Pinag-isang analog signal sa mga sistema ng automation

Kapag lumikha kami ng isang sistema ng automation para sa isang tiyak na teknolohikal na proseso, kailangan naming ikonekta ang mga sensor at iba pang mga aparato ng signal — sa mga actuator, na may mga converter, na may mga controller, atbp. Ang huli, bilang isang panuntunan, ay tumatanggap ng isang senyas mula sa sensor sa form ng isang boltahe o kasalukuyang ng isang tiyak na magnitude ( sa kaso ng mga analog signal), o sa anyo ng mga pulso na may ilang mga parameter ng oras (sa kaso ng mga digital na signal).

Ang mga parameter ng mga de-koryenteng signal na ito ay dapat na sa ilang tiyak na paraan ay tumutugma sa mga parameter ng pisikal na dami na inaayos ng sensor, upang ang kontrol ng end device ay sapat sa gawain ng automation.

Siyempre, ito ay pinaka-maginhawa upang pag-isahin ang mga analog signal mula sa iba't ibang mga sensor, upang ang mga controllers ay makakuha ng flexibility, upang ang user ay hindi kailangang pumili ng kanyang indibidwal na uri ng interface para sa bawat sensor at ang kanyang sariling sensor para sa bawat interface.

Hayaan ang likas na katangian ng mga signal ng input-output na maging pinag-isa, nagpasya ang mga developer, dahil sa diskarteng ito ang pagbuo ng mga sistema ng automation at mga bloke ng automation para sa industriya ay lubos na pinasimple, at ang pag-troubleshoot, pagpapanatili at paggawa ng makabago ng kagamitan ay magiging mas madali - nababaluktot. Kahit na nabigo ang isang sensor, hindi mo na kailangang hanapin ang eksaktong pareho, sapat na upang pumili ng isang analogue na may kaukulang mga signal ng output.

Mga sukat ng temperatura ng kapaligiran, bilis ng makina, presyon ng likido, sample ng mekanikal na stress, halumigmig ng hangin, atbp. — ay madalas na ginagawa sa pamamagitan ng pagpoproseso ng tuluy-tuloy na analog signal na natanggap mula sa mga nauugnay na sensor, habang ang tuluy-tuloy na operasyon ng konektadong device ay awtomatikong naitama: heating element, frequency converter, pump, press, atbp.

Ang pinakakaraniwang analog signal ay alinman sa isang boltahe na signal mula 0 hanggang 10 V o isang kasalukuyang signal mula 4 hanggang 20 mA.

Kontrol ng boltahe mula 0 hanggang 10 V

Kapag ginamit ang isang pinag-isang 0 hanggang 10 V na boltahe na signal, ang tuluy-tuloy na pagkakasunud-sunod na ito ng 0 hanggang 10 V na boltahe ay nauugnay sa isang serye ng mga sinusukat na pisikal na dami, gaya ng presyon o temperatura.

Ipagpalagay na ang temperatura ay nagbabago mula -30 hanggang +125°C habang ang boltahe ay nagbabago mula 0 hanggang 10V, na may 0 volts na tumutugma sa temperatura na -30°C at 10 volts hanggang +125°C. Ito ay maaaring ang temperatura ng reactant o ang workpiece, at ang mga intermediate na halaga ng temperatura ay magkakaroon ng mahigpit na tinukoy na mga halaga ng boltahe ng tinukoy na saklaw. Dito ang relasyon ay hindi kinakailangang linear.

Sa ganitong paraan, posibleng kontrolin ang iba't ibang device pati na rin ang pagkuha ng impormasyon sa pagsubaybay. Halimbawa, ang radiator na may thermal sensor ay may analog na output upang ipakita ang kasalukuyang temperatura: 0 V — ang temperatura ng ibabaw ng radiator ay + 25 ° C o mas mababa, 10 V — ang temperatura ay umabot sa + 125 ° C — ang maximum na pinapayagan.

O sa pamamagitan ng paglalapat ng boltahe mula 0 hanggang 10 V mula sa controller hanggang sa analog input ng pump, inaayos namin ang presyon ng gas sa lalagyan: 0 V - ang presyon ay katumbas ng atmospheric, 5 V - ang presyon ay 2 atm, 10 V — 4 atm. sa katulad na paraan, maaari mong kontrolin ang mga heating device, metal cutting machine, valve at iba pang fitting at actuator para sa iba't ibang layunin.

Kasalukuyang kontrol (4 hanggang 20 mA kasalukuyang loop)

Ang pangalawang uri ng pinag-isang analog signal para sa automation control ay isang 4-20 mA kasalukuyang signal na tinatawag na «kasalukuyang loop». Ginagamit din ang signal na ito upang makatanggap ng mga signal mula sa iba't ibang mga sensor upang makontrol ang mga drive.

Hindi tulad ng isang signal ng boltahe, ang kasalukuyang katangian ng signal ay nagpapahintulot na maipadala ito nang walang pagbaluktot sa mas malalayong distansya, dahil ang boltahe ng linya ay bumababa at ang mga resistensya ay awtomatikong nababayaran. Bilang karagdagan, napakadaling masuri ang integridad ng mga circuit ng paghahatid - kung mayroong kasalukuyang, kung gayon ang linya ay buo, kung walang kasalukuyang, mayroong isang bukas na circuit. Para sa kadahilanang ito, ang pinakamaliit na halaga ay 4 mA, hindi 0 mA.

Kaya narito ang isang kasalukuyang pinagmumulan ay ginagamit bilang pinagmumulan ng kapangyarihan para sa control signal at hindi isang pinagmumulan ng boltahe. Alinsunod dito, ang drive controller ay dapat magkaroon ng 4-20 mA current input, at ang sensor transducer ay dapat may kasalukuyang output.Ipagpalagay na ang frequency converter ay may control current input na 4-20 mA, pagkatapos kapag ang isang signal na 4 mA o mas kaunti ay inilapat sa input, ang kinokontrol na drive ay titigil, at kapag ang isang kasalukuyang ng 20 mA ay inilapat, ito ay mapabilis sa buong bilis.

Samantala, ang mga kasalukuyang output ng sensor ay maaaring maging aktibo at pasibo. Mas madalas kaysa sa hindi, ang mga output ay pasibo, na nangangahulugan na ang isang karagdagang power supply ay kinakailangan, na konektado sa serye sa sensor at ang drive controller. Ang sensor o controller na may aktibong output ay hindi nangangailangan ng power supply dahil ito ay built-in.

Ang analog kasalukuyang loop ay mas karaniwang ginagamit sa engineering ngayon kaysa sa boltahe signal. Maaari itong magamit sa mga distansya na hanggang ilang kilometro. Upang protektahan ang kagamitan, ginagamit ang galvanic isolation ng mga optoelectronic na aparato tulad ng mga optocoupler. Dahil sa di-kasakdalan ng kasalukuyang pinagmumulan, ang pinakamataas na pinahihintulutang haba ng linya (at ang pinakamataas na paglaban ng linya) ay nakasalalay sa boltahe kung saan ibinibigay ang kasalukuyang pinagmumulan.

Halimbawa, na may tipikal na boltahe ng supply na 12 volts, ang paglaban ay hindi dapat lumampas sa 600 ohms. Ang mga saklaw ng mga alon at boltahe ay inilarawan sa GOST 26.011-80 «Mga Pagsukat at automation. Input at output ng tuluy-tuloy na electric current at boltahe».

Pangunahing Signal Unification Tool - Normalization Converter

Upang pag-isahin ang pangunahing signal mula sa sensor - upang i-convert ito sa isang boltahe mula 0 hanggang 10 V o sa isang kasalukuyang mula 4 hanggang 20 mA, ang tinatawag na normalizing converter… Available ang mga standardizing converter na ito para sa temperatura, halumigmig, presyon, timbang, atbp.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng sensor ay maaaring magkakaiba: capacitive, inductive, resistive, thermocouple, atbp. Gayunpaman, para sa kaginhawahan sa karagdagang pagproseso ng signal, ang output ay dapat matugunan ang mga kinakailangan sa pag-iisa. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga sensor ay madalas na nilagyan ng mga karaniwang converter ng sinusukat na halaga sa kasalukuyang o boltahe.