Layar SCADA menunjukkan level tangki 0 persen. Tangkinya kosong, atau kabelnya putus? Pada sinyal 0-20 mA, dua keadaan itu sama-sama terbaca 0 mA. Pada 4-20 mA keduanya berbeda, dan bedanya kelihatan langsung dari angka arusnya.
4 mA itu nol yang hidup
Pada loop 4-20 mA, transmitter mengatur arus sesuai nilai ukurnya. 4 mA mewakili batas bawah rentang, 20 mA batas atas, dan nilai di antaranya linear. Nol proses tidak dikirim sebagai nol arus.
Angka bawahnya bukan 0 mA karena dua alasan:
- Kabel putus jadi ketahuan. Arus 0 mA berarti rangkaian terbuka. Kalau nol proses juga dikirim sebagai 0 mA, sistem kendali tidak bisa membedakan tangki kosong dari kabel putus.
- Transmitter hidup dari loop itu sendiri. Banyak transmitter mengambil dayanya dari arus loop. Karena arus di bawah 3,6 mA dipakai untuk menandai gangguan, rangkaian transmitter harus bisa hidup dengan anggaran arus paling banyak 3 mA.
Rumus mengubah arus jadi nilai proses
Nilai = LRV + (I - 4) / 16 x (URV - LRV)
LRV adalah nilai pada 4 mA, URV nilai pada 20 mA, dan 16 adalah lebar rentang arusnya.
Contoh: transmitter suhu oven diatur 100 °C pada 4 mA dan 500 °C pada 20 mA. Arus terbaca 12 mA, jadi suhunya 100 + (8 / 16) x 400 = 300 °C.
Penerima biasanya membaca arus sebagai tegangan di resistor beban, lazimnya 250 ohm. Di resistor itu 4 mA menjadi 1 V dan 20 mA menjadi 5 V. Tegangan 3 V berarti 12 mA, tepat di tengah rentang.
Ingin mendalaminya lebih terstruktur? Taalenta punya kelas Professional PLC & SCADA Mastery: Design, Control, and Optimize Industrial Automation Systems.
Angka di luar 4-20 mA punya arti
Rekomendasi NAMUR NE 43 (edisi 26 Juli 2021) membakukan cara transmitter memberi tahu bahwa dirinya rusak:
| Arus | Arti menurut NE 43 |
|---|---|
| 3,8 sampai 20,5 mA | informasi pengukuran |
| 3,6 mA atau kurang | gangguan perangkat |
| 21 mA atau lebih | gangguan perangkat |
Tidak semua transmitter dipasang dengan level NAMUR. Lembar konfigurasi Rosemount 3051 dari Emerson memisahkan dua jenis keluaran. Saturasi berarti proses keluar dari rentang yang diatur, sementara transmitternya sehat. Alarm berarti transmitter mendeteksi kerusakan berat pada dirinya.
| Pilihan | Saturasi rendah | Saturasi tinggi | Alarm rendah | Alarm tinggi |
|---|---|---|---|---|
| Standar | 3,90 mA | 20,80 mA | 3,725 mA | 21,75 mA |
| NAMUR | 3,80 mA | 20,50 mA | 3,575 mA | 22,50 mA |
Coba bandingkan dua tabel itu. Alarm rendah pilihan standar ada di 3,725 mA, di atas batas 3,6 mA. Kalau kartu input PLC hanya menganggap 3,6 mA ke bawah sebagai gangguan, transmitter standar yang sedang rusak tidak akan dikenali sebagai gangguan perangkat. Angkanya nyangkut di celah antara 3,6 dan 3,8 mA.
Pembacaan 20,80 mA pada transmitter standar juga bukan kerusakan. Itu saturasi: prosesnya melewati URV.
HART menumpang di kabel yang sama
Transmitter yang mendukung HART juga mengirim data digital di atas arus 4-20 mA. Sinyalnya dua frekuensi: 1200 Hz untuk bit 1 dan 2200 Hz untuk bit 0, dengan kecepatan 1200 baud. Nilai proses sendiri berubah di bawah 20 Hz, jadi penerima memisahkan keduanya dengan filter. Angka arusnya tetap bisa dibaca seperti biasa.
Daftar cek saat commissioning
- Samakan LRV dan URV di transmitter dengan skala di PLC atau SCADA. Selisih kecil di sini menggeser semua angka.
- Catat level saturasi dan alarm transmitter: standar, NAMUR, atau custom, serta arah alarmnya ke atas atau ke bawah.
- Atur ambang gangguan di kartu input sesuai catatan itu, bukan sesuai kebiasaan.
- Beri teks berbeda untuk saturasi dan gangguan di HMI. Saturasi urusan proses, gangguan urusan teknisi instrumen.
- Uji dengan mengukur tegangan di resistor beban 250 ohm: 1 V berarti 4 mA, 5 V berarti 20 mA.
Alarm transmitter ini lain dengan alarm proses. Pembagian alarm, interlock, dan trip ada di artikel tiga lapis proteksi pabrik proses. Kalau lebih enak melihat penjelasannya langsung, ada klip singkat soal 4-20 mA dan 0-20 mA.
Sumber
- Texas Instruments, HART-Enabled Transmitter Based on an Evaluation Module Design (SLAAER4, Maret 2025), bagian 1.1 The 4-20mA Loop dan 1.2.2 HART FSK.
- Emerson, Rosemount 3051 Pressure Transmitter with 4-20 mA HART, Configuration Data Sheet (00806-0100-4007 Rev CD, Agustus 2023), bagian Custom Alarm and Saturation Signal Levels.
- NAMUR, NE 43 has been revised (27 Juli 2021).
- Vaisala, PR-33-AC User Guide: Default mA output value.