Guia de fiação do transmissor de pressão 4-20mA: explicações para conexões de 2, 3 e 4 fios.

Um transmissor de pressão industrial de 4-20 mA utiliza um circuito de corrente para enviar leituras de pressão a distância. Ele opta por esse método em vez de um sinal de tensão simples para evitar perda de precisão. Os circuitos de corrente eliminam o ruído elétrico proveniente das máquinas da fábrica, permitindo que o painel de controle receba dados limpos, independentemente da distância entre o sensor e a sala de controle.

Como funciona um circuito de corrente de 4-20mA no mundo real

Ao monitorar a pressão em dutos, a fiação dos sensores frequentemente passa por equipamentos de soldagem e cabos de motores de alta tensão. Se um sinal de 0,10 V for enviado por essa distância, a resistência interna do fio reduz a tensão antes que ela chegue à sala de controle. Assim, uma leitura de 5 V pode aparecer como 4,7 V no visor. A situação pode ser ainda mais afetada pela injeção de eletricidade estática na tubulação por campos magnéticos próximos.

Um circuito de corrente contorna esse problema forçando uma corrente precisa através do fio. Essa corrente pode estar entre 4 mA (pressão zero) e 2 mA (pressão em escala máxima). Como a corrente permanece constante em todos os pontos do circuito, o controlador lê o mesmo valor independentemente da distância do sensor.

Depois de entender essa parte, o próximo passo é fazer a fiação física corretamente. Consultar um diagrama de fiação claro para um transmissor de pressão de 4-20 mA antes de passar os cabos pode evitar que você danifique uma placa de entrada ou crie um loop de terra.

Circuito de 2 fios: alimentação e sinal nas mesmas linhas.

Uma configuração com dois fios é uma das mais simples opções em fiação de instrumentação. O mesmo par de fios desempenha dupla função: transporta a alimentação de 24 V CC para o sensor e retorna o sinal de 4-20 mA para o painel.

Este diagrama de fiação de 2 fios e 4-20mA mostra como isso funciona na prática.

O fio positivo proveniente da fonte de alimentação vai diretamente para o terminal positivo do sensor. Em seguida, o terminal negativo do sensor é conectado à entrada analógica do CLP antes de retornar ao terra. Como não há fios extras envolvidos, esse método é considerado econômico para instalação.

São três conexões no bloco de terminais: o terminal positivo (V+) da fonte de alimentação de 24 V ao terminal positivo (L+) do transmissor, o terminal negativo (L-) do transmissor ao terminal positivo (AI+) da placa PLC e o terminal negativo (AI-) da placa PLC de volta ao comum negativo (V-) da fonte de alimentação, fechando o circuito.

Configurações de 3 e 4 fios: Lidando com telas mais brilhantes

Às vezes, um sensor precisa de mais energia do que uma linha de base de 4 mA pode fornecer, geralmente porque possui um visor brilhante ou realiza processamento local na unidade. Nesse caso, você precisará de três ou quatro fios em vez de dois.

Uma configuração de 3 fios compartilha um terra comum entre a alimentação e o sinal. Um fio de alimentação dedicado e um fio comum mantêm o display e os componentes eletrônicos do sensor funcionando, enquanto um terceiro fio transporta o sinal de 4-20mA para o CLP, utilizando o mesmo terra como referência para fechar o circuito. No bloco de terminais: o fio positivo da alimentação (V+) é conectado à entrada de alimentação do sensor (Vcc), o fio negativo da alimentação (V-) é conectado ao terra do sensor (GND) e um jumper conecta esse GND ao terra negativo do CLP (AI-). A saída de sinal do sensor vai diretamente para a entrada positiva do CLP (AI+).

Uma configuração de 4 fios mantém a alimentação completamente separada do sinal. Dois fios são dedicados exclusivamente à alimentação, seja 24 V CC ou 110/220 V CA, enquanto os outros dois permanecem isolados e dedicados à leitura de 4-20 mA, protegendo os circuitos eletrônicos de controle contra picos de alta tensão. Os cabos de alimentação externa se conectam aos terminais de alimentação do sensor, e os terminais de sinal+ e sinal- do sensor se conectam diretamente aos terminais AI+ e AI- do CLP, mantendo-os bem afastados de quaisquer fios de aterramento comuns do lado da alimentação.

A maioria dos problemas em loops de aterramento se deve a um dos seguintes fatores: uma blindagem aterrada em ambas as extremidades em vez de apenas uma, criando um loop de terra que corrompe um sinal limpo; uma fonte de alimentação que não consegue manter 24V sob carga, causando a deriva da leitura, mais perceptível em sensores de 3 e 4 fios, já que os displays consomem corrente extra; ou uma incompatibilidade de impedância de entrada do CLP, visto que o loop espera 250 ohms para converter o sinal em algo que o CLP possa ler corretamente.

Selecionando um isolado PLC Módulo de E/S Analógica

Quando um circuito de controle está sujeito a ruído de fundo intenso, a placa de entrada analógica no lado do CLP (Controlador Lógico Programável) é tão importante quanto o sensor. Algumas coisas valem a pena verificar primeiro.

A maioria das placas padrão oferece apenas isolamento de grupo, o que ainda permite que um loop de terra se propague entre canais adjacentes e corrompa leituras não relacionadas. O ideal é o isolamento canal a canal, com classificação de pelo menos 500 V CA ou 700 V CC, para que um pico na linha de um sensor não se propague para o restante da rede. 

Confirme também se a impedância de entrada da placa é realmente de 250 ohms, pois é isso que converte um sinal de 4-20mA de forma limpa na faixa de 1-5V que o CLP lê internamente. E dimensione o número de canais de acordo com o futuro do painel, não apenas para hoje: uma placa isolada de 8 canais, como uma... Siemens SIMATIC S7-1200 O módulo SM 1231 ou um módulo Mitsubishi MELSEC-F deixa espaço para adicionar sensores posteriormente sem ocupar espaço no trilho agora.

Sensores de pressão PSAN da Autonics

Consumo de corrente nominalMáx. 50 mA, Máx. 75 mA
Tensão de operação: 12–24 V CC
Tempo de resposta: 2,5 ms, 5 ms, 100 ms, 500 ms, 1000 ms
Faixa de umidade: 30 a 80% RH

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Como obter seus instrumentos (A vantagem do Simply Buy)

Se você estiver com problemas de fiação ou interferência de sinal, geralmente a solução é combinar o sensor certo com o painel certo. A Simply Buy ajuda nesse processo, validando layouts de circuitos e fornecendo hardware certificado de diversas marcas.

Para processos higiênicos ou farmacêuticos com lavagens constantes, o sensor de pressão de descarga IFM PG2799 combina uma face totalmente soldada em aço inoxidável 316L com um circuito limpo de 4-20 mA. Para uma instalação mais compacta em linhas de gás ou vácuo, o Omron E8F2 fornece leituras de gráficos de barras LED em tempo real com alta repetibilidade, e o Autonics PSAN A linha abrange monitoramento geral de ar, óleo e água com fiação fácil de conectar com um único toque.

O ruído no sinal nem sempre começa no sensor. Às vezes, a solução está no CLP (Controlador Lógico Programável), e é por isso que também oferecemos placas de entrada analógica isoladas e unidades de processamento da Siemens, ABB e Mitsubishi, para que o transmissor de pressão com loop de 4-20 mA e a placa de leitura sejam atualizados em conjunto. Todos os componentes são enviados com garantia de autenticidade 100%, garantia total de fábrica e logística internacional confiável.