Siemens SITRANS TK,SITRANS TK-H Operating Instructions Manual

Operating Instructions Edition 12/2004
sitrans tk/tk-h
Messumformer für Temperatur Transmitters for temperature 7NG312*-1JN01, 7NG312*-2JN01
SITRANS TK/TK-H 7NG312*--1JN01, 7NG312*--2JN01
Ausgabe/Edition 12/2004
Betriebsanleitung Seite 3.......................................
Messumformer für Temperatur
Operating instructions Page 23...................................
Transmitter for temperature
www.siemens.de/sitranst
.siemens.com/sitranst
www
SITRANS TK/TK-H A5E00226012--02
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Siemens AG Bereich Automatisierungs-- und Antriebstechnik Geschäftsgebiet Process Instrumentation D--76181 Karlsruhe
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SITRANS TK/TK-H
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Betriebsanleitung 7NG312*--1JN01, 7NG312*--2JN01

Inhaltsverzeichnis

1 Technische Beschreibung 7.................................
1.1 Anwendungsbereich 7........................................
1.2 Produktmerkmale 7..........................................
1.3 Arbeitsweise 7...............................................
1.4 Technische Daten 8..........................................
1.5 Bestelldaten 12...............................................
1.6 Maße 12...................................................
2 Installation 13...............................................
2.1 Montage im Anschlusskopf 13..................................
2.2 Elektrischer Anschluss 14......................................
3 Inbetriebnahme 18...........................................
3.1 Funktionen 18................................................
3.2 Ausgangsstrom im Fehlerfall 18................................
3.3 Leitungsbruchüberwachung 18.................................
3.4 Stromgeberfunktion bei SITRANS T K-H 19.......................
3.5 Leitungsabgleich 19...........................................
4 Bedienung 20...............................................
4.1 Bedienung mit PC/Laptop 20...................................
4.1.1 Bedienung mit PC/Laptop bei SITRANS TK 20..............................
4.1.2 Bedienung mit PC/Laptop bei SITRANS TK-H 20............................
4.2 Bedienung mit Hand-Held-Communicator 20.....................
5 Wartung 21..................................................
6 Zertifikate 22................................................
6.1 EG-Konformitätserklärung 22...................................
6.2 EG-Baumusterprüfbescheinigung 22............................
6.3 FM Certificate of Compliance mit Control Drawing 22..............
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Klassifizierung der Sicherheitshinweise

Diese Anleitung enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen Sicherheit sowie zur Vermeidung von Sachschäden beachten müssen. Die Hinweise sind durch ein Warndreieck hervorgehoben und je nach Gefährdungsgrad folgendermaßen dargestellt:
GEFAHR
!
bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten wird, wenn die entsprechen­den Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.
WARNUNG
!
bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechen­den Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.
!
.
VORSICHT
mit Warndreieck bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.
VORSICHT
ohne Warndreieck bedeutet, dass ein Sachschaden eintreten kann, wenn die entsprechen­den Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.
ACHTUNG
bedeutet, dass ein unerwünschtes Ergebnis oder Zustand eintreten kann, wenn der entspre­chenden Hinweis nicht beachtet wird.
HINWEIS
ist eine wichtige Information über das Produkt, die Handhabung des Produktes oder den jeweiligen Teil der Dokumentation, auf den besonders aufmerksam gemacht werden soll und deren Beachtung wegen eines möglichen Nutzens empfohlen wird.
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.
!
HINWEIS
Die Anleitung enthält aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht sämtliche Detailinformationen zu allen Typen des Produkts und kann auch nicht jeden denkbaren Fall der Aufstellung, des Betriebes oder der Instandhaltung berücksichtigen.
Sollten Sie weitere Informationen wünschen, oder sollten besondere Probleme auftreten, die in der Anleitung nicht ausführlich genug behandelt werden, können Sie die erforderliche Auskunft über die örtliche Siemens-Niederlassung anfordern.
Außerdem weisen wir darauf hin, dass der Inhalt der Anleitung nicht Teil einer früheren oder bestehenden Vereinbarung, Zusage oder eines Rechtverhältnisses ist oder diese abändern soll. Sämtliche Verpflichtungen der Siemens AG ergeben sich aus dem jeweiligen Kaufver­trag, der auch die vollständige und allein gültige Gewährleistungsregelung enthält. Diese vertraglichen Gewährleistungsbestimmungen werden durch die Ausführungen der Anleitung weder erweitert noch beschränkt.
WARNUNG
Dieses Gerät darf nur dann montiert und betrieben werden, wenn vorher durch qualifiziertes Personal dafür gesorgt wurde, dass geeignete Stromversorgungen verwendet werden, die sicherstellen, dass im normalen Betrieb oder im Fehlerfall der Anlage oder von Anlagentei­len keine gefährlichen Spannungen an das Gerät gelangen können.
Der einwandfreie und sichere Betrieb dieses Gerätes setzt sachgemäßen Transport, fach­gerechte Lagerung, Aufstellung und Montage sowie sorgfältige Bedienung und Instandhal­tung voraus.
Qualifiziertes Personal
sind Personen, die mit Aufstellung, Montage, Inbetriebsetzung und Betrieb des Produktes vertraut sind und über die ihrer Tätigkeit entsprechenden Qualifikationen verfügen, wie z. B.:
. Ausbildung oder Unterweisung bzw. Berechtigung, Geräte/Systeme gemäß des Standards der
Sicherheitstechnik für elektrische Stromkreise, hohe Drücke und aggressive Medien zu betrei­ben und zu warten.
. Ausbildung oder Unterweisung gemäß des Standards der Sicherheitstechnik in Pflege und Ge-
brauch angemessener Sicherheitsausrüstung.
. Bei Geräten mit Explosionsschutz: Ausbildung oder Unterweisung bzw. Berechtigung, Arbeiten
an elektrischen Kreisen für explosionsgefährdete Anlagen durchzuführen.
. Schulung in Erster Hilfe
.
HINWEIS
Bei Betrieb und Wartung des Messumformers sind die allgemeinen Vorschriften für den Be­trieb der Anlage zu beachten.
Der Inhalt spiegelt den technischen Stand zur Drucklegung wieder. Technische Änderungen sind im Zuge der Weiterentwicklung vorbehalten.
Haftungsausschluss
Sämtliche Änderungen am Gerät, sofern sie nicht in der Betriebsanleitung ausdrücklich erwähnt wer­den, fallen in die Verantwortung des Anwenders.
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Betriebsanleitung 7NG312*--1JN01, 7NG312*--2JN01

1 Technische Beschreibung

1.1 Anwendungsbereich

Der Messumformer SITRANS TK oder TK-H kann in allen Branchen eingesetzt werden. Seine kom­pakte Größe macht eine Installation im Anschlusskopf Typ B (DIN 43729) oder größer möglich. Durch seine universelle Eingangsstufe sind folgende Fühler/Signalquellen anschließbar
D Widerstandsthermometer D Thermoelemente D Widerstandsgeber/Potentiometer D Gleichspannungsquellen
Das Ausgangssignal ist ein der Sensorkennlinie entsprechender, eingeprägter Gleichstrom von 4 bis 20 mA.
Messumformer in der Ausführung ”Zündschutzart Non incendive” können innerhalb explosionsgefähr­deter Bereiche (Zone 2) montiert werden. Messumformer in der Ausführung ”Zündschutzart Eigensi­cher” können innerhalb explosionsgefährdeter Bereiche (Zone 1) montiert werden.

1.2 Produktmerkmale

D Messumformer in Zweileitertechnik D Montage im Anschlusskopf Typ B (DIN 43729) oder größer D Kommunikationsfähig (HART-Protokoll V 5.7 bei TK-H, eigenes Protokoll bei TK); dadurch sind
Sensor, Messbereich u. v. a. programmierbar
D Galvanische Trennung (500 V AC) D Eigensichere Ausführung für den Einsatz im Ex-Bereich D Zwei zusätzliche Abgriffe für den Anschluss eines Multimeters ermöglichen die Messung des
Stromsignals ohne die Schleife zu unterbrechen.

1.3 Arbeitsweise

Das von einem Widerstandsgeber (Zwei-, Drei-, Vierleiterschaltung) oder Thermoelement gelieferte Messsignal wird in der Eingangsstufe verstärkt. Die der Eingangsgröße proportionale Spannung wird dann in einem Analog/Digital-Wandler ¡ in digitale Signale umgesetzt. Über eine galvanische Tren­nung © gelangen diese zum Mikroprozessor ¢. Im Mikroprozessor werden sie entsprechend der Sensorkennlinie und weiterer Vorgaben (Messbereich, Dämpfung, Umgebungstemperatur usw.) um­gerechnet.
Das so aufbereitete Signal wird in einem Digital/Analog-Wandler £ in einen eingeprägten Gleichstrom von 4 bis 20 mA umgeformt. Die Hilfsenergiequelle ¤ liegt im Ausgangssignalkreis.
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7
Sensor TC
RTD
SITRANS TK-H
¡
I
#
¢£
©
μP
#
I
¡ Analog-Digital-Wandler © Galvanische Trennung ¢ Mikrocontroller £ Digital-Analog-Wandler ¤ Hilfsenergiequelle für Speisetrenner ¥ PC/Laptop ¦ Koppelmodul (HART-Modem) für SIMATIC PDM
§ HART-Speisetrenner (z.B. 7NG4122)
Hilfsenergie
¤
§
¥
¦
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Bürde
HART-Modem
Bild 1 Blockschaltbild Funktionsweise des SITRANS TK-H
Die Parametrierung und Bedienung des Messumformers wird mit einem PC ¥ durchgeführt, der über das Koppelmodul ¦ an die Zweidrahtleitung angeschlossen wird. Ebenso kann dies mit Hilfe eines
®
Hand-Held-Communicators erfolgen. Die für die Kommunikation nach dem HART
-Protokoll V 5.7 notwendigen Signale werden dem Ausgangsstrom nach dem Frequenzumtastverfahren (FSK, Frequency Shift Keying) überlagert.
Die messumformerspezifischen Daten sowie die Daten zur Parametrierung sind in einem nichtflüchti­gen Speicher (EEPROM) hinterlegt.

1.4 Technische Daten

Eingang
Widerstandsthermometer
Sensortyp Pt25 bis Pt1000 (DIN IEC 751)
Pt25 bis Pt1000 (JIS C 1604; α=0,00392 K Ni25 bis Ni1000 (IEC 751) Cu25 bis Cu1000
Anschaltung Standardschaltung oder Mittelwertbildung
Standardschaltung 1 Widerstandsthermometer in Zwei-, Drei- oder Vierleiter-
schaltung
Mittelwertbildung Reihenschaltung oder Parallelschaltung mehrerer Wider-
standsthermometer in Zweileiterschaltung zur Mittelwertbil­dung der Temperatur oder zur Anpassung anderer Geber­typen
Anschluss
Zweileiterschaltung Leitungswiderstand parametrierbar 60 Ω Dreileiterschaltung Kein Abgleich erforderlich Vierleiterschaltung Kein Abgleich erforderlich
Fühlerstrom 0,2 mA
-1
)
SITRANS TK/TK-H
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Betriebsanleitung 7NG312*--1JN01, 7NG312*--2JN01
Messbereich Parametrierbar, siehe Tabelle auf Seite 11 Messspanne Minimal 10°C Kennlinie Temperaturlinear
Widerstandsgeber 1 Widerstandsgeber in Zwei-, Drei- oder Vierleiterschal-
tung
Anschluss
Zweileiterschaltung Leitungswiderstand parametrierbar 60 Ω Dreileiterschaltung Kein Abgleich erforderlich
Vierleiterschaltung Kein Abgleich erforderlich Fühlerstrom 0,2 mA Messbereich Parametrierbar 0 bis 390 Ω (Ohm Lo)
0 bis 2200 Ω (Ohm Hi)
Messspanne Minimal 5 Ω (Ohm Lo)
Minimal 25 Ω (Ohm Hi)
Kennlinie Widerstandslinear oder programmierbar (TK)
Thermoelemente
Thermopaare Typ L : Fe-CuNi DIN 43710
Typ J : Fe-CuNi DIN IEC 584 Typ K : NiCr-Ni DIN IEC 584 Typ E : NiCr-CuNi DIN IEC 584 Typ N : NiCrSi-NiSi BS4937 Part2 Typ T : Cu-CuNi DIN IEC 584 Typ U : Cu-CuNi DIN 43710 Typ S: Pt10Rh-Pt DIN IEC 584 Typ B: Pt30Rh-Pt6Rh DIN IEC 584 Typ R: Pt13Rh-Pt DIN IEC 584 Typ C : W5-Re ASTM 988
Typ D : W3-Re ASTM 988 Anschaltung Standardschaltung mit 1 Thermopaar Vergleichstellenkompensation Intern: mit integriertem Widerstandsthermometer
Extern: mit externem Widerstandsthermometer
Extern fest: Vergleichsstellentemperatur als fester Wert
einstellbar Messbereich Parametrierbar (siehe Tabelle auf Seite 11) Messspanne Min. 50 bis 100 °C (siehe Tabelle auf Seite 11) Kennlinie Temperaturlinear
Millivoltgeber
Messbereich --10 bis 70 mV (V olt Lo)
--100 bis 1100 mV (Volt Hi)
Messspanne minimal 2 mV (Volt Lo)
20 mV (Volt Hi) Überlastbarkeit des Eingangs --0,5 bis 35 V DC Kennlinie Spannungslinear oder programmiert (TK) Eingangswiderstand 1MΩ
Ausgang
Ausgangssignal Zweileiter, 4 bis 20 mA
Bei SITRANS TK-H zusätzlich mit Kommunikation nach
HART 5.7 Aussteuerbereich 3,5 bis 23 mA Ausfallsignal (z.B. bei Sensorbruch) 3,5 bis 23 mA Bürde von SITRANS TK R
(UH-6,5 V)/23 V [kΩ]
L
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Bürde von SITRANS TK-H R
(UH-8 V)/23 V [kΩ]
L
Abtastzyklus 0,5 s nominal
1,0 s bei Ohm Hi und Volt Hi Dämpfung Softwarefilter 1. Ordnung
0 bis 30 s bei SITRANS TK
0 bis 15 s bei SITRANS TK-H
Galvanische Trennung Eingang und Ausgang sind galvanisch getrennt
Hilfsenergie maximal DC 35 V Prüfspannung U
eff
Isolation 500 V
=3,75kV
ac
,50Hz,1min
eff
Hilfsenergie bei SITRANS TK DC 6,5 bis 35 V (30 V bei EEx ia) Hilfsenergie bei SITRANS TK-H DC 8 bis 35 V (30 V bei EEx ia) Umgebungsbedingungen
Umgebungstemperaturbereich - -40 bis + 85 °C Lagertemperaturbereich --40 bis + 85 °C Relative Luftfeuchte 98 %, kondensierend
Messgenauigkeit
Referenzbedingungen
Hilfsenergie 24 V 1% Bürde 500 Ω Umgebungstemperatur 23 °C Anwärmzeit >5min
Messabweichung
Digitaler Messfehler Siehe T abelle, Seite 11 Fehler Analogausgang
<0,1 % der Messspanne
(D/A-Wandlung) Fehler durch interne Vergleichs-
<0,5 K
stelle Temperaturdrift ± 0,01 %/°C; typ. 0,003 %/°C Einfluss der Versorgungsspannung
<0,005 % der Messspanne/V
auf den Nullpunkt Einfluss der Versorgungsspannung
<0,005 % der Messspanne/V
auf die Messspanne Langzeitdrift <0,03 % im ersten Monat
Elektromagnetische Verträglichkeit
Störfestigkeit und Störaussendung Gemäß EN 61326 und NAMUR NE21 Fehler bei EMV-Einflüssen <1%
Zertifikate und Zulassungen
Explosionsschutz ATEX
Zündschutzart “Eigensicherheit”
-- EG-Baumusterprüfbescheinigung
Ex-geprüfte Zone 2n
-- EG-Baumusterprüfbescheinigung
II 1 G EEx ia IIC T5/T6
DEMKO 03 ATEX 134603X
II 3 G EEx nA IIC T5/T6
DEMKO 03 ATEX 134604 X
Certificate of Compliance 3017742
Explosionsschutz nach FM
Gehäuse
Material Kunststoff, vergossen Gewicht 50 g Querschnitt der Anschlussleitungen Max. 2,5 mm
2
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SITRANS TK/TK-H
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Fühlerarten/Genauigkeit
Widerstandsthermometer
Eingang
Pt25 bis Pt500 -200 bis 850 10 0,1 Pt501 bis Pt1000 -200 bis 350 10 0,1 Ni25 bis Ni1000 -50 bis 250 10 0,1 Cu25 bis Cu1000 -50 bis 200 10 0,1
Widerstandsgeber
Eingang
Widerstand 0 bis 390 5 0,05 Widerstand 0 bis 2200 25 0,25
Messbereich °C Minimale
Messspanne °C
Messbereich Ω Minimale
Messspanne Ω
Digitale
Genauigkeit °C
Digitale
Genauigkeit Ω
Thermoelemente
Eingang
Typ B 500 bis 1820 50 2 Typ C (W5) 0 bis 2300 100 2 Typ D (W3) 0 bis 2300 100 2 Typ E -250 bis 900 50 1 Typ J -210 bis 1200 50 1 Typ K -230 bis 1370 50 1 Typ L -200 bis 900 50 1 Typ N -200 bis 1300 50 1 Typ R 0 bis 1750 100 2 Typ S 0 bis 1750 100 2 Typ T -220 bis 400 40 1 Typ U -200 bis 600 50 1
Spannungsgeber
Eingang
Millivoltgeber -10 bis 70 2 40 Millivoltgeber -100 bis 1100 20 400
Messbereich °C Minimale
Messspanne °C
Messbereich mV Minimale
Messspanne mV
Digitale
Genauigkeit °C
Digitale
Genauigkeit μV
Digitale Genauigkeit ist die Genauigkeit nach der A/D-Wandlung inklusive Linearisierung und Umrech­nung.
Am Ausgang 4 bis 20 mA entsteht ein zusätzlicher Fehler von <0,1 % der Messspanne durch die D/A-Wandlung (D/A-Fehler).
Der Gesamtfehler bei Referenzbedingungen am analogen Ausgang ist die Summe des digitalen Feh­lers + D/A-Fehler + ggf. Vergleichsstellenfehler.
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11

1.5 Bestelldaten

Benennung Bestellnummer
Temperaturmessumformer SITRANS TK
für den Einbau im Anschlusskopf Typ B (DIN 43729), Zweileiter Technik 4 bis 20 mA, programmierbar, mit galvanischer Trennung
ohne Explosionsschutz mit Explosionsschutz Ex n für Zone 2 mit Explosionsschutz ATEX (EEx ia) und FM (IS, NI)
Temperaturmessumformer SITRANS TK-H
für den Einbau im Anschlusskopf Typ B (DIN 43729), Zweileiter Technik 4 bis 20 mA, kommunikationsfähig nach HART
®
V5.7, mit galvanischer Trennung ohne Explosionsschutz mit Explosionsschutz Ex n für Zone 2 mit Explosionsschutz ATEX (EEx ia) und FM (IS, NI)
7NG3120-1JN01 7NG3121-1JN01 7NG3122-1JN01
7NG3120-2JN01 7NG3121-2JN01 7NG3122-2JN01
Betriebsanleitung7NG312*--1JN01, 7NG312*--2JN01
Betriebsanleitung SITRANS TK/TK-H Sprache: deutsch/englisch
SIPROM TK Parametriersoftware für SITRANS TK Sprache: deutsch/englisch
Modem für SITRANS TK
Koppelmodul (HART--Modem) für SIMATIC PDM

1.6 Maße

44
1
3
4
33
2
6
5
A5E00226012
7NG3190-8KB
7NG3190-6KB 7MF4997-1DA
alle Maße in mm
Bild 2 Abmessungen
12
26,3
SITRANS TK/TK-H
A5E00226012--02
Betriebsanleitung 7NG312*--1JN01, 7NG312*--2JN01

2 Installation

2.1 Montage im Anschlusskopf

Der Messumformer SITRANS TK/TK-H muss in ein Gehäuse eingebaut werden. Schutzart und Werk­stoff der Gehäuse sind den jeweiligen Anforderungen anzupassen.
Die in den technischen Daten (Kapitel 1.4, Seite 8) spezifizierten Umgebungsbedingungen sind ein­zuhalten.
Federn und Schrauben zur Befestigung des Messumformers liegen der Lieferung bei. Befestigung des SITRANS TK/TK-H ist sowohl im Boden des Anschlusskopfes als auch im erhöhten Deckel des Anschlusskopfes möglich.
M
e
s
s
u
m
f
o
r
m
e
r
Anschlusssockel
Bild 3 Befestigung des Messumformers SITRANS TK/TK-H im Deckel des Anschlusskopfes
Messumformer
Bild 4 Befestigung des Messumformers SITRANS TK/TK-H im Boden des Anschlusskopfes
WARNUNG
!
Bei der Installation des Gerätes im Ex-Bereich (Zone 2) muss das Gehäuse mindestens die Schutzart IP 54 nach IEC 529 haben.
SITRANS TK/TK-H A5E00226012--02
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Betriebsanleitung7NG312*--1JN01, 7NG312*--2JN01

2.2 Elektrischer Anschluss

WARNUNG
!
Bei der elektrischen Installation sind die für Ihr Land gültigen nationalen Bestimmungen und Gesetze für explosionsgefährdete Bereiche zu beachten. In Deutschland sind dies z.B.:
- die Betriebssicherheitsverordnung
- die Bestimmung für das Errichten elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Berei­chen, DIN EN 60079--14 (früher VDE 0165, T1)
Es wird empfohlen zu prüfen, ob die vorhandene Hilfsenergie, sofern diese benötigt wird, mit der auf dem Typenschild und mit der für Ihr Land gültigen Prüfbescheinigung überein­stimmt.
D Anschluss des Sensors, siehe Bild 6, Seite 15 ”Sensoranschlussbelegung” D Hilfsenergie
Adern der Hilfsenergieversorgung an den Klemmen ‘’+’’ und ‘’--’’ anschließen, hierbei Polung be­achten (Gerät ist verpolungssicher)
D Anschlusskabel
max. Leitungsquerschnitt 2,5 mm Signalkabel getrennt von Kabeln mit Spannungen >60 V verlegen Kabel mit verdrillten Adern verwenden. Nähe von großen elektrischen Anlagen vermeiden oder abgeschirmte Leitungen verwenden. Volle Spezifikation gemäß HART
2
®
, Revision 5.7 nur mit abgeschirmten Kabeln.
WARNUNG
!
Die SIPROM-Konfigurationseinheit (PC und Modem) und das HART-Modem dürfen nicht in explosionsgefährdeten Bereichen betrieben werden. Die Ausrüstung muss mit einem zertifi­zierten Interface/Zener-Barriere angeschlossen werden, welche außerhalb des explosions­gefährdeten Bereiches angeordnet werden muss.
1
2
+--
1, 2 UH,I
3
4
5
3, 4, 5, 6 Sensor
6
Bild 5 Klemmenbelegung
A
14
SITRANS TK/TK-H
A5E00226012--02
Betriebsanleitung 7NG312*--1JN01, 7NG312*--2JN01
Widerstands-
thermometer
3
4
RTD
Keine Leitungskompensation
3
4
Dreileiter Leitungskompensation
3
4
5
1)
5
RTD
5
RTD
Thermoelement
6
Interne Kaltlötstellenkompensation (CJC)
6
Externer CJC-Kompensation. Keine Lei­tungskompensation
6
3
4
3
4
6
5
--
T/C
+
6
5
--
+
T/C
RTD
1)
3
4
6
5
--
T/C
+
RTD
Vierleiter Leitungskompensation
Anmerkung:
Leitungswiderstand (pro Leiter bei 3-/4-Leiterschaltungen) T>600 °C: max. 20 Ω T<600 °C: max. 30 Ω
1)
Leitungswiderstand zur Korrektur ist programmierbar.
Bild 6 Sensoranschlussbelegung
Externer CJC-Kompensation. Dreileiter Leitungskompensation
SITRANS TK/TK-H A5E00226012--02
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