El módulo de monitoreo de temperatura 3500/61 es un dispositivo de monitoreo de temperatura de grado industrial y alto rendimiento con salidas de registrador, que opera bajo el sistema de protección de maquinaria 3500. Es un componente crítico de la serie 3500, diseñado específicamente para el monitoreo de temperatura continuo y confiable y la protección de equipos mecánicos esenciales.
El 3500/61 consta de un módulo frontal fijo (P/N 163179-02) y cinco tipos diferentes de módulos de E/S traseros (consulte la página de pedidos para obtener más detalles). El 163179-02 puede formar un sistema completo cuando se combina con cualquiera de los módulos de E/S traseros.
El módulo 3500/61 proporciona seis canales de monitoreo de temperatura, capaces de aceptar simultáneamente entradas de varios sensores de temperatura, incluidos detectores de temperatura de resistencia (RTD) y termopares (TC). Los usuarios pueden configurar de forma independiente y flexible cada canal utilizando el software de configuración de rack 3500 dedicado, permitiendo incluso la combinación de diferentes tipos de sensores en el mismo módulo. Sus funcionalidades principales incluyen acondicionamiento de señales de alta precisión, configuraciones de alarma programables por el usuario, indicación integral de estado en el panel frontal, comunicación en el panel posterior y salidas exclusivas de grabador analógico de seis canales.
En comparación con el módulo 3500/60, que carece de salidas de grabadora, el 3500/61 proporciona una señal de salida analógica independiente de 4-20 mA para cada canal. Estas salidas se utilizan para conectarse a sistemas de control distribuido (DCS), registradores u otros dispositivos de adquisición de datos, lo que permite el registro de tendencias y el monitoreo de procesos. Esto lo convierte en la opción ideal para construir sistemas completos e integrados de monitoreo y protección.
Características y funciones
1. Entrada flexible multicanal
Número de canales: Proporciona 6 canales de monitoreo de temperatura completamente independientes.
Compatibilidad de sensores: Admite todos los tipos principales de sensores de temperatura.
RTD de platino de 100 Ω (Pt100), alfa = 0,00385 (estándar industrial global, recomendado)
RTD de platino de 100 Ω (Pt100), alfa = 0,00392
RTD de níquel de 120 Ω (Ni120)
RTD de cobre de 100 Ω (Cu100)
Termopares (TC): Tipos E, J, K, T.
Detectores de temperatura de resistencia (RTD): admite configuraciones de 2, 3 y 4 cables. Los tipos incluyen:
Configuración mixta: los usuarios pueden configurar individualmente el tipo de sensor para cada canal a través del software, lo que permite mezclar entradas RTD y TC en el mismo módulo, lo que ofrece una flexibilidad de configuración significativa.
2. Medición y acondicionamiento de señales de alta precisión
Frontal analógico de alto rendimiento: el módulo incorpora un circuito de acondicionamiento de señal de alta precisión capaz de amplificar, filtrar y linealizar los cambios de resistencia débiles de los RTD y las señales de voltaje de nivel de microvoltios de los TC.
Alta resolución: la resolución de medición de temperatura alcanza 1°C o 1°F, cumpliendo con los requisitos de lectura precisos de las aplicaciones industriales.
Compensación de unión fría (CJC): para mediciones de termopar, el módulo integra un sensor CJC de alta precisión, lo que garantiza lecturas de temperatura precisas incluso cuando cambia la temperatura ambiente del bastidor, con una precisión de compensación de ±1°C a 25°C.
Corriente de excitación RTD: Proporciona una fuente de excitación de corriente constante de alta precisión de 925 µA ±15 µA para sensores RTD (una sola fuente para RTD de 4 cables, dos fuentes para RTD de 3 cables), lo que garantiza la estabilidad de la medición.
3. Función de alarma programable
Puntos de ajuste de alarma duales: Cada canal puede establecer de forma independiente dos umbrales de alarma: 'Alerta' y 'Peligro'. Admite alarmas de sobretemperatura y baja temperatura.
Alta precisión del punto de ajuste: Los puntos de ajuste de la alarma se pueden configurar arbitrariamente del 0% al 100% del rango con una alta precisión de hasta el 0,13%, lo que garantiza una activación precisa de la alarma.
Retraso de alarma ajustable: para evitar falsas alarmas causadas por interferencias transitorias, los usuarios pueden configurar un tiempo de retraso para cada punto de ajuste de alarma individualmente:
Retraso de alerta: de 1 a 60 segundos, en incrementos de 1 segundo.
Retraso de peligro: de 1 a 60 segundos, en incrementos de 0,5 segundos (proporciona una capacidad de respuesta de emergencia más rápida).
4. Indicación de estado y comunicación
Indicadores LED del panel frontal: Proporcionan una indicación clara del estado del módulo:
OK (verde): módulo funcionando normalmente.
TX/RX (verde): el módulo se está comunicando con otros módulos en el bastidor 3500.
Bypass (Amarillo): El módulo está en modo Bypass.
Comunicación del backplane: intercambia datos en tiempo real con otros módulos del sistema, como el módulo de interfaz de marco (FIM) y monitores, a través del backplane 3500. Carga valores de temperatura, estados de alarma e información sobre el estado del módulo, ofreciendo una alta integración.
5. Función de salida del registrador (exclusiva de 3500/61)
Señal de salida: Proporciona señales de salida analógicas independientes de +4 a +20 mA para los 6 canales.
Salida proporcional: el valor de la corriente de salida es proporcional al rango de escala completa del monitor, lo que facilita la conexión a DCS, grabadores o PLC.
Alta capacidad de carga: Cumplimiento de voltaje de 0 a +12 V CC, capaz de controlar resistencias de carga de hasta 600 Ω.
Alta resolución: la resolución de salida alcanza 0,3662 µA/bit, lo que permite un reflejo preciso de los cambios de temperatura.
Protección contra cortocircuitos: Los cortocircuitos en las salidas del registrador no afectan el funcionamiento normal del monitor, lo que garantiza una alta confiabilidad del sistema.
6. Soporte para configuración triple modular redundante (TMR)
Arquitectura de alta disponibilidad: cuando se utiliza en una configuración TMR, se instalan tres módulos 3500/61 uno al lado del otro, monitoreando el mismo conjunto de señales.
Mecanismo de votación: el sistema utiliza una lógica de votación 'dos de tres' para procesar alarmas y salidas. Una falla de cualquier módulo no provocará falsos disparos o falsas alarmas del sistema, lo que mejorará en gran medida la seguridad y disponibilidad de las aplicaciones críticas.
7. Múltiples opciones de módulos de E/S
Los usuarios pueden elegir diferentes tipos de módulos de E/S posteriores según el entorno de la aplicación y los requisitos de seguridad:
Módulos de E/S no aislados: adecuados para entornos industriales generales, admiten entradas mixtas RTD/TC y rentables.
Módulos de E/S aislados: Proporcionan aislamiento eléctrico de 250 V CC de canal a canal y de 500 V CC de sistema a tierra, suprimiendo eficazmente la interferencia del bucle de tierra y el ruido externo, adecuados para entornos eléctricos complejos.
Módulos de E/S con barreras internas: diseñados para áreas peligrosas, cuentan con barreras de seguridad internas y cumplen con los requisitos de certificación a prueba de explosiones como ATEX, IECEx, CSA, adecuados para áreas Clase I División 2/Zona 2.
Principio de funcionamiento
1. Entrada y acondicionamiento de señal
Adquisición de señales: Se accede a las señales de los sensores de temperatura (RTD o TC) a través del módulo de E/S trasero.
Principio de medición del RTD: el módulo aplica una corriente constante precisa (925 µA) al RTD y mide la caída de voltaje a través de él mediante un ADC de alta precisión. El valor de resistencia se calcula utilizando la ley de Ohm y luego se convierte a un valor de temperatura mediante una curva estándar (p. ej., IEC 60751). La configuración de 3 cables compensa la resistencia del cable utilizando el cable adicional.
Principio de medición de TC: el módulo mide directamente el potencial termoeléctrico (emf) a nivel de microvoltios generado por el termopar. La temperatura en el bloque de terminales (unión fría) se mide mediante el sensor CJC incorporado. Esta temperatura de la unión fría se utiliza para convertir la fem medida a la temperatura absoluta en la unión caliente usando la tabla de referencia (por ejemplo, Tipo E/J/K/T) correspondiente al tipo de termopar.
Procesamiento de señal: la señal digital convertida es procesada adicionalmente por el procesador interno del módulo (por ejemplo, DSP o FPGA) para linealización, filtrado digital y conversión de unidades de ingeniería, lo que finalmente produce un valor de temperatura digital de alta precisión.
2. Procesamiento de lógica de alarma
Comparación de valores: el valor de temperatura en tiempo real calculado para cada canal se compara continuamente con los puntos de ajuste de alerta y peligro definidos por el usuario y configurados a través del software.
Juicio de retraso: cuando el valor de temperatura excede un punto de ajuste, se inicia el temporizador de retraso correspondiente. El estado de alarma sólo se confirma si la condición fuera de límite persiste más allá del tiempo de retardo establecido.
Salida de alarma: El estado de alarma confirmado se emite de las siguientes maneras:
Informa al marco del sistema 3500 a través de comunicación de backplane, activando relés de alarma de rack y registros de eventos del sistema.
Se indica en el panel frontal mediante LED o una pantalla (si corresponde).
3. Generación de salida del registrador
Conversión D/A: Una función exclusiva del módulo 3500/61. El procesador convierte proporcionalmente el valor de temperatura digital para cada canal en un valor de corriente analógico correspondiente.
Salida de corriente: un convertidor digital a analógico (DAC) de alta precisión y un circuito de conversión de voltaje a corriente (V/I) generan una señal de corriente de 4-20 mA precisamente proporcional al valor de temperatura. Esta señal se envía desde los terminales de salida de grabadora dedicados para uso de dispositivos externos.
4. Comunicación e interacción de datos
Integración del backplane: el módulo actúa como un nodo inteligente en el sistema 3500, comunicándose continuamente con el Framework Interface Module (FIM) a través de un bus del backplane de alta velocidad.
Carga de datos: carga datos en tiempo real para todos los canales, incluidos valores de temperatura, estados de alarma, estados de retraso y estado de salud del sensor (p. ej., circuito abierto, cortocircuito).
Configuración remota: Admite configuración, diagnóstico y monitoreo remotos a través del software de configuración 3500 (o a través del FIM a través de protocolos como Modbus, Ethernet).
5. Mecanismo de redundancia y tolerancia a fallos (modo TMR)
Monitoreo sincrónico: en una configuración TMR, tres módulos monitorean simultáneamente las mismas señales del sensor.
Votación: un módulo de votantes dedicado (o algoritmo de software) recopila datos de salida de los tres módulos. Se aplica una lógica de votación 'dos de tres' al estado de alarma de cada canal. Esto significa que una alarma sólo se valida en última instancia y se actúa sobre ella (p. ej., se apaga) si al menos dos módulos coinciden en la condición de alarma. Esto garantiza que una falla de cualquier módulo no afecte la toma de decisiones del sistema general.
Especificaciones técnicas
| Artículo |
Especificación Descripción |
| Canales de entrada |
6 canales, totalmente independientes |
| Tipos de sensores |
RTD (Pt100, Ni120, Cu100, etc.; 2/3/4 hilos), termopar (tipo E, J, K, T) |
| Impedancia de entrada |
10 MΩ por entrada de cable |
| Consumo de energía |
9 W típico |
| Precisión de medición |
±1°C a ±3°C (Depende del tipo de módulo de E/S, el tipo de bastidor y el sensor) |
| Resolución |
1°C o 1°F |
| Salida de grabadora |
6 canales, +4 a +20 mA, Capacidad de carga 0-600 Ω, Resolución 0,3662 µA/bit |
| Retardo de alarma |
Alerta: 1 a 60 segundos (incrementos de 1 segundo), Peligro: 1 a 60 segundos (incrementos de 0,5 segundos) |
| Precisión de la alarma |
Dentro del 0,13 % del valor del punto de ajuste |
| Temperatura de funcionamiento |
-30 °C a +65 °C (cuando se utiliza con módulos de E/S de terminación interna/externa) |
| Temperatura de almacenamiento |
-40°C a +85°C |
| Espacio en bastidor |
1 ranura frontal (Módulo de monitor) + 1 ranura trasera (Módulo de E/S) |
| Certificaciones de seguridad |
Seguridad funcional: SIL 2
A prueba de explosiones: CSA, ATEX, IECEx (Clase I Div 2 / Zona 2)
Otros: FCC, CE (EMC, LVD), RoHS, DNV GL, ABS, IEC 62443 (Ciberseguridad) |
Comparación detallada: 3500/61 frente a 3500/60
Si bien los módulos 3500/61 y 3500/60 comparten la misma base técnica y arquitectura para el monitoreo y protección de la temperatura central, difieren fundamentalmente en la integridad funcional, el posicionamiento de la aplicación y las capacidades de integración del sistema. Estas diferencias dictan sus respectivos escenarios adecuados.
La distinción más crítica radica en la presencia o ausencia de salidas de grabadora analógica. El 3500/61 es una solución 'Todo en Uno' con todas las funciones y circuitos de salida analógica incorporados que sirven a los seis canales. Esto significa que puede desempeñar simultáneamente las funciones duales de 'guardián del equipo' y 'proveedor de datos'. Los usuarios pueden conectar de manera directa y confiable las señales de temperatura con los sistemas de registro y control de la planta sin ningún dispositivo externo adicional. Este diseño integrado simplifica la arquitectura general del sistema de monitoreo, reduce los posibles puntos de falla y los errores de cableado asociados con el uso de transmisores externos y mejora la confiabilidad y la coherencia de los datos de toda la cadena de señales.
Por el contrario, el 3500/60 es un módulo de monitoreo 'puro' centrado en funciones de protección básicas. No proporciona ninguna salida de grabadora analógica. Si la aplicación requiere señales de temperatura para registro o visualización del proceso, los ingenieros deben configurar e instalar por separado transmisores de señales externos para cada sensor de temperatura en el campo. Esto no solo aumenta los costos de adquisición de equipos, sino que también hace que la estructura del sistema sea más compleja, lo que aumenta la carga de trabajo y los costos de instalación, cableado y mantenimiento continuo.
Esta diferencia fundamental conduce a otras variaciones consiguientes. Debido a que el 3500/61 contiene circuitos de salida analógica adicionales, su consumo de energía (normalmente 9 vatios) es ligeramente superior al del 3500/60 centrado en la protección (normalmente 7 vatios). Esta ligera diferencia se debe considerar durante la planificación de la energía del rack. En términos de identificación de hardware, los dos son claramente diferentes. El módulo principal 3500/61 y sus módulos de E/S correspondientes tienen sus propios números de pieza específicos (que a menudo terminan en '-02') y no son intercambiables con los módulos 3500/60 (que terminan en '-01'). Además, un sistema 3500/61 requiere bloques de terminación externa de grabadora dedicados para conectar los cables de salida de la grabadora, un componente adicional que no se necesita en un sistema 3500/60.
En consecuencia, el posicionamiento de su aplicación es claramente distinto. El 3500/61 está posicionado para aplicaciones totalmente integradas de alta gama donde existe un requisito obligatorio para el registro de datos, el análisis de tendencias y la integración del control de procesos. Es la opción ideal para nuevos proyectos o actualizaciones importantes que buscan la simplicidad del sistema y la integridad de los datos. El 3500/60, por otro lado, es más adecuado para aplicaciones de protección central donde la necesidad principal es una alarma confiable y una protección de apagado, sin necesidad de grabación continua, o donde la funcionalidad de grabación debe obtenerse a través de otros canales independientes. Ofrece a los usuarios una solución fundamental más económica.
Escenarios de aplicación
El módulo de temperatura 3500/61 es muy adecuado para los siguientes escenarios industriales debido a su alta confiabilidad, precisión y salidas de registro:
Protección de maquinaria rotativa: monitoreo y protección continuos de la temperatura de los cojinetes, la temperatura del devanado y la temperatura de escape de turbinas de gas, turbinas de vapor, compresores, bombas de agua y ventiladores.
Monitoreo y registro de procesos: Registro de tendencias y alarma de sobretemperatura para procesos clave en reactores químicos, hornos industriales, tuberías, intercambiadores de calor, etc.
Industria energética: monitoreo de temperatura para transformadores de unidades de generación de energía, estatores/rotores de generadores y cojinetes de motores.
Marina y costa afuera: monitoreo de temperatura para motores principales, motores auxiliares y cajas de cambios de barcos, que cumplen con los requisitos de las sociedades de clasificación (por ejemplo, DNV GL, ABS).
Cualquier sistema que requiera señales de temperatura altamente confiables tanto para protección local como para registro remoto de alta precisión.
