Redazionale tecnico. Misura di temperatura con trasmettitore in testina

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1 Misura di temperatura con trasmettitore in testina Nessun processo industriale ne è privo. I trasmettitori di temperatura per montaggio in testina sono utilizzati da più di 30 anni. Durante questo periodo essi hanno subito una notevole evoluzione: da semplici trasmettitori sono ora diventati strumenti multifunzione. Tutti noi conosciamo le piccole stazioni meteo wireless che sono presenti in molte delle nostre case. L idea è molto semplice: tutti i dati più significativi come temperatura interna ed esterna, pressione e umidità dell aria sono visualizzati tutti insieme su un unico display, solitamente fissato a muro, mentre i dati sono inviati direttamente a tablet e smartphone tramite apposite app. In qualsiasi modo avvenga la trasmissione dati è comodo e utile avere un idea generale sul tempo e, sulla base dei parametri rilevati, decidere se aumentare il riscaldamento di casa, far entrare aria fresca al mattino o indossare un abito più caldo. Quello che avviene tipicamente nelle nostre case può essere applicato in modo simile allo sviluppo dell industria di processo dove sempre più dati di misura devono essere disponibili, utilizzabili o distribuiti rapidamente. Parole chiave come Industria 4.0 e Internet delle cose descrivono la direzione e la velocità di questo sviluppo. I sistemi di controllo di oggi sono in grado di raccogliere, elaborare, valutare e visualizzare sempre più dati di misura in tempo reale. La temperatura ha un ruolo fondamentale in quanto perché è il parametro di misura più importante utilizzato nell industria di processo. Nell osservare il miglioramento di prestazioni della tecnologia di controllo di un processo non bisogna dimenticare una fatto: prima di raccogliere e gestire il dato misurato occorre innanzitutto catturarlo in modo corretto. La misura di temperatura nei processi automatizzati è realizzata essenzialmente utilizzando i trasmettitori di temperatura. La maggior parte di essi, nella versione per montaggio in testina e non più grandi di un disco da hockey, sono ora diventati davvero degli strumenti tuttofare. Il successo dei trasmettitori di temperatura risale agli anni 80. A quel tempo già si capivano i vantaggi nel convertire i valori di un sensore, sensibili e soggetti ad interferenze, in segnali standardizzati. Questa operazione consente di limitare o evitare le influenze che incidono sull accuratezza del segnale di misura (come quelle prodotte da radiazioni elettromagnetiche, variazioni di resistenza a causa di un aumento o diminuzione della temperatura ambiente, resistenze di transizione ai punti terminali, ecc ). Pagina 1 of 6

2 Fino a quando non furono introdotti i trasmettitori, i valori misurati grezzi dal sensore venivano trasferiti alla sala di controllo solamente tramite cavi e solo negli ambienti dove venivano successivamente convertiti ed elaborati. Ai nostri giorni questa modalità di trasmissione dati viene ancora utilizzata solo se espressamente richiesta, ad esempio, in caso di elevate temperature ambiente o in caso di montaggio in spazi ridotti. Per questi casi applicativi sono oggi disponibili trasmettitori con montaggio su guida DIN, mentre per quasi tutte le applicazioni standard oggi prevalgono i trasmettitori per montaggio in testina. Il loro funzionamento di base non è poi così cambiato da allora, ma gli enormi vantaggi tecnologici si riflettono nelle nuove funzioni che sono state aggiunte nel corso degli anni. Con l arrivo del nuovo millennio, l introduzione dell elettronica digitale nella strumentazione ha aperto ulteriori possibilità. In cima alla lista c è la della parametrizzazione via software. Attraverso sistemi in grado di lavorare in parallelo al loop di corrente in uscita 4 20 ma, come i bus di campo o altri protocolli come HART e altri sistemi specifici, non solo è possibile acquisire digitalmente i valori letti, ma è anche possibile configurare completamente lo strumento. I dati principalmente usati sono la selezione dell ingresso del sensore e il campo di misura, l allocazione degli identificatori del punto di misura come i tag number e le descrizioni M&C oltre alla regolazione del segnale di misura tramite l impostazione di un offset o di una curva del sensore caratteristica. Un altro motivo del successo riscontrato dai trasmettitori per montaggio in testina è riconducibile alla loro capacità di diagnostica, che è possibile con le funzioni intelligenti integrate. Lo strumento non solo misura il valore del sensore e lo trasforma nell unità di temperatura desiderata ma, ad esempio, controlla allo stesso tempo la maggior parte dei parametri più rilevanti, le resistenze del cavo, la temperatura dell elettronica interna e l alimentazione. In caso di errore, l utente riceve immediatamente un corrispondente segnale di allarme: in questo modo è possibile identificare rotture e corto circuiti del sensore, effetti legati ai conduttori e, in alcuni casi, anche la deriva del valore letto. Pagina 2 of 6

3 Esistono diversi modi in cui il trasmettitore scambia le informazioni con i sistemi di controllo. Con il segnale standardizzato più comunemente usato 4 20 ma, l errore viene pilotando l uscita verso un valore prefissato al di sopra oppure al di sotto dei valori limite. Gli strumenti dotati di protocollo HART inviano in parallelo un bit di stato che permette di segnalare un problema. Il messaggio di errore associato può quindi essere letto con il comando corrispondente. I trasmettitori che funzionano con i bus di campo sono in grado di trasmettere il segnale di stato e comunicare con la sala di controllo utilizzando anche ulteriori modalità. I progressi dell elettronica hanno consentito di aumentare la diffusione dei trasmettitori con montaggio in testina. Ma i fattori fondamentali per cui questi prodotti sono stati introdotti sul mercato rimangono tuttora validi. Essi includono l eliminazione delle influenze ambientali sull accuratezza di misura, come detto all inizio. L accuratezza, soprattutto nel caso di utilizzo delle termocoppie, non è influenzata da eventuali problemi di messa a terra grazie all isolamento galvanico presente nel trasmettitore. L installazione diretta dei trasmettitori nel sensore ha portato alla standardizzazione del cablaggio standard a 2 fili. E stato quindi possibile ridurre l utilizzo dei cavi compensati e dei cavi multipli, riducendo in modo significativo i tempi e i costi di cablaggio. Con l aumento del numero di punti di misura, la crescente richiesta di risultati di misura più accurati e la conseguente migliore intelligenza sull impianto, la richiesta di ricorrere a trasmettitori in testina per la misura di temperatura continua senza sosta, come risulta dall aumento delle vendite di questi prodotti. Anche nel lungo periodo non si prevedono alternative all utilizzo dei trasmettitori di temperatura per montaggio in testina. Pagina 3 of 6

4 Numero caratteri: Immagini Fig. 1: Gamma dei trasmettitori di temperatura Fonte immagine: WIKA Fig. 2: modello 3D di un punto di misura WIKA Fonte immagine: WIKA Pagina 4 of 6

5 Fig. 3: esempio applicativo Fonte immagine: christian42 - Fotolia.com Pagina 5 of 6

6 Contatto: WIKA Italia Srl & C. Sas Domenico Palumbo Sales Product Specialist Electrical Temperature Measurement Via Marconi, Arese (MI) domenico.palumbo@wika.com Internet Pagina 6 of 6