Otomasyon sistemlerinde birleşik analog sinyaller

Belirli bir teknolojik süreç için bir otomasyon sistemi oluşturduğumuzda, bir şekilde sensörleri ve diğer sinyal cihazlarını - aktüatörler, dönüştürücüler, kontrolörler vb. İle bağlamamız gerekir. İkincisi, kural olarak, sensörden şu şekilde bir sinyal alır: belirli bir büyüklükteki bir gerilim veya akımın (analog sinyaller durumunda) veya belirli zaman parametrelerine sahip darbeler şeklinde (dijital sinyaller durumunda).

Bu elektrik sinyallerinin parametreleri, son cihazın kontrolünün otomasyon görevi için yeterli olması için sensörün sabitlediği fiziksel niceliğin parametrelerine çok kesin bir şekilde karşılık gelmelidir.

Elbette, farklı sensörlerden gelen analog sinyalleri birleştirmek en uygunudur, böylece kontrolörler esneklik kazanır, böylece kullanıcı her sensör için kendi bireysel arayüz tipini ve her arayüz için kendi sensörünü seçmek zorunda kalmaz.

Geliştiriciler, giriş-çıkış sinyallerinin doğasının birleşmesi gerektiğine karar verdiler, çünkü bu yaklaşımla endüstri için otomasyon sistemlerinin ve otomasyon bloklarının geliştirilmesi büyük ölçüde basitleştirilecek ve ekipmanın sorun giderme, bakım ve modernizasyonu çok daha kolay - esnek hale gelecek. Bir sensör arızalansa bile, tamamen aynısını aramanıza gerek yoktur, karşılık gelen çıkış sinyallerine sahip bir analog seçmeniz yeterli olacaktır.

Ortam sıcaklığı, motor devri, sıvı basıncı, numune mekanik gerilimi, hava nemi vb. ölçümleri. — genellikle ilgili sensörlerden alınan sürekli analog sinyallerin işlenmesiyle gerçekleştirilir ve bağlı cihazın sürekli çalışması otomatik olarak düzeltilir: ısıtma elemanı, frekans dönüştürücü, pompa, pres vb.

En yaygın analog sinyal, 0 ila 10 V arasında değişen bir voltaj sinyali veya 4 ila 20 mA arasında değişen bir akım sinyalidir.

0 ila 10 V arasında voltaj kontrolü

Birleşik bir 0 ila 10 V voltaj sinyali kullanıldığında, bu sürekli 0 ila 10 V voltaj dizisi, basınç veya sıcaklık gibi bir dizi ölçülen fiziksel nicelik ile ilişkilendirilir.

Sıcaklığın -30 ila +125°C arasında değiştiğini ve voltajın 0 ila 10V arasında değiştiğini, 0 volt -30°C sıcaklığa ve 10 volt ila +125°C'ye karşılık geldiğini varsayalım. reaktan veya iş parçası ve ara sıcaklık değerleri, belirtilen aralığın kesin olarak tanımlanmış voltaj değerlerine sahip olacaktır. Burada ilişki mutlaka doğrusal değildir.

Bu sayede hem çeşitli cihazları kontrol etmek hem de izleme bilgileri elde etmek mümkündür. Örneğin, termal sensörlü bir radyatörün mevcut sıcaklığı gösteren bir analog çıkışı vardır: 0 V — radyatör yüzeyinin sıcaklığı + 25°C veya daha düşük, 10 V — sıcaklık + 125°C'ye ulaştı — izin verilen maksimum

Veya kontrolörden pompanın analog girişine 0 ila 10 V arasında bir voltaj uygulayarak, kaptaki gaz basıncını ayarlarız: 0 V — basınç atmosferik basınca eşittir, 5 V — basınç 2 atm, 10 V — 4 atm. benzer şekilde ısıtma cihazlarını, talaşlı imalat makinelerini, vanaları ve diğer armatür ve aktüatörleri çeşitli amaçlar için kontrol edebilirsiniz.

Akım kontrolü (4 ila 20 mA akım döngüsü)

Otomasyon kontrolü için ikinci tip birleştirilmiş analog sinyal, «akım döngüsü» adı verilen 4-20 mA akım sinyalidir. Bu sinyal ayrıca sürücüleri kontrol etmek için çeşitli sensörlerden sinyal almak için kullanılır.

Bir voltaj sinyalinin aksine, sinyalin mevcut yapısı, hat voltajı düşüşleri ve dirençler otomatik olarak telafi edildiğinden, sinyalin çok daha uzun mesafelerde bozulma olmadan iletilmesine izin verir. Ek olarak, iletim devrelerinin bütünlüğünü teşhis etmek çok kolaydır - akım varsa hat sağlamdır, akım yoksa açık devre vardır. Bu nedenle en küçük değer 0 mA değil 4 mA'dır.

Dolayısıyla burada, kontrol sinyali için güç kaynağı olarak bir voltaj kaynağı değil, bir akım kaynağı kullanılır. Buna göre, sürücü denetleyicisi 4-20 mA akım girişine sahip olmalı ve sensör transdüseri bir akım çıkışına sahip olmalıdır.Frekans dönüştürücünün 4-20 mA'lık bir kontrol akımı girişine sahip olduğunu varsayalım, ardından girişe 4 mA veya daha düşük bir sinyal uygulandığında kontrollü sürücü duracak ve 20 mA'lık bir akım uygulandığında hızlanarak son sürat.

Bu sırada akım sensörü çıkışları hem aktif hem de pasif olabilir. Çoğu zaman çıkışlar pasiftir, bu da sensör ve sürücü kontrolörü ile seri olarak bağlanan ek bir güç kaynağının gerekli olduğu anlamına gelir. Aktif çıkışa sahip bir sensör veya kontrolör, yerleşik olduğu için güç kaynağı gerektirmez.

Analog akım döngüsü, günümüzde mühendislikte voltaj sinyallerinden daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Birkaç kilometreye kadar olan mesafelerde kullanılabilir. Ekipmanı korumak için optokuplörler gibi optoelektronik cihazların galvanik izolasyonu kullanılır. Akım kaynağının kusurlu olması nedeniyle, izin verilen maksimum hat uzunluğu (ve maksimum hat direnci), akım kaynağının beslendiği gerilime bağlıdır.

Örneğin, 12 voltluk tipik bir besleme voltajıyla, direnç 600 ohm'u geçmemelidir. Akım ve gerilim aralıkları GOST 26.011-80 «Ölçümler ve otomasyon. Sürekli elektrik akımı ve voltajının girişi ve çıkışı».

Birincil Sinyal Birleştirme Aracı - Normalleştirme Dönüştürücü

Sensörden gelen birincil sinyali birleştirmek için - onu 0 ila 10 V arasında bir voltaja veya 4 ila 20 mA arasında bir akıma dönüştürmek için, sözde normalleştirici dönüştürücüler… Bu standartlaştırıcı dönüştürücüler sıcaklık, nem, basınç, ağırlık vb. için mevcuttur.

Sensörün çalışma prensibi farklı olabilir: kapasitif, endüktif, dirençli, termokupl vb. Bununla birlikte, sinyalin daha fazla işlenmesinde kolaylık sağlamak için, çıktının birleştirme gereksinimlerini karşılaması gerekir. Bu nedenle sensörler genellikle ölçülen değerin akım veya gerilime dönüştürülen standart dönüştürücüleri ile donatılır.