HATA Lambası Yanıyor: 0–4 mA Bölgesinde Kablo mı, Transmitter mi?

Bursa’da bir su arıtma tesisi. Sabah 08:20, vardiya değişiminden hemen sonra. Operatör, HMI’de “Kanal 3 seviyesi: HATA” gördü. Değer sıfıra atlamıştı. Operatör panikle makine başına koştu — tank dolu muydu, boş muydu, bilmiyordu.

Ben o sabah masadaydım. Aramayı aldım. “Transmitter bozuldu” dediler. “Belki” dedim. Çünkü, 0–4 mA aralığında bir değer gördüğünüzde, iki ayrı arıza aynı sayıyı verir. Ve o sayı, size hangisi olduğunu söylemez.

12-bit A/D: PLC’in Gördüğü Sayı

PLC, transmittenden gelen 4–20 mA akımı, bir analog giriş modülüyle okur. Bu modül, akımı bir ham sayıya (raw value) çevirir. 12-bit bir modülde, 0–4095 arası bir tamsayı.

4–20 mA aralığı, bu 4096 adıma yayılır. Ama 4 mA, raw value 0 değil — 5530dur. Neden? Çünkü 12-bit modül, 0–20 mA aralığını 0–27648 raw değerine harcar: 20 mA = 27648. 4 mA, bu aralığın 1/5’i olduğundan, 27648 ÷ 5 = 5530 raw değerine karşılık gelir.

Yani:

• 0 mA → raw 0
• 4 mA → raw 5530
• 12 mA → raw 16608
• 20 mA → raw 27648

0–4 mA aralığı — 0 ile 5530 raw arasında — ölçüm bölgesi değildir. Bu, hata bölgesidir. Transmitter, sağlıklıysa, en düşük durumda bile 4 mA gönderir. 0 mA, “kablo kopuk” demektir. 4 mA’nın altı, “transmitter arızalı” demektir. İkisi de, PLC’in gördüğü sayıyla aynı bölgededir: 0–5530 raw.

Formül: (HAM − 5530) ÷ 221

Seviyeyi yüzde olarak göstermek için, ham sayıyı 0–100 aralığına çevirmeniz gerekir. Formül:

SONUC = (HAM − 5530) ÷ 221

Neden 221? 20 mA ile 4 mA arasındaki fark 16 mA’dir. Bu, raw değerlerde 27648 − 5530 = 22118’dir. 22118 ÷ 221 = 100.08 ≈ 100. Yani, 5530 raw (4 mA) → 0%, 27648 raw (20 mA) → 100%.

Ama burada bir tuzak var: (HAM − 5530) × 100 ÷ 22118 formülünü 16-bit bir PLC’te yazarsanız, ara çarpım — (HAM − 5530) × 100 — Int16’da taşar. 22118 × 100 = 2.211.800, Int16’nın maksimumu olan 32.767’i çoktan aşmıştır. Bu yüzden, 16-bit güvenli formül (HAM − 5530) ÷ 221dir. Önce böl, sonra çarpma — böylece ara değer, 100’ün biraz üstünde kalır, Int16’da taşmaz.

İki Arıza, Aynı Lamba

İşte mesele burada. HMI’de “HATA” lambası, HAM < 5530 koşulunda yanar. Bu koşul, iki ayrı arızada da sağlanır:

1. Kablo kopuk: Akım 0 mA. Raw değer 0. 0 < 5530 → HATA.
2. Transmitter arızalı: Transmitter, 4 mA’ın altına düşer — mesela, 2 mA gönderir. Raw değer 2765. 2765 < 5530 → HATA.

İki arıza, aynı lambayı yakar. Ve o lamba, size nedeni söylemez. Sinyalden nedene ulaşılamaz. Bu, analog kontrolün en temel kuralıdır: bir hata lambası, bir tanı koyar; bir arızayı teşhis etmez.

Teşhis, lambadan sonra gelir. Multimetreyi seriye koyar, akımı ölçersiniz. 0 mA’mı, 2 mA’mı? 0 mA ise kablo, 2 mA ise transmitter. Bu, iki dakikalık bir ölçümdür. Ama lamba, size bu iki dakikayı vermez; sadece “bir şey yanlış” der.

Sinyalden Nedene: Simülatörde Görmek

Bu iki arızayı, kendi parmaklarınızla deneyin. Transmitteri 2 mA’ye düşürün, HATA lambasının yandığını görün. Sonra kabloyu koparın, aynı lambanın yandığını, aynı 0 değerinin geldiğini görün. Formülü, 5530 sayısını, ve 16-bit taşmayı kendi sayılarınızla izleyin: Analog Ölçekleme (4–20 mA) Simülatörü.

O sabah, multimetreyi seriye koyduk. 0 mA. Kablo kopuktu. Transmitter sağlamdı. Operatör, tankın dolu olduğunu gördü; seviye, kablo kopuk olmasına rağmen, son sağlıklı değerden sonra “HATA” yazısı altında donmuştu. Tank boşalmamıştı. Sadece, PLC, seviyeyi göremez olmuştu.

O günden beri, HMI’de “HATA” yazısının yanına bir not ekledik: “HATA = 0–4 mA. Nedeni, akım ölçümü söyler.” Lamba, tanı koyar. Teşhis, multimetrede.