الإنجليزية
الصينية
الإسبانية
الروسية
البرتغالية
الفرنسية
الألمانية
الإندونيسية
التايلاندية
الفيتنامية
الإيطالية
التركية
البولندية
اليابانية
إشارة المستوى إلى PLC وDCS: تحويل المجال والتهيئة
يقيس مرسل المستوى بصورة صحيحة في الميدان، لكن HMI تظل تعرض رقماً خاطئاً. في معظم هذه الحالات لا يكون الخلل في الجهاز، بل في عدم تطابق تحويل المجال بين ما يرسله المرسل وما يتوقعه إعداد نظام التحكم. فتحويل المجال هو حلقة الوصل بين حلقة 4–20 mA والوحدات الهندسية على الشاشة، وافتراض خاطئ واحد فيه يزيح كل القراءات اللاحقة.
طرفا المقياس نفسه
لا تنقل حلقة 4–20 mA سوى رقم واحد: التيار. ويتحدد معنى هذا التيار في موضعين يجب أن يتفقا، هما المرسل والمتحكم.
يُهيّأ المرسل على مجال، مثل 0 إلى5 أمتار، بحيث 4 mA = 0 m و20 mA = 5 m. ويُهيّأ المتحكم على مجال دخل مطابق: 0 إلى5 m نفسها، بالوحدات نفسها، وبنقطتي 4 و20 mA نفسيهما.
للربط الخطي، EU = LRV + (I − 4 mA)/16 mA × (URV − LRV). وعند تعيين المرسل على 0–5 m، يمثل 12 mA مستوى 2.5 m. ويعرض متحكم حُوّل مجاله خطأً إلى 0–10 m قيمة 5 m. يسبب عدم تطابق امتداد المجال خطأً نسبياً، بينما يضيف عدم تطابق الصفر انحرافاً أيضاً.
أخطاء تحويل المجال الأربعة الشائعة
صفر أو امتداد مجال خاطئ في أحد الطرفين. تؤدي نقاط النهاية المختلفة إلى خطأ كسب أو انحراف أو كليهما. طابِق المتغير المعين والوحدات ونقطتي 4/20 mA، ولا تفترض أن كل اختلاف يعني نسبة ثابتة.
وحدات خاطئة. يكون المرسل بالأمتار والقناة بالأقدام، أو بنسبة مئوية تفترض ارتفاع وعاء مختلفاً. ويتمثل الخطأ في معامل تحويل ثابت.
تفسير إشارة خاطئ. معاملة قناة 4–20 mA كأنها 0–20 mA تزيح كل القراءات بمقدار انحراف الصفر الحي المهمل، فتظهر قراءة الصفر 20 %.
إبقاء الجذر التربيعي مفعّلاً في غير موضعه. يحتاج قياس التدفق بالضغط التفاضلي إلى استخراج الجذر التربيعي، لكن إشارة المستوى لا تحتاجه. وتشوّه دالة الجذر التربيعي قراءة حلقة المستوى، بأكبر أثر قرب أسفل المجال.
| عدم التطابق | العرض | الفحص |
|---|---|---|
| اختلاف الصفر أو امتداد المجال | انحراف أو خطأ نسبة أو كلاهما | وحّد المتغير ونقاط النهاية والمرجع |
| اختلاف الوحدات | تحويل عددي خاطئ | سجّل الوحدات الهندسية عند الطرفين |
| معاملة 4–20 mA كأنها 0–20 mA | يظهر 4 mA عند 20% من مقياس الدخل | اختر مجال القناة الصحيح |
| جذر تربيعي غير مطلوب | تشوه غير خطي | تحقّق مما إذا كانت الإشارة مستوى أم تدفقاً أم متغيراً آخر معيناً |
| إجراء التحويل الخطي مرتين | حجم خاطئ رغم صحة المستوى | طبّق التحويل المتحقق منه في موضع واحد محدد |
التحويل الخطي للأوعية غير الخطية
تكون إشارة المستوى خطية مع المستوى، لكن الحجم في أوعية كثيرة ليس كذلك. ففي خزان أسطواني أفقي أو كروي تكون علاقة المستوى بالحجم غير خطية: يتغير الحجم المقابل لتغير متساوٍ في المستوى بحسب موضعه داخل الخزان. ولعرض الحجم بدلاً من المستوى، يطبق نظام التحكم أو المرسل جدول سعة الخزان أو منحنى تحويل خطي يربط المستوى بالحجم نقطةً بنقطة.
إذا عيّن المرسل خرجه التناظري للحجم وطبّق الجدول داخله، تحمل حلقة التيار الحجم، ويجب أن يحوّل DCS مجاله على أساس الحجم. وإذا أخرج المرسل المستوى وطبّق DCS الجدول، تحمل الحلقة المستوى. تحتفظ بعض الأجهزة بعدة متغيرات رقمية، لذلك تحقّق من التعيين التناظري الفعلي. طبّق التحويل مرة واحدة ووثّق مصدر جدول الخزان.
التحقق من السلسلة كاملة
الطريقة الموثوقة لتأكيد صحة تحويل مجال الحلقة هي فحصها من البداية إلى النهاية:
اقرأ مجال المرسل المهيأ من قائمته أو عبر HART.
اقرأ مجال القناة المهيأ من واجهة DCS الهندسية.
تأكّد من تطابق القيم والوحدات عند الطرفين.
ضمن إجراء الاختبار والتجاوز المعتمد، احقن تيارات معلومة، مثل 4 و12 و20 mA، أو أصدر أمراً بإخراجها، وتحقّق من قيم العرض والإنذار وسجل البيانات المقابلة. يفحص اختبار حقن التيار سلسلة الاستقبال، لا دقة الحساس في قياس المستوى الفيزيائي. وتحقّق بصورة مستقلة من تيارات العطل المهيأة ومعالجة الجودة السيئة حيث يُطلب ذلك.
يكشف فحص النقطتين عند 4 mA و20 mA خطأ الصفر/امتداد المجال، بينما يكشف فحص المنتصف عند 12 mA خطأ الجذر التربيعي أو التحويل الخطي الذي قد تخفيه نقطتا النهاية.
أسئلة المهندسين
س1. أين أضبط المجال، في المرسل أم DCS؟
حدّد أولاً متغير الخرج التناظري: المسافة أو المستوى أو الحجم أو كمية أخرى. طابِق مقياس DCS مع هذا التعيين ونقاط نهايته. ميّز بين إعداد الحساس الفيزيائي وأي تحويل لاحق لحجم الخزان، وتجنّب تطبيق التحويل مرتين.
س2. لماذا يقرأ المستوى 20 % والخزان فارغ؟
من الأسباب الممكنة تفسير إشارة 4–20 mA على مقياس 0–20 mA. افحص التيار المقاس والمتغير المعين والصفر الفيزيائي ومجال القناة وأي قيمة مفروضة أو محتفظ بها قبل تغيير التهيئة.
س3. هل أحتاج إلى الجذر التربيعي لإشارة مستوى؟
لا. استخراج الجذر التربيعي لتدفق الضغط التفاضلي. حلقة المستوى خطية؛ أبقِ الجذر التربيعي معطلاً.
س4. كيف أُجري التحويل الخطي لخزان أفقي؟
استخدم جدول سعة خزان، أي نقاط المستوى مقابل الحجم، مولّداً من هندسة الخزان الفعلية، وطبّقه إما في المرسل أو في DCS. فالمنحنى العام لن يكون صحيحاً لوعائك.
