Transmissor de temperatura Sitrans 7NG3211-1NN00

Siemens 7NG3211-1NN00 | SITRANS TH200 Transmissor de Temperatura — Tipo B de Cabeçote de Conexão (DIN 43729), 4–20mA Duas Fios, Programável, Isolamento Galvânico, Entrada Universal de Sensor

Visão Geral

O Siemens 7NG3211-1NN00 é o SITRANS TH200 — um transmissor de temperatura compacto montado na cabeça que fica dentro do cabeçote de conexão no ponto de instalação do sensor, em vez do painel de controle.

O conceito do TH200 é simples: em vez de enviar o sinal bruto de milivolt ou resistência do sensor até um transmissor montado no painel ou diretamente para a placa de entrada do DCS, o transmissor converte o sinal para uma corrente de 4–20mA diretamente no ponto de medição.

O sinal do loop de 4–20mA viaja então para a sala de controle — um sinal muito mais imune a ruído elétrico, resistência de cabo e interferência eletromagnética do que os sinais de sensor de microvolts ou baixa resistência que ele substitui.

O cabeçote de conexão DIN 43729 Tipo B é o invólucro padrão para sensores de temperatura de processo em indústrias de processo europeias e muitas globais. É a cabeça cilíndrica de metal que cobre o termowell ou prensa-cabos no ponto de medição, abrigando o bloco de terminais do sensor internamente.

O fator de forma do SITRANS TH200 é compatível com esta cabeça padrão — a placa de circuito impresso do transmissor se encaixa nas dimensões internas da cabeça, é fixada no trilho DIN ou bloco de terminais interno e deixa a faixa de terminais da cabeça acessível para a fiação do sensor e do loop.

Não é necessário espaço adicional no painel, invólucro adicional ou fiação adicional — o transmissor está no ponto de medição.

O estágio de entrada universal é o que torna o TH200 genuinamente flexível em aplicações de plantas de processo.

Uma planta pode ter sensores RTD (Pt100 para medições de temperatura padrão), termopares (Tipo K para aplicações de temperatura mais alta) e sensores legados de diferentes fabricantes com diferentes tipos de sinal — todos conectados a transmissores TH200 configurados adequadamente para cada tipo de sensor.

Um único tipo de instrumento no inventário de peças sobressalentes cobre toda a gama de tipos de sensores na planta, em vez de exigir modelos de transmissor separados para cada tecnologia de sensor.

Especificações Principais

Entrada Universal de Sensor — Amplitude de Compatibilidade

O estágio de entrada universal do TH200 aceita toda a gama de tipos de sensores de temperatura usados em medição de temperatura de processo industrial:

Sensores RTD (detectores de temperatura de resistência): O tipo mais comum em medição de temperatura de processo industrial.

Pt100 (o padrão de platina de 100Ω a 0°C) é dominante na prática europeia; Pt1000 (1000Ω) oferece maior precisão em curtas distâncias de cabo; RTDs de níquel Ni100 e Ni1000 são usados em aplicações específicas.

O TH200 lida com todos os tipos padrão de RTD, incluindo o RTD de cobre Cu10 menos comum e curvas de linearização especiais.

Termopares: Para temperaturas mais altas onde os RTDs não podem operar (acima de aproximadamente 600°C), ou para contagens de sensores grandes sensíveis ao custo, os termopares são padrão.

O TH200 aceita todos os tipos comuns de termopares: K (o tipo de uso geral mais amplamente utilizado, −200 a +1300°C), J (ferro-constantan, uso geral), T (cobre-constantan, baixa temperatura), E, N, R, S (tipos de platina para alta precisão e alta temperatura), B (para temperaturas muito altas até ~1800°C), e os tipos de especialidade L, C, D e U.

Sinais de milivolt e resistência: Além dos tipos de sensor nomeados, o TH200 aceita entradas brutas de milivolt e resistência com linearização personalizada — permitindo que ele se interligue com sensores não padronizados, transdutores de pressão para temperatura e outros instrumentos de processo cujas curvas de característica de saída podem ser definidas por até 30 pares de valores X-Y armazenados no transmissor.

Essa amplitude de entrada significa que um estoque de unidades 7NG3211-1NN00 cobre a infraestrutura completa de medição de temperatura de uma planta.

Isolamento Galvânico — Por Que Importa em Plantas de Processo

O isolamento galvânico entre o circuito de entrada do sensor do TH200 e seu loop de saída de 4–20mA não é um recurso de marketing — é um requisito de integridade de medição em muitas aplicações de plantas de processo.

Sensores de temperatura de processo frequentemente compartilham a referência de terra local do equipamento que medem — um termopar inserido em um vaso metálico aterrado está ele próprio no potencial de terra do vaso, que pode diferir do potencial de terra da sala de controle por vários volts devido a diferenças de potencial de terra em grandes locais de planta.

Sem isolamento, essa diferença de potencial de terra injeta uma tensão de erro de modo comum na medição, produzindo leituras de temperatura incorretas. 

Com isolamento galvânico, o circuito de entrada do TH200 flutua eletricamente do loop de saída — a entrada do sensor e o loop de 4–20mA operam em referências separadas, e as diferenças de potencial de terra entre a instalação do sensor e a sala de controle não causam erro de medição.

O isolamento também fornece proteção contra tensões de surto causadas por raios, condições de falha da planta e eventos de partida de grandes motores que podem causar tensões destrutivas em circuitos de sensores em instalações desprotegidas.

A entrada isolada do TH200 protege tanto o transmissor quanto a placa de entrada do DCS downstream contra esses transientes.

Programabilidade — Configurando o TH200 para Cada Aplicação

O SITRANS TH200 armazena seus parâmetros operacionais — seleção do tipo de sensor, faixa de medição (limites superior e inferior), características do sinal de saída e resposta a falhas — em memória não volátil.

Esses parâmetros são configurados usando o software SIPROM T instalado em um PC, conectado ao TH200 via um modem RS-232 interligado ao loop de 4–20mA. Alternativamente, um comunicador HART (portátil ou baseado em modem) pode acessar os parâmetros do TH200 através do protocolo HART sobreposto à saída de corrente.

O processo de configuração define a faixa de medição: para um RTD Pt100 medindo entre 0°C e 150°C, o transmissor é configurado para emitir 4mA a 0°C e 20mA a 150°C.

Qualquer temperatura entre esses limites produz uma saída de corrente proporcional que o DCS ou controlador lê como um valor de temperatura. 

A escala total pode ser ajustada dentro dos limites da faixa de medição do tipo de sensor — estreitar a escala para corresponder à janela operacional real da variável de processo aumenta a resolução efetiva da saída de 4–20mA para essa aplicação específica.

FAQ

P1: Qual é a faixa de medição mínima (intervalo de temperatura) que o TH200 pode ser configurado?

A faixa mínima mensurável depende do tipo de sensor. Para sensores RTD como Pt100, a faixa mínima é tipicamente de 10°C a 50°C, dependendo da configuração específica e da precisão necessária.

Faixas muito estreitas aumentam a sensibilidade aos efeitos da temperatura ambiente e ao ruído, razão pela qual as faixas mínimas práticas são definidas nos dados técnicos do SITRANS TH200.

Para a maioria das aplicações de processo, faixas de 50°C ou mais amplas fornecem a melhor combinação de resolução e estabilidade.

P2: O SITRANS TH200 pode operar com uma conexão Pt100 de três ou quatro fios, ou apenas de dois fios?

O SITRANS TH200 suporta conexões RTD de dois, três e quatro fios. Configurações de três e quatro fios fornecem compensação de resistência do cabo — o transmissor mede e subtrai a resistência dos fios de conexão, eliminando o erro de medição de temperatura que as conexões de dois fios introduzem quando as distâncias dos cabos são longas.

Para medições de Pt100 onde a precisão melhor que ±1°C é necessária em comprimentos de cabo superiores a alguns metros, a conexão de três fios é o mínimo recomendado.

A conexão de quatro fios fornece a compensação mais precisa e é usada em medições de grau laboratorial.

P3: O 7NG3211-1NN00 não possui proteção contra explosão. Qual é o número de peça correto para uso em áreas perigosas ATEX Zona 1 ou Zona 2?

Para aplicações ATEX Zona 2 (atmosfera gasosa, não normalmente presente), a variante apropriada é a 7NG3211-1AN00 (certificação de segurança intrínseca ATEX).

Para aprovação FM/cFMUS (Norte-Americana), a 7NG3211-1BN00 é a variante equivalente.

Ambas fornecem funcionalidade de medição idêntica à 7NG3211-1NN00 padrão, mas são certificadas para uso em atmosferas perigosas sob os respectivos quadros regulatórios. 

O 7NG3211-1NN00 padrão só pode ser instalado em áreas seguras (sem classificação de atmosfera perigosa).

P4: Como o TH200 indica uma falha no sensor — por exemplo, um termopar em circuito aberto?

Quando o TH200 detecta uma falha no sensor (circuito aberto, curto-circuito ou sinal fora da faixa), ele responde com uma corrente de saída de falha definida, configurada durante a atribuição de parâmetros.

As opções padrão são: levar a saída para 3,6mA (abaixo do zero vivo de 4mA, indicando falha para o DCS), levar para 21mA (acima da escala completa, indicando falha ascendente) ou manter o último valor válido. 

A resposta específica à falha é selecionada com base na lógica do sistema de controle da planta e nas implicações de segurança de uma leitura falsa versus uma corrente de falha claramente sinalizada.

A maioria dos sistemas DCS pode detectar ambas as condições de falha ascendente e descendente e gerar alarmes apropriados.

P5: O que substitui o SITRANS TH200 descontinuado na linha de produtos atual da Siemens?

O SITRANS TH200 foi sucedido pelo SITRANS TH300 (7NG3212-0NN00 para a versão padrão não-Ex) no portfólio atual de transmissores de temperatura da Siemens.

O TH300 fornece a mesma instalação em cabeçote de conexão, saída de duas fios de 4–20mA e isolamento galvânico que o TH200, com a adição de capacidade total de comunicação HART para parametrização e comunicação de status — uma vantagem significativa sobre a parametrização proprietária baseada em modem do TH200. 

Para instalações TH200 existentes que requerem substituição de manutenção, o mercado de excedentes fornece unidades 7NG3211-1NN00.

Para novas instalações ou atualizações de sistema, o TH300 é a recomendação atual da Siemens.