O tanque vazio marca 20%

Um tanque de água tem um transmissor de nível LT de 4–20 mA: 4 mA vazio, 20 mA cheio. A bomba enche o tanque quando o nível cai abaixo de 15% e para acima de 90%. A escala foi feita “de cabeça”, do zero ao fundo do cartão:

nivel := bruto / 27648 * 100;

IF nivel < 15 THEN bomba := TRUE;  END_IF;
IF nivel > 90 THEN bomba := FALSE; END_IF;

Cheio, o supervisório mostra 100%, certinho. O consumo vai baixando o nível, e ele para em 20% — e fica. O tanque seca, e a bomba não liga.

A conta trata 0 mA como vazio. Mas vazio é 4 mA:

O erro é zero no topo e cresce até 20 pontos embaixo. Com o tanque cheio tudo parece certo — por isso passa no teste de bancada de quem só enche e olha.

A reta tem que passar pelos dois pontos de verdade do transmissor, 4 mA e 20 mA:

nivel := (bruto - 5530) / (27648 - 5530) * 100;

Pra achar os dois números, a conta é a do cartão: 4 ÷ 20 × 27648 = 5529,6, e o CLP guarda 5530. Se o cartão estiver configurado em 4–20 mA, o número de baixo é 0 — e aí a conta “de cabeça” do ① é que estaria certa.

O consumo está aberto e o tanque começa em 50%. No ①, compare o “nível de verdade” com o que o programa calcula, e espere o tanque secar (o ⏩ tempo 4× ajuda). No ②, a bomba liga nos 15% e para nos 90%.

A escala agora está certa, a do ②. Numa manutenção, alguém esbarra no cabo do transmissor e um borne solta. O tanque transborda.

fio solto  →  0 mA  →  bruto 0
nivel = (0 − 5530) / (27648 − 5530) × 100 = −25%
−25 < 15  →  bomba liga  →  e nada nunca mais passa de 90%

Pro programa, fio rompido e tanque vazio são a mesma coisa — e a reação a “vazio” é encher. É o erro do botão de parar da aula 02, em versão analógica: a falha caiu do lado perigoso.

O zero vivo existe pra isso: abaixo de 4 mA não tem medida, tem defeito. A recomendação NAMUR NE 43, seguida por muitos transmissores, separa as faixas:

3,8 a 20,5 mA     medida (um pouco além de 4–20, pra caber a saturação)
até 3,6 mA        falha
21 mA ou mais     falha  (o transmissor avisando que se diagnosticou com defeito)

mA := bruto / 27648 * 20;
IF mA < 3.6 OR mA > 21.0 THEN
    falha := TRUE;          (* alarme, e a bomba não liga *)
ELSE
    falha := FALSE;
    nivel := (bruto - 5530) / (27648 - 5530) * 100;
END_IF;

O que fazer na falha é decisão do processo, não do CLP: aqui, parar de encher é o lado seguro; num tanque de incêndio, talvez não seja. O que não pode é a falha passar por medida. E numa proteção de verdade contra transbordo, a chave de nível alto independente continua lá — o analógico é controle, não a última barreira.

Nos dois, toque em ✂ soltar o fio do transmissor. No ②, a bomba liga e o tanque transborda. No ③, o alarme acende e a bomba para.

Um forno precisa ficar em 100 °C. O sensor é um PT100 ligado direto num cartão de temperatura do CLP, a 50 m do painel, com um cabo de dois fios de 0,5 mm² que sobrou. O CLP mostra 109 °C e desliga a resistência cedo. O produto sai cru.

O PT100 não manda corrente nem tensão: ele é uma resistência de platina que vale 100 Ω a 0 °C e sobe com a temperatura — cerca de 0,385 Ω por grau, entre 0 e 100 °C (a curva é a da IEC 60751: 138,51 Ω a 100 °C). O cartão mede ohms. E o cabo também tem ohms:

um fio de cobre:  0,0172 × 50 m ÷ 0,5 mm²  =  1,72 Ω
ida e volta:      2 × 1,72                  =  3,44 Ω

o cartão mede:    138,51 + 3,44  =  141,95 Ω
                  →  9 °C a mais

Com dois fios, não tem como o cartão separar o que é sensor do que é cabo. E o cabo muda com a temperatura do caminho, então nem dá pra “descontar” um número fixo com segurança.

• 3 fioso jeito mais comum na indústria. Um terceiro fio sai do mesmo lado do sensor; o cartão mede um laço só de fio e desconta. Funciona bem se os fios forem iguais — mesmo cabo, mesma seção, mesmo comprimento.
• 4 fiosdois fios levam a corrente e dois só medem a tensão no sensor. O cabo some da conta. É o dos laboratórios e das medidas finas.
• transmissor no cabeçoteum transmissor junto do sensor converte em 4–20 mA, e o resto do caminho vira a aula 05a.

E o cartão tem que estar configurado pro jeito que foi ligado: cartão em 3 fios com o sensor ligado a 2 não conserta nada.

Comece com 2 fios, 50 m e 0,5 mm², e aumente o cabo. Depois troque a seção, e passe pra 3 fios.