Meilleurs moyens de dépanner les boucles d'automatisation et de contrôle des processus

Les techniciens en instrumentation et en automatisation sont constamment mis au défi de maintenir les boucles d'instrumentation et les E/S au maximum de leur efficacité tout en utilisant le moins de temps possible pour le faire.

Lorsque Fluke a lancé pour la première fois la pince ampèremétrique de 771 milliampères (mA) en 2007, les techniciens ont découvert que mesurer le courant de boucle sans interrompre le circuit permettait de gagner beaucoup de temps. Désormais, les nouveaux modèles 772 et 773 permettent de gagner encore plus de temps. En incorporant les fonctions d'un calibrateur de boucle, ces outils plus avancés permettent aux techniciens de dépanner sur place.

Recherche des problèmes de boucle de contrôle
La première indication d'un problème de boucle de contrôle vient souvent de l'opérateur :« Je pense que nous avons une mauvaise vanne » ou « Cette boucle ne répond plus comme avant ». Dans les deux cas, c'est le signal du technicien pour commencer le dépannage.

La première étape consiste à mesurer le signal 4-20 mA, soit en rompant la boucle en se connectant en série avec un multimètre numérique (DMM), soit en utilisant une pince ampèremétrique comme le Fluke 771 et en vérifiant la valeur du courant de boucle. Si le courant de boucle mesuré n'est pas comme prévu, il y a trois causes probables :fils cassés/déconnectés/court-circuités, une mauvaise alimentation de boucle ou une instrumentation défectueuse.

Si aucun problème n'est détecté dans les fils, utilisez un multimètre numérique (ou la pince multimètre 773) pour vérifier l'alimentation de la boucle. Si l'alimentation n'affiche aucune sortie, utilisez la fonction d'alimentation de boucle de 24 volts du compteur pour la remplacer ; si la boucle fonctionne alors correctement, la source du problème est évidente.

Si le câblage et l'alimentation sont tous les deux vérifiés, il est temps de vérifier l'émetteur. Si vous disposez d'un calibrateur de boucle, d'un calibrateur de processus ou d'un appareil de mesure à pince multifonction, utilisez son mode de simulation mA pour remplacer le transmetteur. Si la boucle fonctionne comme demandé, le problème vient de l'émetteur ; sinon, c'est ailleurs.

Si un élément de contrôle final (positionneur de vanne, etc.) est suspecté, utilisez le mode source/simulation mA sur le Fluke 772/3 pour lui envoyer un signal tout en observant l'indicateur local pour une réponse.

Boucle dysfonctionnements
Si le problème n'est pas une boucle morte mais une inexactitude, les possibilités probables incluent une mauvaise carte E/S sur l'API ou le DCS, ou un mauvais élément de contrôle final (E/P sur un positionneur de vanne, etc.). Il est généralement préférable de commencer par effectuer une vérification sur le terrain de l'émetteur, de l'indicateur local ou distant ou de l'élément de commande final.

Pour un élément de contrôle final, utilisez une pince ampèremétrique pour mesurer le courant de boucle et comparer la valeur à l'indicateur de position local sur la vanne ou un autre élément de contrôle final. Transmettez ces informations à l'opérateur pour vérifier les résultats.

Dans le cas d'une boucle de mesure, utilisez la pince ampèremétrique pour mesurer le courant de boucle, puis vérifiez auprès de l'opérateur si la valeur indiquée sur le panneau de commande correspond au courant de boucle réel. Cela donnera une vérification rapide de la carte d'E/S de l'API ou du DCS qui gère cette boucle particulière. Il est également possible d'utiliser le mode source/simulation mA du compteur pour envoyer un signal connu à la salle de contrôle. Comme précédemment, comparez la valeur lue par l'opérateur au courant réel dans la boucle.

Certaines boucles présentent des fluctuations aléatoires ou des défauts intermittents qui ont tendance à ne pas se produire pendant qu'un technicien surveille. La solution ici est d'utiliser une pince ampèremétrique avec une sortie mA échelonnée. Dans ce mode, le compteur mesure le courant dans la boucle sans couper le circuit, et produit une sortie mA identique et isolée. Envoyez cette sortie à un multimètre numérique avec une fonction de journalisation ; en permettant au multimètre numérique d'enregistrer au fil du temps, toute perturbation sera enregistrée.

Vérifications sur le terrain et mise en service de l'installation
Commencez par utiliser un ampèremètre à pince comme le Fluke 771 pour vérifier le courant de chaque boucle en quelques secondes, sans rien déconnecter. Si une boucle ne fonctionne pas, une pince ampèremétrique multifonction peut également effectuer un diagnostic rapide. En cas d'absence de courant sur certaines boucles, passer au dépannage classique :vérifier le câblage, l'alimentation et les cartes d'E/S du système de contrôle (en utilisant le compteur pour injecter un signal dans les E/S, puis en contactant l'opérateur demander ce qu'il voit). Si l'opérateur est d'accord avec ce qui est envoyé, alors il peut y avoir un problème avec l'émetteur - soit l'émetteur lui-même, soit, s'il s'agit d'une nouvelle installation, peut-être un mauvais câblage de l'entrée du capteur vers l'émetteur.

Vérification des cartes d'E/S DCS et API
La pince ampèremétrique de processus mA peut être utilisée comme source de signal précise pour vérifier le fonctionnement des cartes d'entrée/sortie sur les automates programmables (PLC) et les systèmes de contrôle de processus distribués (DCS). Pour les cartes d'entrée 4-20 mA, déconnectez la boucle de processus et utilisez le mode source mA du compteur pour alimenter une valeur de signal connue (4,0 mA pour zéro, 12 mA pour 50 pour cent - en utilisant la fonction de pas de 25 pour cent du compteur et 20,0 mA pour 100 pour cent) et comparez-la à la valeur indiquée sur l'affichage de l'opérateur. Les cartes d'entrée de tension (1 V à 5 V ou 0 V à 10 V) sont vérifiées de la même manière, en utilisant la fonction de source de tension du compteur.

Contrôle d'un positionneur de vanne
Les pinces multimètres milliampères peuvent être utilisées pour des contrôles périodiques sur le terrain des positionneurs de vannes électroniques dans le cadre de programmes de maintenance préventive. En tenant compte des instructions spécifiques au fabricant, effectuez des contrôles opérationnels rapides en utilisant le Fluke 772/3 comme source de signal tout en observant la position de la tige de la vanne, les indicateurs de position mécaniques ou les indicateurs de débit lorsque des modifications d'entrée sont apportées.

Mitch Stewart, responsable du service sur site pour L2 Systems, raconte qu'il a utilisé la sortie d'approvisionnement 4-20 d'une pince ampèremétrique de procédé mA pour ouvrir et fermer une vanne de régulation lorsque la sortie de procédé de l'API ne fonctionnait pas.

« Nous avons déconnecté la sortie de l'API au niveau de la vanne de contrôle et connecté le (compteur) à la vanne de contrôle et l'avons ouverte et fermée pour vérifier que l'I/P sur la vanne fonctionnait correctement », explique-t-il.

La méthode générale consiste à régler le compteur sur le mode source/simulation 4-20 mA et à le connecter aux bornes d'entrée du positionneur de vanne. Réglez le compteur sur une sortie de 4 mA et attendez que le positionneur se stabilise ; puis faites varier le courant par petits incréments entre 4,0 mA et environ 3,9 mA, tout en palpant la tige de la valve avec votre main libre pour vérifier tout signe de mouvement. Ajustez le mouvement du zéro entre ces deux réglages actuels en utilisant le réglage du zéro sur le positionneur.

Ensuite, augmentez et diminuez le courant de 4 mA à environ 4,1 mA. Assurez-vous que la tige de la vanne commence juste à se déplacer au-dessus du réglage de ~4,1 mA et complètement fermée à 4 mA. L'étendue peut être vérifiée de la même manière, en réglant le compteur à 20 mA, ~ 19,9 mA et ~ 20,1 mA, et la linéarité peut être vérifiée en utilisant la fonction de pas de 25 pour cent du compteur.

Vérification des isolateurs de boucle
Pour vérifier un isolateur de boucle, appliquez un signal d'entrée mA à l'appareil et mesurez sa sortie 4-20 mA à l'aide de la fonction de mesure de courant à pince. Cette fonction de source/mesure simultanée à deux canaux dans le 773 peut également être utilisée pour les vannes qui signalent leur position en utilisant 4-20 mA.

Vérification des VFD
Les variateurs de fréquence (VFD) sont utilisés pour alimenter les moteurs, les soufflantes et les ventilateurs dans les applications de processus ainsi que les systèmes de convoyeurs et les machines-outils. Les entrées de commande sont généralement en tension (1 V à 5 V ou 0 V à 10 V) ou en courant (4 mA à 20 mA). Une pince ampèremétrique de procédé mA peut fournir un signal pour simuler une entrée normale pendant que le technicien observe le résultat.

Calibrage rapide
Bien qu'elles ne soient pas classées comme étalonneurs de boucle, les pinces ampèremétriques de procédé mA d'aujourd'hui offrent une précision de 0,2 % et peuvent être utilisées pour des contrôles d'étalonnage rapides, tout en réduisant le nombre d'instruments nécessaires.

Par exemple, la vérification d'un transmetteur de procédé sur banc nécessite normalement (en plus d'une pompe et d'un étalon de pression séparé) une alimentation de boucle et un instrument pour lire la sortie 4-20 mA du transmetteur. Mais avec les pinces ampèremétriques de procédé mA d'aujourd'hui, il est possible à la fois d'alimenter le transmetteur et de lire la sortie.

"Cette toute petite chose vous permet d'effectuer cette fonction sans avoir à débrancher une alimentation électrique séparée", explique Paul Jusak, ingénieur de maintenance, Puget Sound Energy.

Résumé
Les pinces ampèremétriques de procédé mA d'aujourd'hui peuvent faire gagner beaucoup de temps aux techniciens en instrumentation et en automatisation en matière de dépannage, car elles peuvent remplacer un certain nombre d'instruments distincts. Le technicien n'a plus besoin de passer 15 minutes à retourner en magasin pour se procurer un instrument car le seul instrument qu'il emporte avec lui fera toutes les fonctions nécessaires.

Et, ajoute Jusak, « Au lieu d'avoir deux outils dans votre pochette, vous avez maintenant un outil dans votre pochette pour effectuer tous les étalonnages de boucle 4-20 mA et le dépannage. Cela, pour moi, est plutôt pratique. »

Cet article a été fourni par Fluke Corporation. Pour plus d'informations, visitez http://us.fluke.com.