Vienoti analogie signāli automatizācijas sistēmās
Veidojot automatizācijas sistēmu noteiktam tehnoloģiskam procesam, mums kaut kā jāsavieno sensori un citas signālierīces — ar izpildmehānismiem, ar pārveidotājiem, ar kontrolieriem utt. Pēdējie, kā likums, saņem signālu no sensora formā. ar noteikta lieluma spriegumu vai strāvu (analogo signālu gadījumā) vai impulsu veidā ar noteiktiem laika parametriem (digitālo signālu gadījumā).
Šo elektrisko signālu parametriem kaut kādā ļoti noteiktā veidā jāatbilst sensora fiksētā fiziskā daudzuma parametriem, lai gala ierīces vadība būtu atbilstoša automatizācijas uzdevumam.
Protams, visērtāk ir unificēt analogos signālus no dažādiem sensoriem, lai kontrolieri iegūtu elastību, lai lietotājam nebūtu jāizvēlas katram sensoram savs interfeisa veids un katram interfeisam savs sensors.
Ļaujiet ieejas-izejas signālu raksturam kļūt vienotam, nolēma izstrādātāji, jo ar šo pieeju automatizācijas sistēmu un automatizācijas bloku izstrāde nozarei tiks ievērojami vienkāršota, un problēmu novēršana, apkope un aprīkojuma modernizācija kļūs daudz vienkāršāka - elastīga. Pat ja viens sensors neizdodas, jums nemaz nav jāmeklē tieši tas pats, pietiks izvēlēties analogu ar atbilstošiem izejas signāliem.
Apkārtējās vides temperatūras, dzinēja apgriezienu skaita, šķidruma spiediena, parauga mehāniskās slodzes, gaisa mitruma u.c. mērījumi. — bieži tiek veiktas, apstrādājot nepārtrauktus analogos signālus, kas saņemti no attiecīgajiem sensoriem, savukārt pieslēgtās ierīces nepārtrauktā darbība tiek automātiski koriģēta: sildelements, frekvences pārveidotājs, sūknis, prese utt.
Visizplatītākais analogais signāls ir sprieguma signāls no 0 līdz 10 V vai strāvas signāls no 4 līdz 20 mA.
Sprieguma kontrole no 0 līdz 10 V
Ja tiek izmantots vienots 0 līdz 10 V sprieguma signāls, šī nepārtrauktā 0 līdz 10 V spriegumu secība ir saistīta ar virkni izmērītu fizisko lielumu, piemēram, spiedienu vai temperatūru.
Pieņemsim, ka temperatūra mainās no -30 līdz +125°C, kamēr spriegums mainās no 0 līdz 10 V, un 0 volti atbilst temperatūrai -30°C un 10 volti līdz +125°C. Tā varētu būt ierīces temperatūra. reaģenta vai sagataves, un starpposma temperatūras vērtībām būs stingri noteiktas noteiktā diapazona sprieguma vērtības. Šeit attiecības ne vienmēr ir lineāras.
Tādā veidā iespējams vadīt dažādas ierīces, kā arī iegūt monitoringa informāciju. Piemēram, radiatoram ar termisko sensoru ir analogā izeja, lai parādītu pašreizējo temperatūru: 0 V — radiatora virsmas temperatūra ir + 25 ° C vai zemāka, 10 V — temperatūra ir sasniegusi + 125 ° C — maksimāli pieļaujamo.
Vai arī pieslēdzot spriegumu no regulatora uz sūkņa analogo ieeju, regulējam gāzes spiedienu tvertnē: 0 V — spiediens ir vienāds ar atmosfēras spiedienu, 5 V — spiediens ir 2 atm, 10 V — 4 atm līdzīgi var vadīt sildīšanas ierīces, metāla griešanas mašīnas, vārstus un citus armatūras un izpildmehānismus dažādiem mērķiem.
Strāvas kontrole (4 līdz 20 mA strāvas cilpa)
Otrs vienotā analogā signāla veids automatizācijas vadībai ir 4-20 mA strāvas signāls, ko sauc par "strāvas cilpu". Šis signāls tiek izmantots arī signālu saņemšanai no dažādiem sensoriem, lai vadītu diskus.
Atšķirībā no sprieguma signāla, signāla pašreizējā būtība ļauj to pārraidīt bez traucējumiem daudz lielākos attālumos, jo līnijas sprieguma kritumi un pretestības tiek automātiski kompensēti. Turklāt ir ļoti viegli diagnosticēt pārvades ķēžu integritāti — ja ir strāva, tad līnija ir neskarta, ja nav strāvas, ir atvērta ķēde. Šī iemesla dēļ mazākā vērtība ir 4 mA, nevis 0 mA.
Tātad šeit kā vadības signāla barošanas avots tiek izmantots strāvas avots, nevis sprieguma avots. Attiecīgi piedziņas kontrollerim jābūt ar 4-20 mA strāvas ieeju, un sensora pārveidotājam jābūt strāvas izvadei.Pieņemsim, ka frekvences pārveidotāja vadības strāvas ieeja ir 4-20 mA, tad, kad ieejai tiek ievadīts 4 mA vai mazāks signāls, vadāmā piedziņa apstāsies, un, pieslēdzot 20 mA strāvu, tas paātrinās līdz. pilns ātrums.
Tikmēr strāvas sensora izejas var būt gan aktīvas, gan pasīvas. Biežāk izejas ir pasīvas, kas nozīmē, ka ir nepieciešams papildu barošanas avots, kas ir savienots virknē ar sensoru un piedziņas kontrolieri. Sensoram vai kontrollerim ar aktīvu izeju nav nepieciešams barošanas avots, jo tas ir iebūvēts.
Analogā strāvas cilpa mūsdienās inženierzinātnēs tiek izmantota biežāk nekā sprieguma signāli. To var izmantot attālumos līdz pat vairākiem kilometriem. Lai aizsargātu aprīkojumu, tiek izmantota optoelektronisko ierīču, piemēram, optoelementu, galvaniskā izolācija. Strāvas avota nepilnības dēļ maksimālais pieļaujamais līnijas garums (un maksimālā līnijas pretestība) ir atkarīgs no sprieguma, no kura tiek piegādāts strāvas avots.
Piemēram, ar tipisku barošanas spriegumu 12 volti pretestība nedrīkst pārsniegt 600 omi. Strāvu un spriegumu diapazoni ir aprakstīti GOST 26.011-80 «Mērījumi un automatizācija. Nepārtrauktas elektriskās strāvas un sprieguma ievade un izvade».
Primārais signālu apvienošanas rīks — normalizēšanas pārveidotājs
Lai unificētu primāro signālu no sensora — pārvērstu to spriegumā no 0 līdz 10 V vai strāvā no 4 līdz 20 mA, t.s. normalizējošie pārveidotāji… Šie standartizējošie pārveidotāji ir pieejami temperatūrai, mitrumam, spiedienam, svaram utt.
Sensora darbības princips var būt atšķirīgs: kapacitatīvs, induktīvs, rezistīvs, termopāra utt. Tomēr signāla turpmākās apstrādes ērtībai izvadei jāatbilst unifikācijas prasībām. Tāpēc sensori bieži ir aprīkoti ar standarta pārveidotājiem, kas nosaka izmērīto vērtību strāvā vai spriegumā.