Graficzne rejestratory temperatury i procesów

Graficzne rejestratory temperatury i procesów Ohkura VM7000A

Bezpapierowe rejestratory serii VM7000A łączą funkcje wielokanałowego miernika, wyświetlacza trendów i elektronicznego systemu archiwizacji danych. W odróżnieniu od rejestratorów papierowych zapisują wyniki w pamięci elektronicznej, umożliwiają ich przeglądanie na ekranie oraz analizę na komputerze.

Każde fizyczne wejście pomiarowe można niezależnie skonfigurować do współpracy z odpowiednim typem czujnika lub sygnału analogowego. Dostępne funkcje obejmują również skalowanie wartości pomiarowych, sygnalizację alarmów, obliczenia matematyczne i komunikację z urządzeniami nadrzędnymi.

VM7003A – 3-kanałowy rejestrator graficzny

VM7003A posiada trzy niezależne uniwersalne wejścia pomiarowe i jest przeznaczony do monitorowania niewielkich instalacji lub stanowisk wymagających jednoczesnej rejestracji do trzech sygnałów.

Przykładowe zastosowania:

• pomiar temperatury w trzech strefach pieca;
• rejestracja temperatury zasilania, powrotu i otoczenia;
• jednoczesny zapis temperatury, wilgotności i ciśnienia z odpowiednich przetworników;
• monitorowanie suszarni, komór technologicznych i stanowisk laboratoryjnych.

VM7006A – 6-kanałowy rejestrator temperatury i procesu

VM7006A umożliwia jednoczesny pomiar i rejestrację sześciu niezależnych sygnałów.

Rejestrator może współpracować z różnymi czujnikami i przetwornikami, pozwalając na obserwację kilku stref temperaturowych lub różnych parametrów jednego procesu.

Typowe zastosowania obejmują:

• rejestrację temperatury w piecach wielostrefowych;
• kontrolę temperatury w kilku punktach suszarni;
• monitorowanie temperatury i ciśnienia w autoklawach;
• pomiary różnicy temperatur pomiędzy wybranymi punktami;
• kontrolę przebiegu procesów cieplnych wymagających dokumentacji.

VM7009A – 9-kanałowy graficzny rejestrator temperatury

VM7009A jest przeznaczony do instalacji wymagających dziewięciu niezależnych wejść pomiarowych.

Może być stosowany do rejestracji temperatury w wielu strefach grzewczych oraz do jednoczesnego monitorowania różnych wielkości procesowych.

Dzięki kanałom obliczeniowym możliwe jest wyznaczanie dodatkowych wartości, takich jak różnice temperatur, średnie wybranych pomiarów i inne wyniki obliczeń, bez zajmowania dodatkowych wejść lokalnych.

VM7012A – 12-kanałowy rejestrator temperatury i procesów

VM7012A to najbardziej rozbudowana pod względem liczby lokalnych wejść wersja serii VM7000A, wyposażona w 12 niezależnie konfigurowanych wejść pomiarowych.

Jest przeznaczona do wielokanałowej rejestracji temperatury i sygnałów procesowych, między innymi podczas:

• kontroli temperatury w wielostrefowych piecach przemysłowych;
• monitorowania procesów obróbki cieplnej;
• rejestracji warunków pracy autoklawów i suszarń;
• pomiarów na wielopunktowych stanowiskach badawczych;
• dokumentowania parametrów technologicznych wymagających wspólnej osi czasu.

VM7012A udostępnia 12 wejść fizycznych oraz 36 kanałów CH13–CH48, przeznaczonych do obliczeń lub prezentacji przypisanych danych komunikacyjnych.

Ważnym ograniczeniem tej konfiguracji jest brak możliwości instalacji dodatkowych kart wejść cyfrowych DI i wyjść przekaźnikowych DO. Standardowo dostępne jest wspólne wyjście alarmowe typu open collector.

Pomiar temperatury i sygnałów analogowych

Uniwersalne wejścia serii VM7000A mogą współpracować z różnymi typami czujników i sygnałów procesowych, zgodnie z dostępnymi zakresami pomiarowymi.

Termopary przemysłowe

Rejestratory obsługują między innymi termopary typu K, J, N, T, E, R, S i B oraz inne charakterystyki przewidziane w dokumentacji producenta.

Podczas podłączania termopar należy uwzględnić:

• właściwy typ termopary i konfigurację wejścia;
• dobór przewodu termoparowego, przedłużającego lub kompensacyjnego;
• prawidłową polaryzację połączeń;
• kompensację temperatury zimnych końców (CJC);
• warunki prowadzenia przewodów i ograniczania zakłóceń elektrycznych.

Zakres pomiarowy i dokładność zależą od zastosowanego typu termopary.

Czujniki rezystancyjne Pt100 i JPt100

Rejestratory VM7000A obsługują czujniki Pt100 i JPt100 w układzie trzyprzewodowym.

Przy podłączeniu należy zapewnić odpowiedni sposób prowadzenia przewodów, konfigurację charakterystyki oraz właściwy zakres temperatury.

Czujniki Pt500, Pt1000, Ni100 i Ni1000 nie są bezpośrednimi typami wejść RTD serii VM7000A. Do ich wykorzystania należy zastosować odpowiedni przetwornik pomiarowy z obsługiwanym sygnałem wyjściowym.

Sygnały napięciowe

Wejścia analogowe obsługują zakresy napięciowe w mV i V, w tym 0–5 V oraz ±10 V DC.

Sygnał 0–10 V można rejestrować w zakresie wejściowym ±10 V, po odpowiedniej konfiguracji skali i jednostek inżynierskich.

Umożliwia to współpracę z przetwornikami temperatury, wilgotności, ciśnienia, przepływu i innych wielkości procesowych.

Podłączenie przetworników 4–20 mA

Pomiar sygnałów prądowych 0–20 mA i 4–20 mA wymaga zastosowania zewnętrznego rezystora bocznikowego 250 Ω, zamawianego oddzielnie.

Rezystor przekształca sygnał prądowy na napięcie zgodnie z prawem Ohma:

U = I × R

Przy rezystancji 250 Ω:

• 4 mA odpowiada napięciu 1 V;
• 12 mA odpowiada napięciu 3 V;
• 20 mA odpowiada napięciu 5 V.

Rejestrator mierzy napięcie 1–5 V, a następnie przelicza je na wartość wielkości procesowej, np. ciśnienia, wilgotności lub przepływu.

Każdy kanał prądowy wymaga odpowiedniego, osobnego rezystora bocznikowego. Przy projektowaniu układu należy uwzględnić tolerancję rezystora, jego stabilność temperaturową, zasilanie pętli i dostępny zapas napięcia zasilającego przetwornik.

Archiwizacja danych w rejestratorach VM7000A

Rejestratory wykorzystują pamięć wewnętrzną o pojemności około 100 MB oraz karty SD i SDHC do przechowywania danych pomiarowych.

Obsługiwane nośniki:

• SD – do 2 GB;
• SDHC – do 32 GB.

Dane mogą być prezentowane w formie wykresów trendów, wartości cyfrowych i wykresów słupkowych. Wyniki historyczne można przeglądać na ekranie lub analizować na komputerze.

Cykl pomiaru a interwał zapisu

Cykl pomiarowy wejść VM7000A wynosi 100 ms. Nie oznacza to jednak, że wszystkie dane są automatycznie zapisywane do pamięci z takim interwałem.

W trybie zapisu podstawowego interwał rejestracji można ustawić od 1 sekundy do 60 minut.

Tryb zapisu pomocniczego umożliwia ustawienie interwału 100 ms oraz innych dostępnych wartości. Może być wyzwalany m.in. wystąpieniem alarmu, zależnie od konfiguracji.

Wartości chwilowe, średnie oraz minimum i maksimum

W zależności od ustawień rejestrator może zapisywać:

• wartość chwilową z końca interwału zapisu;
• wartość średnią z danego interwału;
• wartości minimalne i maksymalne z danego interwału.

Wybór sposobu zapisu ma istotny wpływ na późniejszą analizę procesu. W przypadku kontroli krótkotrwałych przekroczeń temperatury zapis minimum i maksimum może być korzystniejszy od zapisu wyłącznie wartości średniej.

Funkcja zapisu zdarzeń i pre-record

Seria VM7000A udostępnia funkcje rejestracji zdarzeń, pozwalające dokumentować zmiany parametrów procesowych w związku z wystąpieniem określonego warunku.

Przy odpowiedniej konfiguracji zapisu pomocniczego co 100 ms funkcja pre-record umożliwia zachowanie 5 minut danych sprzed wyzwolenia. Wymaga to wcześniej uruchomionej rejestracji podstawowej.

Programy Parameter Loader i Data Viewer

Do współpracy z rejestratorami dostępne jest oprogramowanie:

• Parameter Loader – do przygotowywania konfiguracji, nastaw i wybranych funkcji matematycznych.
• Data Viewer – do przeglądania i analizy danych historycznych na komputerze.

Możliwości eksportu oraz dostępne formaty danych zależą od konfiguracji zapisu, wersji oprogramowania i firmware.

Komunikacja Ethernet i RS-485 – integracja z systemami automatyki

Ethernet – standardowe wyposażenie

Graficzne rejestratory VM7000A są standardowo wyposażone w port Ethernet, który umożliwia komunikację sieciową i integrację z systemami nadrzędnymi.

W zależności od konfiguracji i firmware dostępne są:

• HTTP – podgląd informacji o rejestratorze przez przeglądarkę internetową;
• FTP – dostęp do plików danych;
• Modbus TCP – wymiana danych z systemami PLC i SCADA;
• SNTP – synchronizacja czasu rejestratora.

Synchronizacja czasu jest szczególnie ważna podczas porównywania danych z kilku urządzeń pracujących w jednej instalacji.

RS-485 – opcjonalna komunikacja Modbus RTU

Rejestratory mogą być wyposażone w opcjonalny interfejs RS-485 z protokołem Modbus RTU.

W zależności od ustawień i wersji firmware dostępne są funkcje pracy jako Slave lub Master, umożliwiające komunikację z odpowiednimi miernikami, regulatorami i modułami wejść.

W trybie Master General rejestrator może pobierać dane z urządzeń Modbus RTU, natomiast tryb Remote AI służy do odczytu odpowiednich zewnętrznych modułów wejściowych, takich jak ZE7400A.

Tryby pracy, liczba urządzeń i obsługiwane funkcje zapisu do urządzeń zewnętrznych zależą od konfiguracji oraz wersji oprogramowania rejestratora.

Rozbudowa rejestratorów o dodatkowe wejścia ZE7400A

ZE7400A jest zewnętrznym modułem sześciu uniwersalnych wejść analogowych, przeznaczonym do współpracy z rejestratorami VM7000A.

Moduł obsługuje:

• termopary przemysłowe;
• czujniki Pt100 i JPt100;
• sygnały napięciowe w mV i V;
• sygnały 4–20 mA z odpowiednimi rezystorami 250 Ω.

Komunikacja odbywa się przez RS-485 z protokołem Modbus RTU.

Do jednego rejestratora VM7000A można podłączyć maksymalnie sześć kompatybilnych modułów ZE7400A, uzyskując do 36 dodatkowych sygnałów pomiarowych.

Przykładowo system składający się z VM7012A i sześciu ZE7400A może obejmować do 48 punktów pomiarowych:

• 12 wejść lokalnych VM7012A;
• 36 wejść zewnętrznych sześciu modułów ZE7400A.

Wartości z modułów zewnętrznych przypisuje się do dostępnej puli kanałów CH13–CH48. Ta sama pula służy także do wyników obliczeń, dlatego jej wykorzystanie należy uwzględnić podczas projektowania systemu.

Moduły ZE7400A mogą być rozmieszczane bliżej punktów pomiarowych, co ułatwia budowę rozległych instalacji.

Funkcje matematyczne i analiza parametrów procesu

Seria VM7000A udostępnia 36 kanałów CH13–CH48, przeznaczonych do wykonywania obliczeń lub prezentacji przypisanych danych komunikacyjnych.

Można je wykorzystać między innymi do:

• obliczania różnic temperatur między punktami;
• wyznaczania wartości średnich;
• skalowania sygnałów analogowych;
• obliczania wartości na podstawie kilku wejść;
• całkowania wybranych wielkości;
• realizacji konfigurowalnych funkcji obliczeniowych związanych z procesem cieplnym.

Monitorowanie różnic temperatur

Przykładowo dla pieca wyposażonego w dwa czujniki temperatury można obliczać różnicę pomiędzy nimi:

ΔT = T1 − T2

Jeżeli pierwszy czujnik wskazuje 450°C, a drugi 442°C, różnica wynosi +8°C.

Wartość ta może służyć do obserwacji zmian rozkładu temperatury i oceny zachowania procesu. Sama różnica wskazań nie zastępuje jednak formalnego badania jednorodności temperatury wykonywanego zgodnie z właściwą procedurą.

Obliczanie wartości F w procesach cieplnych

W odpowiednio skonfigurowanych urządzeniach dostępne są funkcje obliczeniowe pozwalające wyznaczać wartość F na podstawie zarejestrowanego przebiegu temperatury i ustawionych parametrów procesu.

Takie rozwiązania mogą wspierać dokumentowanie wybranych procesów cieplnych, pod warunkiem zastosowania właściwego modelu obliczeniowego, parametrów procesu i procedur walidacyjnych.

Bezpieczeństwo danych i wymagania FDA 21 CFR Part 11

Rejestratory VM7000A mogą być wyposażone w opcjonalne rozszerzone funkcje bezpieczeństwa, przeznaczone do zastosowań wymagających szczególnego nadzoru nad danymi elektronicznymi.

W zależności od zamówionej opcji dostępne są funkcje takie jak:

• zarządzanie użytkownikami i uprawnieniami;
• kontrola dostępu do danych i ustawień;
• rejestracja określonych zdarzeń i zmian konfiguracji;
• obsługa podpisów elektronicznych w odpowiednim rozwiązaniu;
• mechanizmy ochrony integralności zapisanych danych.

Opcja rozszerzonego bezpieczeństwa wspiera wdrożenia systemów podlegających wymaganiom FDA 21 CFR Part 11. Sama obecność tych funkcji nie oznacza automatycznej zgodności całej instalacji.

Spełnienie wymagań zależy również od konfiguracji urządzeń, walidacji systemu, procedur zarządzania użytkownikami, nadzoru nad danymi oraz zasad ich archiwizacji.

Analogicznie zastosowanie rejestratora w procesach związanych z AMS2750H, CQI-9 lub NADCAP wymaga oceny całego systemu pomiarowego oraz właściwych procedur metrologicznych.

Jak dobrać graficzny rejestrator temperatury?

1. Liczba kanałów i możliwość rozbudowy

Najpierw należy ustalić liczbę wymaganych punktów pomiarowych.

Do niewielkich instalacji odpowiedni może być VM7003A, natomiast do bardziej rozbudowanych procesów VM7006A, VM7009A lub VM7012A.

Jeżeli planowana jest późniejsza rozbudowa, warto uwzględnić liczbę wolnych wejść i możliwość współpracy z modułami ZE7400A.

2. Rodzaj czujników i sygnałów

Należy określić, czy pomiar będzie realizowany za pomocą termopar, czujników Pt100/JPt100, sygnałów napięciowych lub przetworników z wyjściem 4–20 mA.

W przypadku sygnałów prądowych należy przewidzieć odpowiednią liczbę rezystorów bocznikowych.

3. Dokładność pomiaru

Dokładność wejść zależy od rodzaju sygnału i ustawionego zakresu. Dla wielu zakresów producent podaje dokładność ±(0,1% FS + 1 cyfra), z wyjątkami określonymi w dokumentacji.

W przypadku pomiaru temperatury należy uwzględnić także błąd czujnika, przewodów i kompensacji zimnych końców termopary.

Dokładność rejestratora nie jest tożsama z niepewnością kompletnego toru pomiarowego.

4. Częstotliwość rejestracji

Interwał zapisu należy dobrać do dynamiki procesu oraz wymagań dokumentacyjnych.

Do wolnozmiennych parametrów technologicznych odpowiedni może być dłuższy interwał, natomiast do rejestracji szybkich zmian konieczne może być wykorzystanie krótszych cykli oraz dodatkowych funkcji zapisu.

5. Archiwizacja i komunikacja

Przed wyborem rejestratora należy ustalić wymagany czas przechowywania danych, częstotliwość eksportu, rodzaj komunikacji z systemem nadrzędnym oraz wymagania bezpieczeństwa danych.

W przypadku instalacji pracujących w systemach jakości należy również ustalić zasady identyfikacji partii, operatorów, rejestracji zdarzeń i archiwizacji wyników.

Przykładowe zastosowania rejestratorów graficznych VM7000A

Piece przemysłowe i obróbka cieplna

Rejestratory umożliwiają monitorowanie temperatury w kilku strefach grzewczych, dokumentowanie nagrzewania, wygrzewania i chłodzenia oraz analizę przebiegu procesu cieplnego.

Suszarnie i komory technologiczne

Możliwa jest jednoczesna rejestracja temperatury w kilku punktach, wilgotności oraz wybranych parametrów pracy urządzenia, dzięki zastosowaniu odpowiednich czujników i przetworników.

Autoklawy i procesy termiczne

Rejestratory mogą dokumentować temperaturę, ciśnienie i inne parametry procesu na wspólnej osi czasu, co ułatwia analizę kolejnych etapów cyklu technologicznego.

Laboratoria i kontrola jakości

Wielokanałowa rejestracja umożliwia dokumentowanie badań, obserwację trendów i analizę stabilności procesów lub urządzeń badawczych.

Instalacje przemysłowe i automatyka

Rejestratory VM7000A mogą pełnić funkcję lokalnych systemów nadzoru i archiwizacji parametrów technologicznych, współpracujących przez Ethernet lub opcjonalny RS-485 z urządzeniami automatyki.

Najczęściej zadawane pytania o graficzne rejestratory temperatury

Czym różnią się VM7003A, VM7006A, VM7009A i VM7012A?

Podstawową różnicą jest liczba lokalnych wejść pomiarowych: odpowiednio 3, 6, 9 i 12. Modele należą do wspólnej serii VM7000A i oferują podobne funkcje pomiaru, wizualizacji, archiwizacji oraz komunikacji. Niektóre opcje sprzętowe zależą od liczby zajętych miejsc modułowych.

Czy VM7000A może współpracować z Pt1000?

Nie bezpośrednio. Wejścia RTD serii VM7000A obsługują Pt100 i JPt100. Do pomiaru z czujnika Pt1000 należy zastosować odpowiedni przetwornik na zgodny sygnał analogowy.

Czy można bezpośrednio podłączyć sygnał 4–20 mA?

Do pomiaru prądu wymagany jest zewnętrzny rezystor 250 Ω, który przekształca sygnał 4–20 mA na napięcie 1–5 V. Każdy kanał prądowy wymaga odpowiedniego rezystora.

Czy można mierzyć sygnał 0–10 V?

Tak. Sygnał 0–10 V mieści się w obsługiwanym zakresie napięciowym ±10 V i może być odpowiednio skalowany do jednostek mierzonej wielkości.

Czy rejestrator zapisuje dane co 100 ms?

Cykl pomiaru wynosi 100 ms. W zapisie podstawowym interwał wynosi od 1 s do 60 min. Rejestracja pomocnicza umożliwia między innymi zapis co 100 ms, przy odpowiedniej konfiguracji.

Czy rejestrator ma komunikację Ethernet?

Tak. Ethernet jest standardowym wyposażeniem VM7000A. Dostępne są funkcje HTTP, FTP, Modbus TCP i SNTP zgodnie z konfiguracją oraz wersją firmware.

Czy można rozbudować VM7012A do 48 kanałów?

Tak. System może obejmować 12 wejść lokalnych VM7012A i 36 dodatkowych sygnałów z sześciu modułów ZE7400A. Dane zewnętrzne wykorzystują kanały CH13–CH48, które są także przeznaczone do funkcji obliczeniowych.

Czy 36 kanałów obliczeniowych oznacza dodatkowe wejścia?

Nie. Kanały obliczeniowe służą do przetwarzania danych lub prezentacji przypisanych wartości komunikacyjnych. Nie są dodatkowymi fizycznymi wejściami w rejestratorze.

Czy VM7000A może służyć do regulacji temperatury?

Podstawową funkcją VM7000A jest pomiar, wizualizacja i archiwizacja danych. Do aktywnej regulacji procesu stosuje się odpowiedni regulator temperatury PID lub sterownik PLC.

Czy rejestratory VM7000A automatycznie spełniają FDA 21 CFR Part 11?

Nie. Opcjonalne funkcje rozszerzonego bezpieczeństwa wspierają wdrożenie systemu zgodnego z wymaganiami FDA 21 CFR Part 11. Ostateczna zgodność zależy również od walidacji instalacji, konfiguracji, procedur oraz sposobu zarządzania i archiwizacji danych.

Dobór rejestratorów graficznych – doradztwo ACSE

ACSE oferuje graficzne rejestratory temperatury i procesów Ohkura VM7000A, moduły rozszerzeń ZE7400A oraz czujniki i przetworniki do budowy kompletnych systemów monitorowania i archiwizacji parametrów technologicznych.

Pomagamy dobrać liczbę kanałów, rodzaj wejść, wymagane zakresy pomiarowe, interwał zapisu, komunikację oraz odpowiednie funkcje dokumentowania procesu.

Przy przygotowywaniu zapytania warto określić liczbę punktów pomiarowych, typy czujników, zakresy temperatury i sygnałów analogowych, wymagany czas archiwizacji, funkcje komunikacyjne oraz ewentualne wymagania dotyczące bezpieczeństwa danych.

Zobacz również pełną ofertę rejestratorów temperatury i procesów ACSE, papierowe rejestratory temperatury oraz poradnik Rejestratory temperatury i procesów – działanie, rodzaje i dobór.