Manual de Operação e
Instalação
Echotrol
ITS1000
TRANSMISSOR DE NÍVEL REMOTO
Cód: 073AA-023-122M
Fevereiro / 2005
Incontrol S/A.
Rua João Serrano, 250 – Bairro do Limão – São Paulo – SP CEP 02551-060 Fone: (0xx11) 3858-4443 FAX: (0xx11)3856-7268
ÍNDICE
1 INTRODUÇÃO ... 2
2 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS ... 3
3 TABELA DE CODIFICAÇÃO... 4
4 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO ... 5
4.1 INDICAÇÃO DE NÍVEL DE TANQUE. ... 6
5 INSTALAÇÃO ... 6
5.1 MONTAGEM DO SENSOR ULTRA-SÔNICO... 6
5.1.1 Calculo da distância das Paredes Laterais ... 7
5.1.2 Cálculo do diâmetro da abertura do feixe ultra-sônico pela altura h... 7
5.1.3 Cuidados na Montagem ... 8
5.2 MONTAGEM DO SENSOR (SONDA) DE TEMPERATURA... 9
5.3 CAIXA DE DISTRIBUIÇÃO... 9
5.4 INDICADOR/TRANSMISSOR/CONTROLADOR ITS1000... 9
5.5 CABEAMENTO... 10
6 CONEXÃO ELÉTRICA... 11
7 PROGRAMAÇÃO DO ITS1000 ... 11
7.1 PARAMETRIZAÇÃO... 12
7.2 RESUMO DOS PARÂMETROS DO ITS1000... 14
7.3 DEFINIÇÕES DOS PARÂMETROS DO ITS1000... 15
1 INTRODUÇÃO
O sistema de medição e controle de nível Echotrol, família ITS1000, foi projetado para aplicações em medições e controle de nível contínuo em tanques, silos, canais e rios.
O Echotrol possui três opções de sensores: SE040 para alcance de distância até 4 metros, SE080 para distância até 8 metros e o SE200 para distância até 20 metros.
A programação do ITS1000 é feita através de teclados de membrana e display alfanumérico de cristal líquido dispostos no painel frontal do equipamento. Possui duas opções de invólucro, ou seja, em alumínio para condições mais severas ou em poliestireno para as aplicações normais com grau de proteção IP65 para tipo de instalação sobre superfície.
A alimentação disponível é na versão 110 ou 220 VCA.
A compensação de temperatura é automática quando se utiliza o sensor de temperatura, no caso dos transdutores SE040 e SE080, incorporado a eles, e para o modelo SE200, instalado separadamente.
É fornecido com uma saída analógica isolada de 4 a 20 mA, a qual pode ser ajustada em qualquer ponto dentro da sua faixa de atuação, podendo ser invertido para 20 a 4 mA. Possui ainda uma saída em transistor NPN isolada para alarme de perda de eco. Esta saída é ativada quando o equipamento não conseguir detectar nenhum alvo, não obtendo retorno de eco, de maneira contínua no intervalo ajustado entre 1 a 99 disparos. Opcionalmente, pode ser fornecido com até 5 relés que podem ser pré programados, podendo atuar como alarme, com LED’s de indicação no frontal do painel, sendo que até 2 relés podem ser convertidos para atuarem como controle ON/OFF de bombas através da programação.
2 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS
Modelo ITS1000
Faixa de operação SE040 : 0,3 a 4,0 metros
SE080 : 0,3 a 8,0 metros SE200 : 0,8 a 20 metros
Material dos Transdutores Face : epoxi com fibra de vidro ou para ES080 opcional em Kynar
Corpo : poliester com fibra de vidro, ou para ES080 opcional em Kynar
Invólucro : PVC+UV ou Teflon Conexão : PVC+UV ou Teflon
Conexão ao Processo 1” BSP
Indicação Display alfanumérico, LCD, 4 linhas de 16 caracteres
Leitura Em distância ou nível na unidade de engenharia
Saída 4 a 20 mA isolada, carga máx. 600 Ω
Resolução 1 mm
Alimentação 110/200 Vca
Consumo de Potência 11 VA
Sensor de Temperatura SE040 : integral ao sensor ultra-sônico SE080 : integral ao sensor ultra-sônico SE200 : em separado
Freqüência de Operação SE040 : 75 kHz
SE080 : 50 kHz SE200 : 30 kHz
Taxa de Amostragem 3 Hz
Ângula de Abertura do Feixe SE040 : 15°
SE080 : 12° SE200 : 12°
Saída de Falta de Eco Transistor NPN, isolado
Saída dos Reles 5, contatos SPDT – 5A @ 250 Vca
Atuação dos reles 5 como alarmes, ou
3 como alarmes e 2 reles como controle de bombas
Temperatura de Operação -30°C a 60°C
Invólucro Poliestireno – IP65
Alumínio – IP65
Dimensões Poliestireno : 240 x 186 x 116 mm
Alumínio : 255 x 250 x 91 mm
Conexão Elétrica Rosca 1/2" NPT
Comprimento do cabo entre o sensor e o transmissor
3 TABELA DE CODIFICAÇÃO
ITS1000- ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___
1 1 sensor 2 2 sensores Entradas E Especial Alimentação 6 110 ou 220VCA 0 Sem 2 2 relés 3 3 relés 4 4 relés Saída Rele 5 5 relés 4 4 –20 mA Sinal de Saída 9 Especial 0 Sem comunicação 2 RS485 Comunicação 9 Especial P Painel T Sobrepor/ IP65 Invólucro E Especial 0 Sem opcional Opcionais E Especial4 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O sistema ITS1000 mede distância através de um transdutor que envia ondas ultra-sônicas até um alvo, que é a superfície do líquido ou sólido. Cada disparo contém uma série de ondas que transitam pelo ar, refletindo sobre o alvo detectado, retornando sob forma de eco para o transdutor. À distância entre o alvo e o sensor é calculado pelo transmissor/controlador, levando-se em conta o intervalo de tempo entre a transmissão e a recepção das ondas ultra-sônicas. O transmissor/controlador converte o intervalo de tempo em distância, que é utilizado para fornecer indicação na unidade de engenharia, saída analógica ou pontos de disparo de alarme ou controle.
O ultra-som é afetado por vários fatores, entre eles a superfície do alvo, tamanho, ângulo e a distância do sensor. Condições ambientais, tais como, temperatura, umidade, gases e pressão também podem afetar a medição. As seguintes considerações poderão auxiliar para uma otimização nas condições de sensoriamento.
• ÂNGULO
A inclinação da superfície do objeto em relação ao sensor ultra-sônico afeta a reflexão do objeto. O retorno do eco corresponde à porção perpendicular ao sensor. Se a superfície do alvo forma um ângulo grande com o sensor, o sinal será refletido numa direção distante do sensor e não será possível detectar nenhum eco.
• DISTÂNCIA
Quando menor a distância do sensor ao objeto mais intenso será o eco. Portanto, na medida que a distância aumenta, o objeto necessitará de características refletidas melhor para um bom retorno do eco.
• SUPERFÍCIE
A superfície ideal para o alvo é uma superfície dura e lisa. Esse tipo de superfície irá refletir com maior intensidade do que o do tipo mole e enrugada. Um eco fraco, resultante de um objeto pequeno e mole, irá reduzir a distância de operação do sensor além de diminuir a sua precisão. • TAMANHO
Um objeto grande possui maior superfície para refletir o sinal do que um menor. Portanto, um objeto grande será detectado a uma distância maior do que um objeto pequeno.
4.1 Indicação de nível de tanque.
Monitorando nível em tanques de estocagem é uma das inúmeras aplicações para o sensor ultra-sônico. O ITS1000 com o sensor modelo SE080 são ideais para tanques de até 8m de altura. O transmissor é fornecido de fábrica com sinal de saída analógica de 4-20mA, filtros, amostragem com os parâmetros padrões, mas pode ser reparametrizado para atender melhor a aplicação individual de cada tanque.
Superfície turbulenta e agitadores são filtrados para proporcionar uma indicação mais segura. O sensor deve ser montado sem obstrução no feixe do ultra-som, para evitar interferência do nível medido.
5 INSTALAÇÃO
5.1 Montagem do sensor ultra-sônico
É necessário instalar o sensor de maneira que o som tenha uma trajetória sem obstáculos até o alvo pretendido. A área de detecção deverá ser livre de superfícies reflexivas, tais como, suportes de estruturas, junções de construção e solda, etc, para prevenir contra falsos ecos. O ângulo de abertura do feixe da onda ultra-sônica emitida é de aproximadamente 12 graus do eixo. Tenha sempre em mente este dado quando da montagem. Para a maioria das aplicações em tanques, é melhor que a distância do sensor seja o mais próximo possível do centro do tanque. Porém, para tanques com tampas em de formato de abóbada, o sensor não deve ser instalado no topo central, pois normalmente nesse ponto há a concentração de ecos múltiplos.
Para líquidos, o sensor precisa ser montado numa posição vertical. Usar um nivelador para assegurar que o sensor esteja nivelado, pois o nivelamento é um fator crítico na medida que aumenta a altura do tanque.
Para sólidos, o ideal é que o sensor esteja direcionado sempre perpendicular à superfície do sólido. Porém, na prática, isso é quase impossível, pois o comportamento do ângulo da superfície do produto depende de vários fatores, como a posição relativa ao tanque da boca de enchimento e de esvaziamento,
o diâmetro do tanque, tipo do produto, portanto deve-se estudar o comportamento da superfície do produto, tanto no enchimento como no esvaziamento do tanque e posicionar o sensor tanto na tampa do tanque, como o ângulo de direcionamento que na média esteja o mais perpendicular possível. Nem sempre isso é possível. Portanto, antes da instalação definitiva do sensor no tanque, deve-se fazer testes de performance para verificação do melhor resultado.
O sensor SE040 e SE080 possuem uma distância de detecção mínima de 0,3 m e o sensor SE200 de 0,8 m. O sensor deve ser montado de tal maneira que a distância entre o sensor e o alvo não seja nunca menor do que o mínimo especificado. Esta distância é chamada de distância blanking ou zona morta. Os sensores podem ser montados utilizando-se de suportes. Várias opções de montagens são sugeridas neste manual. Escolha qual a melhor que se adapta a sua necessidade.
As distâncias lidas são compensadas em temperatura baseado na temperatura do sensor de temperatura instalado na face do transdutor, para SE040 e SE08 e em separado para SE200. Caso a temperatura do sensor aumente devido ao calor do produto a ser medido ou por radiação externa, com o sensor de temperatura, ocorrerá uma compensação, recalculando a distância correta eliminando erros de medição.
As dimensões de instalação, assim como as informações referentes a localização e posicionamento encontradas neste capítulo, devem ser consideradas antes da escolha do método de instalação, uma vez quer alguns métodos dependem do tipo do tanque e da aplicação.
5.1.1 Calculo da distância das Paredes Laterais
Mínimo de 0,3 m para cada 3,0 m de altura vertical do fundo do tanque.
Exemplo: Se altura vertical entre a face do sensor SE200 e o fundo do tanque for de 15,0 m, a distância horizontal mínima de qualquer parede lateral, a princípio deverá ser maior do que:
D = 15/3 x 0,3 = 1,5 m
Então, a distância horizontal mínima de qualquer parede lateral, para uma altura de 15m, é de 1,5 m.
5.1.2 Cálculo do diâmetro da abertura do feixe ultra-sônico pela altura h Para ângulo de 12º: Ø = 2 x h x tg12º
Portanto, para altura h=15 m, teremos: Ø = 2 x 15 x 0,212 = 6,37 m
Para ângulo de 15º: Ø = 2 x h x tg15º Portanto, para altura h=15 m, teremos:
Cuidados na Montagem
A montagem do sensor relativamente a sua posição no tanque, nivelamento, direcionamento, robustez são extremamente importantes, portanto deve-se ater a esse item com o máximo de cuidado e estudo prévio. A boa performance da medição está diretamente relacionada com a boa montagem do sensor.
Se a montagem do sensor for ao tempo, é conveniente providenciar uma proteção contra radiação solar direta. Com isso, estará prolongando a vida útil do sensor, além de minimizar a influência da temperatura externa ao tanque. O transdutor deve ser montado utilizando-se de suportes. A conexão é de 1” BSP devendo o mesmo ser instalado com auxílio de suportes e luva de 1” BSP de PVC, um tubo da mesma bitola da rosca, sendo que o aperto deve ser manual.
5.2 Montagem do sensor (sonda) de temperatura
A sonda de temperatura deve ser montado no tanque de forma a permitir uma leitura média da temperatura do ar em que a onda ultra-sônica vai transitar. Portanto, ela nunca deve tocar o produto cujo nível está sendo medido.
A sonda de temperatura é fornecida encapsulada com conexão de 1/2” NPT e com aproximadamente 1 metro de cabo. O cabo deve passar por uma caixa de distribuição.
5.3 Caixa de distribuição
Os cabos do sensor ultra-sônico e da sonda de temperatura devem passar por uma caixa de distribuição que pode ser metálica, tipo condulete. A caixa deve ser fixada de modo segura. Se a caixa for instalada ao tempo ou local que possa respingar líquido, vedar todas as conexões contra a entrada de líquido, calafetando com produto a base de poliuretano, tipo SIKAFLEX 1A, DOW CORNING RTV739 ou RTV738. Outros produtos, como silicone comum contendo ácido acético deve ser evitado para evitar ataque nas partes elétricas expostas da conexão.
5.4 Indicador/Transmissor/Controlador ITS1000
Seguir o desenho de instalação para montar o ITS1000. Certifique-se que é possível abrir totalmente a porta frontal. Deixar espaço necessário para a passagem dos cabos. Nunca instale o ITS1000 próximo a equipamento de alta potência, contatores, inversores, linhas de alta tensão ou de qualquer aparelho que possa induzir ruídos elétrico ou magnético para o ITS1000.
5.5 Cabeamento
Recomenda-se a utilização do cabo Belden 8760 para a interligação do sensor ultra-sônico até o indicador ITS1000. Com este tipo de cabo, há a garantia de poder instalar o sensor até 120 metros de distância do ITS1000. Utilizando-se um equivalente, esta distância pode diminuir, dependendo das características do cabo.
As passagens dos cabos de sinal do ultra-som e de temperatura devem ser independentes. Caso esteja utilizando um eletroduto para o cabo do sensor ultra-sônico, o cabo da sonda de temperatura deve passar por outro eletroduto ou bandeja.
Os cabos de sinais de ultra-som e de temperatura devem estar separados do cabo de alimentação CA, assim como de qualquer outro cabo de energia ou equipamentos geradores de ruídos elétricos.
6 CONEXÃO ELÉTRICA
Para proceder à conexão elétrica, deve-se abrir a tampa frontal (para a caixa de plástico, deve-se retirar a tampa frontal inferior), desparafusando os parafusos que fecham a tampa. A saída da caixa pode ser através de prensa-cabo ou eletroduto, dependendo da sua instalação.
O cabo a ser utilizado deve ter um diâmetro externo entre 6 a 12mm para que haja uma vedação adequada quando estiver utilizando prensa-cabo.
1 + Positivo
2 - Negativo Saída 4/20mA 3 SH Shield
4 PT1 Cabo Preto 1 ou Vermelho 5 BC1 Cabo Branco 1
Sensor de Temperatura 6 + Positivo
7 - Negativo Saída de Pulso (Perda de Eco) 8 SH Shield
9 PT2 Cabo Preto 2 ou Vermelho 10 BC2 Cabo Bran co 2 Sensor Ultra-som 26 L1 Fase 27 L2 Neutro / Fase 28 GND Terra Alimentação 11 Na Normalmente Aberto 12 Nf Normalmente Fechado 13 Com Comum Rele 1 14 Na Normalmente Aberto 15 Nf Normalmente Fechado 16 Com Comum Rele 2 17 Na Normalmente Aberto 18 Nf Normalmente Fechado 19 Com Comum Rele 3 20 Na Normalmente Aberto 21 Nf Normalmente Fechado 22 Com Comum Rele 4 23 Na Normalmente Aberto 24 Nf Normalmente Fechado 25 Com Comum Rele 5 7 PROGRAMAÇÃO DO ITS1000
O ITS1000 é equipado com um painel frontal com 16 teclas numéricas e dedicadas usadas para programação. Além das teclas possui também 5 LED’s que indicam o status dos relés de alarme.
Teclas utilizadas para medição de nível:
MENU – A tecla menu é utilizada para entrar no modo de programação. ◄ – Tecla utilizada para dar um avanço em uma casa à esquerda. ESC – Volta à tela anterior
ENTER – Entrada de dados ou aceite da função SP1 – Programação dos alarmes
SP2 – Programação dos alarmes 0 a 9 – Teclas numéricas
7.1 Parametrização
Para entrar no modo de parametrização, após energizar o instrumento, pressione a tecla MENU e o display pedirá a senha ****.
A senha fornecida de fábrica é 4444 para parametrização. Portanto, digitar 4444 e em seguida pressionar ENTER. Desta maneira estará no modo parametrização.
TECLA ACIONADA DISPLAY
MENU Senha ****
4 + 4 + 4 + 4 + ENTER Iniciando Parame 1 ou 2 Indicação em
1 – Nível 2 –Distancia (digite o valor desejado dentro do faixa) Inicio da faixa
0 m (padrão) 1 a 99 Media 1 a 99 disparos 10 disparos (padrão) 1 a 3 Amostragem 1 a 3 Hz 3 Hz (padrão) (digite o valor desejado) Zona Morta
Valor desejado (da zona morta do sensor até o valor max. da faixa)
0,3 m (padrão) 1 ou 2 Quantidade de ciclos
1 – automático 2 – Manual 2 a 99 (para modo manual) Quant de ciclos
Valor de 2 a 99 ciclos 40 ciclos (padrão) (digite o valor desejado) Largura Janela
Valor desejado (0 a valor max. da faixa) 1 a 40 Pulso fora da janela
1 a 40 pulsos 10 pulsos (padrão) 1 ou 2 Saída 4-20 mA
1 – sim 2 – Não (digite valores desejados) Valor 4 mA
0 m (padrão) Valor 20 mA 8 m (padrão) 1 ou 2 Saída de rele 1 – sim 2 – Não 1 ou 2 Tipo rele 1 1 – Alarme 2 – Diferencial 1 ou 2 Alarme rele 1 1 – Alto 2 – Baixo 1 ou 2 Modo rele 1 1 – Direto 2 – Inverso 1 ou 2 Tipo rele 2 1 – Alarme 2 – Diferencial 1 ou 2 Alarme rele 2 1 – Alto 2 – Baixo 1 ou 2 Modo rele 2 1 – Direto 2 – Inverso 1 ou 2 Alarme rele 3 1 – Alto 2 – Baixo 1 ou 2 Modo rele 3 1 – Direto 2 – Inverso 1 ou 2 Alarme rele 4 1 – Alto 2 – Baixo 1 ou 2 Modo rele 4 1 – Direto 2 – Inverso 1 ou 2 Alarme rele 5 1 – Alto 2 – Baixo 1 ou 2 Modo rele 5 1 – Direto 2 – Inverso
Para introduzir ou alterar os valores de alarmes para cada relé, proceder como segue.
TECLA ACIONADA DISPLAY
SP1 ou SP2 Senha ****
3 + 3 + 3 + 3 + ENTER
(digitar os valores desejados) Liga rele 1
1 m (padrão) Desliga rele 1 2 m (padrão)
(digitar os valores desejados) Liga rele 2
5 m (padrão) Desliga rele 2 6 m (padrão)
(digitar os valores desejados) Alarme rele 3
SP 3
5 m (padrão)
(digitar os valores desejados) Alarme rele 4
SP 4
2 m (padrão)
(digitar os valores desejados) Alarme rele 5
SP 5
7 m (padrão)
Volta para parametrização
7.2 Resumo dos parâmetros do ITS1000
Modo Descrição do Modo Faixa Padrão
Media MÉDIA 1 a 99 disparos 10 disparos
Amostragem AMOSTRAGEM (Hz) 1 a 3 Hz 3 Hz
Zona Morta ZONA MORTA Todo o faixa 0,3 m
Quant de ciclos QUANTIDADE DE PULSOS POR
DISPARO
1 – automático 2 – manual
1 – automático
Quant de ciclos PARA 2-MANUAL, QUANTIDADE
DE PULSO POR DISPARO
2 a 99 40
Largura Janela TAMANHO DA JANELA DE
FILTRO
Todo o faixa 0,1 m
Pulsos fora da Janela
QUANTIDADE ACIMA DO QUAL O NÍVEL É ACEITO
1 a 40 10
Perda de eco ALARME DE PERDA DE ECO
1 A 99 DISPAROS 5 DISPAROS
Saída de rele PARA PROGRAMAR OS RELÉS
Tipo de rele 1 ALARME OU CONTROLE
Alarme rele 1 ALARME DE ALTA OU BAIXA
7.3 Definições dos parâmetros do ITS1000
• Média
Ajusta quantas leituras o equipamento deve tomar para realizar uma média algébrica com essas leituras
• Amostragem
Ajusta quantas leituras por segundo o equipamento deve realizar, ou seja, a velocidade das leituras.
• Zona Morta
Ajusta a distância a partir da face do sensor em que o primeiro eco será aceito. Qualquer eco dentro da faixa de distância ajustada será ignorado pelo sensor que manterá a leitura anterior. O valor mínimo de ajuste deste parâmetro é 30 cm para os sensores SE040 e SE080, e de 80 cm para o sensor SE200.
• Quantidade de Ciclos
Este parâmetro ajusta a quantidade de ciclos ou pulsos em um disparo do sensor ultra-sônico. Quanto maior o número de ciclos, maior será a potência do trem de pulsos transmitido. Quanto maior a distância a ser medida maior deverá ser a quantidade de pulsos. No modo automático, isso ocorre automaticamente.
• Largura da Janela
Filtro utilizado para eliminar falsas leituras. O ITS1000 cria uma janela em torno do valor do nível (distância) atual, o valor da largura dessa janela deve ser introduzido pelo teclado. O medidor rejeitará ecos fora dessa janela.
• Pulsos fora da faixa
Número de leituras consecutivas fora da janela para que seja aceito como leitura válida.
• Saída 4-20 mA
Valor 4 mA - Como inicialmente já foi programado se a leitura será em nível ou distância, o valor ajustado será o valor do nível ou distância onde se quer ter o 4 mA.
• Saída de Relé
O relé pode ser programado para atuar como alarme ou diferencial. No modo alarme o relé atua quando o nível atingir o valor ajustado, de baixo para cima quando programado em Alto ou de cima para baixo quando programado em Baixo. No modo Direto os contatos fecham quando alarmar e no modo Inverso, os contatos abrem quando alarmar. Para o modo diferencial, pode-se ajustar o ponto de fechamento e o ponto de abertura dos contatos de um relé isoladamente, por exemplo, quando se quer controlar uma bomba, liga num ponto e desliga noutro ponto, com o mesmo relé. O modo direto ou reverso não se aplica ao modo diferencial.
O modo diferencial só se aplica nos relés números 1 e 2. Nos demais relés, só atuam como alarmes.
• Temperatura
A temperatura na face do sensor, no caso do SE040 e SE080, e sensor separado para SE200, são utilizadas para compensação automática da velocidade do som no ar, e pode ser ajustada, devendo introduzir a temperatura correta.
• Perda de eco
O ITS1000 dispõe de um contato de saída de pulso para indicação de perda de eco, neste parâmetro deve-se programar a quantidade de ecos consecutivos perdidos para que o medidor entenda como perda de eco.
8 CERTIFICADO DE GARANTIA
Este equipamento, Transmissor de nível ultra-sônico. Modelo: ITS1000
Sensor:
No de série:
É garantido contra defeitos de mão de obra e material pelo prazo de ____ dias da data de entrega.
Esta garantia será invalidada quando o critério de julgamento da Incontrol, o equipamento tiver sido submetido a abusos ou manuseios impróprios.
Quando o reparo, dentro da garantia, for necessário, o usuário deverá remeter o equipamento à fábrica ou reposto, ficando as despesas de seguro e frete por conta e risco do usuário.
Data de Entrega:
