解决自动化和过程控制回路故障的更好方法

仪器和自动化技术人员不断面临挑战，以保持仪器循环和 I/O 以最高效率工作，同时使用尽可能少的时间来完成。

当 Fluke 于 2007 年首次发布 771 毫安 (mA) 钳形表时，技术人员发现在不断开电路的情况下测量回路电流可以节省大量时间。现在，新的 772 和 773 型号可以节省更多时间。通过结合回路校准器的功能，这些更先进的工具可以让技术人员在现场进行故障排除。

跟踪控制回路问题
控制回路问题的第一个迹象通常来自操作员：“我认为我们的阀门坏了”或“这个回路没有像以前那样响应。”无论哪种情况，都是技术人员开始排除故障的信号。

第一步是测量 4-20 mA 信号，方法是断开与数字万用表 (DMM) 串联连接的回路，或使用 Fluke 771 等 mA 钳形表并验证回路电流值。如果测得的回路电流不符合预期，可能有以下三种原因：断线/断开/短路、回路电源不良或仪表故障。

如果电线没有问题，使用数字万用表（或 773 钳形表）检查回路电源。如果电源显示无输出，用仪表的24伏回路电源功能代替；如果循环正常运行，问题的根源就很明显了。

如果接线和电源都检查出来，就该检查变送器了。如果您有回路校准器、过程校准器或多功能钳形表，请使用其 mA 模拟模式来代替变送器。如果环路按要求运行，则问题出在发射机上；如果没有，那就在别处。

如果怀疑有最终控制元件（阀门定位器等），请使用 Fluke 772/3 上的 mA 源/模拟模式将信号输入其中，同时观察本地指示器的响应。

循环 故障
如果问题不是死循环而是不准确的问题，则可能的可能性包括 PLC 或 DCS 上的 I/O 卡坏了，或者最终控制元件（阀门定位器上的 I/P 等）坏了。通常最好首先对变送器、本地或远程指示器或最终控制元件进行现场检查。

对于最终控制元件，使用钳形表测量回路电流并将该值与阀门或其他最终控制元件上的本地位置指示器进行比较。将该信息传递给操作员以验证结果。

在测量回路的情况下，使用钳形表测量回路电流，然后与操作员一起检查控制面板上指示的值与实际回路电流的吻合程度。这将快速检查处理该特定回路的 PLC 或 DCS I/O 卡。也可以使用仪表的 mA 源/模拟模式将已知信号发送到控制室。和以前一样，将操作员读取的值与回路中的实际电流进行比较。

一些循环显示随机波动或间歇性故障，在技术人员观察时往往不会发生。此处的解决方案是使用具有缩放 mA 输出的钳形表。在此模式下，仪表在不断开电路的情况下测量回路中的电流，并产生相同且隔离的 mA 输出。将该输出提供给具有记录功能的 DMM；通过允许 DMM 随着时间的推移进行记录，任何干扰都会被记录下来。

现场检查和工厂调试
首先使用像 Fluke 771 这样的钳式回路电流表，在几秒钟内检查每个回路的电流，而无需断开任何连接。如果回路不工作，多功能钳形表也可以快速进行诊断工作。如果某些回路上不存在电流，则继续进行经典的故障排除：检查接线、电源和控制系统的 I/O 卡（通过使用仪表向 I/O 中注入信号，然后联系操作员问他看到了什么）。如果操作员同意发送的内容，那么变送器可能有问题——要么是变送器本身，要么是新安装的，可能是传感器输入到变送器的接线错误。

检查 DCS 和 PLC I/O 卡
mA 过程钳表可用作精确的信号源，以检查可编程逻辑控制器 (PLC) 和分布式过程控制系统 (DCS) 上的输入/输出卡的操作。对于 4-20 mA 输入卡，断开过程回路并使用仪表的 mA 源模式输入已知信号值（4.0 mA 表示零，12 mA 表示 50% – 使用仪表的 25% 阶跃函数，20.0 mA 表示100%）并将其与操作员读数上显示的值进行比较。电压输入卡（1 V 至 5 V 或 0 V 至 10 V）的检查方法类似，使用仪表的电压源功能。

检查阀门定位器
作为预防性维护计划的一部分，毫安钳形表可用于电子阀门定位器的定期现场检查。考虑到制造商的特定说明，使用 Fluke 772/3 作为信号源执行快速操作检查，同时在进行输入更改时观察阀杆位置、机械位置指示器或流量指示器。

L2 Systems 的现场服务经理 Mitch Stewart 讲述了在 PLC 的过程输出不工作时使用 mA 过程钳表的 4-20 源输出驱动控制阀打开和关闭的情况。

“我们在控制阀上断开了 PLC 的输出，并将（仪表）连接到控制阀，并打开和关闭它以验证阀门上的 I/P 工作正常，”他解释道。

一般方法是将仪表设置为 4-20 mA 源/模拟模式，并将其连接到阀门定位器的输入端子。将仪表设置为输出 4 mA 并等待定位器稳定；然后在 4.0 mA 和大约 3.9 mA 之间以小增量改变电流，同时用另一只手触摸阀杆以检查是否有任何移动迹象。使用定位器上的零位调整来调整这两个当前设置之间的零位移动。

接下来，将电流从 4 mA 增加和减少到大约 4.1 mA。确保阀杆刚开始在 ~4.1 mA 设置以上移动并在 4 mA 时完全关闭。可以类似地检查量程，将仪表设置为 20 mA、~19.9 mA 和~20.1 mA，使用仪表的 25% 阶跃函数可以检查线性度。

检查环路隔离器
要检查回路隔离器，请向设备施加 mA 输入信号并使用钳式电流测量功能测量其 4-20 mA 输出。 773 中的这种双通道同时源/测量功能也可用于使用 4-20 mA 报告其位置的阀门。

检查 VFD
变频驱动器 (VFD) 用于为过程应用以及输送系统和机床中的电机、鼓风机和风扇提供动力。控制输入​​通常是电压（1 V 至 5 V 或 0 V 至 10 V）或电流（4 mA 至 20 mA）。毫安过程钳表可以在技术人员观察结果的同时输入信号以模拟正常输入。

快速校准
虽然不属于回路校准器，但今天的 mA 过程钳形表的精度为 0.2%，可用于快速校准检查，同时减少所需仪器的数量。

例如，在工作台上检查过程变送器通常需要（除了泵和单独的压力标准）回路电源和用于读取变送器 4-20 mA 输出的仪器。但是使用当今的 mA 过程钳表，可以为变送器供电并读取输出。

“这个小小的东西可以让你在不需要单独电源的情况下完成这项功能，”Puget Sound Energy 的维护工程师 Paul Jusak 说。

总结
今天的 mA 过程钳表可以为仪表和自动化技术人员节省大量的故障排除时间，因为它们可以替换许多单独的仪表。技术人员不再需要花 15 分钟回到车间去拿仪器，因为他随身携带的仪器将完成所有必要的功能。

而且，Jusak 补充道，“您的袋子里不再有两个工具，现在您的袋子里只有一个工具，可以进行所有 4-20 mA 回路校准和故障排除。对我来说，这很方便。”

本文由福禄克公司提供。如需更多信息，请访问 http://us.fluke.com。