Le più recenti tecniche di calibrazione ad anello e sonde digitali hot-swap per risparmiare sui costi e ridurre i tempi di fermo

Nelle moderne applicazioni avanzate di produzione, stoccaggio e sviluppo dei prodotti, qualsiasi interruzione dei dati di misurazione utilizzati per il controllo o il monitoraggio ambientale presenta rischi sostanziali, che comportano costi diretti significativi.

In che modo la strumentazione moderna può aiutarti a mitigare questi rischi e ridurre i costi?

Questi rischi possono essere mitigati attraverso una manutenzione pianificata, un'assistenza e, dove necessario, l'uso di strumenti ridondanti. La manutenzione critica include la calibrazione regolare e la sostituzione dei filtri. La ridondanza può essere ottenuta utilizzando ulteriori punti di misurazione, piattaforme di monitoraggio separate o sistemi di gestione degli edifici completamente duplicati.

La calibrazione, sebbene fondamentale per ridurre questi rischi, comporta costi significativi e di solito si traduce in tempi di fermo significativi per gli strumenti durante la calibrazione. Questo blog esplorerà i metodi tradizionali e moderni utilizzati per eseguire le calibrazioni dei circuiti sul campo, che sono un requisito in molte delle applicazioni più critiche.

Definizione del problema: rischi associati alla strumentazione dell'umidità per il controllo e il monitoraggio Definizione del problema: rischi associati alla strumentazione dell'umidità per il controllo e il monitoraggio

La misurazione e il controllo dell'umidità sono spesso descritti come un'arte oscura a causa della complessa relazione tra temperatura e umidità. In quasi tutti gli scenari, un'umidità eccessiva che porta alla formazione di condensa o ghiaccio è inaccettabile e può avere un grave impatto su prodotti, processi e persone.

Anche in assenza di condensa, uno scarso controllo dell'umidità può comunque influire sui prodotti e sui processi in diversi modi, ad esempio rovinando i prodotti alimentari, facendo agglomerare le polveri, modificando la vitalità e la durata di conservazione dei prodotti, causando scariche statiche su componenti critici e riducendo il comfort delle persone.

Le misurazioni di qualità dell'umidità sono essenziali, ma tutte le tecnologie di misurazione dell'umidità devono affrontare diverse sfide:

• Precisione di misurazione: anche i migliori strumenti industriali per la misurazione dell'umidità raggiungono al massimo una precisione dell'1% di umidità relativa.
• Velocità di risposta: i sensori di umidità interagiscono con l'aria, il che li fa reagire più lentamente rispetto ai sensori per altri parametri come la pressione.
• Deriva di misurazione: tutti i sensori di umidità subiscono una deriva nel tempo, che porta a dati meno affidabili senza una ricalibrazione e una regolazione regolari. La deriva è amplificata tipicamente in applicazioni difficili o contaminate.
• Posizione di installazione e omogeneità: il posizionamento degli strumenti di misurazione dell'umidità in un processo o in un ambiente può influire in modo significativo sulle loro letture a causa dell'elevato impatto della temperatura sull'umidità.
• Danni ai sensori: i sensori di umidità sono relativamente fragili e suscettibili di danni causati da vibrazioni o contaminanti.

Approfondimento tecnico: calibrazione del loop

La calibrazione conferma le prestazioni di uno strumento di misurazione. È ormai comune nelle operazioni moderne o addirittura regolamentato che debbano essere eseguite calibrazioni complete del circuito del “sistema”.

Cos'è una calibrazione ad anello?

Un circuito di misura completo comprende lo strumento di misura, il cablaggio associato, gli indicatori, le schede di ingresso del sistema di controllo e i valori di visualizzazione finali sul PLC o sul pannello di controllo del sistema.

Perché sono necessarie le calibrazioni del loop?

La calibrazione completa del circuito è essenziale in quanto verifica l'accuratezza dell'intero circuito di misura, assicurando che l'uscita utilizzata per le decisioni di controllo o il monitoraggio rifletta accuratamente le effettive condizioni di processo. Questo approccio olistico è fondamentale per mantenere la sicurezza operativa, la qualità e l'efficienza. Sebbene si pensi spesso che solo lo strumento di misura abbia bisogno di calibrazione una volta correttamente messo in funzione, fattori come danni ai cavi, deriva della scheda di ingresso e offset di configurazione del PLC possono tutti influenzare le letture finali.

Due approcci tradizionali per eseguire le calibrazioni del loop:

Lo strumento viene calibrato in situ, consentendo la lettura dei dati dal PLC e il confronto con un riferimento. Ad esempio, un trasmettitore di umidità in un generatore di calibrazione portatile potrebbe essere utilizzato per confrontare la lettura del PLC con il riferimento del generatore.

Vantaggi:
+ Calibrazione a ciclo completo
+ Strumento calibrato come installato
Disadvantages:
-I dati in tempo reale vengono interrotti durante la calibrazione  
-In genere è possibile calibrare un solo strumento alla volta
- L'accesso agli strumenti è spesso poco pratico o difficile (ad esempio, unità di trattamento aria, camere bianche, aree pericolose) 

Lo strumento viene rimosso per una taratura separata e vengono misurati i segnali analogici. I segnali analogici in situ vengono iniettati nel sistema utilizzando un dispositivo di taratura sul campo tarato in grado di generare segnali analogici con precisione.

Vantaggi:
+ Calibrazione a ciclo completo
+ Lo strumento può essere calibrato offline (spesso a uno standard più elevato)  
+ Riduzione dei tempi di fermo
Svantaggi:
-Lo strumento deve essere rimosso e sostituito (probabilmente con uno di riserva)   
-Installazione elettrica/meccanica necessaria  
-Il nuovo strumento dovrebbe essere messo in funzione  
-È necessario un dispositivo avanzato di calibrazione sul campo  

Calibrazione del loop basata su moderna sonda digitale

Negli ultimi 20 anni Rotronic ha aperto la strada a un terzo approccio che prevede la sostituzione a caldo della sonda digitale e la calibrazione digitale del circuito. In questo metodo, lo strumento rimane completamente installato e la sonda di misurazione digitale viene rimossa manualmente. Vengono collegati simulatori di sonde digitali calibrate, che inviano al trasmettitore valori misurati digitali, che vengono convertiti in segnali analogici attraverso l'interfaccia PLC finale. In genere, vengono utilizzati tre diversi simulatori per fornire una calibrazione a tre punti. Questo approccio elimina la necessità di installazioni meccaniche o elettriche, poiché le sonde possono essere sostituite manualmente. Una volta completata la calibrazione del circuito, viene collegata una sonda digitale sostitutiva o di ricambio con una nuova calibrazione. Le sonde rimosse possono essere calibrate ex-situ secondo standard elevati in un laboratorio di calibrazione locale o fuori sede.

Vantaggi:
+ Calibrazione a ciclo completo
+ Trasmettitore calibrato come installato  
+ Tempi di fermo macchina molto ridotti
+Nessuna modifica elettrica o meccanica
+ Può essere eseguito da personale con meno formazione tecnica
+Non sono necessari strumenti o dispositivi di calibrazione sul campo nel luogo di misurazione
+Non sono necessari strumenti o dispositivi di calibrazione sul campo nel luogo di misurazione
Svantaggi:
- I trasmettitori con interfaccia sonda digitale richiedono un investimento iniziale maggiore.

Conclusione: i vantaggi delle sonde digitali e dei simulatori

Le sonde digitali consentono di sostituire le sonde sul campo senza compromettere la conformità e la tracciabilità. Le sonde rimosse possono quindi essere calibrate lontano dalle aree di produzione o installazione, in genere secondo standard più elevati e con meno pressione temporale. Il processo di sostituzione a caldo è rapido e non comporta interruzioni dei valori misurati o le interruzioni sono molto brevi. Sul campo, i simulatori di sonde digitali iniettano valori fissi nei trasmettitori, facilitando una calibrazione rapida ed efficiente e riducendo significativamente i tempi di fermo. Per le applicazioni accreditate, i simulatori possono anche essere calibrati con certificazione accreditata.

Utilizzando sonde digitali Rotronic e le tecniche di calibrazione e misurazione aggiornate, organizzazioni come la vostra possono migliorare significativamente l'affidabilità dei loro processi, ridurre i costi di manutenzione e migliorare l'efficienza operativa complessiva. Questo approccio garantisce che il controllo dell'umidità non sia più una “scienza oscura”, ma un processo preciso e gestibile. Questi vantaggi si applicano anche alla nostra gamma di sonde digitali di pressione differenziale della temperatura e CO2, contattateci per ulteriori informazioni.

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