Een 4–20 mA trillingssensor aansluiten op een PLC is een praktische manier om machineconditie onderdeel te maken van een bestaande besturing. De sensor meet trillingen en zet de gemeten waarde om naar een gestandaardiseerd analoog signaal. De PLC kan deze waarde vervolgens schalen, trendmatig opslaan en gebruiken voor waarschuwingen of alarmen.
Dat klinkt eenvoudig, maar voor een betrouwbare toepassing moeten sensor, meetbereik, voeding, analoge ingang en montage wel op elkaar aansluiten. In dit artikel leggen we de meetketen stap voor stap uit.
Kort antwoord
Bij een 4–20 mA vibration transmitter ziet de basisopbouw er meestal zo uit:
machine → trillingssensor → 4–20 mA stroomlus → analoge PLC-ingang → scaling naar mm/s of g
De Hansford 4–20 mA transmitters zijn ontwikkeld voor directe koppeling met PLC-, DCS-, SCADA- en BMS-systemen. Binnen het programma bestaan uitvoeringen voor zowel velocity in mm/s als acceleratie in g. Bekijk hiervoor ook de categorie 4–20 mA trillingssensoren.
Wat geeft de 4–20 mA sensor precies door?
Een 4–20 mA sensor zet het ingestelde meetbereik lineair om naar een stroomwaarde. Stel dat een velocity sensor is geconfigureerd voor 0–25 mm/s:
| Stroomsignaal | Betekenis bij 0–25 mm/s |
|---|---|
| 4 mA | 0 mm/s |
| 12 mA | 12,5 mm/s |
| 20 mA | 25 mm/s |
De PLC ontvangt dus geen “ruw” accelerometersignaal, maar een reeds verwerkte conditiewaarde. Dat is juist het voordeel wanneer de besturing vooral een trend, grenswaarde of alarm nodig heeft.
Hoe schaalt u 4–20 mA naar mm/s of g?
De schaalfunctie is lineair. Voor een willekeurig bereik kan de meetwaarde worden berekend met:
Meetwaarde = ((mA − 4) / 16) × volledig meetbereik
Bij een 0–25 mm/s sensor en een ingang van 10,4 mA wordt dat:
((10,4 − 4) / 16) × 25 = 10 mm/s
Veel PLC-platformen kunnen deze scaling rechtstreeks in de analoge input-configuratie of via een standaardfunctie uitvoeren. Controleer daarbij altijd hoe de gebruikte analoge kaart de stroomwaarde representeert: in mA, counts of een genormaliseerde engineering value.
Velocity in mm/s of acceleratie in g?
Voordat de PLC wordt geprogrammeerd, moet duidelijk zijn wat de sensor meet.
| Meetgrootheid | Typische inzet | Praktische vraag |
|---|---|---|
| Velocity (mm/s) | Algemene trillingsbewaking van roterende machines | Hoe verandert het totale trillingsniveau van de machine? |
| Acceleration (g) | Hogere frequenties en dynamische verschijnselen | Zijn hogere trillingscomponenten of lagergerelateerde signalen relevant? |
Hansford gebruikt voor 4–20 mA velocity onder andere de HS-420-familie. Voor 4–20 mA acceleratie is bijvoorbeeld de HS-422-familie beschikbaar. De juiste keuze hangt af van toerental, machineconstructie, frequentiegebied en het doel van de bewaking.
Lees voor dit onderscheid ook onze uitleg over industriële trillingssensoren en de velocity sensoren.
Voeding en analoge ingang controleren
Een loop-powered transmitter maakt deel uit van een stroomlus. Controleer vóór aansluiting minimaal:
- de toegestane voedingsspanning van de gekozen sensor;
- of de PLC-kaart een actieve of passieve 4–20 mA-ingang heeft;
- de totale lusweerstand en eventuele extra componenten;
- polariteit en bedradingsschema;
- afscherming en kabelrouting;
- de benodigde intrinsiek veilige barrière wanneer ATEX/IECEx van toepassing is.
Het exacte aansluitschema is productspecifiek. Gebruik daarom altijd de datasheet van de definitieve sensoruitvoering en de documentatie van de analoge PLC-module.
Waarom 4–20 mA interessant is voor retrofit
Bij bestaande machines is vaak al een PLC met analoge ingangen aanwezig. In dat geval kan een 4–20 mA trillingssensor een relatief overzichtelijke manier zijn om condition monitoring toe te voegen zonder een compleet nieuw analyseplatform te introduceren.
Dat is vooral interessant wanneer de machinebesturing moet kunnen:
- een actuele trillingswaarde tonen;
- een trend over uren, dagen of weken opslaan;
- een vooralarm genereren;
- een onderhoudsmelding activeren;
- een machinebeveiligingsactie uitvoeren.
Let wel: een PLC-trend vervangt niet automatisch een uitgebreide vibration analyser. De beschikbare informatie hangt af van het uitgangssignaal van de sensor.
Wanneer is dual-output interessanter?
Voor kritische machines kan het wenselijk zijn om continu een 4–20 mA conditiewaarde naar de PLC te sturen én het dynamische AC-signaal beschikbaar te houden voor diagnose. Daarvoor bestaan dual-output sensoren, zoals de Hansford HS-421-familie.
De PLC gebruikt de 4–20 mA velocity-uitgang voor trending en alarmen. Een data collector of analyser kan het AC-acceleratiesignaal gebruiken voor verdere frequentieanalyse. Zo hoeft u niet te kiezen tussen eenvoudige procesbewaking en diagnostische informatie.
Alarmgrenzen: niet zomaar één universele waarde gebruiken
Een veelgemaakte fout is om een willekeurige mm/s-grens voor alle machines gelijk te zetten. In de praktijk moet een alarmstrategie rekening houden met machineklasse, toerental, belasting, montage, meetrichting en de normale baseline van de betreffende installatie.
Een praktische aanpak is:
- sensor en meetpunt correct selecteren;
- een stabiele nul-/baselineperiode vastleggen bij gezonde machineconditie;
- trendgedrag volgen;
- waarschuwings- en alarmgrenzen vastleggen in samenhang met machinekritikaliteit;
- bij afwijkingen controleren of de verandering uit de machine of uit montage/bekabeling komt.
Montage bepaalt de kwaliteit van de meetwaarde
Ook bij een 4–20 mA transmitter blijft de mechanische montage essentieel. Monteer de sensor zo dicht mogelijk bij het relevante lager- of trillingspunt op een stijve machineconstructie. Vermijd dunne beschermkappen of flexibele plaatdelen: die kunnen zelf resoneren en een ander trillingsbeeld geven dan de machine die u wilt bewaken.
Voor permanente bewaking heeft een vaste, stijve montage doorgaans de voorkeur. De ondergrond moet vlak, schoon en stabiel zijn en de kabel moet zo worden geleid dat trek en beweging aan de sensor worden beperkt.
Praktische checklist voor PLC-integratie
- Welke machine en welk lagerpunt wilt u bewaken?
- Wilt u velocity in mm/s of acceleratie in g meten?
- Welk volledig meetbereik is realistisch?
- Welke frequenties zijn relevant?
- Welke analoge ingang is beschikbaar?
- Hoe wordt de stroomlus gevoed?
- Is M12, MS of een geïntegreerde kabel gewenst?
- Is top- of side-exit mechanisch handiger?
- Is temperatuurmeting gewenst?
- Is een intrinsiek veilige uitvoering nodig?
- Waar kan de sensor stevig op de machine worden gemonteerd?
Hansford 4–20 mA trillingssensor selecteren
Indusen is Sales Partner van Hansford Sensors in Nederland. Het programma omvat velocity-, acceleration-, dual-output-, temperatuur-, intrinsiek veilige en triaxiale 4–20 mA transmitters.
Bekijk de beschikbare 4–20 mA trillingssensoren of het volledige overzicht van trillingssensoren.
Bespreek uw toepassing
Wilt u een trillingssensor op een PLC aansluiten? Stuur via contact informatie over de machine, het toerental, de beschikbare analoge ingang en het gewenste type bewaking. Dan kunnen meetgrootheid, bereik, aansluiting en montage gericht worden beoordeeld.