressi File dati di ingresso Valori dei dati di ingresso Bit di stato generale (da S a S7) Bit indicatori di circuito aperto (da OC a OC7) Bit indicatori di sovragamma (da O a O7) Bit indicatori disottogamma (U U7) Configurazione dei canali File dati di configurazione Configurazione dei canali Abilitazione o disabilitazione di un canale (Bit 15) Selezione del formato di dati (Bit 14 12) Selezione del tipo di ingresso (Bit 11 8) Selezione delle unità di temperatura (Bit 7) Determinazione della risposta per circuito aperto (Bit 6 e 5) Selezione della frequenza del filtro di ingresso (Bit 2 ) Selezione dell abilitazione/disabilitazione della calibrazione ciclica (Parola 6, Bit ) Determinazione della risoluzione effettiva e della gamma Determinazione del tempo di aggiornamento del modulo Effetti della calibrazione automatica sul tempo di aggiornamento del modulo Calcolo del tempo di aggiornamento del modulo Impatto della calibrazione automatica sull avvio del modulo durante il cambiamento di modalità

5 Indice iii Capitolo 5 Diagnostica e ricerca guasti Considerazioni sulla sicurezza Indicatori luminosi Tenersi a distanza dall apparecchiatura Alterazione del programma Circuiti di sicurezza Funzionamento del modulo rispetto al funzionamento dei canali Diagnostica all accensione Diagnostica dei canali Rilevamento di una configurazione non valida del canale Rilevamento di valori di sovragamma o sottogamma Rilevamento di circuito aperto Errori non gravi rispetto a errori gravi del modulo Tabella di definizione degli errori del modulo Campo errore modulo Campo dettagli errore Codici di errore Funzione di inibizione modulo Contattare l assistenza Rockwell Automation Appendice A Caratteristiche tecniche Caratteristiche generali A-1 Caratteristiche degli ingressi A-2 Ripetibilità a 25 C (77 F) A-3 Precisione A-4 Precisione rispetto alla temperatura della termocoppia e la frequenza del filtro A-5 Deriva con la temperatura A-23 Numeri binari a complemento di due Appendice B Valori decimali positivi B-1 Valori decimali negativi B-2 Appendice C Descrizione delle termocoppie L International Temperature Scale del C-1 Termocoppie di tipo B C-1 Termocoppie di tipo E C-3 Termocoppie di tipo J C-5 Termocoppie di tipo K C-6 Termocoppie di tipo N C-8 Termocoppie di tipo R C-1 Termocoppie di tipo S C-11 Termocoppie di tipo T C-13 Bibliografia C-16 AB Spares

6 Indice iv Uso delle giunzioni della termocoppia Configurazione del modulo con MicroLogix 15 e RSLogix 5 Configurazione del modulo 1769-IT6 con il Profilo generico per controllori CompactLogix in RSLogix 5 Configurazione del modulo 1769-IT6 in un sistema remoto DeviceNet con un adattatore DeviceNet 1769-ADN Appendice D Uso di una termocoppia con giunzione con messa a terra D-1 Uso di una termocoppia con giunzione senza messa a terra (isolata) D-2 Utilizzo di una termocoppia con giunzione scoperta.... D-3 Appendice E Indirizzamento del modulo E-1 File di configurazione 1769-IT E-2 Configurazione del 1769-IT6 in un sistema MicroLogix E-3 Appendice C Configurazione dei moduli I/O F-4 Configurazione del modulo per termocoppia 1769-IT6... F-6 Appendice D Configurazione del 1769-IT G-4 Glossario Indice analitico

7 Prefazione Leggere questa prefazione per acquisire familiarità con il resto del manuale. La prefazione illustra i seguenti argomenti: a chi è rivolto il manuale come usare il manuale pubblicazioni di riferimento convenzioni adottate in questo manuale assistenza Rockwell Automation A chi è rivolto il manuale Questo manuale è rivolto ai responsabili della progettazione, installazione, programmazione e risoluzione di problemi di sistemi di controllo che utilizzano controllori Compact I/O Allen-Bradley e/o controllori compatibili, come MicroLogix 15 o CompactLogix. Come usare il manuale Il manuale è stato strutturato in modo da spiegare, passo per passo, le modalità di installazione, configurazione, programmazione, funzionamento e risoluzione dei problemi di un sistema di controllo che utilizza il 1769-IT6. Sommario Per... Vedere Una panoramica del modulo di ingresso per termocoppia/mv Capitolo 1 Una guida rapida per utenti esperti Capitolo 2 Direttive per l installazione e il cablaggio Capitolo 3 Indirizzamento, configurazione e informazioni di stato del modulo Capitolo 4 Informazioni sulla diagnostica e la risoluzione dei problemi del Capitolo 5 modulo Specifiche del modulo di ingresso Appendice A Informazioni sui numeri binari a complemento di due Appendice B Descrizione della termocoppia Appendice C Informazioni sull uso dei diversi tipi di giunzioni per termocoppia Appendice D Configurazione con MicroLogix 15 e RSLogix 5 Appendice E Configurazione con CompactLogix e RSLogix 5 Appendice F Configurazione con l adattatore DeviceNet 1769-ADN e RSNetworx Appendice G Definizione dei termini impiegati nel manuale Glossario AB Spares 1

8 P-2 Documentazione di riferimento La seguente tabella fornisce un elenco di pubblicazioni che contengono importanti informazioni sui sistemi MicroLogix 15. Per Leggere questo documento Numero documento Un manuale contenente informazioni sulle modalità di installazione, utilizzo e programmazione del controllore MicroLogix 15 Una panoramica dei moduli Compact I/O discreti 1769 Una panoramica del sistema MicroLogix 15, incluso il Compact I/O MicroLogix 15 User Manual 1769 Compact Discrete Input/Output Modules Product Data MicroLogix 15 System Overview 1764-UM1A-US-P SO1B-EN-P Una panoramica di Compact I/O. Compact I/O System Overview 1769-SO1A-EN-P Un manuale utente contenente informazioni sull installazione, l utilizzo e la programmazione di controllori CompactLogix. Informazioni dettagliate sulla messa a terra e il cablaggio dei controllori programmabili Allen-Bradley. CompactLogix User Manual Allen-Bradley Programmable Controller Grounding and Wiring Guidelines 1769-UM7B-EN-P Per ottenere un manuale è possibile: scaricare da Internet una versione elettronica gratuita all indirizzo acquistare un manuale su carta: contattando il distributore locale o il rappresentante Rockwell Automation visitando il sito e inviando un ordine chiamando l (USA/Canada) o lo (al di fuori di USA/Canada) Convenzioni adottate in questo manuale Nel manuale vengono adottate le seguenti convenzioni: Gli elenchi puntati (come questo) forniscono informazioni, non passaggi procedurali. Gli elenchi numerati forniscono passaggi sequenziali o informazioni in ordine gerarchico. Il corsivo viene usato per sottolineare un concetto. Il testo riportato con questo carattere indica parole o frasi da digitare.

9 P-3 Assistenza Rockwell Automation Rockwell Automation offre un servizio di assistenza in tutto il mondo, con oltre 75 punti vendita/assistenza, 512 distributori autorizzati e 26 Integratori di Sistemi autorizzati solo negli Stati Uniti, più rappresentanti Rockwell Automation situati nei maggiori paesi del mondo. Assistenza prodotti locale Contattare il rappresentante Rockwell Automation locale per: assistenza vendita e ordini formazione tecnica sui prodotti assistenza in garanzia contratti di assistenza Assistenza tecnica prodotti Se si rende necessario contattare l assistenza tecnica Rockwell Automation, si prega di consultare prima le informazioni riportate nel Capitolo Capitolo 5, Diagnostica e risoluzione dei problemi. Contattare quindi il rappresentante Rockwell Automation locale. Domande e commenti sul manuale Si prega di notificare qualunque problema rilevato in questo manuale. Eventuali consigli per rendere questo manuale più utile per l utente potranno essere inviati al seguente indirizzo: Rockwell Automation Automation Control and Information Group Technical Communication, Dept. A62V P.O. Box 286 Milwaukee, WI AB Spares

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11 Capitolo 1 Panoramica Questo capitolo descrive il modulo di ingresso analogico per termocoppia/mv 1769-IT6 e illustra come il modulo legge i dati di ingresso analogico da termocoppia o in millivolt. Vengono fornite le seguenti informazioni: hardware e funzioni diagnostiche del modulo caratteristiche generali di funzionamento del sistema e del modulo compatibilità Descrizione generale Il modulo di ingresso per termocoppia/mv supporta rilevamenti di segnali da termocoppia e in millivolt. Converte in formato digitale e memorizza i dati analogici da termocoppia e o in millivolt in qualunque combinazione fino a sei sensori analogici per termocoppia o in millivolt. Ogni canale di ingresso è configurabile singolarmente via software per dispositivi di ingresso, formato dati e frequenza di filtro specifici e fornisce il rilevamento e l indicazione di circuito aperto e sovragamma/sottogamma. Ingressi e gamme per termocoppia/mv La tabella riportata di seguito definisce i tipi di termocoppia e le relative gamme di temperatura sull intera scala. La seconda tabella elenca le gamme di segnali di ingresso analogico in millivolt supportati da ciascun canale. Per stabilire l effettiva gamma di temperatura supportata dalla termocoppia in uso, consultare le specifiche riportate nell Appendice A. Tipo di termocoppia Gamma di temperatura in C Gamma di temperatura in F J da 21 a +12 C da 346 a F K da 27 a +137 C da 454 a F T da 27 a +4 C da 454 a +752 F E da 27 a +1 C da 454 a F R da a C da +32 a F S da a C da +32 a F B da +3 a +182 C da +572 a +338 F N da 21 a +13 C da 346 a F C da a C da +32 a F Sensore CJC da a +85 C da +32 a +185 F Tipo di ingresso in Gamma millivolt ± 5 mv da 5 a +5 mv ± 1 mv da 1 a +1 mv AB Spares 1

12 1-2 Panoramica Formati dati I dati possono essere configurati su ogni modulo sotto forma di: unità ingegneristiche x 1 unità ingegneristiche x 1 scala PID percentuale su tutta la scala dati primitivi/proporzionali Frequenze filtro Il modulo utilizza un filtro digitale che fornisce la reiezione dei disturbi ad alta frequenza per i segnali di ingresso. Il filtro è programmabile, consentendo di scegliere tra sei diverse frequenze per ogni canale: 1 Hz 5 Hz 6 Hz 25 Hz 5 Hz 1 Hz Caratteristiche hardware Il modulo contiene una morsettiera removibile. I canali vengono collegati come ingressi differenziali. Alla morsettiera vengono collegati due sensori di compensazione a giunzione fredda (CJC) per consentire una lettura precisa da ogni canale. Questi sensori compensano le tensioni di offset introdotte nel segnale di ingresso a causa della giunzione fredda nel punto in cui i fili della termocoppia vengono collegati al modulo. La configurazione del modulo viene di norma eseguita mediante il software di programmazione. Inoltre, alcuni controllori supportano la configurazione mediante programma utente. In entrambi i casi, la configurazione del modulo viene conservata nella memoria del controllore. Per ulteriori informazioni, consultare il manuale utente del controllore.

13 Panoramica 1-3 L illustrazione di seguito riportata mostra le caratteristiche hardware del modulo. 8a 1 2a 7a 7a OK 3 OK 1a 11 Thermocouple/mV DANGER Do Not Remove RTB Under Power Unless Area is Non-Hazardous NC CJC + IN + CJC - IN - IN 3+ 5a Thermocouple/mV 9 5b b IN 1+ IN 3- IN 1- IN 4+ IN 2+ IN 4- IN 2- IN 5+ CJC 1- IN 5- CJC 1+ NC Ensure Adjacent Bus Lever is Unlatched/Latched Before/After Removing/Inserting Module 1769-IT b 7b 7b 8b Elemento Descrizione 1 leva bus 2a linguetta di montaggio a pannello superiore 2b linguetta di montaggio a pannello inferiore 3 LED di stato del modulo 4 sportellino del modulo con etichetta di identificazione morsetti 5a connettore bus mobile (interfaccia bus) con pin femmina 5b connettore bus fisso (interfaccia bus) con pin maschio 6 targhetta dati 7a guide a incastro superiori 7b guide a incastro inferiori 8a aggancio a guida DIN superiore 8b aggancio a guida DIN inferiore 9 etichetta scrivibile per identificativi utente 1 morsettiera removibile (RTB) con guardia salvadita 1a Vite di ritenuta RTB superiore 1b Vite di ritenuta RTB inferiore 11 sensori CJC AB Spares

14 1-4 Panoramica Funzioni diagnostiche generali Il modulo contiene un LED diagnostico che aiuta l utente a identificare l origine di problemi che possono verificarsi all accensione o durante il normale funzionamento dei canali. Il LED indica lo stato e l alimentazione. La diagnostica all accensione e quella relativa ai canali vengono illustrate in Capitolo 5, Diagnostica e risoluzione dei problemi. Panoramica del sistema I moduli comunicano con il controllore mediante la interfaccia bus. Tramite l interfaccia bus i moduli ricevono anche alimentazione a 5 e 24 V cc. Funzionamento del sistema All accensione, il modulo esegue una verifica dei circuiti interni, della memoria e delle funzioni di base. Durante tale procedura, il LED di stato del modulo rimane spento. Se nel corso della diagnostica di accensione non vengono rilevati errori, il LED di stato del modulo si accende. Al termine dei controlli all accensione, il modulo attende dati validi per la configurazione dei canali. Se viene rilevata una configurazione non valida, il modulo genera un errore di configurazione. Una volta correttamente configurato e abilitato, un canale converte continuamente l ingresso in millivolt o da termocoppia in un valore compreso nella gamma selezionata per quel canale. Ogni volta che un canale viene letto dal modulo di ingresso, il modulo verifica il valore dei dati per rilevare eventuali condizioni di sovragamma, sottogamma, circuito aperto o dati di ingresso non validi. In presenza di tali condizioni, nella parola di stato del canale viene impostato un bit univoco. La parola di stato del canale è descritta in File dati di ingresso a pagina 4-2. Usando la tabella immagini del modulo, il controllore legge dal modulo i dati in millivolt o da termocoppia convertiti in valori binari a complemento di due. Ciò avviene di norma al termine della scansione del programma o quando richiesto dal programma di controllo. Se il controllore e il modulo rilevano che il trasferimento dati è stato completato senza errori, i dati vengono usati nel programma di controllo. Funzionamento del modulo Quando il modulo riceve un ingresso differenziale da un dispositivo analogico, il circuito del modulo multiplexa l ingresso in un convertitore A/D. Il convertitore legge il segnale e lo converte conseguentemente al tipo di ingresso. Inoltre, il modulo campiona continuamente i sensori CJC e compensa le variazioni di temperatura alla giunzione fredda della morsettiera, tra il filo della termocoppia e il canale di ingresso. Vedere lo schema a blocchi a pagina 1-5.

15 Panoramica 1-5 Controllore Connettore backplane a 16 pin Morsettiera a 18 pin Dati modulo Bus ASIC 1769 Optoaccoppiatori (3) Stato modulo Microprocessore Convertitore A/D Circuiti differenziali e 1 multiplexer Circuiteria di protezione ingresso 6 ingressi differenziali termocoppia/mv Sensori CJC Dati di configurazione modulo +24 V cc +5 V +15 V Terra 15 V Alimentatore isolato Terra 24 V Ogni canale può ricevere segnali di ingresso da un dispositivo di ingresso analogico in millivolt o da termocoppia, a seconda della modalità di configurazione del canale. Nella configurazione per i tipi di ingresso da termocoppia, il modulo converte le tensioni di ingresso analogico in letture di temperatura digitali linearizzate e con compensazione della giunzione fredda. Il modulo utilizza lo standard ITS-9 del National Institute of Standards and Technology (NIST) per la linearizzazione di tutti i tipi di termocoppia (J, K, T, E, R, S, B, N, C). Nella configurazione per ingressi in millivolt, il modulo converte i valori analogici direttamente in incrementi digitali. Calibrazione del modulo Il modulo provvede alla calibrazione automatica che compensa le derive di offset e di guadagno del convertitore A/D indotte da variazioni di temperatura all interno del modulo. Per tale scopo viene usato un riferimento di terra del sistema e una tensione interna ad elevata precisione e bassa deriva. Il modulo di ingresso esegue la calibrazione automatica quando un canale viene abilitato per la prima volta. È inoltre possibile programmare il modulo affinché esegua un ciclo di calibrazione ogni 5 minuti. Per informazioni sulla configurazione del modulo affinché esegua periodicamente una calibrazione automatica, vedere Selezione dell abilitazione/ disabilitazione della calibrazione ciclica (Parola 6, Bit ) a pagina AB Spares

16 1-6 Panoramica

17 Capitolo 2 Guida rapida per utenti esperti Prima di iniziare Questo capitolo illustra come iniziare a usare il modulo di ingresso per termocoppia/mv 1769-IT6. Le procedure illustrate in questo capitolo sono dirette a utenti che già conoscono le caratteristiche dei controllori Allen-Bradley. L utente deve conoscere il controllo di processo elettronico ed essere in grado di interpretare le istruzioni in logica ladder necessarie per generare i segnali elettronici che controllano la propria applicazione. Essendo una guida di avvio per utenti esperti, questo capitolo non contiene spiegazioni dettagliate in merito alle procedure elencate. Rimanda tuttavia ad altri capitoli di questa pubblicazione nei quali è possibile ottenere maggiori informazioni sull applicazione delle procedure descritte in ogni passaggio. In caso di domande o qualora i termini usati o i concetti esposti nei passaggi procedurali non siano chiari, leggere sempre i capitoli di riferimento e gli altri tipi di documentazione consigliati prima di tentare di applicare le informazioni qui riportate. Strumenti e dispositivi necessari È necessario avere a portata di mano i seguenti strumenti e dispositivi: un cacciavite a lama media o a croce una termocoppia o dispositivo di ingresso analogico in millivolt o termocoppia un cavo intrecciato schermato per il collegamento (Belden 8761 o equivalente per ingressi in millivolt, prolunga schermata per ingressi da termocoppia) un controllore (ad esempio, un controllore MicroLogix 15 o CompactLogix ) un dispositivo ed un software di programmazione (ad esempio, RSLogix 5 o RSLogix 5 ) AB Spares 1

18 2-2 Guida rapida per utenti esperti Cosa è necessario fare Passaggio 1: Questo capitolo illustra i seguenti aspetti: 1. Verifica dell adeguatezza dell alimentatore 2. Collegamento e fissaggio del modulo 3. Cablaggio del modulo 4. Configurazione del modulo 5. Procedura di avvio 6. Monitoraggio del funzionamento del modulo Verificare che l alimentatore (1) del sistema 1769 abbia un uscita in corrente sufficiente a supportare la configurazione di sistema. Riferimento Capitolo 3 (Installazione e cablaggio) Il consumo massimo di corrente dei moduli è mostrato di seguito. 5 V cc 24 V cc 1 ma 4 ma NOTA Il modulo non può essere collocato a più di 7 moduli di distanza dall alimentatore del sistema. (1) L alimentatore del sistema può essere un 1769-PA2, -PB2, -PA4, -PB4, o l alimentatore interno del controllore MicroLogix 15. Passaggio 2: Collegare e fissare il modulo. Riferimento Capitolo 3 (Installazione e cablaggio) NOTA Il modulo può essere montato su pannello o su guida DIN. I moduli possono essere assemblati prima o dopo il montaggio. ATTENZIONE! Togliere l alimentazione prima di rimuovere o inserire questo modulo. La rimozione o l inserimento di un modulo sotto tensione può generare un arco elettrico.

19 Guida rapida per utenti esperti Verificare che la leva del bus del modulo da installare sia in posizione di sblocco (completamente a destra). 2. Utilizzare le guide a incastro superiore e inferiore (1) per fissare i moduli tra loro (o a un controllore). 3. Spostare il modulo all indietro lungo le guide a incastro fino a che i connettori del bus (2) non risultano allineati. 4. Premere leggermente la leva del bus per liberare la linguetta di posizionamento (3). Usare le dita o un piccolo cacciavite. 5. Per consentire la comunicazione tra controllore e modulo, portare la leva del bus completamente a sinistra (4) fino a farla scattare. Verificare che sia saldamente bloccata. 5 6 ATTENZIONE! Quando si collegano i moduli I/O è molto importante che i connettori del bus siano saldamente fissati tra loro per assicurare un collegamento elettrico corretto. 6. Collegare un modulo di terminazione (5) all ultimo modulo del sistema usando le guide a incastro come descritto in precedenza. 7. Bloccare il modulo di terminazione del bus (6). IMPORTANTE Per la terminazione del bus di comunicazione 1769 è necessario usare rispettivamente un modulo di terminazione destro o sinistro 1769-ECR o 1769-ECL. AB Spares

20 2-4 Guida rapida per utenti esperti Passaggio 3: Cablare il modulo Riferimento Capitolo 3 (Installazione e cablaggio) Per il cablaggio del modulo, attenersi alle istruzioni di seguito riportate. Aspetti generali Il cablaggio dell alimentazione e degli ingressi deve essere conforme ai metodi di cablaggio Classe 1, Divisione 2, Articolo 51-4(b) del National Electric Code, NFPA 7, nonché conforme alle disposizioni dell autorità avente giurisdizione locale. I canali sono isolati tra loro a ±1 V cc massimo. Instradare il cablaggio di campo lontano da qualunque altro cablaggio e tenerlo il più lontano possibile da fonti di interferenze elettriche come motori, trasformatori, contattori e dispositivi in ca. Come regola generale, lasciare una distanza di almeno 15 cm (6 pl.) per ogni 12 V di alimentazione. L uso di una canalina a terra può ridurre le interferenze elettriche. Se il cablaggio deve intersecare cavi in ca o di potenza, assicurarsi che l intersezione avvenga ad angolo retto. Se vengono usati più alimentatori con ingressi analogici in millivolt è necessario collegare i comuni degli alimentatori. Morsettiera Non usare i morsetti NC del modulo come punti di collegamento. Non manomettere o rimuovere i sensori CJC posti sulla morsettiera. La rimozione di uno o entrambi i sensori riduce la precisione. Per i sensori in millivolt, usare un filo intrecciato schermato Belden 8761 (o equivalente) per assicurare il corretto funzionamento e un elevata immunità alle interferenze elettriche. Per la termocoppia, usare le prolunghe intrecciate schermate specificate dal produttore della termocoppia. L uso di prolunghe non idonee o la mancata applicazione della corretta polarità provocherà letture non valide. Per assicurare una precisione ottimale, limitare l impedenza complessiva dei cavi riducendone il più possibile la lunghezza. Posizionare il modulo il più vicino possibile (per quanto consentito dall applicazione) ai dispositivi di ingresso.

21 Guida rapida per utenti esperti 2-5 Messa a terra ATTENZIONE! Esiste la possibilità che una termocoppia con messa a terra o scoperta possa cortocircuitare verso un potenziale superiore a quello della termocoppia stessa. A causa del rischio di scosse elettriche, è necessario procedere con cautela durante il cablaggio di termocoppie con messa a terra o scoperte. Vedere Appendice D, Uso delle giunzioni della termocoppia. Questo prodotto è progettato per essere montato su una superficie dotata di adeguata messa a terra, come ad esempio un pannello di metallo. Non sono necessari ulteriori collegamenti a terra dalle linguette di montaggio o dalla guida DIN (se usata) del modulo, a meno che non sia possibile eseguire la messa a terra della superficie di montaggio. Fare in modo che i collegamenti a terra dello schermo dei cavi siano i più corti possibile. Collegare a massa il filo schermo di drenaggio solo da un lato. La posizione migliore è la seguente. Per termocoppie con messa a terra o sensori in millivolt, l estremità lato sensore. Per termocoppie isolate/senza messa a terra, l estremità lato modulo. Per ulteriori dettagli, contattare il produttore del sensore. Per ulteriori informazioni, consultare Criteri per il cablaggio e la messa a terra in automazione industriale, pubblicazione Allen-Bradley I collegamenti dei morsetti con i sensori CJC vengono mostrati di seguito: CJC + CJC - NC IN + IN - IN 3+ IN 1 + IN 3- IN 1- IN 4+ IN 2+ IN 4- IN 2- IN 5+ CJC 1- IN 5- NC CJC 1+ AB Spares

22 2-6 Guida rapida per utenti esperti Passaggio 4: Configurare il modulo. Riferimento Capitolo 4 (Configurazione dati, stato e canali del modulo) Il file di configurazione viene di norma modificato usando il software di programmazione compatibile con il controllore usato. Può anche essere modificato mediante il programma di controllo, se supportato dal controllore. Per ulteriori informazioni, vedere Configurazione dei canali a pagina 4-6. Passaggio 5: Procedura di avvio. Riferimento Capitolo 5 (Diagnostica e Risoluzione dei problemi) 1. Accendere il controllore. 2. Scaricare nel controllore il programma che contiene le impostazioni di configurazione del modulo per termocoppia. 3. Portare il controllore in modalità Run. Durante un normale avvio, il LED di stato del modulo si accende. NOTA Se il LED di stato del modulo non si accende, spegnere e riaccendere il sistema. Se la condizione persiste, contattare il distributore locale o il servizio assistenza Rockwell Automation. Passaggio 6: Monitorare lo stato del modulo per verificarne il corretto funzionamento Riferimento Capitolo 5 (Diagnostica e Risoluzione dei problemi) Gli errori di configurazione del modulo e dei canali vengono trasferiti al controllore. Questi errori vengono di norma riportati nel file di stato I/O del controllore. I dati di stato dei canali vengono inoltre riportati nella tabella dei dati di ingresso del modulo. In questo modo, questi bit possono essere usati nel proprio programma di controllo per identificare l errore di un canale.

23 Capitolo 3 Installazione e cablaggio Questo capitolo illustra come: determinare gli assorbimenti dei moduli evitare danni elettrostatici installare il modulo collegare la morsettiera del modulo collegare i dispositivi di ingresso Conformità alle Direttive dell Unione Europea Questo prodotto è approvato per l installazione all interno dell Unione Europea e delle regioni dell Area Economica Europea. È stato progettato e testato per la conformità alle seguenti direttive. Direttiva EMC Il modulo 1769-IT6 è stato testato per la conformità alla Direttiva del Consiglio 89/336/CEE sulla Compatibilità Elettromagnetica (EMC) e ai seguenti standard, in tutto o in parte, documentati in un file tecnico di costruzione: EN EMC Standard generale per le emissioni, Parte 2 Ambiente industriale EN EMC Standard generale per l immunità, Parte 2 Ambiente industriale Il prodotto è progettato per essere usato in ambiente industriale. Direttiva sulla bassa tensione Questo prodotto è stato testato per la conformità alla Direttiva del Consiglio 73/23/CEE sulla bassa tensione, applicando i requisiti di sicurezza della normativa EN sui Controllori programmabili, Parte 2 Requisiti e test dei dispositivi. Per informazioni specifiche richieste dalla normativa EN , consultare le relative sezioni di questa pubblicazione, nonché le seguenti pubblicazioni Allen-Bradley: Criteri per il cablaggio e la messa a terra in automazione industriale (per l'immunità da rumori), pubblicazione Automation Systems Catalog, pubblicazione B113 AB Spares 1

24 3-2 Installazione e cablaggio Assorbimenti Il modulo viene alimentato mediante l interfaccia bus dall alimentatore del sistema a +5 V cc/+24 V cc. L assorbimento di corrente massimo del modulo è riportato nella tabella seguente. Assorbimento di corrente del modulo a 5 V cc a 24 V cc 1 ma 4 ma Considerazioni generali Compact I/O è adatto all uso in ambiente industriale quando installato in accordo a queste istruzioni. In particolare, questo dispositivo deve essere usato in ambienti puliti e asciutti (Grado di inquinamento 2 (1) ) e con circuiti che rientrino nella Categoria di sovratensione II (2) (IEC ). (3) Considerazioni in merito ad ambienti pericolosi Questo dispositivo può essere utilizzato solo in ambienti di Classe I, Divisione 2, Gruppi A, B, C, D o non pericolosi. La seguente AVVERTENZA si riferisce all uso in ambienti pericolosi. AVVERTIMENTO! RISCHIO DI ESPLOSIONI La sostituzione dei componenti può compromettere l idoneità alla Classe I, Divisione 2. Non sostituire i componenti o scollegare il dispositivo, a meno che non sia stata tolta l alimentazione o si sia certi della non pericolosità dell area. Non collegare o scollegare i componenti, a meno che non sia stata tolta l alimentazione o si sia certi della non pericolosità dell area. Il prodotto deve essere installato in una custodia. Il cablaggio deve essere conforme al N.E.C. articolo 51-4(b). (1) Grado di inquinamento 2 si riferisce a un ambiente in cui, di norma, si verifica solo un inquinamento non conduttivo, sebbene possa occasionalmente aver luogo una conduttività temporanea causata da condensa. (2) La Categoria di sovratensione II si riferisce alla parte del livello di carico del sistema di distribuzione elettrico. A questo livello, le tensioni transitorie vengono controllate e non superano la capacità dell'impulso di tensione dell'isolamento del prodotto. (3) Grado di inquinamento 2 e Categoria di sovratensione II sono denominazioni della International Electrotechnical Commission (IEC).

25 Installazione e cablaggio 3-3 Evitare scariche elettrostatiche ATTENZIONE! Le scariche elettrostatiche possono danneggiare i circuiti o i semiconduttori integrati se si toccano i pin del connettore del bus del modulo I/O analogico o la morsettiera posta sul modulo di ingresso. Quando si maneggia il modulo, attenersi alle seguenti direttive: Toccare un oggetto collegato a terra per scaricare il potenziale statico. Indossare un bracciale di messa a terra approvato. Non toccare il connettore del bus o i pin del connettore. Non toccare i componenti del circuito che si trovano all interno del modulo. Se possibile, usare una postazione di lavoro antistatica. Quando non viene utilizzato, il modulo deve essere conservato nella sua custodia antistatica. Togliere l alimentazione ATTENZIONE! Togliere l alimentazione prima di rimuovere o inserire questo modulo. La rimozione o l inserimento di un modulo sotto tensione può creare un arco elettrico. L arco elettrico può provocare lesioni a persone o danni alle cose nei seguenti modi: inviando un segnale errato ai dispositivi del sistema e causando un movimento imprevisto della macchina. provocando un esplosione in un ambiente pericoloso Gli archi elettrici causano un eccessiva usura dei contatti del modulo e del suo connettore e possono provocarne un guasto prematuro. Scelta dell area di installazione Riduzione dei disturbi La maggior parte delle applicazioni richiede l installazione in una custodia per ridurre gli effetti delle interferenze elettriche. Gli ingressi analogici sono fortemente suscettibili a tali interferenze. Le interferenze elettriche accoppiate agli ingressi analogici riducono le prestazioni (precisione) del modulo. AB Spares

26 3-4 Installazione e cablaggio Raggruppare i moduli in modo tale da ridurre al minimo gli effetti di disturbi elettrici irradiati e termici. Nella scelta di un area per il modulo analogico, tener conto delle seguenti considerazioni. Posizionare il modulo: lontano da fonti di interferenze elettriche come interruttori con contatti elettromeccanici, relè e azionamenti per motori in CA lontano da moduli che generano un notevole calore irradiato, come il 1769-IA16. Consultare la specifica di dissipazione termica del modulo. Inoltre, il cavo intrecciato e schermato dell ingresso analogico deve essere tenuto lontano da qualunque cablaggio di I/O ad alta tensione. Distanza dell alimentatore È possibile installare tanti moduli quanti l alimentatore ne supporta. Tuttavia, tutti i moduli I/O 1769 possono stare ad una distanza ben precisa dall alimentatore. La distanza massima possibile per un modulo I/O è 8, vale a dire che non può essere collocato a più di 8 moduli di distanza dall alimentatore del sistema. Controllore MicroLogix 15 con alimentatore di sistema integrato Compact I/O Compact I/O Compact I/O Compact I/O Compact I/O Compact I/O Compact I/O Compact I/O Modulo di terminazione Distanza dell alimentatore OPPURE Adattatore di comunicazione I/O Compact I/O Compact I/O Compact I/O Alimentatore del Compact I/O Compact I/O Compact I/O Modulo di terminazione Distanza dell alimentatore Assemblaggio del sistema Il modulo può essere collegato al controllore o a un modulo I/O adiacente prima o dopo il montaggio. Per le istruzioni di montaggio, vedere Montaggio a pannello mediante dima dimensionale a pagina 3-6, o Montaggio su guida DIN a pagina 3-7. Per lavorare con un sistema già montato, vedere Sostituzione di un modulo all interno di un sistema a pagina 3-7.

27 Installazione e cablaggio 3-5 La seguente procedura illustra come assemblare il sistema Compact I/O Scollegare l alimentazione. 2. Verificare che la leva del bus del modulo da installare sia in posizione di sblocco (completamente a destra). NOTA Se il modulo viene installato a sinistra di un modulo già presente, verificare che la leva del bus del modulo adiacente di destra sia nella posizione di sblocco (completamente a destra). 3. Utilizzare le guide a incastro superiore e inferiore (1) per fissare i moduli tra loro (o a un controllore). 4. Spostare indietro il modulo lungo le guide a incastro fino a che i connettori del bus (2) sono allineati. 5. Premere leggermente la leva del bus per liberare la linguetta di posizionamento (3). Usare le dita o un piccolo cacciavite. 6. Per consentire la comunicazione tra controllore e modulo, spostare la leva del bus completamente a sinistra (4) fino a farla scattare. Verificare che sia saldamente bloccata. ATTENZIONE! 7. Collegare un modulo di terminazione (5) all ultimo modulo del sistema usando le guide a incastro come descritto in precedenza. 8. Bloccare il modulo di terminazione del bus (6). 5 Nel collegare i moduli I/O è molto importante che i connettori del bus siano saldamente fissati tra loro per assicurare un collegamento elettrico corretto. 6 IMPORTANTE Per la terminazione del bus è necessario usare un modulo di terminazione 1769-ECR o 1769-ECL, rispettivamente destro o sinistro. AB Spares

28 3-6 Installazione e cablaggio Montaggio ATTENZIONE! Durante il montaggio su pannello o su guida DIN di tutti i dispositivi, assicurarsi che nessun corpo estraneo (schegge di metallo, frammenti di filo ecc.) penetri nel modulo. I corpi estranei che cadono nel modulo possono provocare danni all accensione. Distanze minime Mantenere una distanza adeguata dalle pareti della custodia, canaline per cavi, apparecchi adiacenti ecc. Lasciare 5 mm (2 pl) di spazio su tutti i lati per un adeguata ventilazione, come mostrato di seguito: Parte superiore Parte laterale Controllore host Compact I/O Compact I/O Compact I/O Compact I/O Compact I/O Modulo di terminazione Parte laterale Parte inferiore Montaggio a pannello Montare il modulo su un pannello usando due viti per modulo. Usare viti a testa tronco-conica M4 o n.8. Su ogni modulo sono necessarie viti di montaggio. Montaggio a pannello mediante dima dimensionale Per più di 2 moduli: (numero di moduli-1) X 35 mm (1,38 pl). Per questa dimensione consultare la documentazione del controllore host. 35 (1.38) 28.5 (1.12) NOTA: Tutte le dimensioni sono espresse in mm (pollici). Tolleranza di distanza tra i fori: ±,4 mm (,16 pl). 132 (5.197) 122.6±.2 (4.826±.8) Controllore host Compact I/O Compact I/O Compact I/O Modulo di terminazione

29 Installazione e cablaggio 3-7 Montaggio a pannello utilizzando i moduli come dima La seguente procedura consente di usare i moduli assemblati come dima per l esecuzione di fori nel pannello. Se si è dotati di strumenti per montaggio a pannello particolarmente sofisticati, è possibile usare la dima dimensionale fornita a pagina 3-6. Data la tolleranza dei fori di montaggio dei moduli è importante attenersi alle seguenti procedure: 1. Su una superficie di lavoro pulita, assemblare non più di tre moduli. 2. Usando i moduli assemblati come dima, segnare accuratamente sul pannello il centro di tutti i fori di montaggio. 3. Collocare di nuovo i moduli assemblati sulla superficie di lavoro pulita, inclusi eventuali moduli montati in precedenza. 4. Eseguire e maschiare i fori di montaggio per la vite M4 o n.8 raccomandata. 5. Collocare di nuovo i moduli sul pannello e verificare il corretto allineamento dei fori. 6. Fissare i moduli al pannello con le viti di montaggio. NOTA Se devono essere montati più moduli, montare solo l ultimo del gruppo e mettere gli altri da parte. Ciò riduce il tempo di rimontaggio durante la trapanatura e la maschiatura per il gruppo successivo. 7. Ripetere i passaggi da 1 a 6 per i moduli restanti. Montaggio su guida DIN Il modulo può essere montato usando le seguenti guide DIN: 35 x 7,5 mm (EN x 7,5), oppure 35 x 15 mm (EN x 15). Prima di montare il modulo su una guida DIN, chiudere i fermi per la guida. Premere l area di montaggio su guida DIN del modulo contro la guida. I fermi si apriranno momentaneamente per poi bloccarsi in posizione. Sostituzione di un modulo all interno di un sistema È possibile sostituire un modulo sul sistema già montato a pannello (o su guida DIN). Seguire questi passaggi nell ordine: 1. Togliere l alimentazione. Vedere la nota Attenzione a pagina Togliere le viti di montaggio superiore ed inferiore dal modulo da rimuovere (oppure aprire i fermi della guida DIN usando un cacciavite a lama piatta o a croce). 3. Spostare la leva del bus verso destra per scollegare (sbloccare) il bus. AB Spares

30 3-8 Installazione e cablaggio 4. Spostare verso destra (posizione di sblocco) la leva del bus del modulo adiacente di destra per scollegarlo dal modulo da rimuovere. 5. Spostare delicatamente in avanti il modulo scollegato. Se si avverte un eccessiva resistenza, verificare che il modulo sia stato scollegato dal bus e che entrambe le viti di montaggio siano state rimosse (o i fermi DIN aperti). NOTA Per rimuovere il modulo, potrebbe essere necessario farlo oscillare leggermente avanti e indietro, oppure, in un sistema montato a pannello, allentare le viti dei moduli adiacenti. 6. Prima di installare il modulo sostitutivo, assicurarsi che la leva del bus del modulo da installare e del modulo adiacente o del modulo di terminazione destro si trovi nella posizione di sblocco (completamente a destra). 7. Inserire il modulo sostitutivo nello slot aperto. 8. Collegare i moduli tra loro bloccando (spostando completamente a sinistra) la leva del bus del modulo sostitutivo e del modulo adiacente di destra. 9. Rimettere le viti di montaggio (o fissare il modulo alla guida DIN). Cablaggi di campo Criteri per il cablaggio del sistema Nell eseguire il cablaggio del sistema considerare quanto segue: Aspetti generali Il cablaggio dell alimentazione e degli ingressi deve essere conforme ai metodi di collegamento di Classe 1, Divisione 2, Articolo 51-4(b) del National Electric Code, NFPA 7, nonché conforme alle disposizioni dell autorità avente giurisdizione. I canali sono isolati tra loro a ±1 V cc massimo. Instradare il cablaggio di campo lontano da qualunque altro cablaggio e tenerlo il più lontano possibile da fonti di interferenze elettriche come motori, trasformatori, contattori e dispositivi in ca. Come regola generale, prevedere una distanza di almeno 15 cm (6 pl) per ogni 12 V di corrente. L utilizzo di una canalina a terra può ridurre le interferenze elettriche. Se il cablaggio deve intersecare cavi in ca o di potenza, assicurarsi che l intersezione avvenga ad angolo retto. Se con gli ingressi in millivolt vengono usati più alimentatori è necessario collegare i comuni degli alimentatori.

31 Installazione e cablaggio 3-9 Morsettiera Non usare i morsetti NC del modulo come punti di collegamento. Non manomettere o rimuovere i sensori CJC posti sulla morsettiera. La rimozione di uno o entrambi i sensori riduce la precisione. Per i sensori in millivolt, usare un filo intrecciato schermato Belden 8761 (o equivalente) per assicurare il corretto funzionamento e un elevata immunità alle interferenze elettriche. Per la termocoppia, usare le prolunghe intrecciate schermate specificate dal produttore della termocoppia stessa. L uso di prolunghe non idonee o la mancata applicazione della corretta polarità provocherà letture non valide. Per assicurare una precisione ottimale, limitare l impedenza complessiva dei cavi facendo in modo che siano il più possibile corti. Posizionare il modulo il più vicino possibile (per quanto consentito dall applicazione) ai dispositivi di ingresso. Messa a terra ATTENZIONE! Esiste la possibilità che una termocoppia con messa a terra o scoperta possa cortocircuitare verso un potenziale superiore a quello della termocoppia stessa. A causa del rischio di scosse elettriche, è necessario procedere con cautela durante il cablaggio di termocoppie con messa a terra o scoperte. Vedere l Appendice D, Uso delle giunzioni della termocoppia. Questo prodotto è progettato per essere montato su una superficie con adeguata messa a terra come un pannello di metallo. Non sono necessari ulteriori collegamenti a terra dalle linguette di montaggio o dalla guida DIN (se usata) del modulo, a meno che non sia possibile eseguire la messa a terra della superficie di montaggio. Fare in modo che i collegamenti a terra della schermatura dei cavi siano i più corti possibile. Collegare a massa il filo schermo di drenaggio da un solo lato. La posizione tipica è la seguente. Per termocoppie con messa a terra o sensori in millivolt, lato sensore. Per termocoppie isolate/senza messa a terra, lato modulo. Per ulteriori dettagli, contattare il produttore del sensore. Se è necessario collegare il filo di terra schermato all estremità del modulo, collegarlo a terra usando una vite di montaggio per pannello o guida DIN. Per ulteriori informazioni, consultare Criteri per il cablaggio e la messa a terra in automazione industriale, pubblicazione Allen-Bradley AB Spares

32 3-1 Installazione e cablaggio Prevenzione dei disturbi Per limitare l interferenza indotta da disturbi elettrici, tenere i fili del segnale in millivolt e da termocoppia il più lontano possibile dalle linee di alimentazione e di carico. Se in un dispositivo l interferenza persiste, provare a collegare a terra l estremità opposta dello schermo del cavo. (È possibile collegare solo un estremità alla volta.) Etichetta dello sportellino morsetti Con il modulo viene fornita un etichetta scrivibile removibile. Rimuovere l etichetta dallo sportellino, contrassegnare in maniera univoca ogni morsetto con inchiostro indelebile, quindi inserire di nuovo l etichetta nello sportellino. Tali identificativi saranno visibili a sportellino chiuso. Rimozione e sostituzione della morsettiera Per cablare il modulo non è necessario rimuovere la morsettiera. Se si rimuove la morsettiera, usare l etichetta scrivibile posta sul lato della morsettiera per identificare la posizione e il tipo di modulo. SLOT # MODULE TYPE Per rimuovere la morsettiera, allentare le viti superiore e inferiore. Svitando le viti, la morsettiera si sposterà all indietro rispetto al modulo. Attenzione a non danneggiare i sensori CJC. Nel reinserire la morsettiera, stringere le viti con una coppia di,46 Nm (4,1 pl-lb).

33 Installazione e cablaggio 3-11 vite di ritenuta superiore cablaggio della morsettiera salvadita vite di ritenuta inferiore Cablaggio della morsettiera salvadita Quando si collega la morsettiera, tenere la guardia salvadita in posizione. 1. Allentare le viti del morsetto da cablare. 2. Infilare il filo sotto la targhetta di pressione. È possibile usare il filo nudo o un capocorda a forcella. I morsetti accettano un capocorda a forcella di 6,35 mm (,25 pl). NOTA Le viti dei morsetti non sono viti prigioniere. È pertanto possibile usare con il modulo un capocorda a boccola [massimo 1/4 di pollice di diametro esterno con un diametro interno minimo di,139 pollici (M3.5)]. 3. Serrare la vite del morsetto assicurandosi che la targhetta di pressione blocchi il filo. La coppia di serraggio ottimale per le viti del morsetto è,68 Nm (6 pl-lb). NOTA Se è necessario rimuovere la guardia salvadita, inserire un cacciavite in uno dei fori quadrati e far leva delicatamente per rimuovere la guardia. Se si effettua il cablaggio della morsettiera senza la guardia salvadita, potrebbe essere impossibile rimontarlo successivamente, in quanto i fili saranno d intralcio. Dimensioni dei fili e coppia di serraggio delle viti dei morsetti Ogni morsetto accetta fino a due fili con le seguenti limitazioni: Tipo di filo Dimensioni del filo Rigido Cu-9 C (194 F) da n.14 a n.22 AWG AB A Cu-9 Spares C (194 F) da n.16 a n.22 treccia AWG Coppia di serraggio delle viti dei morsetti Coppia di serraggio delle viti di ritenuta,68 Nm (6 pl-lb),46 Nm (4,1 pl-lb),68 Nm (6 pl-lb),46 Nm (4,1 pl-lb)

34 3-12 Installazione e cablaggio Cablaggio del modulo ATTENZIONE! Per prevenire il rischio di scosse elettriche, è necessario prestare molta attenzione nel cablaggio del modulo a fonti di segnali analogici. Prima di cablare un modulo, togliere corrente all alimentatore del sistema e a qualunque altra fonte collegata al modulo. Dopo aver correttamente installato il modulo, seguire la procedura di cablaggio descritta di seguito, usando un adeguata prolunga per termocoppia o il Belden 8761 per applicazioni non per termocoppia. filo di segnale cavo Tagliare lo schermo a foglio e il filo di drenaggio filo di segnale filo di drenaggio schermo a foglio filo di segnale filo di segnale Per cablare il modulo, attenersi alla seguente procedura. 1. Ad ogni estremità del cavo, togliere parte della guaina per scoprire i singoli fili. 2. Tagliare i fili di segnale a 5 cm (2 pl) dalla guaina. Spellare circa 5 mm (3/16 pl) di isolamento per scoprire l estremità del filo. ATTENZIONE! Fare attenzione nell eseguire questa operazione. I frammenti di filo che cadono nel modulo possono provocare danni all accensione. 3. A un estremità del cavo, intrecciare filo di drenaggio e schermo a foglio, piegarli per separarli dal cavo e applicare una guaina termorestringente. Successivamente, eseguire il collegamento a terra nel punto desiderato a seconda del tipo di sensore usato. Vedere Messa a terra a pagina All altra estremità del cavo, tagliare il filo di drenaggio e lo schermo a foglio raso guina del cavo, quindi applicare la guaina termorestringente. 5. Collegare i fili del segnale alla morsettiera. Collegare l altra estremità del cavo al dispositivo di ingresso analogico. 6. Ripetere i passaggi 1 5 per ogni canale del modulo. NOTA Per ulteriori informazioni sul cablaggio di tipi di termocoppia con messa a terra, senza messa a terra ed esposti consultare Appendice D Uso delle giunzioni della termocoppia.

35 Installazione e cablaggio 3-13 Schema di cablaggio Sensore CJC CJC + termocoppia senza messa a terra NC IN + + CJC - IN - IN 3+ IN IN 3- IN 1- IN 4+ IN 2+ IN 4- IN 2- IN 5+ IN 5- NC CJC 1- CJC 1+ Sensore CJC termocoppia con messa a terra entro 1 V cc termocoppia con messa a terra NOTA Se si usa una termocoppia senza messa a terra, lo schermo deve essere collegato a terra all estremità lato modulo. IMPORTANTE Se si usano termocoppie con messa a terra e/o scoperte a contatto con materiale conduttivo, il potenziale di terra tra due canali non può superare ±1 V cc, altrimenti la lettura delle temperature risulterà imprecisa. Compensazione della giunzione fredda Per ottenere letture precise da ognuno dei canali, è necessario compensare la temperatura della giunzione fredda (temperatura alla giunzione sul morsetto del modulo tra il filo della termocoppia e il canale di ingresso). Nella morsettiera removibile sono stati inseriti due termoresistenze che provvedono alla compensazione della giunzione fredda. Per garantire un adeguata precisione, queste termoresistenze devono rimanere installate. ATTENZIONE! Non rimuovere o allentare le termoresistenze di compensazione situate tra i due morsetti CJC superiore e inferiore. Le due termoresistenze sono fondamentali per assicurare letture precise di termocoppie su ogni canale. Se un sensore CJC viene rimosso, il modulo continuerà a funzionare nella modalità termocoppia, ma con una precisione ridotta. Vedere Determinazione della risposta del circuito aperto (Bit 6 e 5) a pagina 4-1. In caso di rimozione accidentale di una termoresistenza, reinstallarla collegandola a ciascuna coppia di morsetti CJC. AB Spares

36 3-14 Installazione e cablaggio Calibrazione Il modulo per termocoppia viene calibrato inizialmente in fabbrica. Il modulo è inoltre dotato di una funzione di calibrazione automatica. All esecuzione di un ciclo di calibrazione automatica, il multiplexer del modulo viene impostato al potenziale di terra del sistema e viene effettuata una lettura A/D. Il convertitore A/D imposta quindi il proprio ingresso interno sulla sorgente della tensione di precisione del modulo. Viene quindi effettuata un altra lettura. Il convertitore A/D utilizza questi numeri per compensare errori di offset (zero) e di guadagno (intervallo) del sistema. La calibrazione automatica di un canale viene eseguita ogni volta che il canale viene abilitato. È inoltre possibile programmare il modulo affinché esegua cicli di calibrazione periodici, ogni cinque minuti. Vedere Selezione dell abilitazione/disabilitazione della calibrazione ciclica (Parola 6, Bit ) a pagina Per conservare una precisione ottimale del sistema, eseguire periodicamente un ciclo di calibrazione automatica. IMPORTANTE Il modulo non converte i dati di ingresso durante il ciclo di calibrazione successivo a una modifica della configurazione. Durante la calibrazione automatica ciclica, i tempi di scansione del modulo aumentano di un massimo di 112 ms.

37 Capitolo 4 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Una volta installato il modulo di ingresso per termocoppia/mv 1769-IT6, è necessario configurarlo, di norma mediante il software di programmazione compatibile con il controllore (ad esempio, RSLogix 5 o RSLogix 5). Una volta che la configurazione è stata completata e riportata nella logica ladder, è necessario far funzionare il modulo e verificarne la configurazione. Questo capitolo contiene informazioni su quanto segue: mappa della memoria del modulo accesso ai dati del file immagine degli ingressi configurazione dei canali determinazione della gamma e della risoluzione effettiva determinazione del tempo di aggiornamento del modulo Mappa della memoria del modulo Il modulo utilizza otto parole di ingresso per i dati ed i bit di stato (immagine ingressi) e sette parole di configurazione. slot e Immagine ingressi File slot e File di configurazione Immagine ingressi 8 parole File di configurazione 7 parole Mappa della memoria Parola di dati Canale Parola Parola di dati Canale 1 Parola 1 Parola di dati Canale 2 Parola 2 Parola di dati Canale 3 Parola 3 Parola di dati Canale 4 Parola 4 Parola di dati Canale 5 Parola 5 Bit di stato generale/circuito aperto Parola 6 Bit di sovragamma/sottogamma Parola 7 Parola di configurazione Canale Parola di configurazione Canale 1 Parola di configurazione Canale 2 Parola di configurazione Canale 3 Parola di configurazione Canale 4 Parola di configurazione Canale 5 Parola Parola 1 Parola 2 Parola 3 Parola 4 Parola 5 Parola di configurazione modulo Parola 6 Bit 15 Bit NOTA Non tutti i controllori supportano l accesso da programma al file di configurazione. Consultare il manuale utente del controllore. AB Spares 1

38 4-2 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Accesso ai dati del file immagine degli ingressi Il file immagine degli ingressi rappresenta parole di dati e parole di stato. Le parole di ingresso da a 5 contengono i dati che rappresentano il valore degli ingressi analogici dei canali 5. Queste parole di dati sono valide solo quando il canale è abilitato e non vi sono errori. Le parole di ingresso 6 e 7 contengono i bit di stato. Per ricevere informazioni di stato valide, il canale deve essere abilitato. È possibile accedere alle informazioni contenute nel file immagine degli ingressi utilizzando la schermata di configurazione del software di programmazione. Per informazioni sulla configurazione del modulo in un sistema MicroLogix 15 mediante il software RSLogix 5, vedere Appendice E; per CompactLogix con RSLogix 5, vedere Appendice F; per l adattatore DeviceNet 1769-ADN con RSNetworx, vedere Appendice G. File dati di ingresso La tabella dati di ingresso consente di accedere ai dati letti dal modulo da utilizzare nel programma di controllo, con accesso a parole o bit. La struttura della tabella dati è illustrata nella tabella seguente. Tabella 4.1 Tabella dati di ingresso Parola/ Bit (1) Dati di ingresso analogici Canale 1 Dati di ingresso analogici Canale 1 2 Dati di ingresso analogici Canale 2 3 Dati di ingresso analogici Canale 3 4 Dati di ingresso analogici Canale 4 5 Dati di ingresso analogici Canale 5 6 OC7 OC6 OC5 OC4 OC3 OC2 OC1 OC S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S 7 U O U1 O1 U2 O2 U3 O3 U4 O4 U5 O5 U6 O6 U7 O7 (1) La modifica dei valori dei bit non è supportata da tutti i controllori. Per ulteriori dettagli, consultare il manuale del controllore. Valori dei dati di ingresso Le parole di dati 5 corrispondono ai canali 5 e contengono i dati di ingresso analogici convertiti provenienti dal dispositivo di ingresso. Il bit più significativo, il bit 15, è il bit di segno (SGN). Bit di stato generale (da S a S7) I bit S S5 della parola 6 contengono informazioni di stato generali per i canali 5. I bit S6 e S7 contengono informazioni di stato generali per i due sensori CJC (S6 corrisponde a CJC, S7 a CJC1). Se impostati (1), questi bit indicano un errore (sovragamma o sottogamma, circuito aperto o dati di ingresso non validi) associato al canale corrispondente. La condizione di dati non validi viene descritta di seguito.

39 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-3 Condizione di dati non validi I bit di stato generale S S5 indicano anche se i dati di ingresso di un particolare canale, da a 5, vengono convertiti in modo corretto (valido) dal modulo o meno. La condizione di dati non validi può verificarsi (bit impostato) quando lo scaricamento di una nuova configurazione di un canale viene accettato dal modulo (configurazione corretta), ma prima che il convertitore A/D possa fornire dati validi (correttamente configurati) al master/controllore del bus Le seguenti informazioni evidenziano il funzionamento del bit della condizione di dati non validi. 1. La condizione del bit predefinita e di accensione del modulo viene azzerata (). 2. La condizione del bit viene impostata (1) quando il modulo riceve e ritiene valida una nuova configurazione. La condizione impostata (1) del bit persiste finché il modulo non inizia a convertire i dati analogici per la nuova configurazione precedentemente accettata. All avvio della conversione, la condizione del bit viene azzerata (). Il tempo impiegato dal modulo per avviare la procedura di conversione dipende dal numero di canali in fase di configurazione e dalla quantità di dati di configurazione scaricati dal controllore. NOTA Se la nuova configurazione non è valida, la funzione del bit rimane azzerata () e il modulo evidenzia un errore di configurazione. Vedere Errori di configurazione a pagina Se errori hardware A/D impediscono l esecuzione della procedura di conversione, la condizione del bit viene impostata (1). Bit indicatori di circuito aperto (da OC a OC7) I bit OC OC5 della parola 6 contengono informazioni di errore di circuito aperto per i canali 5. Gli errori relativi ai sensori CJC sono indicati in OC6 e OC7. Il bit viene impostato (1) in presenza di una condizione di circuito aperto. Per maggiori informazioni sul funzionamento con circuito aperto, vedere Rilevamento di circuito aperto a pagina 5-3. Bit indicatori di sovragamma (da O a O7) I bit di sovragamma per i canali da a 5 e i sensori CJC sono contenuti nella parola 7, bit pari. Valgono per tutti i tipi di ingresso. Quando è impostato (1), il bit di sovragamma indica un segnale di ingresso al massimo della propria gamma di funzionamento normale per il canale o sensore rappresentato. Il modulo azzera () automaticamente il bit quando il valore dei dati scende al di sotto del limite massimo di quella gamma. AB Spares

40 4-4 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Bit indicatori disottogamma (U U7) I bit di sottogamma per i canali da a 5 e i sensori CJC sono contenuti nella parola 7, bit dispari. Valgono per tutti i tipi di ingresso. Quando è impostato (1), il bit indicatore di sottogamma indica un segnale di ingresso al minimo della propria gamma di funzionamento normale per il canale o sensore rappresentato. Il modulo azzera () automaticamente il bit quando la condizione di sottogamma viene eliminata e il valore dei dati rientra nella normale gamma di funzionamento. Configurazione dei canali Dopo aver installato il modulo, è necessario configurare i dettagli di funzionamento, come il tipo di termocoppia, le unità di temperatura ecc. per ogni canale. I dati di configurazione dei canali relativi al modulo vengono memorizzati nel file di configurazione del controllore, un file di lettura e scrittura. Il file dati di configurazione viene mostrato di seguito. Le definizioni dei bit vengono fornite in Configurazione dei canali a pagina 4-6. Le definizioni dettagliate di ogni parametro di configurazione vengono illustrate dopo la tabella.

41 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-5 File dati di configurazione Nel file dati di configurazione, il valore predefinito dei dati di configurazione è rappresentato da zeri. La struttura del file di configurazione dei canali viene mostrata di seguito. Parola/ Bit Abilitazione Canale Abilitazione Canale 1 Abilitazione Canale 2 Abilitazione Canale 3 Abilitazione Canale 4 Abilitazione Canale 5 Formato dati Canale Formato dati Canale 1 Formato dati Canale 2 Formato dati Canale 3 Formato dati Canale 4 Formato dati Canale 5 Tipo di ingresso Canale Tipo di ingresso Canale 1 Tipo di ingresso Canale 2 Tipo di ingresso Canale 3 Tipo di ingresso Canale 4 Tipo di ingresso Canale 5 Unità di temperatura Canale Unità di temperatura Canale 1 Unità di temperatura Canale 2 Unità di temperatura Canale 3 Unità di temperatura Canale 4 Unità di temperatura Canale 5 6 Riservato Condizione di circuito aperto Canale Condizione di circuito aperto Canale 1 Condizione di circuito aperto Canale 2 Condizione di circuito aperto Canale 3 Condizione di circuito aperto Canale 4 Condizione di circuito aperto Canale 5 Non usato Non usato Non usato Non usato Non usato Non usato Non usato Non usato Non usato Non usato Non usato Non usato Il file di configurazione può anche essere modificato mediante il programma di controllo, se supportato dal controllore. Per informazioni sulla configurazione del modulo mediante RSLogix 5 (con il controllore MicroLogix 15), vedere Appendice E; mediante RSLogix 5 (controllore CompactLogix), vedere Appendice F; mediante RSNetworx (1769-ADN), vedere Appendice G. La struttura e le impostazioni dei bit vengono mostrate in Configurazione dei canali a pagina 4-6. Frequenza filtro Canale Frequenza filtro Canale 1 Frequenza filtro Canale 2 Frequenza filtro Canale 3 Frequenza filtro Canale 4 Frequenza filtro Canale 5 Abilitazione/ Disabilitazione calibrazione ciclica AB Spares

42 4-6 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Configurazione dei canali Ogni parola di configurazione dei canali è composta da campi di bit la cui impostazione determina la modalità di funzionamento del canale. Per informazioni sulle impostazioni di configurazione valide e il loro significato, consultare questa tabella e le successive descrizioni. Per selezionare Impostare i bit in questo modo Frequenza filtro 1 Hz 6 Hz Hz 1 25 Hz Hz 1 1 khz 1 1 Circuito Fuori scala alto aperto Fuori scala basso 1 Mantenimento ultimo 1 stato Zero 1 1 Unità di Gradi C temperatura Gradi F 1 Tipo di Termocoppia J ingresso Termocoppia K 1 Termocoppia T 1 Termocoppia E 1 1 Termocoppia R 1 Termocoppia S 1 1 Termocoppia B 1 1 Termocoppia N Termocoppia C 1 da 5 a +5 mv 1 1 da 1 a +1 mv 1 1 Formato dati Primario/Proporzionale Unità ingegneristiche 1 Unità ingegneristiche x 1 1 Scala PID 1 Gamma percentuale 1 1 Abilitazione Canale Disabilitazione Abilitazione 1 (1) Qualunque tentativo di scrivere una configurazione di bit non valida in un campo di selezione produrrà un errore di configurazione del modulo. Non usato (1) NOTA Le impostazioni predefinite di una particolare funzione sono indicate da zeri. Ad esempio, la frequenza di filtro predefinita è 6 Hz.

43 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-7 Abilitazione o disabilitazione di un canale (Bit 15) È possibile abilitare o disabilitare singolarmente ognuno dei sei canali usando il bit 15. Il modulo effettua la scansione solo dei canali abilitati. L abilitazione impone una nuova calibrazione del canale prima del rilevamento dei dati di ingresso. La disabilitazione di un canale imposta la parola dati del canale stesso a zero. NOTA Quando un canale non è abilitato (), il convertitore A/D non fornisce alcun ingresso al controllore. In questo modo viene velocizzata la risposta dei canali attivi, migliorando le prestazioni. Selezione del formato dati (Bit 14 12) Questa selezione configura i canali 5 affinché presentino i dati analogici in uno dei seguenti formati: Dati primari/proporzionali Unità ingegneristiche x 1 Unità ingegneristiche x 1 In scala per PID Gamma percentuale Tabella 4.2 Formato delle parole dati dei canali Tipo di ingresso Formato dati Unità ingegneristiche x1 Unità ingegneristiche x1 C F C F Scala PID Dati primari/ proporzionali J da 21 a +12 da 346 a da 21 a +12 da 346 a da a da a K da 27 a da 454 a da 27 a da 454 a da a da a T da 27 a +4 da 454 a +752 da 27 a da 454 a da a da a E da 27 a da 454 a da 27 a da 454 a da a da a R da a da +32 a 3214 da a da +32 a 3214 da a da a S da a da +32 a 3214 da a da +32 a 3214 da a da a B da +3 a 182 da +572 a da +3 a (1) 182 N da 21 a +13 da 346 a da 21 a +13 da +572 a 338 da 346 a da a da a da a da a C da a da +32 a da a da +32 a 4199 da a da a (1) ±5 mv da 5 a +5 (2) da 5 a +5 (2) da a da a ±1 mv da 1 a 1 (2) da 1 a 1 (2) da a da a Gamma percentuale da a +1 da a +1 da a +1 da a +1 da a +1 da a +1 da a +1 da a +1 da a +1 da a +1 da a +1 (1) Le termocoppie di tipo B e C non possono essere rappresentate in unità ingegneristiche x1 ( F) al di sopra di 3276,7 F; pertanto, verrà trattato come errore dovuto a valori superiori alla gamma. AB Spares (2) Selezionando millivolt, l impostazione della temperatura viene ignorata. Il dato di ingresso analogico è uguale per la selezione C o F.

44 4-8 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali NOTA Il formato dati in unità ingegneristiche rappresenta le reali unità di temperatura ingegneristiche fornite dal modulo al controllore. Il formato dati con incremento primario/proporzionale, in scala PID o in percentuale su tutta la scala possono fornire le risoluzioni più efficaci, ma possono anche richiedere che l utente converta i dati dei canali in unità ingegneristiche reali nel programma di controllo. Dati primari/proporzionali Il valore presentato al controllore è proporzionale all ingresso selezionato e convertito in scala sulla gamma dati massima consentita dalla risoluzione in bit del convertitore A/D e dal filtro selezionato. Il formato dati primario/proporzionale fornisce anche la migliore risoluzione tra tutti i formati di dati. Se per un canale si seleziona il formato dati primario/proporzionale, la parola dati sarà costituita da un numero compreso tra e Ad esempio, se viene selezionata una termocoppia di tipo J, la temperatura minima di 21 C corrisponde a incrementi. La temperatura massima di 12 C corrisponde a Vedere Determinazione della Risoluzione effettiva e della gamma a pagina Unità ingegneristiche x 1 Quando si usa questo formato dati per un ingresso da termocoppia o in millivolt, il modulo converte i relativi dati di ingresso nei valori ingegneristici reali dell ingresso in millivolt o del tipo di termocoppia selezionato. Esprime temperature in unità di,1 C o,1 F. Per gli ingressi in millivolt, il modulo esprime tensioni in unità di,1 mv. NOTA Utilizzare l impostazione in unità ingegneristiche x 1 per avere letture di temperatura in gradi Celsius o Fahrenheit interi. La risoluzione del formato dati in unità ingegneristiche x 1 dipende dalla gamma e dal filtro selezionati. Vedere Determinazione della risoluzione effettiva e della gamma a pagina Unità ingegneristiche x 1 Quando si usa un ingresso per termocoppia con questo formato dati, il modulo converte i dati di ingresso nei valori di temperatura reali del tipo di termocoppia selezionato. Con questo formato, il modulo esprime le temperature in unità di 1 C o 1 F. Per gli ingressi millivolt, il modulo esprime tensioni in unità di,1 mv.

45 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-9 La risoluzione del formato dati in unità ingegneristiche x 1 dipende dalla gamma e dal filtro selezionati. Vedere Determinazione della risoluzione effettiva e della gamma a pagina Scala PID Il valore presentato al controllore è un numero intero con segno dove rappresenta il livello di ingresso inferiore e il livello di ingresso superiore. Per ottenere il valore, il modulo converte la gamma dei segnali di ingresso in un gamma compresa tra e , lo standard dell algoritmo PID per i controllori MicroLogix 15 e altri controllori Allen-Bradley (es. SLC). Ad esempio, se viene utilizzata una termocoppia di tipo J, la temperatura minima della termocoppia stessa è 21 C che corrisponde a incrementi. La temperatura massima della gamma di ingressi, 12 C, corrisponde a incrementi. Gamma percentuale I dati di ingresso vengono presentati all utente in percentuale di una gamma specificata. Il modulo converte la gamma del segnale di ingresso in una gamma compresa tra e +1. Ad esempio, usando una termocoppia di tipo J, la gamma compresa tra 21 C e +12 C viene rappresentata come gamma compresa tra % e 1 %. Vedere Determinazione della risoluzione effettiva e della gamma a pagina Selezione del tipo di ingresso (Bit 11 8) I bit da 11 a 8 della parola di configurazione del canale indicano il tipo di dispositivo di ingresso da termocoppia o in millivolt. Ogni canale può essere configurato singolarmente per qualunque tipo di ingresso. AB Spares

46 4-1 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Selezione delle unità di temperatura (Bit 7) Il modulo supporta due diverse gamme linearizzate/in scala per le termocoppie, gradi Celsius ( C) e gradi Fahrenheit ( F). Il bit 7 viene ignorato per i tipi di ingresso in millivolt, oppure quando vengono usati i formati di dati primario/proporzionale, scala PID o percentuale. IMPORTANTE Se si utilizza il formato dati unità ingegneristiche x 1 e l unità di temperatura gradi Fahrenheit, i tipi di termocoppia B e C non possono raggiungere la temperatura nell intera scala con una rappresentazione numerica con segno a 16 bit. Qualora il canale stesso tenti di rappresentare il valore in scala intera, nel canale configurato si verificherà un errore sovragamma. La temperatura massima rappresentabile è 3276,7 F. Determinazione della risposta per circuito aperto (Bit 6 e 5) La condizione di circuito aperto si verifica in caso di separazione fisica o apertura di un dispositivo di ingresso o della relativa prolunga. Questo può accadere se il filo viene tagliato o scollegato dalla morsettiera. NOTA Se un sensore CJC viene rimosso dalla morsettiera del modulo, viene impostato il relativo bit di circuito aperto (1) e il modulo continua a elaborare le letture della termocoppia con una precisione ridotta. Se all accensione viene rilevato un circuito CJC aperto, il modulo utilizza 25 C come temperatura rilevata in quella posizione. Se viene rilevato un circuito CJC aperto durante il normale funzionamento, viene utilizzata l ultima lettura CJC valida. Un canale configurato per l ingresso in millivolt non viene influenzato da condizioni di circuito CJC aperto. Per ulteriori dettagli, vedere Rilevamento di circuito aperto a pagina 5-3. I bit 6 e 5 definiscono lo stato della parola dati del canale quando viene rilevata una condizione di circuito aperto nel canale. Quando rileva un circuito aperto, il modulo trascura i dati di ingresso effettivi a seconda dell opzione specificata. Le opzioni di circuito aperto vengono illustrate nella tabella seguente. Tabella 4.3 Definizioni della risposta di circuito aperto Opzione di risposta Fondo scala superiore Fondo scala inferiore Ultimo stato Zero Definizione Imposta il valore dei dati di ingresso al valore superiore dell intera scala della parola di dati del canale. Il valore in scala intera viene determinato dal tipo di ingresso e dal formato di dati selezionati. Imposta il valore dei dati di ingresso al valore inferiore dell intera scala della parola di dati del canale. Il valore di scala inferiore viene determinato dal tipo di ingresso e dal formato di dati selezionati. Imposta il valore dei dati di ingresso all ultimo valore prima del rilevamento del circuito aperto. Imposta il valore dei dati di ingresso a per forzare la parola di dati del canale a.

47 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-11 Selezione della frequenza del filtro di ingresso (Bit 2 ) Il campo di selezione del filtro di ingresso consente di selezionare la frequenza filtro per ogni canale e fornisce lo stato di sistema dell impostazione del filtro di ingresso per i canali 5. La frequenza filtro influenza quanto segue, come spiegato più avanti nel capitolo: caratteristiche della reiezione dei disturbi degli ingressi del modulo risposta del canale ad un gradino frequenza di taglio del canale risoluzione effettiva tempo di aggiornamento del modulo Effetti della frequenza filtro sulla reiezione dei disturbi La frequenza filtro scelta dall utente per un canale del modulo determina la quantità di reiezione dei disturbi relativa agli ingressi. Una frequenza più bassa (5 Hz rispetto a 5 Hz) fornisce una migliore reiezione dei disturbi e incrementa la risoluzione effettiva, ma aumenta anche il tempo di aggiornamento del canale. Una frequenza filtro più elevata fornisce una minore reiezione dei disturbi, ma riduce il tempo di aggiornamento del canale e la risoluzione effettiva. Nel selezionare la frequenza filtro, è necessario prendere in considerazione la frequenza di taglio e la risposta al gradino del canale per ottenere una reiezione dei disturbi accettabile. Scegliere una frequenza filtro di modo che il segnale più veloce a cambiare sia inferiore a quello della frequenza di taglio del filtro. La reiezione in modalità comune è migliore di 115 db a 5 e 6 Hz, con i filtri impostati rispettivamente a quelle frequenze o a 1 Hz. Il modulo offre buone prestazioni in presenza di disturbi in modalità comune finché i segnali applicati ai morsetti di ingresso positivi e negativi dell utente non superano il valore nominale della tensione in modalità comune (±1 V) del modulo. Un errato collegamento a terra può essere fonte di disturbi in modalità comune. NOTA Anche i disturbi dell alimentatore dei trasduttori, dei circuiti dei trasduttori o le irregolarità delle variabili di processo possono essere fonti di disturbi in modalità normale. NOTA La frequenza filtro dei sensori CJC del modulo è la frequenza filtro più bassa di qualunque tipo di termocoppia abilitato per massimizzare l equilibrio tra risoluzione effettiva e tempo di aggiornamento del canale. AB Spares

48 4-12 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Effetti della frequenza filtro sulla risposta del canale ad un gradino. La frequenza filtro di un canale determina la sua risposta ad un gradino. La risposta ad un gradino è il tempo impiegato dal segnale di ingresso analogico per raggiungere il 1 % del suo valore finale previsto, data una variazione a gradino pari all'intera scala del segnale di ingresso. Ciò significa che se un segnale di ingresso cambia più rapidamente della risposta al gradino del canale, una parte di quel segnale verrà attenuata dal filtro del canale. La risposta al gradino del canale viene calcolata con un tempo di assestamento di 3 x (1/ frequenza di filtro). Tabella 4.4 Frequenza filtro e risposta al gradino Frequenza filtro Risposta al gradino 1 Hz 3 ms 5 Hz 6 ms 6 Hz 5 ms 25 Hz 12 ms 5 Hz 6 ms 1 khz 3 ms Frequenza di taglio del canale La frequenza di taglio del filtro, 3 db, è il punto sulla curva della risposta in frequenza in cui i componenti della frequenza del segnale di ingresso vengono fatti passare con un attenuazione di 3 db. La seguente tabella mostra le frequenze di taglio dei filtri supportati. Tabella 4.5 Frequenza filtro rispetto alla frequenza di taglio del canale Frequenza filtro Frequenza di taglio 1 Hz 2,62 Hz 5 Hz 13,1 Hz 6 Hz 15, Hz 25 Hz 65, Hz 5 Hz 131 Hz 1 khz 262 Hz Tutti i componenti della frequenza di ingresso pari o inferiori alla frequenza di taglio vengono fatti passare dal filtro digitale con meno di 3 db di attenuazione. Tutte le componenti della frequenza di ingresso superiori alla frequenza di taglio vengono attenuati in modo crescente come mostrato nei grafici a pagina 4-13.

49 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-13 Guadagno (db) 3 db 3 db Hz Figura 4.1 Grafici della risposta in frequenza Frequenza filtro di ingresso a 1 Hz Frequenza filtro di ingresso a 5 Hz Frequenza (Hz) Guadagno (db) Hz Frequenza (Hz) 3 Guadagno (db) 3 db Hz Frequenza filtro di ingresso a 6 Hz Frequenza (Hz) 36 Guadagno (db) 3 db Hz Frequenza filtro di ingresso a 25 Hz Frequenza (Hz) 13 Guadagno (db) 3 db Hz Frequenza filtro di ingresso a 5 Hz Frequenza (Hz) 3 Guadagno (db) 3 db K 2K 3K 4K 5K 262 Hz Frequenza filtro di ingresso a 1 Hz Frequenza (Hz) 6K La frequenza di taglio di ciascun canale è determinata dalla frequenza filtro selezionata. Scegliere una frequenza filtro tale che il segnale più veloce a cambiare sia inferiore a quello della frequenza di taglio del filtro. La frequenza di taglio non deve essere confusa con il tempo di aggiornamento. La frequenza di taglio, infatti, riguarda il modo in cui il filtro digitale attenua le componenti della frequenza del segnale di ingresso. Il tempo di aggiornamento, invece, definisce la velocità con cui il canale di ingresso viene scandito e con cui la parola dati del canale viene aggiornata. AB Spares

50 4-14 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Selezione dell abilitazione/disabilitazione della calibrazione ciclica (Parola 6, Bit ) La calibrazione ciclica serve a ridurre errori di offset e guadagno a causa di variazioni di temperatura all interno del modulo. Impostando la parola 6, bit a, è possibile configurare il modulo affinché esegua la calibrazione di tutti i canali abilitati. L impostazione di questo bit a 1 disabilita la calibrazione ciclica. È possibile programmare il ciclo di calibrazione affinché venga eseguito ogni volta che si desidera in caso di sistemi che consentono modifiche allo stato di questo bit mediante il programma ladder. Quando la funzione di calibrazione è abilitata (bit = ), il ciclo di calibrazione viene eseguito una volta su tutti i canali abilitati. Successivamente, se la funzione rimane impostata, il ciclo di calibrazione verrà eseguito ogni cinque minuti. Il ciclo di calibrazione di ogni canale abilitato è distribuito su diversi cicli di scansione del modulo entro il periodo di cinque minuti per limitare l impatto sulla velocità di risposta del sistema. Vedere Effetti della calibrazione automatica sul tempo di aggiornamento del modulo a pagina Determinazione della risoluzione effettiva e della gamma La risoluzione effettiva di un canale di ingresso dipende dalla frequenza filtro selezionata per quel canale. I seguenti grafici riportano la risoluzione effettiva per ogni selezione della gamma alle sei frequenze disponibili. Questi grafici non includono gli effetti di disturbi di ingresso non filtrati. Scegliere la frequenza più adatta alle proprie esigenze.

51 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-15 Figura 4.2 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo B con filtri a 1, 5 e 6 Hz Risoluzione effettiva ( C) Hz Filter 5 Hz Filter 6 Hz Filter Temperatura ( C) Risoluzione effettiva ( F) Hz Filter 5 Hz Filter 6 Hz Filter Temperatura ( F) AB Spares

52 4-16 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Figura 4.3 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo B con filtri a 25, 5 e 1 khz Risoluzione effettiva ( C) Temperatura ( C) 25 Hz Filter 5 Hz Filter 1 khz Filter Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 25 Hz Filter 5 Hz Filter 1 khz Filter

53 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-17 Figura 4.4 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo C con filtri a 1, 5 e 6 Hz Risoluzione effettiva ( C) Temperatura ( C) 1 Hz 5 Hz 6 Hz Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 1 Hz 5 Hz 6 Hz AB Spares

54 4-18 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Figura 4.5 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo C con filtri a 25, 5 e 1 khz Risoluzione effettiva ( C) Temperatura ( C) 25 Hz 5 Hz 1 khz Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 25 Hz 5 Hz 1 khz

55 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-19 Figura 4.6 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo E con filtri a 1, 5 e 6 Hz 4 Risoluzione effettiva ( C) Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura ( C) 7 6 Risoluzione effettiva ( F) Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura ( F) AB Spares

56 4-2 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Figura 4.7 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo E con filtri a 25, 5 e 1 khz Risoluzione effettiva ( C) Temperatura ( C) 25 Hz 5 Hz 1 khz Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 25 Hz 5 Hz 1 khz

57 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-21 Figura 4.8 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo J con filtri a 1, 5 e 6 Hz.5 Risoluzione effettiva ( C) Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura ( C) Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 1 Hz 5 Hz 6 Hz AB Spares

58 4-22 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Figura 4.9 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo J con filtri a 25, 5 e 1 khz 6 Risoluzione effettiva ( C) Hz 5 Hz 1 khz Temperatura ( C) Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 25 Hz 5 Hz 1 khz

59 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-23 Figura 4.1 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo K con filtri a 1, 5 e 6 Hz 7 6 Risoluzione effettiva ( C) Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura ( C) Risoluzione effettiva ( F) Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura ( F) AB Spares

60 4-24 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Figura 4.11 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo K con filtri a 25, 5 e 1 khz 12 1 Risoluzione effettiva ( C) Hz 5 Hz 1 khz Temperatura ( C) Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 25 Hz 5 Hz 1 khz

61 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-25 Figura 4.12 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo N con filtri a 1, 5 e 6 Hz Risoluzione effettiva ( C) Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura ( C) Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 1 Hz 5 Hz 6 Hz AB Spares

62 4-26 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Figura 4.13 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo N con filtri a 25, 5 e 1 khz Risoluzione effettiva ( C) Temperatura ( C) 25 Hz 5 Hz 1 khz Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 25 Hz 5 Hz 1 khz

63 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-27 Figura 4.14 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo R con filtri a 1, 5 e 6 Hz Risoluzione effettiva ( C) Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura ( C) Risoluzione effettiva ( F) Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura ( F) AB Spares

64 4-28 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Figura 4.15 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo R con filtri a 25, 5 e 1 khz 12 1 Risoluzione effettiva ( C) Hz 5 Hz 1 khz Temperatura ( C) Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 25 Hz 5 Hz 1 khz

65 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-29 Figura 4.16 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo S con filtri a 1, 5 e 6 Hz Risoluzione effettiva ( C) Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura ( C) Risoluzione effettiva ( F) Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura ( F) AB Spares

66 4-3 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Figura 4.17 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo S con filtri a 25, 5 e 1 khz 12 1 Risoluzione effettiva ( C) Hz 5 Hz 1 khz Temperatura ( C) Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 25 Hz 5 Hz 1 khz

67 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-31 Figura 4.18 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo T con filtri a 1, 5 e 6 Hz 5 Risoluzione effettiva ( C) Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura ( C) Risoluzione effettiva ( F) Temperatura ( F) 1 Hz 5 Hz 6 Hz AB Spares

68 4-32 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Figura 4.19 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per le termocoppie di tipo T con filtri a 25, 5 e 1 khz 8 7 Risoluzione effettiva ( C) Temperatura ( C) 25 Hz 5 Hz 1 khz Risoluzione effettiva ( F) Hz 5 Hz 1 khz Temperatura ( F)

69 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-33 Tabella 4.6 Risoluzione effettiva rispetto alla selezione del filtro di ingresso per ingressi millivolt Frequenza filtro ±5 mv ±1 mv 1 Hz 6 µv 6 µv 5 Hz 9 µv 12 µv 6 Hz 9 µv 12 µv 25 Hz 125 µv 15 µv 5 Hz 25 µv 3 µv 1 khz 1 µv 13 µv La seguente tabella identifica il numero di bit significativi usati per rappresentare i dati di ingresso per ogni frequenza filtro disponibile. Il numero di bit significativi viene definito come il numero di bit che non subiranno o subiranno solo scarse distorsioni a causa di disturbi. Viene usato nella definizione della risoluzione effettiva. NOTA Le risoluzioni fornite dai filtri valgono solo per il formato dati primario/proporzionale. Determinazione del tempo di aggiornamento del modulo Il tempo di aggiornamento del modulo è il tempo impiegato dal modulo per campionare e convertire i segnali di ingresso di tutti i canali di ingresso abilitati e per inviare i dati risultanti al processore. Il tempo di aggiornamento del modulo può essere calcolato sommando tutti i tempi dei canali abilitati. Il modulo campiona i canali abilitati in sequenza formando un anello continuo, come mostrato sotto. Campionamentmentmento Campiona- Campiona- Abilitato Abilitato Abilitato Abilitato Canale Canale 1 Canale 2 Campionamento Canale 3 Canale 4 disabilitato Canale 5 disabilitato Nessuna termocoppia Calibrazione non attiva Campionamentmento Campiona- Abilitato Canale 4 Abilitato Canale 5 TC abilitata Campionamento CJC Calibrazione attiva Esecuzione calibrazione AB Spares

70 4-34 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali Il tempo di aggiornamento dei canali dipende dalla selezione del filtro di ingresso. La seguente tabella mostra i tempi di aggiornamento dei canali. Tabella 4.7 Tempo di aggiornamento dei canali Frequenza filtro Tempo di aggiornamento dei canali 1 Hz 33 ms 5 Hz 63 ms 6 Hz 53 ms 25 Hz 15 ms 5 Hz 9 ms 1 khz 7 ms L ingresso CJC viene campionato solo se uno o più canali vengono abilitati per un tipo di termocoppia. Il tempo di aggiornamento dell ingresso CJC è uguale al tempo di aggiornamento massimo del canale di uno dei tipi di ingresso per termocoppia abilitati. In quel caso, per ogni scansione viene eseguito un solo aggiornamento CJC. Consultare lo schema di scansione alla pagina precedente. Il tempo di calibrazione ciclica vale solo nel caso in cui tale funzione sia abilitata e attiva. Se attiva, la calibrazione ciclica è distribuita su diversi cicli di scansione una volta ogni cinque minuti per limitare l impatto sul tempo di aggiornamento del modulo. Effetti della calibrazione automatica sul tempo di aggiornamento del modulo La funzione di calibrazione automatica del modulo consente la correzione di errori di precisione provocati dalla deriva per la temperatura sulla gamma della temperatura di funzionamento del modulo (da a 6 C). La calibrazione automatica viene eseguita in caso di modifica della modalità del sistema da Program a Run su tutti i canali configurati oppure qualora sia stata modificata in linea (1) la configurazione di un canale. Inoltre, è possibile configurare il modulo affinché esegua la calibrazione automatica ogni 5 minuti durante il normale funzionamento. È anche possibile disabilitare questa funzione usando l opzione di Abilitazione/Disabilitazione della calibrazione ciclica (l impostazione predefinita è di abilitazione). Questa funzione consente di effettuare un ciclo di calibrazione in qualsiasi momento, su comando dell utente, abilitando e quindi disabilitando il bit. (1) Se si abilita la funzione di calibrazione automatica ciclica, il tempo di aggiornamento del modulo aumenta a ogni esecuzione della funzione stessa. Per limitare l impatto sul tempo di aggiornamento del modulo, la funzione di calibrazione automatica è distribuita su due scansioni del modulo stesso. La prima parte (offset/) della calibrazione di un (1) Non tutti i controllori consentono modifiche di configurazione in linea. Per ulteriori dettagli, consultare il manuale utente del controllore. Durante una modifica di configurazione in linea, i dati di ingresso del canale interessato non vengono aggiornati dal modulo.

71 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-35 canale aggiunge 71 ms, mentre la seconda (guadagno/intervallo) aggiunge 112 ms all aggiornamento del modulo. Ciò avviene su due scansioni consecutive del modulo. Ogni canale abilitato richiede un ciclo di offset/ e uno di guadagno/intervallo separati, a meno che un canale da scandire non usi un Tipo di ingresso della stessa Classe di un canale precedentemente calibrato. Vedere la figura a pagina 4-33 e la tabella delle Classi di ingresso di seguito. In quel caso vengono usati i valori di calibrazione offset e guadagno del canale precedente, senza richiedere ulteriore tempo. Tabella 4.8 Classe di ingresso Tipo di ingresso Classe di ingresso Termocoppie B, C, R, S e T 1 Termocoppie E, J, K e N 2 5 mv 2 1 mv 3 Sensori CJC 4 Calcolo del tempo di aggiornamento del modulo Per determinare il tempo di aggiornamento del modulo, sommare i singoli tempi di aggiornamento dei canali per ogni canale abilitato e il tempo di aggiornamento CJC se uno o più canali sono abilitati come ingressi per termocoppia. EXEMPLO 1. Due canali abilitati per ingressi in millivolt Canale : ±5 mv con filtro a 6 Hz Ingresso Canale 1: ±5 mv con filtro a 5 Hz Da Tabella 4.7, Tempo di aggiornamento dei canali, a pagina 4-34: Tempo di aggiornamento del modulo = Tempo aggiornamento Canale + Tempo aggiornamento Canale 1 = 53 ms + 9 ms = 62 ms EXEMPLO 2. Tre canali abilitati per ingressi diversi Ingresso Canale : Termocoppia di tipo J con filtro a 1 Hz Ingresso Canale 1: Termocoppia di tipo J con filtro a 6 Hz Ingresso Canale 2: ±1 mv con filtro a 25 Hz Da Tabella 4.7, Tempo di aggiornamento dei canali, a pagina 4-34: Tempo di aggiornamento del modulo = Tempo aggiornamento Canale + Tempo aggiornamento Canale 1 + Tempo aggiornamento Canale 2 + Tempo aggiornamento CJC (utilizza il filtro per termocoppia più basso selezionato) = 33 ms + 53 ms + 15 ms + 33 ms = 674 ms AB Spares

72 4-36 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali EXEMPLO 3.Tre canali abilitati per ingressi diversi con calibrazione ciclica abilitata Ingresso Canale : Termocoppia di tipo T con filtro a 6 Hz Ingresso Canale 1: Termocoppia di tipo T con filtro a 6 Hz Ingresso Canale 2: Termocoppia di tipo J con filtro a 6 Hz Da Tabella 4.7, Tempo di aggiornamento dei canali, a pagina 4-34: Tempo di aggiornamento del modulo senza ciclo di calibrazione automatica = Tempo aggiornamento Canale + Tempo aggiornamento Canale 1 + Tempo aggiornamento Canale 2 + Tempo aggiornamento CJC (utilizza il filtro per termocoppia più basso selezionato) = 53 ms + 53 ms + 53 ms + 53 ms = 212 ms Tempo di aggiornamento del modulo durante un ciclo di calibrazione automatica Scansione 1 Canale (Scansione modulo 1) = Tempo aggiornamento Canale + Tempo aggiornamento Canale 1 + Tempo aggiornamento Canale 2 + Tempo aggiornamento CJC + Tempo guadagno Canale = 53 ms + 53 ms + 53 ms + 53 ms ms = 324 ms Scansione 3 Canale (Scansione modulo 2) = Tempo aggiornamento Canale + Tempo aggiornamento Canale 1 + Tempo aggiornamento Canale 2 + Tempo aggiornamento CJC + Tempo offset Canale = 53 ms + 53 ms + 53 ms + 53 ms + 71 ms = 283 ms Scansione 1 Canale 1 : (nessun impatto di scansione) Non è necessario alcun ciclo di calibrazione automatica, dato che il Canale 1 è della stessa Classe di ingresso del Canale. I dati vengono aggiornati nella scansione 3. Scansione 1 Canale 2 (Scansione modulo 3) = Tempo aggiornamento Canale + Tempo aggiornamento Canale 1 + Tempo aggiornamento Canale 2 + Tempo aggiornamento CJC + Tempo guadagno Canale 2 = 53 ms + 53 ms + 53 ms + 53 ms ms = 324 ms Scansione 2 Canale 2 (Scansione modulo 4) = Tempo aggiornamento Canale + Tempo aggiornamento Canale 1 + Tempo aggiornamento Canale 2 + Tempo aggiornamento CJC + Tempo offset Canale 2 = 53 ms + 53 ms + 53 ms + 53 ms + 71 ms = 283 ms Scansione 1 CJC (Scansione modulo 5) = Tempo aggiornamento Canale + Tempo aggiornamento Canale 1 + Tempo aggiornamento Canale 2 + Tempo aggiornamento CJC + Tempo guadagno CJC = 53 ms + 53 ms + 53 ms + 53 ms ms = 324 ms Scansione 2 CJC (Scansione modulo 6) = Tempo aggiornamento Canale + Tempo aggiornamento Canale 1 + Tempo aggiornamento Canale 2 + Tempo aggiornamento CJC + Tempo offset CJC = 53 ms + 53 ms + 53 ms + 53 ms + 71 ms = 283 ms Al completamento dei cicli riportati sopra, il modulo torna all esecuzione di scansioni senza calibrazione automatica per circa 5 minuti. Al termine di quell intervallo, il ciclo di calibrazione automatica si ripete.

73 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali 4-37 Impatto della calibrazione automatica sull avvio del modulo durante il cambiamento di modalità A prescindere dalla selezione di Abilitazione/Disabilitazione della funzione di calibrazione ciclica, tale procedura viene eseguita automaticamente in caso di cambiamento della modalità da Program a Run e all avvio/inizializzazione successivi del modulo per tutti i canali configurati. Durante l avvio del modulo, i dati di ingresso non vengono aggiornati dal modulo e i bit di stato generale (da S a S5) vengono impostati a 1 per indicare una condizione di dati non validi. Il tempo di cui il modulo necessita per l avvio dipende dalle frequenze di filtro del canale impostate come indicato in Tabella 4.7, Tempo di aggiornamento dei canali, a pagina Quanto segue è un calcolo esemplificativo del tempo di avvio del modulo. EXEMPLO 1. Due canali abilitati per ingressi diversi Ingresso Canale : Termocoppia di tipo T con filtro a 6 Hz Ingresso Canale 1: Termocoppia di tipo J con filtro a 6 Hz Tempo di avvio del modulo = (Tempo guadagno Canale + Tempo offset Canale ) + (Tempo guadagno Canale 1 + Tempo offset Canale 1) + (Tempo guadagno CJC + Tempo offset CJC) + (Acquisizione dati CJC + Acquisizione dati CJC 1 + Acquisizione dati Canale + Acquisizione dati Canale 1) = (112 ms + 71 ms) + (112 ms + 71 ms) + (53 ms + 53 ms + 53 ms + 53 ms) = 183 ms ms ms ms = 761 ms AB Spares

74 4-38 Dati del modulo, stato e configurazione dei canali

75 Capitolo 5 Diagnostica e ricerca guasti Questo capitolo descrive la ricerca guasti del modulo di ingresso per termocoppia/mv. Questo capitolo contiene informazioni su quanto segue: considerazioni sulla sicurezza durante la ricerca guasti diagnostica interna durante il funzionamento del modulo errori del modulo contattare l assistenza tecnica Rockwell Automation Considerazioni sulla sicurezza Le considerazioni sulla sicurezza costituiscono un elemento importante delle corrette procedure di ricerca guasti. È indispensabile tenere sempre conto della propria e dell altrui sicurezza, nonché delle condizioni dell apparecchio. Le seguenti sezioni descrivono diversi aspetti della sicurezza da tenere in considerazione durante la ricerca guasti del sistema di controllo. ATTENZIONE! Non introdurre le mani in una macchina per attivare un interruttore: può verificarsi un movimento imprevisto con conseguenti lesioni personali. Aprire gli interruttori principali dell alimentazione prima di controllare collegamenti elettrici o ingressi/ uscite che possono indurre un movimento della macchina. Indicatori luminosi Quando il LED verde del modulo è acceso, vuol dire che il modulo è alimentato e che i test interni sono stati superati con successo. Tenersi a distanza dall apparecchiatura Durante la ricerca guasti del sistema, assicurarsi che il personale si tenga a distanza dall apparecchiatura. Il problema potrebbe essere intermittente e potrebbe verificarsi un movimento improvviso e imprevisto della macchina. Assicurarsi che vi sia una persona pronta ad azionare l interruttore di arresto di emergenza, qualora si renda necessario scollegare l alimentazione. AB Spares 1

76 5-2 Diagnostica e ricerca guasti Alterazione del programma Vi sono diverse cause possibili di alterazione del programma utente, tra cui condizioni ambientali estreme, interferenze elettromagnetiche (EMI), collegamenti a terra errati, cablaggi non corretti e manomissioni non autorizzate. Se si sospetta che un programma sia stato alterato, confrontarlo con un programma master precedentemente salvato. Circuiti di sicurezza I circuiti installati sulla macchina per ragioni di sicurezza, come finecorsa, pulsanti di arresto e dispositivi di blocco devono sempre essere collegati al relè di controllo principale. Questi dispositivi devono essere cablati in serie in modo tale che quando un dispositivo viene aperto, il relè di controllo principale viene diseccitato, togliendo così l alimentazione alla macchina. Non alterare mai questi circuiti per impedirne il funzionamento. Ciò potrebbe causare gravi lesioni alle persone o danni alla macchina. Funzionamento del modulo rispetto al funzionamento dei canali Il modulo esegue una diagnostica sia a livello modulo che dei canali. Le operazioni eseguite sul modulo includono funzioni come l accensione, la configurazione e la comunicazione con un master bus 1769, tipo controllore MicroLogix 15, un adattatore 1769-ADN DeviceNet o un controllore CompactLogix. Le operazioni eseguite sui canali descrivono funzioni relative ai canali stessi, come la conversione dati o il rilevamento di valori di sovragamma o sottogamma. La diagnostica interna viene eseguita a entrambi i livelli. Quando vengono rilevate, le condizioni di errore del modulo vengono immediatamente indicate dal LED di stato del modulo. Le condizioni di errore dell hardware del modulo e della configurazione dei canali vengono notificate al controllore. Le condizioni di sovragamma o sottogamma e circuito aperto dei canali vengono riportate nella tabella dei dati di ingresso del modulo. Gli errori hardware del modulo vengono di norma riportati nel file di stato I/O del controllore. Per ulteriori dettagli, consultare il manuale del controllore. Diagnostica all accensione All accensione del modulo viene eseguita una serie di verifiche diagnostiche interne. Se queste verifiche diagnostiche non vengono completate con successo, il LED di stato del modulo rimane spento e al controllore viene notificato un errore del modulo. Se il LED di stato del modulo è: Acceso Condizione indicata: Funzionamento corretto Intervento correttivo: Nessun intervento necessario. Spento Errore del modulo Spegnere e riaccendere il modulo. Se la condizione persiste, sostituire il modulo. Contattare il distributore locale o l assistenza Rockwell Automation.

77 Diagnostica e ricerca guasti 5-3 Diagnostica dei canali Quando viene abilitato un canale di ingresso, il modulo esegue un controllo diagnostico per verificare che il canale sia stato configurato correttamente. Inoltre, il canale viene testato a ogni scansione per rilevare eventuali errori di configurazione, condizioni di sovragamma e sottogamma e circuito aperto. Rilevamento di una configurazione non valida del canale Quando una parola di configurazione del canale non è definita correttamente, il modulo notifica un errore. Per una descrizione degli errori del modulo, vedere da pagina 5-4 a 5-7. Rilevamento di valori di sovragamma o sottogamma Quando i dati ricevuti sulla parola del canale non rientrano nella gamma di funzionamento definita, nella parola dei dati di ingresso 7 viene indicato un errore di sovragamma o sottogamma. Le possibili cause di una condizione di fuori gamma sono: La temperatura è troppo elevata o troppo bassa per il tipo di termocoppia usato. Viene usata la termocoppia errata per il tipo di ingresso selezionato o per la configurazione programmata. Il dispositivo di ingresso è difettoso. L ingresso del segnale proveniente dal dispositivo di ingresso non rientra nella gamma di conversione in scala. Rilevamento di circuito aperto Ad ogni scansione, il modulo esegue una verifica di circuito aperto su tutti i canali abilitati. Quando si verifica una condizione di circuito aperto, il bit di circuito aperto del canale interessato viene impostato nella parola di dati di ingresso 6. Le possibili cause di una condizione di circuito aperto sono: il dispositivo di ingresso è guasto un filo è lento o reciso il dispositivo di ingresso non è installato sul canale configurato una termocoppia non è installata correttamente AB Spares

78 5-4 Diagnostica e ricerca guasti Errori non gravi rispetto a errori gravi del modulo Gli errori non gravi del modulo sono di norma recuperabili. Gli errori dei canali (sovragamma o sottogamma) sono non gravi. Le condizioni di errore non gravi vengono indicate nella tabella dati di ingresso del modulo. Gli errori gravi del modulo sono condizioni che possono impedire il funzionamento normale o recuperabile del sistema. Quando si verificano questi errori, di norma il sistema abbandona la modalità Run o Program finché l errore non può essere eliminato. Gli errori gravi del modulo sono indicati in Tabella 5.3 Codici dei dettagli errore a pagina 5-6. Tabella di definizione degli errori del modulo Gli errori del modulo analogico vengono espressi in due campi come formato esadecimale a quattro cifre con la cifra più significativa come ignora e non pertinente. I due campi sono Errore modulo e Dettagli errore. La struttura dei dati di errore del modulo viene mostrata di seguito. Tabella 5.1 Tabella di errori del modulo Bit di ignora Errore modulo Dettagli errore Cifra esadecimale 4 Cifra esadecimale 3 Cifra esadecimale 2 Cifra esadecimale 1 Campo errore modulo La funzione del campo errore modulo è classificare gli errori in tre gruppi distinti, come descritto nella tabella di seguito. Il tipo di errore determina il tipo di informazioni riportate nel campo Dettagli errore. Questi tipi di errore del modulo vengono di norma riportati nel file di stato I/O del controllore. Per ulteriori dettagli, consultare il manuale del controllore. Tabella 5.2 Tipi di errore del modulo Tipo di errore Valore del campo errore modulo Bit 11 9 (binari) Descrizione Nessun errore Nessun errore presente. Il campo dei dettagli non contiene ulteriori informazioni. Errori hardware 1 I codici di errore hardware generali e specifici vengono indicati nel campo dei dettagli. Errori di configurazione 1 I codici di errore specifici del modulo vengono indicati nel campo dei dettagli. Questi codici di errore corrispondono a opzioni che è possibile modificare direttamente. Ad esempio, la selezione della gamma o del filtro di ingresso.

79 Diagnostica e ricerca guasti 5-5 Campo dettagli errore Controllare il campo dettagli errore quando un valore diverso da zero è presente nel campo errore modulo. A seconda del valore presente nel campo errore modulo, il campo dettagli potrà contenere codici di errore specifici del modulo o comuni a tutti i moduli analogici NOTA Se nel campo errore modulo non è presente alcun errore, il campo dettagli è impostato a zero. Errori hardware Gli errori hardware generali o specifici del modulo sono indicati nel codice di errore 1. Vedere Tabella 5.3 Codici dei dettagli errore a pagina 5-6. Errori di configurazione Se i campi del file di configurazione vengono impostati su valori non validi o non compatibili, il modulo genera un errore grave. Tabella 5.3 Codici dei dettagli errore a pagina 5-6 elenca i possibili codici di errore di configurazione specifici definiti per i moduli. AB Spares

80 5-6 Diagnostica e ricerca guasti Codici di errore La seguente tabella illustra i codici dei dettagli errore. Tabella5.3 Codici dei dettagli errore Tipo di errore Equivalente esadecimale (1) Codice di errore modulo Codice dei dettagli errore Descrizione errore Binario Binario Nessun errore X Nessun errore Errore hardware X2 1 Errore hardware generale, nessuna ulteriore informazione comune generale X Stato di riavvio accensione Errore specifico X3 1 1 Errore hardware generale, nessuna ulteriore informazione hardware X Errore hardware microprocessore; errore hardware ROM X Errore hardware EEPROM X Errore calibrazione Canale X Errore calibrazione Canale 1 X Errore calibrazione Canale 2 X Errore calibrazione Canale 3 X Errore calibrazione Canale 4 X Errore calibrazione Canale 5 X Errore di calibrazione CJC X3A Errore di calibrazione CJC1 X3B Errore convertitore A/D Canale X3C Errore convertitore A/D Canale 1 X3D Errore convertitore A/D Canale 2 X3E Errore convertitore A/D Canale 3 X3F Errore convertitore A/D Canale 4 X Errore convertitore A/D Canale 5 X Errore convertitore A/D CJC X Errore convertitore A/D CJC1

81 Diagnostica e ricerca guasti 5-7 Tabella5.3 Codici dei dettagli errore Tipo di errore Errore di configurazione specifico del modulo Equivalente esadecimale (1) (1) X rappresenta la cifra Ignora. Codice di errore modulo Binario Codice dei dettagli errore Binario Descrizione errore X4 1 Errore di configurazione generale, nessuna ulteriore informazione X Selezionato tipo di ingresso non valido (canale ) X Selezionato tipo di ingresso non valido (canale 1) X Selezionato tipo di ingresso non valido (canale 2) X Selezionato tipo di ingresso non valido (canale 3) X Selezionato tipo di ingresso non valido (canale 4) X Selezionato tipo di ingresso non valido (canale 5) X Selezionato filtro di ingresso non valido (canale ) X Selezionato filtro di ingresso non valido (canale 1) X Selezionato filtro di ingresso non valido (canale 2) X4A 1 11 Selezionato filtro di ingresso non valido (canale 3) X4B Selezionato filtro di ingresso non valido (canale 4) X4C 1 11 Selezionato filtro di ingresso non valido (canale 5) X4D Selezionato formato ingresso non valido (canale ) X4E Selezionato formato ingresso non valido (canale 1) X4F Selezionato formato ingresso non valido (canale 2) X Selezionato formato ingresso non valido (canale 3) X Selezionato formato ingresso non valido (canale 4) X Selezionato formato ingresso non valido (canale 5) X Bit non usato impostato per canale X Bit non usato impostato per canale 1 X Bit non usato impostato per canale 2 X Bit non usato impostato per canale 3 X Bit non usato impostato per canale 4 X Bit non usato impostato per canale 5 X Registro di configurazione modulo non valido AB Spares

82 5-8 Diagnostica e ricerca guasti Funzione di inibizione modulo Alcuni controllori supportano la funzione di inibizione modulo. Per ulteriori dettagli, consultare il manuale del controllore. Quando il modulo 1769-IT6 è inibito, continua a fornire al master CompactBus 1769 (ad esempio, un controllore CompactLogix) informazioni su modifiche ai propri ingressi. Contattare l assistenza Rockwell Automation Qualora sia necessario contattare l assistenza Rockwell Automation, al momento della chiamata occorre già disporre delle seguenti informazioni: una definizione chiara del problema, inclusa la descrizione di ciò che il sistema sta realmente facendo. Prendere nota dello stato del LED, nonché delle parole di configurazione e dati relative al modulo. un elenco di azioni correttive già tentate tipo di processore e numero di firmware (vedere l etichetta posta sul processore) tipi di hardware presenti nel sistema, inclusi tutti i moduli I/O codice di errore nel caso in cui il processore presenti un errore

83 Appendice A Caratteristiche tecniche Caratteristiche generali Caratteristica Dimensioni Peso di spedizione approssimativo con imballo Temperatura di stoccaggio Temperatura di funzionamento Umidità di esercizio Altitudine di esercizio Vibrazione Urto Distanza dall alimentatore del sistema Cavo raccomandato Valore 118 mm (altezza) x 87 mm (profondità) x 35 mm (larghezza) l altezza incluse le linguette di montaggio è pari a 138 mm 4,65 pl. (altezza) x 3,43 pl. (profondità) x 1,38 pl. (larghezza) l altezza incluse le linguette di montaggio è pari a 5,43 pl. 276 g (,61 lb.) da 4 C a +85 C (da 4 F a +185 F) da C a +6 C (da 32 F a +14 F) dal 5 % al 95 % senza condensa 2 metri (6561 piedi) In funzione: da 1 a 5 Hz, 5 G,,3 pl. picco-picco Funzionamento relè: 2 G In funzione: 3 G, 11 ms con montaggio a pannello (2 G, 11 ms con montaggio su guida DIN) Funzionamento relè: 7,5 G con montaggio a pannello (5 G con montaggio su guida DIN) Non in funzione: 4 G con montaggio a pannello (3 G con montaggio su guida DIN) 8 (il modulo non può essere a più di 7 moduli di distanza dall alimentatore del sistema). Belden 8761 (schermato) per ingressi in millivolt Prolunga schermata per il tipo specifico di termocoppia utilizzato. Seguire le indicazioni del produttore della termocoppia. Certificazioni Certificato C-UL (ai sensi di CSA C22.2 N. 142) Listato UL 58 Marcato CE per tutte le direttive applicabili Classe ambienti pericolosi Classe I, Divisione 2, Ambiente pericoloso, Gruppi A, B, C, D (UL 164, C-UL ai sensi di CSA C22.2 N 213) Emissioni irradiate e condotte EN581-2 Classe A AB Spares 1

84 A-2 Caratteristiche tecniche Caratteristica Caratteristiche elettriche/ Compatibilità elettromagnetica: Immunità ESD (IEC61-4-2) Immunità irradiata (IEC61-4-3) Transitori veloci (IEC61-4-4) Immunità picco (IEC61-4-5) Valore Il modulo ha superato i test ai seguenti livelli: 4 kv contatto, 8 kv aria, 4 kv indiretti 1 V/m, da 8 a 1 MHz, 8 % di modulazione di ampiezza, +9 MHz portante controllata 2 kv, 5 khz Pistola galvanica 1 kv Immunità condotta (IEC61-4-6) (1) (2) 1 V, da,15 a 8 MHz (1) La gamma di frequenza dell immunità condotta può essere compresa tra 15 khz e 3 MHz se la gamma di frequenza dell immunità irradiata è compresa tra 3 e 1 MHz. (2) Per termocoppie con messa a terra, il livello di 1 V viene ridotto a 3 V. Caratteristiche degli ingressi Caratteristica Numero di ingressi Assorbimento dal bus (max.) Dissipazione termica Tipo di convertitore Velocità di risposta per canale Tensione di esercizio nominale (1) Gamma di tensione di modalità comune (2) Reiezione in modalità comune Rapporto di reiezione in modalità normale Impedenza cavo massima Impedenza d ingresso Tempo di rilevamento di circuito aperto Calibrazione Non linearità (in percentuale dell intera scala) Valore 6 canali d ingresso più 2 sensori CJC 1 ma a 5 V cc 4 ma a 24 V cc 1,5 watt totali (i watt per punto, più i watt minimi, con tutti i punti alimentati). Delta Sigma In base al filtro di ingresso e alla configurazione. Vedere Effetti della frequenza filtro sulla risposta del canale ad un gradino. a pagina V ca/3 V cc ±1 V massimi per canale 115 db (minimo) a 5 Hz (con filtro di 1 Hz o 5 Hz) 115 db (minimo) a 6 Hz (con filtro di 1 Hz o 6 Hz) 85 db (minimo) a 5 Hz (con filtro di 1 Hz o 5 Hz) 85 db (minimo) a 6 Hz (con filtro di 1 Hz o 6 Hz) 25 Ω (per la precisione specificata) >1 MΩ da 7 ms a 2,1 secondi (3) Il modulo esegue la calibrazione automatica all accensione e ad ogni abilitazione di canale. È anche possibile programmare la calibrazione del modulo ad intervalli di 5 minuti. ±,3 % (1) La tensione di esercizio nominale è la tensione continua massima applicabile al morsetto di ingresso, incluso il segnale di ingresso e il valore al di sopra del potenziale di massa (ad esempio, segnale di ingresso a 3 V cc e potenziale al di sopra della massa a 2 V ca). (2) Per un corretto funzionamento, i morsetti d ingresso più e meno devono essere entro i ±1 V cc del comune analogico. (3) Il tempo di rilevamento di circuito aperto equivale al tempo di scansione del modulo, in base sul numero di canali abilitati e alla frequenza filtro di ogni canale.

85 Caratteristiche tecniche A-3 Caratteristica Valore Errore del modulo sulla Vedere Precisione a pagina A-4. gamma di temperatura totale (da a +6 C [da +32 F a +14 F]) Precisione del sensore CJC ±,3 C (±,54 F) Precisione CJC ±1, C (±1,8 F) Sovraccarico massimo ai ±35 V cc continui (1) morsetti d ingresso Dal gruppo ingressi all isolamento bus Configurazione dei canali d ingresso 72 V cc per 1 minuto (test di qualificazione) 3 V ca/3 V cc di tensione d esercizio tramite la schermata del software di configurazione o il programma utente (scrivendo una sequenza univoca di bit nel file di configurazione del modulo). Per stabilire se la configurazione mediante programma utente è supportata, consultare il manuale del controllore. LED OK del modulo Acceso: il modulo è alimentato, ha superato la diagnostica interna e comunica sul bus. Spento: assenza di una delle condizioni sopraindicate. Diagnostica dei canali Sovra/sottogamma e circuito aperto tramite rapporto di bit Codice ID fornitore 1 Codice tipo prodotto 1 Codice prodotto 36 (1) L ingresso di corrente massima è limitato dall impedenza d ingresso. Ripetibilità a 25 C (1) (2) (77 F) Tipo di ingresso Ripetibilità per filtro di 1 Hz Termocoppia J ±,1 C [±,18 F] Termocoppia N (da 11 C a +13 C [da 166 F a ±,1 C [±,18 F] F]) Termocoppia N (da 21 C a 11 C [da 346 F a ±,25 C [±,45 F] 166 F]) Termocoppia T (da 17 C a +4 C [da 274 F a ±,1 C [±,18 F] +752 F]) Termocoppia T (da 27 C a 17 C [da 454 F a ±1,5 C [±2,7 F] 274 F]) Termocoppia K (da 27 C a +137 C [da 454 F a ±,1 C [±,18 F] F]) Termocoppia (da 27 C a 17 C [da 454 F a 274 F]) ±2, C [±3,6 F] Termocoppia E (da 22 C a +1 C [da 364 F a ±,1 C [±,18 F] F]) Termocoppia E (da 27 C a 22 C [da 454 F a ±1, C [±1,8 F] 364 F]) Termocoppie S e R ±,4 C [±,72 F] Termocoppia C ±,7 C [±1,26 F] Termocoppia B ±,2 C [±,36 F] ±5 mv ±6 µv ±1 mv ±6 µv (1)La ripetibilità è la capacità del modulo d ingresso di registrare la stessa lettura in rilevamenti successivi dello AB stesso segnale Spares d ingresso. (2)La ripetibilità a qualunque altra temperatura compresa nella gamma 6 C (32 14 F) è la stessa finché la temperatura rimane stabile.

86 A-4 Caratteristiche tecniche Precisione Tipo di ingresso (1) Con calibrazione automatica abilitata Senza calibrazione automatica Precisione (2) (3) per filtri di 1 Hz, 5 Hz Deriva massima con la e 6 Hz (max.) temperatura (2) (4) a 25 C [77 F] ambiente da a 6 C [da 32 a 14 F] ambiente da a 6 C [da 32 a 14 F] ambiente Termocoppia J (da 21 C a 12 C [da 346 F a ±,6 C [± 1,1 F] ±,9 C [±1,7 F] ±,218 C/ C [±,392 F/ F] 2192 F]) Termocoppia N (da 2 C a +13 C [da 328 F a ±1 C [± 1,8 F] ±1,5 C [±2,7 F] ±,367 C/ C [±,661 F/ F] 2372 F]) Termocoppia N (da 21 C a 2 C da [ 346 F a ±1,2 C [±2,2 F] ±1,8 C [±3,3 F] ±,424 C/ C [±,763 F/ F] 328 F]) Termocoppia T (da 23 C a +4 C [da 382 F a ±1 C [± 1,8 F] ±1,5 C [±2,7 F] ±,349 C/ C [±,628 F/ F] +752 F]) Termocoppia T (da 27 C a 23 C [da 454 F a ±5,4 C [± 9,8 F] ±7, C [±12,6 F] ±,35 C/ C [±,63 F/ F] 382 F]) Termocoppia K (da 23 C a +137 C [da 382 F a ±1 C [± 1,8 F] ±1,5 C [±2,7 F] ±,4995 C/ C [±,8991 F/ F] F]) Termocoppia K (da 27 C a 225 C [da 454 F a ±7,5 C [± 13,5 F] ±1 C [± 18 F] ±,378 C/ C [±,68 F/ F] 373 F]) Termocoppia E (da 21 C a +1 C [da 346 F a ±,5 C [±,9 F] ±,8 C [±1,5 F] ±,199 C/ C [±,358 F/ F] F]) Termocoppia E (da 27 C a 21 C [da 454 F a ±4,2 C [± 7,6 F] ±6,3 C [±11,4 F] ±,2698 C/ C [±,4856 F/ F] 346 F]) Termocoppia R ±1,7 C [± 3,1 F] ±2,6 C [± 4,7 F] ±,613 C/ C [±,113 F/ F] Termocoppia S ±1,7 C [± 3,1 F] ±2,6 C [± 4,7 F] ±,6 C/ C [±,18 F/ F] Termocoppia C ±1,8 C [±3,3 F] ±3,5 C [±6,3 F] ±,899 C/ C [±,1618 F/ F] Termocoppia B ±3, C [±5,4 F] ±4,5 C [±8,1 F] ±,19 C/ C [±,1816 F/ F] ±5 mv ±15 µv ±25 µv ±,44 µv/ C [±,8 µv/ F] ±1 mv ±2 µv ±3 µv ±,69 µv/ C [±1,25 µv/ F] (1) Il modulo utilizza lo standard ITS-9 del National Institute of Standards and Technology (NIST) per la linearizzazione delle termocoppie. (2) Le informazioni sulla precisione e la deriva con la temperatura non includono gli effetti di errori o derive nel circuito di compensazione della giunzione fredda. (3) La precisione è subordinata all impostazione della frequenza di uscita del convertitore analogico/digitale, al formato dati e al disturbo in ingresso. (4) La deriva termica con la calibrazione automatica è leggermente migliore di quella che si ha in assenza di tale funzione. NOTA Per ulteriori informazioni sulla precisione e sulla deriva, consultare i grafici riportati alle pagine A-5 A-21 e i grafici di deriva della temperatura riportati alle pagine A-23 A-27.

87 Caratteristiche tecniche A-5 Precisione rispetto alla temperatura della termocoppia e la frequenza del filtro I grafici seguenti mostrano la precisione del modulo con funzionamento a 25 C per ogni tipo di termocoppia al di sopra della gamma di temperatura della termocoppia per ogni frequenza. Gli effetti degli errori nella compensazione della giunzione fredda non sono inclusi. Figura A.1 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo B con filtro di 1, 5 e 6 Hz Precisione C Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura termocoppia C 6 5 Precisione F Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura termocoppia F AB Spares

88 A-6 Caratteristiche tecniche Figura A.2 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo B con filtro di 25, 5 e 1 khz Precisione C Temperatura termocoppia C 25 Hz 5 Hz 1 khz Precisione F Temperatura termocoppia F 25 Hz 5 Hz 1 khz

89 Caratteristiche tecniche A-7 Figura A.3 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo C con filtro di 1, 5 e 6 Hz Precisione C Temperatura termocoppia C 1 Hz 5 Hz 6 Hz Precisione F Temperatura termocoppia F 1 Hz 5 Hz 6 Hz AB Spares

90 A-8 Caratteristiche tecniche Figura A.4 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo C con filtro di 25, 5 e 1 khz Precisione C Temperatura termocoppia C 25 Hz 5 Hz 1 khz Precisione F Temperatura termocoppia F 25 Hz 5 Hz 1 khz

91 Caratteristiche tecniche A-9 Figura A.5 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo E con filtro di 1, 5 e 6 Hz Precisione C Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura termocoppia C Precisione F Temperatura termocoppia F 1 Hz 5 Hz 6 Hz AB Spares

92 A-1 Caratteristiche tecniche Figura A.6 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo E con filtro di 25, 5 e 1 khz 6 5 Precisione C Hz 5 Hz 1 khz Temperatura termocoppia C Precisione F Temperatura termocoppia F 25 Hz 5 Hz 1 khz

93 Caratteristiche tecniche A-11 Figura A.7 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo J con filtro di 1, 5 e 6 Hz.6.5 Precisione C Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura termocoppia C Precisione F Temperatura termocoppia F 1 Hz 5 Hz 6 Hz AB Spares

94 A-12 Caratteristiche tecniche Figura A.8 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo J con filtro di 25, 5 e 1 khz 3 25 Precisione C Hz 5 Hz 1 khz Temperatura termocoppia C 3 25 Precisione F Hz 5 Hz 1 khz Temperatura termocoppia F

95 Caratteristiche tecniche A-13 Figura A.9 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo K con filtro di 1, 5 e 6 Hz Precisione C Temperatura termocoppia C 1 Hz 5 Hz 6 Hz Precisione F Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura termocoppia F AB Spares

96 A-14 Caratteristiche tecniche Figura A.1 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo K con filtro di 25, 5 e 1 khz Precisione C Temperatura termocoppia C 25 Hz 5 Hz 1 khz Precisione F Hz 5 Hz 1 khz Temperatura termocoppia F

97 Caratteristiche tecniche A-15 Figura A.11 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo N con filtro di 1, 5 e 6 Hz Precisione C Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura termocoppia C Precisione F Temperatura termocoppia F 1 Hz 5 Hz 6 Hz AB Spares

98 A-16 Caratteristiche tecniche Figura A.12 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo N con filtro di 25, 5 e 1 khz 6 5 Precisione C Hz 5 Hz 1 khz Temperatura termocoppia C Precisione F Temperatura termocoppia F 25 Hz 5 Hz 1 khz

99 Caratteristiche tecniche A-17 Figura A.13 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo R con filtro di 1, 5 e 6 Hz Precisione C Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura termocoppia C Precisione F Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura termocoppia F AB Spares

100 A-18 Caratteristiche tecniche Figura A.14 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo R con filtro di 25, 5 e 1 khz 6 5 Precisione C Hz 5 Hz 1 khz Temperatura termocoppia C 12 1 Precisione F Hz 5 Hz 1 khz Temperatura termocoppia F

101 Caratteristiche tecniche A-19 Figura A.15 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo S con filtro di 1, 5 e 6 Hz Precisione C Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura termocoppia C Precisione F Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura termocoppia F AB Spares

102 A-2 Caratteristiche tecniche Figura A.16 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo S con filtro di 25, 5 e 1 khz 6 5 Precisione C Hz 5 Hz 1 khz Temperatura termocoppia C 12 1 Precisione F Hz 5 Hz 1 khz Temperatura termocoppia F

103 Caratteristiche tecniche A-21 Figura A.17 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo T con filtro di 1, 5 e 6 Hz 6 5 Precisione C Hz 5 Hz 6 Hz Temperatura termocoppia C Precisione F Temperatura termocoppia F 1 Hz 5 Hz 6 Hz AB Spares

104 A-22 Caratteristiche tecniche Figura A.18 Precisione del modulo a 25 C (77 F) di temperatura ambiente per la termocoppia di tipo T con filtro di 25, 5 e 1 khz Precisione C Temperatura termocoppia C 25 Hz 5 Hz 1 khz Precisione F Temperatura termocoppia F 25 Hz 5 Hz 1 khz

105 Caratteristiche tecniche A-23 Deriva con la temperatura I grafici di seguito riportati mostrano la deriva con la temperatura del modulo senza calibrazione automatica per ogni tipo di termocoppia al di sopra della gamma di temperatura della termocoppia stessa, presumendo che la temperatura della morsettiera sia stabile. Gli effetti della deriva con la temperatura delle CJC non sono inclusi. Figura A.19 Deriva con la temperatura del modulo con termocoppia di tipo B.12.1 Deriva con la temperatura C/ C Temperatura termocoppia C.1.9 Figura A.2 Deriva con la temperatura del modulo con termocoppia di tipo C Deriva con la temperatura C/ C Temperatura termocoppia C AB Spares

106 A-24 Caratteristiche tecniche Figura A.21 Deriva con la temperatura del modulo con termocoppia di tipo E.3.25 Deriva con la temperatura C/ C Temperatura termocoppia C Figura A.22 Deriva con la temperatura del modulo con termocoppia di tipo J.25 Deriva con la temperatura C/ C Temperatura termocoppia C

107 Caratteristiche tecniche A-25 Figura A.23 Deriva con la temperatura del modulo con termocoppia di tipo K.5 Deriva con la temperatura C/ C Temperatura termocoppia C Figura A.24 Deriva con la temperatura del modulo con termocoppia di tipo N.5 Deriva con la temperatura C/ C Temperatura termocoppia C AB Spares

108 A-26 Caratteristiche tecniche.7 Figura A.25 Deriva con la temperatura del modulo con termocoppia di tipo R.6 Deriva con la temperatura C/ C Temperatura termocoppia C.7 Figura A.26 Deriva con la temperatura del modulo con termocoppia di tipo S.6 Deriva con la temperatura C/ C Temperatura termocoppia C

109 Caratteristiche tecniche A-27 Figura A.27 Deriva con la temperatura del modulo con termocoppia di tipo T.4 Deriva con la temperatura C/ C Temperatura termocoppia C AB Spares

110 A-28 Caratteristiche tecniche

111 Appendice B Numeri binari a complemento di due La memoria del processore memorizza numeri binari a 16 bit. Il formato binario a complemento di due viene usato nell esecuzione di calcoli matematici interni al processore. I valori d ingresso analogici provenienti dai moduli analogici vengono rinviati al processore in formato binario a complemento di due a 16 bit. Per i numeri positivi, la notazione binaria e la notazione binaria a complemento di due sono identiche. Come indicato nella figura riportata alla pagina successiva, ogni posizione del numero ha un valore decimale, a partire da destra con 2 e terminando a sinistra con Nella memoria del processore, ogni posizione può essere o 1. indica un valore di ; 1 indica il valore decimale della posizione. Il valore decimale equivalente del numero binario è la somma dei valori delle posizioni. Valori decimali positivi Per i valori positivi, la posizione all estrema sinistra è sempre. Come indicato nella figura seguente, in questo modo il valore decimale positivo massimo viene limitato a (tutte le posizioni sono 1 tranne quella all estrema sinistra). Ad esempio: = = = = = = x 2 = x 2 = x 2 = x 2 = x 21 = x 29 = x 28 = x 27 = x 26 = 64 1 x 25 = 32 1 x 24 = 16 1 x 23 = 8 1 x 22 = 4 1 x 21 = x 2 = x 215 = Per i numeri positivi, questa posizione è sempre. AB Spares 1

112 B-2 Numeri binari a complemento di due Valori decimali negativi Nella notazione a complemento di due, la posizione all estrema sinistra è sempre 1 in caso di valori negativi. Il valore decimale equivalente del numero binario si ottiene sottraendo il valore della posizione all estrema sinistra, 32768, dalla somma dei valori delle altre posizioni. Nella figura seguente (tutte le posizioni sono 1), il valore è = 1. Ad esempio: = ( ) 2 15 = ( ) = = x 2 = x 2 = x 2 = x 2 = x 2 1 = x 2 9 = x 28 = x 27 = x 26 = 64 1 x 25 = 32 1 x 24 = 16 1 x 23 = 8 1 x 22 = x 21 = 2 1 x 2 = x 215 = Per i numeri negativi, questa posizione è sempre 1.

113 Appendice C Descrizione delle termocoppie Le informazioni contenute in questa appendice sono state estrapolate dal NIST Monograph 175 pubblicato nel gennaio 199 che sostituisce l IPTS-68 Monograph 125 pubblicato nel marzo Il NIST Monograph 175 è disponibile presso il Ministero del Commercio degli Stati Uniti (United States Department of Commerce), National Institute of Standards and Technology. L International Temperature Scale del 199 L ITS-9 [1,3] viene realizzato, gestito e diffuso dal NIST al fine di fornire una scala standard della temperatura da impiegare nel settore scientifico e industriale degli Stati Uniti. Questa scala è stata adottata dall International Committee of Weights and Measures (CIPM) in occasione del convegno tenutosi nel settembre 1989 ed è divenuta la scala della temperatura internazionale ufficiale il 1 gennaio 199. L ITS-9 sostituisce l IPTS-68(75) [2] e la Scala della temperatura provvisoria,5 K 3 K del 1976 (EPT-76) [4]. L adozione dell ITS-9 ha colmato le numerose lacune presenti nell IPTS-68. Le temperature riportate nell ITS-9 mostrano una maggiore concordanza con i valori termodinamici rispetto a quelle dell IPTS-68 e dell EPT-76. Sono stati inoltre apportati miglioramenti alla non unicità e riproducibilità della scala della temperatura, specialmente nella gamma compresa tra t68 = 63,74 C e 164,43 C, dove la termocoppia di tipo S era il dispositivo di interpolazione standard nell IPTS-68. Per informazioni tecniche in merito all ITS-9, consultare il NIST Monograph 175. Termocoppie di tipo B In questa sezione vengono trattate le termocoppie lega Platino-3 % Rodio / lega Platino-6 % Rodio, comunemente denominate termocoppie di tipo B. Questo tipo viene talvolta denominato in base alla composizione chimica dei propri termoelementi: platino 3 % rodio / platino 6 % rodio oppure 3 6. Il termoelemento positivo (BP) contiene di norma il 29,6 ±,2 percento di rodio, mentre quello negativo (BN) contiene generalmente il 6,12 ±,2 percento di rodio. L effetto della differenza di contenuti di rodio sono descritti più avanti in questa sezione. Uno standard industriale generale [21] (ASTM E ) stabilisce per produrre i termoelementi si debba costituire una lega di rodio puro al 99,98 % e di platino puro al 99,99 %. Questo standard generale [21] descrive la purezza dei materiali di tipo B commerciali impiegati in molte applicazioni industriali di termometria per rispettare le tolleranze di calibrazione descritte più avanti in questa sezione. Entrambi i termoelementi presenteranno di norma impurità significative costituite da elementi quali il palladio, l iridio, il ferro e il silicio [38]. AB Spares 1

114 C-2 Descrizione delle termocoppie Alcuni studi condotti da Ehringer [39], Walker et al. [25, 26], e Glawe e Szaniszlo [24] hanno dimostrato che le termocoppie con entrambi gli elementi in lega platino-rodio possono essere impiegate per rilevamenti affidabili a temperature elevate. Rispetto ai tipi R e S, queste termocoppie hanno mostrato di poter offrire i seguenti vantaggi a temperature elevate: (1) migliore stabilità, (2) maggiore resistenza meccanica e (3) temperature di esercizio superiori. La ricerca condotta da Burns e Gallagher [38] ha indicato che le termocoppie 3 6 possono essere usate in cicli (per diverse ore) fino a 179 C e con continuità (per diverse centinaia di ore) a temperature fino a 17 C con variazioni della calibrazione ridotte. Il limite massimo di temperatura della termocoppia viene dettato, in primo luogo, dal punto di fusione del termoelemento in platino-6 % rodio che secondo Acken [4] è a circa 182 C. La termocoppia è più affidabile quando impiegata in un atmosfera ossidante pulita (aria), ma è stata anche utilizzata con successo in atmosfere neutre o sottovuoto da Walker et al [25,26], Hendricks e McElroy [41] e Glawe e Szaniszlo [24]. La stabilità della termocoppia a temperature elevate, secondo quanto dimostrato da Walker et al. [25,26], è subordinata soprattutto alla qualità dei materiali impiegati per la protezione e l isolamento della termocoppia stessa. L allumina ad elevata purezza con basso tasso di ferro appare essere il materiale più adatto a questo scopo. Le termocoppie di tipo B non devono essere usate in atmosfere riducenti, né in quelle contenenti vapori corrosivi o altri agenti inquinanti che reagiscono con i metalli del gruppo del platino [42], a meno che non si provveda a un adeguata protezione con tubi non metallici. Queste termocoppie non devono mai essere usate in tubi di protezione metallici a temperature elevate. Il coefficiente di Seebeck delle termocoppie di tipo B diminuisce quando la temperatura scende al di sotto di circa 16 C e diventa pressoché trascurabile a temperatura ambiente. Di conseguenza, nella maggior parte delle applicazioni non è necessario controllare o persino conoscere la temperatura della giunzione di riferimento della termocoppia, finché questa è compresa tra C e 5 C. Ad esempio, la tensione sviluppata dalla termocoppia, con una giunzione di riferimento a C, cambia di segno a circa 42 C e tra C e 5 C varia da un minimo di 2,6 µv verso i 21 C a un massimo di 2,3 µv a 5 C. Pertanto, se durante l utilizzo la giunzione di riferimento della termocoppia rientra nella gamma compresa tra C e 5 C, si può ipotizzare che la giunzione abbia una temperatura di C e l errore introdotto non supererà i 3 µv. A temperature superiori ai 11 C, un ulteriore errore di rilevamento di 3 µv (circa,3 C) sarebbe significativo nella maggior parte dei casi. Lo standard ASTM E23-87 contenuto nel 1992 Annual Book of ASTM Standards [7] stabilisce che le tolleranze di calibrazione iniziali per le termocoppie commerciali di tipo B siano pari a ±,5 % tra 87 C e 17 C. Le termocoppie di tipo B possono anche essere fornite in modo tale da soddisfare tolleranze speciali di ±,25 %. Non vengono specificate tolleranze per le termocoppie di tipo B al di sotto di 87 C.

115 Descrizione delle termocoppie C-3 Il limite di temperatura massimo consigliato di 17 C riportato nello standard ASTM [7] per le termocoppie di tipo B protette è applicabile al cavo AWG 24 (,51 mm). Questo limite di temperatura è applicabile a termocoppie impiegate in tubi di protezione convenzionali chiusi e deve essere interpretato come indicazione di massima per l utilizzatore. Non vale per termocoppie con isolamento in ossido minerale compatto. Termocoppie di tipo E Questa sezione descrive le termocoppie in nichel-cromo/rame-nichel, note come termocoppie di tipo E. Questo tipo, e gli altri a base metallo, non hanno composizioni chimiche specifiche fornite negli standard; qualunque materiale la cui relazione forza elettromotricetemperatura sia conforme a quella della tabella di riferimento specificata entro determinate tolleranze può essere considerato termocoppia di tipo E. Il termoelemento positivo, EP, è dello stesso materiale del KP. Il termoelemento negativo, EN, è dello stesso materiale del TN. La ricerca a basse temperature [8] condotta da membri della NBS Cryogenics Division ha dimostrato che le termocoppie di tipo E sono molto utili fino alla temperatura dell idrogeno liquido (n.b.p. circa 2,3 K) dove il loro coefficiente di Seebeck è circa 8 mv/ C. Possono anche essere impiegate alla temperatura dell elio liquido (4,2 K) sebbene il loro coefficiente di Seebeck diventi abbastanza basso, solo circa 2 mv/ C a 4 K. Entrambi i termoelementi delle termocoppie di tipo E hanno una conduttività termica relativamente bassa, una buona resistenza alla corrosione in atmosfere umide e una soddisfacente omogeneità. Per questi tre motivi e per i coefficienti di Seebeck relativamente elevati, le termocoppie di tipo E sono state indicate [8] come le più utili tra i tipi di termocoppia con designazione a lettera per i rilevamenti a basse temperature. Per rilevamenti al di sotto di 2 K si raccomanda la termocoppia senza designazione a lettera KP/oro-,7. Le proprietà di questa termocoppia sono state descritte da Sparks e Powell [12]. Le termocoppie di tipo E hanno il maggiore coefficiente di Seebeck al di sopra di C tra tutte le termocoppie con designazione a lettera. Per questo motivo vengono usate più frequentemente, quando le condizioni ambientali lo consentono. Le termocoppie di tipo E sono consigliate dall ASTM [5] per l uso in una gamma di temperatura compresa tra 2 C e 9 C in atmosfere ossidanti o inerti. Se utilizzate per periodi prolungati in aria con temperatura superiore a 5 C, si raccomanda l impiego di fili di grande calibro, dato che il tasso di ossidazione è rapido a temperature elevate. Circa 5 anni fa, Dahl [11] ha studiato la stabilità termoelettrica delle leghe di tipo EP e EN quando riscaldate nell aria a temperature elevate. Per ulteriori dettagli è opportuno consultare la sua ricerca. Dati di stabilità più recenti per queste leghe nell aria sono stati riferiti da Burley et al. [13]. Le termocoppie di tipo E non devono essere usate ad elevate temperature in atmosfere solforose, riducenti o AB Spares

116 C-4 Descrizione delle termocoppie riducenti/ossidanti, a meno che non si provveda a un adeguata protezione con appositi tubi. Non devono inoltre essere usate sottovuoto (a temperature elevate) per lunghi periodi in quanto il cromo presente nel termoelemento positivo, una lega al nichel-cromo, evapora dalla soluzione e altera la calibrazione. È inoltre necessario evitare l uso di queste termocoppie in atmosfere che favoriscono una corrosione verde marcio del termoelemento positivo. Questa corrosione deriva dall ossidazione preferenziale del cromo in atmosfere con tasso di ossigeno basso, ma non trascurabile e può comportare, nel tempo, una significativa riduzione della tensione termoelettrica della termocoppia. L effetto è particolarmente serio a temperature comprese tra 8 C e 15 C. Il termoelemento negativo, una lega di rame-nichel, è soggetto a variazioni di composizione per irraggiamento con neutroni termici, dato che il rame viene convertito in nichel e zinco. Nessuno dei due termoelementi delle termocoppie di tipo E è particolarmente sensibile a variazioni di composizione o livelli di impurità lievi in quanto entrambi sono già in lega pesante. Allo stesso modo, non sono neanche molto sensibili a piccole differenze di trattamento termico (purché il trattamento non sia in contrasto con le limitazioni citate in precedenza). Per la maggior parte delle applicazioni generali, possono essere usati con il trattamento termico fornito dai produttori dei fili. Tuttavia, quando si desidera ottenere la massima precisione, possono rivelarsi opportuni ulteriori trattamenti termici preparatori per migliorare le prestazioni. Dettagli su questa e altre fasi dell utilizzo e del comportamento dei termoelementi di tipo KP (EP equivale a KP) vengono forniti nelle pubblicazioni di Pots e McElroy [14], Burley e Ackland [15], Burley [16], Wang e Starr [17,18], Bentley [19] e Kollie et al. [2]. Lo standard ASTM E23-87 contenuto nel 1992 Annual Book of ASTM Standards [7] stabilisce che le tolleranze di calibrazione iniziali per le termocoppie commerciali di tipo E siano ±1,7 C o ±,5 % (la maggiore tra le due) tra C e 9 C, e ±1,7 C o ±1 % (la maggiore tra le due) tra 2 C e C. Le termocoppie di tipo E possono anche essere fornite in modo tale da soddisfare tolleranze speciali pari a ±1 C o ±,4 % (la maggiore tra le due) tra C e 9 C, e ±1 C o ±,5 % (la maggiore tra le due) tra 2 C e C. I materiali della termocoppia di tipo E vengono di norma forniti per soddisfare le tolleranze specificate per le temperature al di sopra di C. Gli stessi materiali, tuttavia, potrebbero non soddisfare le tolleranze specificate per la gamma compresa tra 2 C e C. La necessità di materiali che soddisfino le tolleranze al di sotto di C deve essere specificata al momento dell acquisto. Il limite di temperatura massimo consigliato di 87 C riportato nello standard ASTM [7] per le termocoppie di tipo E protette è applicabile al filo AWG 8 (3,25 mm). Scende a 65 C per l AWG 14 (1,63 mm), 54 C per l AWG 2 (,81 mm), 43 C per l AWG 24 o 28 (,51 mm o,33 mm) e 37 C per l AWG 3 (,25 mm). Questi limiti di temperatura sono applicabili a termocoppie impiegate in tubi di protezione convenzionali chiusi e devono essere interpretati come indicazione di massima per l utilizzatore. Non valgono per termocoppie con isolamento in ossido minerale compatto.

117 Descrizione delle termocoppie C-5 Termocoppie di tipo J Questa sezione descrive le termocoppie ferro/rame-nichel (SAMA), note come termocoppie di tipo J. La termocoppia di tipo J è tra i tipi più comuni di termocoppie industriali, dato il suo coefficiente di Seebeck relativamente elevato e il basso costo. È stato stimato che oltre 2 tonnellate di materiali di tipo J vengono forniti ogni anno al settore industriale di questa nazione. Tuttavia, questo tipo è il meno idoneo per la termometria accurata, dato che vi sono deviazioni non lineari significative nell uscita termoelettrica di termocoppie ottenute da diversi produttori. Queste deviazioni irregolari comportano difficoltà nel raggiungimento di tarature precise sulla base di un numero limitato di punti di calibrazione. Il termoelemento positivo è in ferro commercialmente puro (99,5 % Fe), di norma contenente livelli di impurità significativi costituiti da carbonio, cromo, rame, manganese, nichel, fosforo, silicio e zolfo. Il filo della termocoppia rappresenta una frazione talmente piccola della produzione totale di filo in ferro commerciale che i produttori non ne controllano la composizione chimica per garantire proprietà termoelettriche costanti. Al contrario, le aziende che producono strumentazione e i produttori di termocoppie scelgono il materiale più idoneo per l utilizzo designato. I tipi di impurità totali e specifici presenti nel ferro commerciale cambiano con il tempo, a seconda del minerale primario e dei metodi di fusione. In passato sono stati scelti molti campioni inusuali, ad esempio bobine di filo di ferro industriale o addirittura rottami di rotaie di una linea ferroviaria sopraelevata. Attualmente, il filo di ferro che più si conforma a queste tabelle ha circa lo,25 % di manganese e lo,12 % di rame, più altre impurità minori. Il termoelemento negativo delle termocoppie di tipo J è una lega ramenichel impropriamente nota come costantana. Il termine costantana era comunemente riferito a leghe rame-nichel contenenti dal 45 al 6 % di rame, più impurità minori costituite da carbonio, cobalto, ferro e manganese. La costantana delle termocoppie di tipo J contiene di norma circa il 55 % di rame, il 45 % di nichel e una piccola, ma significativa dal punto di vista termoelettrico, quantità di cobalto, ferro e manganese, circa lo,1 % o più. È opportuno sottolineare che i termoelementi di tipo JN NON sono generalmente intercambiabili con i termoelementi di tipo TN (o EN), sebbene tutti siano indicati con il termine costantana. Al fine di operare una distinzione di nomenclatura, il tipo JN viene spesso denominato costantana SAMA. Le termocoppie di tipo J sono consigliate dall ASTM [5] per l uso in una gamma di temperatura compresa tra C e 76 C in atmosfere sottovuoto, ossidanti, riducenti o inerti. Se utilizzate per periodi estesi in aria di temperatura superiore a 5 C, si raccomanda l impiego di fili di grande calibro, dato che il tasso di ossidazione è rapido a temperature elevate. Nel tempo, l ossidazione provoca di norma una graduale diminuzione della tensione termoelettrica della termocoppia. Poiché il ferro arrugginisce nelle atmosfere umide e può diventare fragile, è sconsigliabile l uso di termocoppie di tipo J al di sotto di C. Inoltre, non devono essere usate senza protezione in atmosfere solforose al di sopra di 5 C. Il termoelemento positivo, ferro, è relativamente insensibile alle variazioni di composizione per irraggiamento con neutroni termici, ma mostra un lieve incremento del tasso di manganese. Il termoelemento AB Spares

118 C-6 Descrizione delle termocoppie negativo, una lega di rame-nichel, è soggetto a variazioni di composizione sostanziali nell irradiazione con neutroni termici, dato che il rame viene convertito in nichel e zinco. Il ferro subisce una trasformazione magnetica a circa 769 C e una trasformazione cristallina gamma verso i 91 C [6]. Queste due trasformazioni, soprattutto l ultima, compromettono seriamente le proprietà termoelettriche del ferro e, di conseguenza, delle termocoppie di tipo J. Questo comportamento e il rapido tasso di ossidazione del ferro sono le ragioni principali per cui le termocoppie in ferro/costantana sono sconsigliate come tipo standardizzato oltre i 76 C. Se le termocoppie di tipo J vengono portate a temperature elevate, specialmente oltre i 9 C, perderanno la precisione della propria calibrazione quando verranno riportate a temperature più basse. Se le termocoppie di tipo J vengono impiegate in aria a temperature superiori a 76 C, deve essere usato solo il filo più a sezione maggiore AWG 8 (3,3 mm); inoltre, le termocoppie dovranno essere tenute alla temperatura rilevata per 1 2 minuti prima di procedere alla lettura. La tensione termoelettrica delle termocoppie di tipo J può variare anche di 4 µv (o,6 C) al minuto quando queste vengono portate per la prima volta a temperature vicine a 9 C. Lo standard ASTM E23-87 contenuto nel 1992 Annual Book of ASTM Standards [7] stabilisce che le tolleranze di calibrazione iniziali per le termocoppie commerciali di tipo J siano ±2,2 C o ±,75 % (la maggiore tra le due) tra C e 75 C. Le termocoppie di tipo J possono anche essere fornite in modo tale da soddisfare tolleranze speciali, pari a circa la metà di quelle standard indicate sopra. Non vengono specificate tolleranze per le termocoppie di tipo J al di sotto di C o al di sopra di 75 C. Il limite di temperatura massimo consigliato di 76 C riportato nello standard ASTM [7] per le termocoppie di tipo J protette è applicabile al filo AWG 8 (3,25 mm). Per fili di diametro inferiore, il limite di temperatura massimo scende a 59 C per l AWG 14 (1,63 mm), 48 C per l AWG 2 (,81 mm), 37 C per l AWG 24 o 28 (,51 mm o,33 mm) e 32 C per l AWG 3 (,25 mm). Questi limiti di temperatura sono applicabili a termocoppie impiegate in tubi di protezione convenzionali chiusi e devono essere interpretati come indicazione di massima per l utilizzatore. Non valgono per termocoppie inguainate con isolamento in ossido minerale compatto. Termocoppie di tipo K Questa sezione descrive le termocoppie in nichel-cromo/nichelalluminio, note come termocoppie di tipo K. Questo tipo è più resistente all ossidazione a temperature elevate rispetto alle termocoppie di tipo E, J o T e, di conseguenza, trova ampia applicazione a temperature superiori a 5 C. Il termoelemento positivo, KP (equivalente a EP) è una lega che contiene generalmente circa l 89 9 % di nichel, il 9 9,5 % circa di cromo, silicio e ferro in quantità che raggiungono lo,5 % circa, più piccole quantità di altri componenti come carbonio, manganese, cobalto e niobio. Il termoelemento negativo, KN, è generalmente composto dal % di nichel, l 1 1,5 % di silicio, l 1 2,3 % di alluminio, l 1,6 3,2 % di

119 Descrizione delle termocoppie C-7 manganese, fino allo,5 % di cobalto e piccole quantità di altri componenti come ferro, rame e piombo. Inoltre, sono disponibili termoelementi di tipo KN con composizioni modificate da impiegare in applicazioni speciali. Questi includono leghe nelle quali il tasso di manganese e alluminio viene ridotto o eliminato, mentre il tasso di silicio e cobalto aumentato. La ricerca a basse temperature [8] condotta da membri della NBS Cryogenics Division ha dimostrato che le termocoppie di tipo K possono essere usate fino a temperature di elio liquido (circa 4 K), ma il loro coefficiente di Seebeck appare notevolmente ridotto al di sotto di 2 K. Il loro coefficiente di Seebeck a 2 K è solo di circa 4 µv/k, approssimativamente la metà di quello delle termocoppie di tipo E, il più idoneo tra quelli con designazione a lettera per i rilevamenti fino a un minimo di 2 K. I termoelementi di tipo KP e KN presentano una conduttività termica relativamente bassa e una buona resistenza alla corrosione in atmosfere umide a basse temperature. L omogeneità termoelettrica dei termoelementi di tipo KN, tuttavia, è stata ritenuta [8] meno soddisfacente di quella dei termoelementi di tipo EN. Le termocoppie di tipo K sono consigliate dall ASTM [5] per l uso in una gamma di temperatura compresa tra 25 C e 126 C in atmosfere ossidanti o inerti. I termoelementi KP e KN sono soggetti a deterioramento da ossidazione se impiegati in aria con temperatura superiore a circa 75 C, tuttavia le termocoppie di tipo K possono essere comunque usate a temperature fino a circa 135 C per brevi periodi con variazioni di calibrazione ridotte. L insorgenza dell ossidazione provoca di norma un graduale incremento della tensione termoelettrica nel tempo. L entità della variazione di tensione termoelettrica e la durata fisica della termocoppia sono subordinate a fattori quali la temperatura, il tempo di esposizione a una temperatura, il diametro dei termoelementi e le condizioni d uso. Il Manuale ASTM [5] specifica che le termocoppie di tipo K non devono essere usate a temperature elevate in atmosfere solforose, riducenti, ossidanti/riducenti, a meno che non si provveda a un adeguata protezione con appositi tubi. Non devono inoltre essere usate sottovuoto (a temperature elevate) per lunghi periodi in quanto il cromo presente nel termoelemento positivo, una lega al nichelcromo, evapora dalla soluzione e altera la calibrazione. È inoltre necessario evitare l uso di queste termocoppie in atmosfere che favoriscono una corrosione verde marcio [9] del termoelemento positivo. Questa corrosione deriva dall ossidazione preferenziale del cromo ad atmosfere con tasso di ossigeno basso, ma non trascurabile e può comportare, nel tempo, una significativa riduzione della tensione termoelettrica della termocoppia. L effetto è particolarmente serio a temperature comprese tra 8 C e 15 C. Dal punto di vista termoelettrico, entrambi i termoelementi delle termocoppie K sono ragionevolmente stabili all irraggiamento con neutroni, dato che le modifiche di composizione chimica che ne derivano per via della trasmutazione sono contenute. I termoelementi KN appaiono essere meno stabili di quelli KP, in quanto subiscono un leggero incremento del tasso di ferro accompagnato da una leggera diminuzione dei tassi di manganese e cobalto. AB Spares

120 C-8 Descrizione delle termocoppie Lo standard ASTM E23-87 contenuto nel 1992 Annual Book of ASTM Standards [7] stabilisce che le tolleranze di calibrazione iniziali per le termocoppie commerciali di tipo K siano ±2,2 C o ±,75 % (la maggiore tra le due) tra C e 125 C e ±2,2 C o ±2 % (la maggiore tra le due) tra 2 C e C. Nella gamma compresa tra C e 125 C, le termocoppie di tipo K possono essere fornite in modo tale da soddisfare tolleranze speciali, pari a circa la metà di quelle standard indicate sopra. I materiali della termocoppia di tipo K vengono di norma forniti per soddisfare le tolleranze specificate per le temperature al di sopra di C. Gli stessi materiali, tuttavia, potrebbero non soddisfare le tolleranze specificate per la gamma compresa tra 2 C e C. La necessità di materiali che soddisfino le tolleranze al di sotto di C deve essere specificata al momento dell acquisto. Il limite di temperatura massimo consigliato di 126 C riportato nello standard ASTM [7] per le termocoppie di tipo K protette è applicabile al filo AWG 8 (3,25 mm). Scende a 19 C per l AWG 14 (1,63 mm), 98 C per l AWG 2 (,81 mm), 87 C per l AWG 24 o 28 (,51 mm o,33 mm) e 76 C per l AWG 3 (,25 mm). Questi limiti di temperatura sono applicabili a termocoppie impiegate in tubi di protezione convenzionali chiusi e devono essere interpretati come indicazione di massima per l utilizzatore. Non valgono per termocoppie con isolamento in ossido minerale compatto. Termocoppie di tipo N Questa sezione descrive le termocoppie in lega di nichel-cromosilicio/nichel-silicio-magnesio, comunemente note come termocoppie di tipo N. Questo tipo è il più recente tra quelli con designazione a lettera. Offre una maggiore stabilità termoelettrica in aria con temperatura superiore a 1 C e una migliore resistenza all ossidazione all aria rispetto alle termocoppie di tipo E, J, e K. Il termoelemento positivo, NP, è una lega che contiene generalmente circa l 84 % di nichel, il 14 14,4 % di cromo, l 1,3 1,6 % di silicio, più piccole quantità (di norma non superiori allo,1 %) di altri elementi come magnesio, ferro, carbonio e cobalto. Il termoelemento negativo, NN, è una lega che contiene generalmente circa il 95 % di nichel, il 4,2 4,6 % di silicio, lo,5 1,5 % di magnesio, più impurità minori di ferro, cobalto, manganese e carbonio per un totale di circa,1,3 %. Le leghe del tipo NP e NN erano originariamente note [16] rispettivamente come nicrosil e nisil. La ricerca riportata nell NBS Monograph 161 ha dimostrato che le termocoppie di tipo N possono essere usate fino a temperature di elio liquido (circa 4 K) ma il loro coefficiente di Seebeck appare notevolmente ridotto al di sotto di 2 K. Il loro coefficiente di Seebeck a 2 K è solo di circa 2,5 µv/k, approssimativamente un terzo di quello delle termocoppie di tipo E, il più idoneo tra quelli con designazione a lettera per i rilevamenti fino a un minimo di 2 K. Nonostante ciò, i termoelementi di tipo NP e NN presentano una conduttività termica relativamente bassa e una buona resistenza alla corrosione in atmosfere umide a basse temperature.

121 Descrizione delle termocoppie C-9 Le termocoppie di tipo N sono le più adatte all impiego di atmosfere ossidanti o inerti. Il loro limite di temperatura massimo consigliato, quando usate in tubi di protezione chiusi convenzionali, è fissato a 126 C dall ASTM [7] per termoelementi con diametro di 3,25 mm. Il limite di temperatura massimo viene definito dalla temperatura di fusione dei termoelementi, nominalmente 141 C per il tipo NP e 134 C per il tipo NN [5]. La stabilità termoelettrica e la durata fisica delle termocoppie di tipo N, quando usate in aria con temperature elevate, sono subordinate a fattori quali la temperatura, il tempo di esposizione a una temperatura, il diametro dei termoelementi e le condizioni d uso. La stabilità termoelettrica e la resistenza all ossidazione in aria sono state studiate e confrontate con quelle delle termocoppie di tipo K da Burley [16], Burley et al. [13,44 47], Wang e Starr [17, 43, 48, 49], McLaren e Murdock [33], Bentley [19] e Hess [5]. Le termocoppie di tipo N, in generale, sono soggette alle stesse limitazioni ambientali applicabili ai tipi E e K. Se ne sconsiglia l uso a temperature elevate in atmosfere solforose, riducenti, ossidanti/ riducenti, a meno che non si provveda a un adeguata protezione con appositi tubi. Non devono inoltre essere usate sottovuoto (a temperature elevate) per lunghi periodi in quanto il cromo e il silicio presenti nel termoelemento positivo, una lega al nichel-cromo-silicio, evaporano dalla soluzione e alterano la calibrazione. È inoltre sconsigliato l uso in atmosfere con tasso di ossigeno basso, ma non trascurabile, poiché ciò può comportare variazioni di calibrazione a causa dell ossidazione preferenziale del cromo del termoelemento positivo. Tuttavia, Wang e Starr [49] hanno studiato le prestazioni delle termocoppie di tipo N in atmosfere riducenti, nonché in aria stagnante, a temperature comprese tra 87 C e 118 C. È stato rilevato che queste termocoppie presentano una stabilità termoelettrica nettamente maggiore rispetto a quelle di tipo K in condizioni simili. Anche le prestazioni delle termocoppie di tipo N prodotte con isolamento in ceramica compatta e guaina metallica sono state oggetto di molti studi. Anderson et al. [51], Bentley e Morgan [52] e Wang e Bediones [53] hanno esaminato la stabilità termoelettrica a elevate temperature di termocoppie isolate con ossido di magnesio e dotate di guaina in Inconel e acciaio inossidabile. I loro studi hanno dimostrato che le instabilità termoelettriche di tali unità aumentano rapidamente a temperature superiori a 1 C. È stato anche rilevato che minore è il diametro della guaina, maggiore è l instabilità. Inoltre, le termocoppie con guaina in Inconel mostravano un instabilità sostanzialmente inferiore oltre i 1 C rispetto a quelle con guaina in acciaio inossidabile. Bentley e Morgan [52] hanno sottolineato l importanza dell impiego di guaine Inconel con tasso di manganese estremamente basso per ottenere le prestazioni più stabili. Burley [54 56] e Bentley [57 6] hanno anche studiato l uso di guaine in leghe speciali al Ni-Cr al fine di migliorare la compatibilità chimica e fisica con i termoelementi. Nessuno dei due termoelementi della termocoppia di tipo N è estremamente sensibile a piccole differenze di trattamento termico (purché il trattamento non si ponga in contrasto con le limitazioni AB Spares

122 C-1 Descrizione delle termocoppie citate in precedenza). Per la maggior parte delle applicazioni generali, possono essere usati con il trattamento termico fornito di norma dal produttore dei fili. Bentley [61,62], tuttavia, ha riferito variazioni reversibili del coefficiente di Seebeck dei termoelementi di tipo NP e NN se riscaldati a temperature comprese tra 2 C e 1 C. Queste impongono limitazioni alla precisione ottenibile con le termocoppie di tipo N. È stato rilevato che l entità di tali variazioni dipende dalla fonte dei termoelementi. Di conseguenza, quando si desidera ottenere la massima precisione e stabilità, è di norma necessario effettuare test selettivi sui materiali, nonché trattamenti termici preparatori speciali oltre a quelli forniti dal produttore. Per ulteriori indicazioni e dettagli è opportuno consultare gli articoli di Bentley [61, 62]. Lo standard ASTM E23-87 contenuto nel 1992 Annual Book of ASTM Standards [7] stabilisce che le tolleranze di calibrazione iniziali per le termocoppie commerciali di tipo N siano ±2,2 C o ±,75 % (la maggiore tra le due) tra C e 125 C. Le termocoppie di tipo N possono anche essere fornite in modo tale da soddisfare tolleranze speciali, pari a circa la metà di quelle standard indicate sopra. Non vengono specificate tolleranze per le termocoppie di tipo N al di sotto di C. Il limite di temperatura massimo consigliato di 126 C riportato nello standard ASTM [7] per le termocoppie di tipo N protette è applicabile al filo AWG 8 (3,25 mm). Scende a 19 C per l AWG 14 (1,63 mm), 98 C per l AWG 2 (,81 mm), 87 C per l AWG 24 o 28 (,51 mm o,33 mm) e 76 C per l AWG 3 (,25 mm). Questi limiti di temperatura sono applicabili a termocoppie impiegate in tubi di protezione convenzionali chiusi e devono essere interpretati come indicazione di massima per l utilizzatore. Non valgono per termocoppie con isolamento in ossido minerale compatto. Termocoppie di tipo R Questa sezione descrive le termocoppie in Platino-13 % Rodio/ Platino, note come termocoppie di tipo R. Questo tipo viene talvolta denominato in base alla composizione chimica nominale del proprio termoelemento positivo (RP): platino-13 % rodio. Il termoelemento negativo (RN) è in platino disponibile in commercio con una purezza nominale del 99,99 % [21]. Uno standard industriale generale (ASTM E ) stabilisce che il rodio con una purezza nominale del 99,98 % debba essere legato con platino di purezza pari al 99,99 % per produrre il termoelemento positivo, il quale contiene di norma il 13, ±,5 % di rodio in base al peso. Questo standard generale [21] descrive la purezza dei materiali di tipo R commerciali impiegati in molte applicazioni industriali termometriche e conformi alle tolleranze di calibrazione descritte più avanti in questa sezione. Non prende in considerazione, tuttavia, i materiali di grado di riferimento di maggior purezza che venivano utilizzati tradizionalmente per costruire termocoppie usate come standard di trasferimento e termometri di riferimento in varie applicazioni di laboratorio e per elaborare tabelle e funzioni di riferimento [22, 23]. Il materiale in lega di maggior purezza contiene di norma meno di 5 ppm atomiche di impurità; il platino meno di 1 ppm atomiche di impurità [22]. Le differenze tra un tale materiale commerciale di elevata purezza e lo standard di riferimento termoelettrico per il platino, Pt-67, sono descritte in [22] e [23].

123 Descrizione delle termocoppie C-11 Una funzione di riferimento per la termocoppia di tipo R, basata sull ITS-9 e sul volt SI, è stata determinata recentemente da nuovi dati ottenuti grazie alla collaborazione tra NIST e NPL. I risultati di questa collaborazione internazionale sono stati riferiti da Burns et al [23]. La funzione è stata usata per calcolare la tabella di riferimento fornita in questa monografia. Le termocoppie di tipo R hanno un coefficiente di Seebeck maggiore del 12 % circa rispetto alle termocoppie di tipo S per una gran parte della gamma di temperatura. Le termocoppie di tipo R non erano strumenti di interpolazione standard nell IPTS-68 per la gamma compresa tra 63,74 C e il punto di congelamento dell oro. Tranne questi due punti, nonché le note relative alla storia e alla composizione, tutte le precauzioni e limitazioni d uso fornite in questa sezione per le termocoppie di tipo S valgono anche per quelle di tipo R. Glawe e Szaniszlo [24] e Walker et al [25, 26] hanno determinato gli effetti dell esposizione prolungata a temperature elevate (>12 C) sottovuoto, in aria e in atmosfere con argon sulle tensioni termoelettriche delle termocoppie di tipo R. Lo standard ASTM E23-87 contenuto nel 1992 Annual Book of ASTM Standards [7] stabilisce che le tolleranze di calibrazione iniziali per le termocoppie commerciali di tipo R siano ±1,5 C o ±,25 % (la maggiore tra le due) tra C e 145 C. Le termocoppie di tipo R possono essere fornite in modo tale da soddisfare tolleranze speciali di ±,6 C o ±,1 % (la maggiore tra le due). Il limite di temperatura massimo consigliato di 148 C riportato nello standard ASTM [7] per le termocoppie di tipo R protette è applicabile al filo AWG 24 (,51 mm). Questo limite di temperatura è applicabile a termocoppie impiegate in tubi di protezione convenzionali chiusi e deve essere interpretato come indicazione di massima per l utilizzatore. Non vale per termocoppie con isolamento in ossido minerale compatto. Termocoppie di tipo S Questa sezione descrive le termocoppie in Platino-1 % Rodio/ Platino, note come termocoppie di tipo S. Questo tipo viene talvolta denominato in base alla composizione chimica nominale del proprio termoelemento positivo (SP): platino-1 % rodio. Il termoelemento negativo (SN) è in platino disponibile in commercio con una purezza nominale del 99,99 % [21]. Uno standard industriale generale (ASTM E ) stabilisce che il rodio con una purezza nominale del 99,98 % debba essere legato con platino di purezza pari al 99,99 % per produrre il termoelemento positivo, il quale contiene di norma il 1, ±,5 % di rodio in base al peso. Questo standard generale [21] descrive la purezza dei materiali di tipo S commerciali impiegati in molte applicazioni industriali termometriche e conformi alle tolleranze di calibrazione descritte più avanti in questa sezione. Non prende in considerazione, tuttavia, i materiali di grado di riferimento di maggior purezza che venivano utilizzati tradizionalmente per costruire termocoppie usate come strumenti standard dell IPTS-68, come standard di trasferimento e termometri di riferimento in varie AB Spares

124 C-12 Descrizione delle termocoppie applicazioni di laboratorio e per elaborare tabelle e funzioni di riferimento [27, 28]. Il materiale in lega di maggior purezza contiene di norma meno di 5 ppm atomiche di impurità; il platino meno di 1 ppm atomiche di impurità [27]. Le differenze tra un tale materiale commerciale di elevata purezza e lo standard di riferimento termoelettrico per il platino, Pt-67, sono descritte in [27] e [28]. Una funzione di riferimento per la termocoppia di tipo S, basata sull ITS-9 e sul volt SI, è stata determinata recentemente da nuovi dati ottenuti grazie a una collaborazione internazionale che ha visto la partecipazione di otto laboratori nazionali. I risultati di questa collaborazione internazionale sono stati riportati da Burns et al. [28]. La nuova funzione è stata usata per calcolare la tabella di riferimento fornita in questa monografia. La ricerca [27] ha dimostrato che le termocoppie di tipo S possono essere usate da 5 C alla temperatura del punto di fusione del platino. Possono essere utilizzate in modo intermittente a temperature fino al punto di fusione del platino e in modo continuo fino a circa 13 C con variazioni limitate delle tarature. La durata utile delle termocoppie, quando usate a tali temperature elevate, è subordinata principalmente a problemi fisici di diffusione di impurità e sviluppo di grani, con un conseguente guasto meccanico. La termocoppia è più affidabile quando impiegata in un atmosfera ossidante pulita (aria), ma può anche essere usata in atmosfere gassose inerti o sottovuoto per brevi periodi. Tuttavia, le termocoppie di tipo B sono generalmente più adatte a tali applicazioni oltre i 12 C. Le termocoppie di tipo S non devono essere utilizzate in atmosfere riducenti, né in quelle contenenti vapori metallici (come piombo o zinco), vapori non metallici (come arsenico, fosforo e zolfo) o ossidi di facile riduzione, a meno che non si provveda a un adeguata protezione con appositi tubi non metallici. Inoltre, queste termocoppie non devono mai essere inserite direttamente in un tubo di protezione metallico per l uso a temperature elevate. La stabilità delle termocoppie di tipo S a temperature elevate (>12 C) è subordinata principalmente alla qualità dei materiali impiegati per la protezione e l isolamento ed è stata studiata da Walker et al. [25, 26] e Bentley [29]. L allumina di elevata purezza, con basso tasso di ferro, appare essere il materiale più idoneo per l isolamento, la protezione e il supporto meccanico dei fili della termocoppia. Entrambi i termoelementi delle termocoppie di tipo S sono sensibili alla contaminazione da impurità. In effetti, le termocoppie di tipo R sono state sviluppate essenzialmente a causa degli effetti della contaminazione di ferro in alcuni fili inglesi platino-1 % rodio. Gli effetti di varie impurità sulle tensioni termoelettriche dei materiali basati sul platino sono stati descritti da Rhys e Taimsalu [35], Cochrane [36] e Aliotta [37]. La contaminazione da impurità provoca di norma variazioni negative [25, 26, 29] nella tensione termoelettrica della termocoppia nel tempo. L entità dipende dal tipo e dalla quantità dell agente chimico contaminante. È stato dimostrato che tali variazioni sono dovute principalmente al termoelemento in platino [25,26,29]. Anche la volatilizzazione del rodio dal termoelemento positivo per il trasporto di vapore del rodio dal termoelemento

125 Descrizione delle termocoppie C-13 positivo stesso a quello negativo in platino puro provoca variazioni negative nella tensione termoelettrica. Bentley [29] ha dimostrato che il trasporto di vapore del rodio può essere virtualmente eliminato a 17 C usando un unico tratto di tubi accoppiati per isolare i termoelementi e che la contaminazione della termocoppia a opera di impurità trasferite dall isolatore in allumina può essere ridotta tramite trattamento termico dell isolatore stesso prima dell uso. McLaren e Murdock [3 33] e Bentley e Jones [34] hanno studiato approfonditamente le prestazioni delle termocoppie di tipo S nella gamma di temperatura compresa tra C e 11 C. Hanno descritto il modo in cui gli effetti reversibili dal punto di vista termico, come difetti puntuali per tempera, sollecitazioni meccaniche e l ossidazione preferenziale del rodio nel termoelemento di tipo SP causano disomogeneità chimiche e fisiche nella termocoppia limitandone la precisione in questa gamma di temperatura. Hanno sottolineato l importanza di tecniche di ricottura. Il termoelemento positivo è instabile in un flusso di neutroni termici, dato che il rodio viene convertito in palladio. Il termoelemento negativo è relativamente stabile alla trasmutazione dei neutroni. Il bombardamento con neutroni veloci, tuttavia, causa un danno fisico che modifica la tensione termoelettrica, a meno che non si provveda a una ricottura. Alla temperatura del punto di solidificazione dell oro, 164,18 C, la tensione termoelettrica delle termocoppie di tipo S aumenta di circa 34 uv (circa il 3 %) per incremento percentuale in peso del tasso di rodio; il coefficiente di Seebeck aumenta del 4 % circa per incremento percentuale in peso alla stessa temperatura. Lo standard ASTM E23-87 contenuto nel 1992 Annual Book of ASTM Standards [7] stabilisce che le tolleranze di calibrazione iniziali per le termocoppie commerciali di tipo S siano ±1,5 C o ±,25 % (la maggiore tra le due) tra C e 145 C. Le termocoppie di tipo S possono essere fornite in modo tale da soddisfare tolleranze speciali di ±,6 C o ±,1 % (la maggiore tra le due). Il limite di temperatura massimo consigliato di 148 C riportato nello standard ASTM [7] per le termocoppie di tipo S protette è applicabile al filo AWG 24 (,51 mm). Questo limite di temperatura è applicabile a termocoppie impiegate in tubi di protezione convenzionali chiusi e deve essere interpretato come indicazione di massima per l utilizzatore. Non vale per termocoppie con isolamento in ossido minerale compatto. Termocoppie di tipo T Questa sezione descrive le termocoppie in rame / rame-nichel, note come termocoppie di tipo T. Questo tipo è uno dei più vecchi e conosciuti per il rilevamento di temperature che rientrano nella gamma compresa tra circa 37 C fino al punto triplo del neon ( 248,5939 C). Il termoelemento positivo, TP, è di norma in rame ad elevata conduttività elettrica e basso tasso di ossigeno conforme alla AB Spares

126 C-14 Descrizione delle termocoppie Specifica B3 ASTM per filo di rame nudo dolce o ricotto. Questo materiale è in rame di purezza pari al 99,95 % con un tasso di ossigeno variabile dallo,2 allo,7 % (a seconda del tasso di zolfo) e altre impurità per un totale dello,1 % circa. Oltre i 2 C circa, le proprietà termoelettriche dei termoelementi di tipo TP, che soddisfano le condizioni esposte sopra, sono eccezionalmente uniformi e mostrano una scarsa variazione tra campioni. Al di sotto di 2 C circa, le proprietà termoelettriche sono maggiormente influenzate dalla presenza di soluti metallici di transizione diluiti, in particolare il ferro. Il termoelemento negativo, TN o EN, è una lega rame-nichel ambiguamente nota come costantana. Il termine costantana si riferisce a una famiglia di leghe rame-nichel contenenti dal 45 al 6 % di rame. Queste leghe contengono anche di norma piccole percentuali di cobalto, ferro e manganese, così come tracce di impurità di altri elementi come carbonio, magnesio, silicio ecc. La costantana delle termocoppie di tipo T contiene di norma circa il 55 % di rame, il 45 % di nichel e una piccola, ma significativa dal punto di vista termoelettrico, quantità di cobalto, ferro o manganese, circa lo,1 % o più. È opportuno sottolineare che i termoelementi di tipo TN (o EN) NON sono generalmente intercambiabili con i termoelementi di tipo JN, sebbene tutti siano indicati con il termine costantana. Al fine di operare una distinzione di nomenclatura, il tipo TN (o EN) viene spesso denominato costantana di Adams (o RP18) e il tipo JN costantana SAMA. Le relazioni termoelettriche per i termoelementi di tipo TN ed EN sono le stesse, vale a dire che le equazioni e le tabelle tensione/temperatura per il platino rispetto ai termoelementi di tipo TN valgono per entrambi i tipi di termoelementi, nella gamma di temperatura consigliata per ogni tipo di termocoppia. Tuttavia, non si deve ritenere che i termoelementi di tipo TN ed EN possano essere usati in modo intercambiabile o che abbiano le stesse tolleranze di calibrazione iniziali commerciali. La ricerca a basse temperature [8] condotta da membri della NBS Cryogenics Division ha dimostrato che le termocoppie di tipo T possono essere usate fino a temperature di elio liquido (circa 4 K), ma il loro coefficiente di Seebeck appare notevolmente ridotto al di sotto di 2 K. Il coefficiente di Seebeck a 2 K è solo circa 5,6 µv/k, ovvero approssimativamente due terzi di quello della termocoppia di tipo E. L omogeneità termoelettrica della maggior parte dei termoelementi di tipo TP e TN (o EN) è ragionevolmente buona. Vi è una considerevole variabilità, tuttavia, delle proprietà termoelettriche dei termoelementi di tipo TP al di sotto di circa 7 K. Ciò è dovuto a variazioni delle quantità e dei tipi di impurità presenti in questi materiali pressoché puri. Anche l elevata conduttività termica dei termoelementi di tipo TP può essere problematica in determinate applicazioni. Per tali motivi, le termocoppie di tipo T non sono generalmente idonee per l uso al di sotto di circa 2 K. Le termocoppie di tipo E sono consigliate come le più adatte, tra quelle con designazione a lettera, all utilizzo generale a basse temperature, dato che offrono la migliore combinazione complessiva di proprietà desiderate.

127 Descrizione delle termocoppie C-15 Le termocoppie di tipo T sono consigliate dall ASTM [5] per l uso in una gamma di temperatura compreso tra 2 C e 37 C in atmosfere sottovuoto, ossidanti, riducenti o inerti. Il limite massimo di temperatura consigliato per il funzionamento continuo delle termocoppie di tipo T protette è fissato a 37 C per termoelementi AWG 14 (1,63 mm), dato che i termoelementi di tipo TP si ossidano rapidamente al di sopra di questa temperatura. Tuttavia, le proprietà termoelettriche dei termoelementi di tipo TP sembrano non essere fortemente influenzate dall ossidazione, dato che all NBS [1] sono state osservate variazioni di tensione termoelettrica trascurabili per i termoelementi di tipo TP AWG 12, 18 e 22 durante 3 ore di riscaldamento in aria a 5 C. A questa temperatura, i termoelementi di tipo TN presentano una buona resistenza all ossidazione e mostrano solo piccole variazioni di tensione nel riscaldamento in aria per lunghi periodi, come dimostrato dagli studi di Dahl [11]. Temperature maggiori, fino ad almeno 8 C, sono possibili in atmosfere inerti in cui il deterioramento del termoelemento di tipo TP non costituisce più un problema. Si sconsiglia l uso di termocoppie di tipo T in atmosfere con idrogeno a temperature superiori a circa 37 C, dato che i termoelementi di tipo TP possono diventare fragili. Le termocoppie di tipo T non sono molto adatte all uso in ambienti nucleari, dato che entrambi i termoelementi sono soggetti a modifiche di composizione significative nell irradiazione con neutroni termici. Il rame dei termoelementi viene convertito in nichel e zinco. Vista l elevata conduttività termica dei termoelementi di tipo TP è necessario usare particolare attenzione nell impiego delle termocoppie al fine di assicurare che la giunzione di rilevamento e quello di riferimento assumano le temperature desiderate. Lo standard ASTM E23-87 contenuto nel 1992 Annual Book of ASTM Standards [7] stabilisce che le tolleranze di calibrazione iniziali per le termocoppie commerciali di tipo T siano ±1 C o ±,75 % (la maggiore tra le due) tra C e 35 C e ±1 C o ±1,5 % (la maggiore tra le due) tra 2 C e C. Le termocoppie di tipo T possono anche essere fornite in modo tale da soddisfare tolleranze speciali, pari a circa la metà di quelle standard indicate sopra. I materiali della termocoppia di tipo T vengono di norma forniti per soddisfare le tolleranze specificate per le temperature al di sopra di C. Gli stessi materiali, tuttavia, potrebbero non soddisfare le tolleranze specificate per la gamma compresa tra 2 C e C. La necessità di materiali che soddisfino le tolleranze al di sotto di C deve essere specificata al momento dell acquisto. Il limite di temperatura massimo consigliato di 37 C riportato nello standard ASTM [7] per le termocoppie di tipo T protette è applicabile al filo AWG 14 (1,63 mm). Scende a 26 C per l AWG 2 (,81 mm), 2 C per l AWG 24 o 28 (,51 mm o,33 mm) e 15 C per l AWG 3 (,25 mm). Questi limiti di temperatura sono applicabili a termocoppie impiegate in tubi di protezione convenzionali chiusi e devono essere interpretati come indicazione di massima per l utilizzatore. Non valgono per termocoppie con isolamento in ossido minerale compatto. AB Spares

128 C-16 Descrizione delle termocoppie Bibliografia [1] Preston-Thomas, H. The International Temperature Scale of 199 (ITS-9). Metrologia 27, 3 1; 199. ibid. p. 17. [2] The International Practical Temperature Scale of 1968, Amended Edition of Metrologia 12, 7 17, [3] Mangum, B. W.; Furukawa, G. T. Guidelines for realizing the International Temperature Scale of 199 (ITS-9). Natl. Inst. Stand. Technol. Tech. Note 1265; 199 August. 19 p. [4] The 1976 Provisional.5 to 3 K Temperature Scale. Metrologia 15, 65 68; [5] ASTM, American Society for Testing and Materials. Manual on the use of thermocouples in temperature measurement. Special Tech. Publ. 47B; edited by Benedict, R. P.; Philadelphia: ASTM; p. [6] Hansen, M.; Anderko, K. Constitution of binary alloys. New York: McGraw-Hill Book Co.; [7] ASTM, American Society for Testing and Materials, Standard E23-87, 1992 Annual Book of ASTM Standards. Vol. 14.3; Philadelphia: ASTM; [8] Sparks, L. L.; Powell, R. L.; Hall, W. J. Reference tables for low-temperature thermocouples. Natl. Bur. Stand. (U.S.) Monogr. 124; 1972 June. 61p. [9] Starr, C.D.; Wang, T. P. Effect of oxidation on stability of thermocouples, Proceedings of the American Society for Testing and Materials Vol. 63, ; [1] Roeser, W. F.; Dahl, A. I. Reference tables for iron-constantan and copper-constantan thermocouples. J. Res. Natl. Bur. Stand. (U.S.) 2, ; RP18; 1938 March. [11] Dahl, A. I. Stability of base-metal thermocouples in air from 8 to 22 F. J. Res. Natl. Bur. Stand. (U.S.) 24, ; RP1278; 194 February. [12] Sparks, L. L.; Powell, R. L. Low temperatures thermocouples: KP, normal silver, and copper versus Au-.2 at % Fe and Au-.7 at % Fe. J. Res. Natl. Bur. Stand. (U.S.) 76A(3), ; 1972 May June. [13] Burley, N. A.; Hess, R. M.; Howie, C. F.; Coleman, J. A. The nicrosil versus nisil thermocouple: A critical comparison with the ANSI standard letter-designated base-metal thermocouples. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 5, Schooley, J. F., ed.; New York: American Institute of Physics;

129 Descrizione delle termocoppie C-17 [14] Potts, J. F. Jr.; McElroy, D. L. The effects of cold working, heat treatment, and oxidation on the thermal emf of nickel-base thermoelements. Herzfeld, C. M.; Brickwedde, F. G.; Dahl, A. I.; Hardy, J. D., ed. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 3, Part 2; New York: Reinhold Publishing Corp.; [15] Burley, N. A.; Ackland, R. G. The stability of the thermo-emf/ temperature characteristics of nickel-base thermocouples. Jour. of Australian Inst. of Metals 12(1), 23-31; [16] Burley, N. A. Nicrosil and nisil: Highly stable nickel-base alloys for thermocouples. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 4, Plumb, H. H., ed.; Pittsburgh: Instrument Society of America; [17] Wang, T. P.; Starr, C. D. Electromotive force stability of nicrosil-nisil. Journal of Testing and Evaluation 8(4), ; 198. [18] Starr, C. D.; Wang, T. P. Effect of oxidation on stability of thermocouples, Proceedings of the American Society for Testing and Materials Vol ; [19] Bentley, R. E. Short-term instabilities in thermocouples containing nickel-based alloys. High Temperatures- High Pressures 15, ; [2] Kollie, T. G.; Horton, J. L.; Carr, K. R.; Herskovitz, M. B.; Mossman, C. A. Temperature measurement errors with type K (Chromel vs. Alumel) thermocouples due to short-ranged ordering in Chromel. Rev. Sci. Instrum. 46, ; [21] ASTM, American Society for Testing and Materials, Standard E , 1992 Annual Book of ASTM Standards. Vol. 14.3; Philadelphia: ASTM; [22] Bedford, R. E.; Ma, C. K.; Barber, C. R.; Chandler, T. R.; Quinn, T. J.; Burns, G. W.; Scroger, M. New reference tables for platinum 1 % rhodium/platinum and platinum 13 % rhodium/platinum thermocouples. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 4, Part 3, p. 1585; Plumb, H. H., ed.; Pittsburgh: Instrument Society of America; [23] Burns, G. W.; Strouse, G. F.; Mangum, B. W.; Croarkin, M. C.; Guthrie, W. F.; Chattle, M. New reference functions for platinum-13 % rhodium versus platinum (type R) and platinum-3 % rhodium versus platinum-6 % rhodium (type B) thermocouples based on the ITS-9. in Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 6; Schooley, J. F., ed.; New York: American Institute of Physics; AB Spares

130 C-18 Descrizione delle termocoppie [24] Glawe, G. E.; Szaniszlo, A. J. Long-term drift of some noble- and refractory-metal thermocouples at 16 K in air, argon, and vacuum. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 4; Plumb, H. H., ed.; Pittsburgh: Instrument Society of America; [25] Walker, B. E.; Ewing, C. T.; Miller, R. R. Thermoelectric instability of some noble metal thermocouples at high temperatures. Rev. Sci. Instrum. 33, ; [26] Walker, B. E.; Ewing, C. T.; Miller, R. R. Study of the instability of noble metal thermocouples in vacuum. Rev. Sci. Instrum. 36, 61 66; [27] Bedford, R. E.; Ma, C. K.; Barber, C. R.; Chandler, T. R.; Quinn, T. J.; Burns, G. W.; Scroger, M. New reference tables for platinum 1 % rhodium/platinum and platinum 13 % rhodium/platinum thermocouples. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 4; Plumb, H. H., ed.; Pittsburgh: Instrument Society of America; [28] Burns, G. W.; Strouse, G. F.; Mangum, B. W.; Croarkin, M. C.; Guthrie, W. F.; Marcarino, P.; Battuello, M.; Lee, H. K.; Kim, J. C.; Gam, K. S.; Rhee, C.; Chattle, M.; Arai, M.; Sakurai, H.; Pokhodun, A. I.; Moiseeva, N. P.; Perevalova, S. A.; de Groot, M. J.; Zhang, J.; Fan, K.; Wu, S. New reference functions for platinum-1 % rhodium versus platinum (type S) thermocouples based on the ITS-9, Part I and Part II. in Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 6; Schooley, J. F., ed.; New York: American Institute of Physics; [29] Bentley, R. E. Changes in Seebeck coefficient of Pt and Pt 1 % Rh after use to 17C in high-purity polycrystalline alumina. Int. J. Thermophys. 6(1), 83 99; [3] McLaren, E. H.; Murdock, E. G. New considerations on the preparation, properties and limitations of the standard thermocouple for thermometry. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 4; Plumb, H. H., ed.; Pittsburgh: Instrument Society of America; [31] McLaren, E. H.; Murdock, E. G. The properties of Pt/PtRh thermocouples for thermometry in the range 11 C: I. Basic measurements with standard thermocouples. National Research Council of Canada Publication APH 2212/NRCC 1747; [32] McLaren, E. H.; Murdock, E. G. The properties of Pt/PtRh thermocouples for thermometry in the range 11 C: II. Effect of heat treatment on standard thermocouples. National Research Council of Canada Publication APH 2213/NRCC 1748; 1979.

131 Descrizione delle termocoppie C-19 [33] McLaren, E. H.; Murdock, E. G. Properties of some noble and base metal thermocouples at fixed points in the range 11 C. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 5; Schooley, J. F., ed.; New York: American Institute of Physics; [34] Bentley, R. E.; Jones, T. P. Inhomogeneities in type S thermocouples when used to 164 C. High Temperatures- High Pressures 12, 33 45; 198. [35] Rhys, D. W.; Taimsalu, P. Effect of alloying additions on the thermoelectric properties of platinum. Engelhard Tech. Bull. 1, 41 47; [36] Cochrane, J. Relationship of chemical composition to the electrical properties of platinum. Engelhard Tech. Bull. 11, 58-71; Also in Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 4; Plumb, H. H., ed.; Pittsburgh: Instrument Society of America; [37] Aliotta, J. Effects of impurities on the thermoelectric properties of platinum. Inst. and Control Systems, 16 17; March [38] Burns, G. W.; Gallagher, J. S. Reference tables for the Pt-3 percent Rh versus Pt-6 percent Rh thermocouple. J. Res. Natl. Bur. Stand. (U.S.) 7C, ; [39] Ehringer, H. Uber die lebensdauer von PtRh-thermoelementen. Metall 8, ; [4] Acken, J. S. Some properties of platinum-rhodium alloys. J. Res. Natl. Bur. Stand. (U.S.) 12, 249; RP65; [41] Hendricks, J. W.; McElroy, D. L. High temperature- high vacuum thermocouple drift tests. Environmental Quarterly, 34 38; March [42] Zysk, E. D. Platinum metal thermocouples. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 3; Herzfeld, C. M., ed.; New York: Reinhold Publishing Corp.; Part 2, pp [43] Starr, C. D.; Wang, T. P. A new stable nickel-base thermocouple. Journal of Testing and Evaluation 4(1), 42 56; [44] Burley, N. A.; Powell, R. L.; Burns, G. W.; Scroger, M. G. The nicrosil versus nisil thermocouple: properties and thermoelectric reference data. Natl. Bur. Stand. (U.S.) Monogr. 161; 1978 April. 167p. [45] Burley, N. A.; Jones, T. P. Practical performance of nicrosil-nisil thermocouples. Temperature Measurement, 1975; Billing, B. F.; Quinn, T. J., ed.; London and Bristol: Institute of Physics; AB Spares

132 C-2 Descrizione delle termocoppie [46] Burley, N. A.; Hess, R. M.; Howie, C. F. Nicrosil and nisil: new nickel-based thermocouple alloys of ultra-high thermoelectric stability. High Temperatures- High Pressures 12, 43 41; 198. [47] Burley, N. A.; Cocking, J. L.; Burns, G. W.; Scroger, M. G. The nicrosil versus nisil thermocouple: the influence of magnesium on the thermoelectric stability and oxidation resistance of the alloys. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 5, Schooley, J. F., ed.; New York: American Institute of Physics; [48] Wang, T. P.; Starr, C. D. Nicrosil-nisil thermocouples in production furnaces in the 538 C (1 F) to 1177 C (215 F) range. ISA Transactions 18(4), 83 99; [49] Wang, T. P.; Starr, C. D. Oxidation resistance and stability of nicrosil-nisil in air and in reducing atmospheres. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 5, Schooley, J. F., ed.; New York: American Institute of Physics; [5] Hess, T. G. Nicrosil-nisil: high-performance thermocouple alloys. ISA Transactions 16(3), 81 84; [51] Anderson, R. L.; Lyons, J. D.; Kollie, T. G.; Christie, W. H.; Eby, R. Decalibration of sheathed thermocouples. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 5., Schooley, J. F., ed.; New York: American Institute of Physics; [52] Bentley, R. E.; Morgan, T. L. Ni-based thermocouples in the mineral-insulated metal-sheathed format: thermoelectric instabilities to 11 C. J. Phys. E: Sci. Instrum. 19, ; [53] Wang, T. P.; Bediones, D. 1, hr. stability test of types K, N, and a Ni-Mo/Ni-Co thermocouple in air and short-term tests in reducing atmospheres. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 6; Schooley, J. F., ed.; New York: American Institute of Physics; [54] Burley, N. A. N-CLAD-N: A novel advanced type N integrally-sheathed thermocouple of ultra-high thermoelectric stability. High Temperatures- High Pressures 8, ; [55] Burley, N. A. A novel advanced type N integrally-sheathed thermocouple of ultra-high thermoelectric stability. Thermal and Temperature Measurement in Science and Industry; 3rd Int. IMEKO Conf.; Sheffield; Sept [56] Burley, N. A. N-CLAD-N A novel integrally sheathed thermocouple: optimum design rationale for ultra-high thermoelectric stability. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 6; Schooley, J. F., ed.; New York: American Institute of Physics;

133 Descrizione delle termocoppie C-21 [57] Bentley, R. E. The new nicrosil-sheathed type N MIMS thermocouple: an assessment of the first production batch. Mater. Australas. 18(6), 16 18; [58] Bentley, R. E.; Russell, Nicrosil sheathed mineral-insulated type N thermocouple probes for short-term variable-immersion applications to 11 C. Sensors and Actuators 16, 89 1; [59] Bentley, R. E. Irreversible thermoelectric changes in type K and type N thermocouple alloys within nicrosil-sheathed MIMS cable. J. Phys. D. 22, ; [6] Bentley, R. E. Thermoelectric behavior of Ni-based ID-MIMS thermocouples using the nicrosil-plus sheathing alloy. Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry; Vol. 6; Schooley, J. F., ed.; New York: American Institute of Physics; [61] Bentley, R. E. Thermoelectric hysteresis in nicrosil and nisil. J. Phys. E: Sci. Instrum. 2, ; [62] Bentley, R. E. Thermoelectric hysteresis in nickel-based thermocouple alloys. J. Phys. D. 22, ; AB Spares

134 C-22 Descrizione delle termocoppie

135 Appendice D Uso delle giunzioni della termocoppia L appendice descrive i tipi di giunzioni per termocoppia disponibili e ne illustra le possibilità di applicazione con il modulo di ingresso analogico per termocoppia/mv 1769-IT6. ATTENZIONE! Per la scelta della giunzione e il collegamento dall ambiente al modulo è necessario procedere con cautela. La mancata adozione di precauzioni adeguate per un determinato tipo di termocoppia può compromettere l isolamento elettrico del modulo. Le giunzioni per termocoppia disponibili sono: con messa a terra senza messa a terra (isolato) scoperto Uso di una termocoppia con giunzione con messa a terra Nelle termocoppie con giunzione con messa a terra, la giunzione di rilevamento è collegata fisicamente alla guaina protettiva, formando una giunzione integrale stagna. Se la guaina è in metallo (o conduttiva) vi è continuità elettrica tra la giunzione e la guaina. La giunzione è protetta da attività corrosive o erosive. Il tempo di risposta si avvicina a quello della giunzione di tipo scoperto descritto in Utilizzo di una termocoppia con giunzione scoperta a pagina D-3. Prolunga Guaina metallica Giunzione di rilevamento collegato alla guaina AB Spares 1

136 D-2 Uso delle giunzioni della termocoppia I morsetti di ingresso schermati per una termocoppia con giunzione con messa a terra vengono collegati tra loro e quindi alla terra dello chassis. L utilizzo di questa termocoppia con una guaina conduttiva trasferisce il segnale della termocoppia all isolamento del collegamento a massa sullo chassis del modulo. Inoltre, in caso di utilizzo di più termocoppie con giunzioni con messa a terra, l isolamento canale-canale del modulo viene eliminato, dato che non vi è alcun isolamento tra il segnale e la guaina (le guaine sono collegate). Si noti che l isolamento viene eliminato anche quando le guaine sono collegate alla terra dello chassis in una posizione diversa da quella del modulo, dato che il modulo stesso è collegato alla terra dello chassis IT6 Giunzione con messa a terra con cavo schermato IN + - Multiplexer IN Guaina metallica con continuità elettrica con i fili del segnale della termocoppia Rockwell Automation consiglia che una termocoppia con giunzione con messa a terra abbia una guaina protettiva di materiale isolante (ad esempio, la ceramica). Un alternativa è far flottare la guaina metallica rispetto a qualunque percorso verso la terra dello chassis o la guaina metallica di un altra termocoppia. In questo modo, la guaina metallica deve essere isolata da materiali di processo conduttivi, senza alcuna connessione alla terra dello chassis. Si noti che una guaina flottante può dare luogo a un segnale di termocoppia con una inferiore immunità ai disturbi. Uso di una termocoppia con giunzione senza messa a terra (isolata) La termocoppia con giunzione senza messa a terra (isolata) utilizza una giunzione di rilevamento elettricamente isolata dalla guaina metallica protettiva. Questo tipo di giunzione viene spesso usato in situazioni in cui i disturbi possono influenzare le letture, nonché in circostanze in cui siano presenti oscillazioni di temperatura frequenti o rapide. Per questo tipo di giunzione, il tempo di risposta è maggiore rispetto a quello della giunzione con messa a terra.

137 Uso delle giunzioni della termocoppia D-3 Giunzione di rilevamento isolata dalla guaina Utilizzo di una termocoppia con giunzione scoperta La termocoppia con giunzione scoperta utilizza una giunzione di rilevamento priva di guaina metallica protettiva. Una termocoppia con questo tipo di giunzione fornisce il tempo di risposta più rapido, ma i fili della termocoppia stessa non sono protetti da danni per corrosione o meccanici. Giunzione di rilevamento priva di guaina Come mostrato nell illustrazione successiva, l uso di una giunzione scoperta può comportare l eliminazione dell isolamento canale-canale. L isolamento viene eliminato se più termocoppie scoperte sono a contatto diretto con materiali di processo conduttivi. Materiali conduttivi Giunzione scoperta con cavo schermato IN IT6 Multiplexer IN AB Spares

138 D-4 Uso delle giunzioni della termocoppia Per evitare di compromettere l isolamento canale-canale: Nel caso di più termocoppie con giunzione scoperta, impedire che le giunzioni di rilevamento siano a diretto contatto con materiali di processo conduttivi. È preferibile utilizzare un unica termocoppia con giunzione scoperta con più termocoppie con giunzioni senza messa a terra. È consigliabile usare tutte termocoppie con giunzioni senza messa a terra piuttosto che giunzioni di tipo scoperto.

139 Appendice E Configurazione del modulo con MicroLogix 15 e RSLogix 5 Questa appendice esamina lo schema di indirizzamento del modulo 1769-IT6 e descrive la configurazione del modulo con RSLogix 5 e un controllore MicroLogix 15. Indirizzamento del modulo La seguente mappa di memoria mostra le tabelle immagine di configurazione e ingresso relative al modulo. Per informazioni dettagliate sulla tabella immagine, consultare il Capitolo 4. Mappa di memoria Indirizzo slot e Immagine ingressi File Immagine ingressi 8 parole Parola di dati Canale Parola Parola di dati Canale 1 Parola 1 Parola di dati Canale 2 Parola 2 Parola di dati Canale 3 Parola 3 Parola di dati Canale 4 Parola 4 Parola di dati Canale 5 Parola 5 Bit di stato generale/circuito aperto Parola 6 Bit di sovra/sottogamma Parola 7 I:e. I:e.1 I:e.2 I:e.3 I:e.4 I:e.5 I:e.6 I:e.7 slot e File di configurazione File di configurazione 7 parole Parola di configurazione Canale Parola di configurazione Canale 1 Parola di configurazione Canale 2 Parola di configurazione Canale 3 Parola di configurazione Canale 4 Parola di configurazione Canale 5 Parola Parola 1 Parola 2 Parola 3 Parola 4 Parola 5 Abilitazione/Disabilitazione calibrazione ciclica Parola 6 Bit 15 Bit Per gli indirizzi, consultare il manuale del controllore. AB Spares 1

140 E-2 Configurazione del modulo con MicroLogix 15 e RSLogix 5 Ad esempio, per ottenere lo stato generale del canale 2 del modulo situato nello slot e, utilizzare l indirizzo I:e.6/2. Slot Parola Bit Tipo file di ingresso Delimitatore di elementi I:e.6/2 Delimitatore di parole Delimitatore di bit Adattatore Compact I/O Compact I/O Compact I/O Modulo di terminazione NOTA Numero slot Il modulo di terminazione non utilizza un indirizzo di slot. File di configurazione 1769-IT6 Il file di configurazione contiene informazioni che l utente utilizza per definire la modalità di funzionamento di un canale specifico. Il file di configurazione viene illustrato in maggiori dettagli in Configurazione dei canali a pagina 4-4. Il file di configurazione viene modificato mediante la schermata di configurazione del software di programmazione. Vedere Configurazione del 1769-IT6 in un sistema MicroLogix 15 a pagina E-3 per un esempio di configurazione del modulo con RSLogix 5. Tabella E.2 Impostazioni software predefinite della configurazione canali (1) Parametro Impostazione predefinita Disabilitazione/Abilitazione Disabilitazione canale Frequenza filtro 6 Hz Tipo di ingresso Termocoppia tipo J Formato dati Primario/Proporzionale Unità di temperatura C Risposta circuito aperto Massimo di scala Disabilitazione calibrazione Abilitazione ciclica (1) Possibilità di sovrapposizione da parte del software.

141 Configurazione del modulo con MicroLogix 15 e RSLogix 5 E-3 Configurazione del 1769-IT6 in un sistema MicroLogix 15 Questo esempio mostra la configurazione del modulo d ingresso per termocoppia/mv 1769-IT6 con il software di programmazione RSLogix 5, presumendo che il modulo sia installato come I/O di espansione in un sistema MicroLogix 15, che RSLinx sia correttamente configurato e che sia stata stabilita una comunicazione tra il processore MicroLogix e RSLogix 5. Avviare RSLogix e creare un applicazione MicroLogix 15. Viene visualizzata la seguente schermata: In modalità non in linea, fare doppio clic sull icona IO Configuration nella cartella del controllore per visualizzare la seguente schermata di configurazione I/O. Questa schermata consente di inserire manualmente i moduli di espansione nei relativi slot, oppure di leggere automaticamente la configurazione del controllore. Per leggere la configurazione attuale del controllore, fare clic sul pulsante Read IO Config. AB Spares

142 E-4 Configurazione del modulo con MicroLogix 15 e RSLogix 5 Viene visualizzata una finestra di dialogo con l indicazione della configurazione attuale della comunicazione. In questo modo sarà possibile verificare il controllore di destinazione. Se le impostazioni di comunicazione sono corrette, fare clic su Read IO Config. Viene visualizzata l effettiva configurazione I/O. In questo esempio, al processore MicroLogix 15 è collegato un secondo livello di I/O.

143 Configurazione del modulo con MicroLogix 15 e RSLogix 5 E-5 Il modulo 1769-IT6 viene installato nello slot 1. Per configurare il modulo, fare doppio clic sul modulo/slot. Viene visualizzata la schermata di configurazione generale. Le opzioni di configurazione per i canali 2 si trovano su una scheda distinta da quella dei canali 3 5, come mostrato di seguito. Per attivare un canale, selezionare la relativa casella di attivazione. Per ottenere delle prestazioni ottimali del modulo, disattivare qualunque canale non cablato a un ingresso reale. Scegliere successivamente il Formato dati, il Tipo di ingresso, la Frequenza del filtro, la Risposta del circuito aperto e le Unità per ogni canale. NOTA Vedere File dati di configurazione a pagina 4-5 per una descrizione completa di ognuno di questi parametri e delle opzioni disponibili per ciascuno di essi. AB Spares

144 E-6 Configurazione del modulo con MicroLogix 15 e RSLogix 5 Configurazione della calibrazione ciclica La scheda Cal contiene una casella di controllo che consente di disattivare la calibrazione ciclica. Per ulteriori informazioni, vedere Selezione dell abilitazione/disabilitazione della calibrazione ciclica (Parola 6, Bit ) a pagina Scheda Generic Extra Data Config Questa scheda mostra di nuovo le informazioni di configurazione inserite nella schermata Analog Input Configuration in un formato dati primario. È possibile inserire la configurazione utilizzando questa scheda piuttosto che le schede di configurazione. Non è necessario inserire i dati in entrambe le posizioni.

145 Appendice F Configurazione del modulo 1769-IT6 con il Profilo generico per controllori CompactLogix in RSLogix 5 La procedura riportata in questo esempio viene utilizzata solo quando il profilo del modulo per termocoppia 1769-IT6 non è disponibile nel software di programmazione RSLogix 5. La versione iniziale del controllore CompactLogix532 include il Profilo I/O generico 1769, con singoli profili del modulo I/O 1769 a seguire. Per configurare il modulo per termocoppia 1769-IT6 per il controllore CompactLogix mediante RSLogix 5 con il Profilo generico 1769, creare un nuovo progetto in RSLogix 5. Fare clic sull icona New project o sul menu a discesa FILE scegliendo NEW. Viene visualizzata la seguente schermata: Scegliere il tipo di controllore e inserire un nome per il progetto, quindi fare clic su OK. Viene visualizzata la seguente schermata principale di RSLogix 5: AB Spares 1

146 F-2 Configurazione del modulo 1769-IT6 con il Profilo generico per controllori CompactLogix in RSLogix 5 Nell Organizer del controllore a sinistra della schermata, fare clic con il pulsante destro del mouse su [] CompactBus Local e selezionare New Module. Viene visualizzata la seguente schermata: Questa schermata viene utilizzata per limitare la ricerca di moduli I/O da configurare nel sistema. Nella versione iniziale del controllore CompactLogix532, questa schermata comprende solo Generic 1769 Module. Fare clic sul pulsante OK per visualizzare la successiva schermata di profilo generico predefinita:

147 Configurazione del modulo 1769-IT6 con il Profilo generico per controllori CompactLogix in RSLogix 5 F-3 Selezionare prima di tutto il Comm Format ( Input Data INT per il 1769-IT6), quindi compilare il campo Name. In questo esempio, come ausilio per l identificazione del tipo di modulo nell Organizer del controllore viene usato IT6. Il campo Description è facoltativo e può essere utilizzato per fornire maggiori dettagli in merito a questo modulo I/O nell applicazione. Successivamente occorre selezionare il numero di Slot, sebbene questo inizi sempre con il primo numero di slot disponibile, 1, e aumenti automaticamente per ogni successivo profilo generico configurato. In questo esempio, il modulo per termocoppia 1769-IT6 è situato nello slot 1. I valori di Comm Format, Assembly Instance e Size per il modulo per termocoppia 1769-IT6 sono elencati nella seguente tabella: Modulo I/O 1769 Comm Format Parametro Assembly Instance IT6 Input Data INT Input Output Config Size (16-bit) 8 8 Inserire nel profilo generico i numeri di istanza di assemblaggio e le relative dimensioni per il modulo 1769-IT6. Una volta completato, il profilo generico di un modulo 1769-IT6 dovrebbe avere il seguente aspetto: AB Spares

148 F-4 Configurazione del modulo 1769-IT6 con il Profilo generico per controllori CompactLogix in RSLogix 5 A questo punto è possibile fare clic su Finish per completare la configurazione del modulo I/O. Configurare ogni modulo I/O in questo modo. Il controllore CompactLogix532 supporta un massimo di 8 moduli I/O. I numeri di slot validi da selezionare nella configurazione dei moduli I/O vanno da 1 a 8. Configurazione dei moduli I/O Una volta creato un profilo generico per il modulo per termocoppia 1769-IT6, è necessario inserire le informazioni di configurazione nel database Tag che viene automaticamente creato dalle informazioni inserite nel profilo generico. Queste informazioni di configurazione vengono scaricate in ogni modulo allo scaricamento del programma, all accensione e quando un modulo disabilitato viene abilitato. Prima di tutto, entrare nel database Tag facendo doppio clic su Controller Tags nella parte superiore dell Organizer del controllore. In base al profilo generico creato in precedenza per il modulo IT6, la schermata Controller Tags avrà il seguente aspetto:

149 Configurazione del modulo 1769-IT6 con il Profilo generico per controllori CompactLogix in RSLogix 5 F-5 Gli indirizzi dei tag relativi ai moduli I/O configurati vengono creati automaticamente. Tutti gli indirizzi I/O locali sono preceduti dalla parola Local. Gli indirizzi hanno il seguente formato: Dati di ingresso: Local:s:I Dati di configurazione: Local:s:C Dove s è il numero di slot assegnato ai moduli I/O nei profili generici. Per configurare un modulo I/O, è necessario aprire il tag di configurazione relativo al modulo facendo clic sul segno + posto a sinistra del tag nel database Controller Tags. AB Spares

150 F-6 Configurazione del modulo 1769-IT6 con il Profilo generico per controllori CompactLogix in RSLogix 5 Configurazione del modulo per termocoppia 1769-IT6 Per configurare il modulo 1769-IT6 nello slot 1, fare clic sul segno + a sinistra di Local:1:C. I dati di configurazione vengono inseriti nel tag Local:1:C.Data. Fare clic sul segno + a sinistra di Local:1:C.Data per visualizzare le 8 parole di dati interi in cui è possibile inserire i dati di configurazione per il modulo 1769-IT6. Gli indirizzi dei tag per queste 8 parole vanno da Local:1:C.Data[] a Local:1:C.Data[7]. Sono applicabili solo le prime 7 parole del file di configurazione. L ultima parola deve esistere, ma deve contenere un valore di decimale. Le prime 6 parole di configurazione, da a 5, si riferiscono ai canali 1769-IT6 da a 5 rispettivamente. Le 6 parole configurano gli stessi parametri per i 6 diversi canali. La settima parola di configurazione viene utilizzata per abilitare o disabilitare la calibrazione ciclica. La seguente tabella mostra i diversi parametri da configurare in ogni parola di configurazione dei canali. Vedere File dati di configurazione a pagina 4-5 per una descrizione completa di ognuno di questi parametri e delle opzioni disponibili per ciascuno di essi. Bit (Parole da a 5) Parametro da a 2 Frequenza di filtro 4 Non usato 5 e 6 Condizione di circuito aperto 7 Bit unità di temperatura da 8 a 11 Tipo di ingresso da 12 a 14 Formato dati 15 Bit abilitazione canale Una volta inserite le opzioni di configurazione per ogni canale, inserire la logica di programma, salvare il progetto e scaricarlo nel controllore CompactLogix. I dati di configurazione del modulo verranno scaricati nei moduli I/O. I dati di ingresso del modulo 1769-IT6 vengono posti nei seguenti indirizzi di tag quando il controllore è in modalità Run. Canale 1769-IT6 Indirizzo tag Local:1:I.Data[] 1 Local:1:I.Data[1] 2 Local:1:I.Data[2] 3 Local:1:I.Data[3] 4 Local:1:I.Data[4] 5 Local:1:I.Data[5] dove 1 rappresenta il numero di slot del modulo 1769-IT6

151 Appendice G Configurazione del modulo 1769-IT6 in un sistema remoto DeviceNet con un adattatore DeviceNet 1769-ADN Questo esempio di applicazione presume che il modulo di ingresso per termocoppia 1769-IT6 si trovi in un sistema remoto DeviceNet controllato da un adattatore DeviceNet 1769-ADN. RSNetworx for DeviceNet viene utilizzato per configurare non solo la rete DeviceNet, ma anche i singoli moduli I/O nei sistemi remoti DeviceNet con adattatore. Per ulteriori informazioni in merito alla configurazione di scanner e adattatori DeviceNet, consultare la documentazione relativa a questi prodotti, incluso il manuale dell utente Compact I/O 1769-ADN DeviceNet Adapter, pubblicazione 1769-UM1A-US-P. Il manuale dell adattatore contiene anche esempi su come modificare la configurazione dei moduli I/O con Explicit Messages mentre il sistema è in funzione. Sia che si configuri un modulo I/O non in linea e lo si scarichi nell adattatore o che si effettui la configurazione in linea, il modulo per termocoppia 1769-IT6 deve essere configurato prima di configurare l adattatore DeviceNet nell elenco di scansione dello scanner DeviceNet. Gli unici modi per configurare o riconfigurare i moduli I/O una volta che l adattatore si trova nell elenco di scansione dello scanner prevedono l uso di Explicit Messages o la rimozione dell adattatore dall elenco stesso, procedendo alla configurazione del modulo I/O e quindi aggiungendo di nuovo l adattatore nella lista di scansione dello scanner. Questo esempio illustra la configurazione del modulo di ingresso per termocoppia 1769-IT6 con RSNetworx for DeviceNet, versione 3. o successiva, prima di aggiungere l adattatore all elenco di scansione dello scanner DeviceNet. AB Spares 1

152 G-2 Configurazione del modulo 1769-IT6 in un sistema remoto DeviceNet con un adattatore DeviceNet 1769-ADN Avviare RSNetworx for DeviceNet. Viene visualizzata la seguente schermata: In Category, nella colonna sinistra fare clic sul segno + accanto a Communication Adapter. L elenco di prodotti presente in Communication Adapter contiene il 1769-ADN/A. Se questo adattatore non compare in Communication Adapter, la versione del software RSNetworx for DeviceNet non è 3. o successiva. Per continuare sarà necessario ottenere un aggiornamento del software. Se il 1769-ADN/A compare, fare doppio clic su di esso e l elemento verrà posto sulla rete a destra come mostrato di seguito.

153 Configurazione del modulo 1769-IT6 in un sistema remoto DeviceNet con un adattatore DeviceNet 1769-ADN G-3 Per configurare l I/O dell adattatore, fare doppio clic sull adattatore appena collocato sulla rete. Viene visualizzata la seguente schermata: A questo punto è possibile modificare l indirizzo di nodo DeviceNet dell adattatore, se lo si desidera. AB Spares

154 G-4 Configurazione del modulo 1769-IT6 in un sistema remoto DeviceNet con un adattatore DeviceNet 1769-ADN Successivamente, fare clic sulla scheda I/O Bank 1 Configuration. Viene visualizzata la seguente schermata: Configurazione del 1769-IT6 Il 1769-ADN appare nello slot. I moduli I/O, gli alimentatori, i tappi di terminazione e i cavi di interconnessione devono essere inseriti nell ordine corretto, seguendo le indicazioni per l I/O 1769 contenute nel manuale dell utente del 1769-ADN. Per semplicità, abbiamo collocato il 1769-IT6 nello slot 1 per mostrarne la configurazione. Dopo il modulo 1769-IT6 è necessario inserire almeno un alimentatore e un modulo di terminazione, anche se questi non hanno un numero di slot associato. Per collocare il 1769-IT6 nel Banco 1, fare clic sulla freccia accanto al primo slot vuoto dopo il 1769-ADN. Viene visualizzato un elenco di tutti i prodotti Selezionare il 1769-IT6. A destra del 1769-IT6 appare Slot 1. Fare clic su questa casella Slot 1 per visualizzare la seguente schermata di configurazione:

155 Configurazione del modulo 1769-IT6 in un sistema remoto DeviceNet con un adattatore DeviceNet 1769-ADN G-5 Per impostazione predefinita, il modulo 1769-IT6 contiene otto parole di ingresso e nessuna parola di uscita. Fare clic sul pulsante Data Description. Viene mostrato cosa indicano le 8 parole di ingresso. Le prime sei sono i dati di ingresso effettivi della termocoppia, mentre le due parole seguenti contengono bit di stato e circuito aperto e bit di sovragamma/sottogamma per i sei canali. Fare clic su OK o CANCEL per uscire da questa schermata e tornare a quella di configurazione. Se l applicazione dell utente richiede solo le 6 parole di dati e non le informazioni di stato, fare clic sul pulsante Set for I/O only e Input Size visualizzerà 6. È possibile lasciare la codifica elettronica su Exact Match (corrispondenza esatta). Si sconsiglia di impostare la disabilitazione della codifica, ma se non si è sicuri dell esatta versione del modulo, selezionando Compatible Module il sistema potrà funzionare e continuerà a richiedere uno 1769-IT6 nello slot 1. Per impostazione predefinita, ognuno dei 6 canali di ingresso della termocoppia è disabilitato. Per attivare un canale, selezionare la relativa casella Enable. Successivamente, scegliere il Formato dati, il Tipo di ingresso, le Unità di temperatura, la Condizione di circuito aperto e la Frequenza di filtro per ogni canale utilizzato. Per una descrizione completa di ognuna di queste categorie di configurazione, vedere Configurazione dei canali a pagina 4-6. In questo esempio vengono usati i canali da a 5. Tutti i 6 canali hanno termocoppie di tipo J collegate. Per tutti i 6 canali viene impiegata una frequenza di filtro di 6 Hz (impostazione predefinita), insieme alla ricezione dei dati di ingresso per termocoppia in unità ingegneristiche x 1. Abbiamo inoltre scelto F per le unità di temperatura. Questa opzione, insieme alla selezione delle unità ingegneristiche x 1 per il formato dati, ci consente di ricevere nel database dei tag del controllore i dati di temperatura effettivi in F. L impostazione di Open-Circuit Detection è Upscale. Ciò significa che se si verifica una condizione di circuito aperto in qualunque dei 6 canali di ingresso della termocoppia, il valore d ingresso per quel AB Spares