Ensartede analoge signaler i automationssystemer

Når vi opretter et automatiseringssystem til en bestemt teknologisk proces, skal vi på en eller anden måde forbinde sensorer og andre signalenheder - med aktuatorer, med konvertere, med controllere osv. Sidstnævnte modtager som regel et signal fra sensoren i formen af en spænding eller strøm af en vis størrelse (i tilfælde af analoge signaler), eller i form af impulser med bestemte tidsparametre (i tilfælde af digitale signaler).

Parametrene for disse elektriske signaler skal på en eller anden helt bestemt måde svare til parametrene for den fysiske størrelse, som sensoren fikserer, således at styringen af ​​slutanordningen er tilstrækkelig til automatiseringsopgaven.

Det er selvfølgelig mest bekvemt at forene analoge signaler fra forskellige sensorer, så controllerne opnår fleksibilitet, så brugeren ikke skal vælge sin individuelle type interface til hver sensor og sin egen sensor til hver interface.

Lad arten af ​​input-outputsignalerne blive forenet, besluttede udviklerne, da udviklingen af ​​automationssystemer og automatiseringsblokke til industrien med denne tilgang vil blive meget forenklet, og fejlfinding, vedligeholdelse og modernisering af udstyr bliver meget lettere - fleksibel. Selvom en sensor svigter, behøver du slet ikke lede efter den nøjagtige samme, det vil være nok at vælge en analog med de tilsvarende udgangssignaler.

Målinger af omgivelsestemperatur, motorhastighed, væsketryk, prøvemekanisk belastning, luftfugtighed osv. — udføres ofte ved at behandle kontinuerlige analoge signaler modtaget fra de relevante sensorer, mens den kontinuerlige drift af den tilsluttede enhed automatisk korrigeres: varmelegeme, frekvensomformer, pumpe, presse osv.

Det mest almindelige analoge signal er enten et spændingssignal fra 0 til 10 V eller et strømsignal fra 4 til 20 mA.

Spændingsstyring fra 0 til 10 V

Når der anvendes et samlet 0 til 10 V spændingssignal, er denne kontinuerlige sekvens af 0 til 10 V spændinger forbundet med en række målte fysiske størrelser, såsom tryk eller temperatur.

Antag, at temperaturen skifter fra -30 til +125°C, mens spændingen ændres fra 0 til 10V, med 0 volt svarende til en temperatur på -30°C og 10 volt til +125°C. Dette kan være temperaturen på reaktanten eller emnet, og mellemtemperaturværdierne vil have strengt definerede spændingsværdier i det specificerede område. Her er forholdet ikke nødvendigvis lineært.

På denne måde er det muligt at styre forskellige enheder samt indhente overvågningsinformation. For eksempel har en radiator med en termisk sensor en analog udgang til at vise den aktuelle temperatur: 0 V — temperaturen på radiatorens overflade er + 25 ° C eller lavere, 10 V — temperaturen er nået + 125 ° C — det maksimalt tilladte.

Eller ved at påføre en spænding fra 0 til 10 V fra controlleren til den analoge indgang på pumpen, justerer vi gastrykket i beholderen: 0 V — trykket er lig med atmosfærisk, 5 V — trykket er 2 atm, 10 V — 4 atm. på samme måde kan du styre varmeapparater, metalskæremaskiner, ventiler og andre fittings og aktuatorer til forskellige formål.

Strømstyring (4 til 20 mA strømsløjfe)

Den anden type forenet analogt signal til automatiseringsstyring er et 4-20 mA strømsignal kaldet en «strømsløjfe». Dette signal bruges også til at modtage signaler fra forskellige sensorer for at styre drevene.

I modsætning til et spændingssignal gør signalets aktuelle karakter det muligt at transmittere uden forvrængning over meget større afstande, da linjespændingsfald og modstande automatisk kompenseres. Derudover er det meget nemt at diagnosticere integriteten af ​​transmissionskredsløb - hvis der er strøm, så er linjen intakt, hvis der ikke er strøm, er der et åbent kredsløb. Af denne grund er den mindste værdi 4 mA, ikke 0 mA.

Så her bruges en strømkilde som strømkilde for styresignalet og ikke en spændingskilde. Følgelig skal drevstyringen have en 4-20 mA strømindgang, og sensortransduceren skal have en strømudgang.Antag, at frekvensomformeren har en styrestrømindgang på 4-20 mA, så når et signal på 4 mA eller mindre tilføres indgangen, stopper det kontrollerede drev, og når en strøm på 20 mA tilføres, vil det accelerere til fuld fart på.

I mellemtiden kan strømsensorudgangene være både aktive og passive. Som oftest er udgangene passive, hvilket betyder, at der kræves en ekstra strømforsyning, som er forbundet i serie med sensoren og drevstyringen. En sensor eller controller med aktiv udgang kræver ikke strømforsyning, da den er indbygget.

Den analoge strømsløjfe er mere almindeligt anvendt i teknik i dag end spændingssignaler. Den kan bruges på afstande på op til flere kilometer. For at beskytte udstyret anvendes galvanisk isolering af optoelektroniske enheder såsom optokoblere. På grund af strømkildens ufuldkommenhed afhænger den maksimalt tilladte ledningslængde (og den maksimale ledningsmodstand) af den spænding, som strømkilden forsynes fra.

For eksempel, med en typisk forsyningsspænding på 12 volt, bør modstanden ikke overstige 600 ohm. Områderne af strømme og spændinger er beskrevet i GOST 26.011-80 «Målinger og automatisering. Input og output af kontinuerlig elektrisk strøm og spænding».

Primary Signal Unification Tool - Normalization Converter

For at forene det primære signal fra sensoren — at konvertere det til en spænding fra 0 til 10 V eller til en strøm fra 4 til 20 mA, den såkaldte normalisere konvertere… Disse standardiseringsomformere fås til temperatur, fugtighed, tryk, vægt osv.

Funktionsprincippet for sensoren kan være anderledes: kapacitiv, induktiv, resistiv, termoelement osv. For nemheds skyld i den videre behandling af signalet skal outputtet dog opfylde foreningskravene. Derfor er sensorer ofte udstyret med standardomformere af den målte værdi til strøm eller spænding.