Isyarat analog bersatu dalam sistem automasi

Apabila kami mencipta sistem automasi untuk proses teknologi tertentu, kami entah bagaimana perlu menyambungkan penderia dan peranti isyarat lain — dengan penggerak, dengan penukar, dengan pengawal, dll. Yang terakhir, sebagai peraturan, menerima isyarat daripada penderia dalam bentuk voltan atau arus dengan magnitud tertentu ( dalam kes isyarat analog), atau dalam bentuk denyutan dengan parameter masa tertentu (dalam kes isyarat digital).

Parameter isyarat elektrik ini mestilah dalam beberapa cara yang pasti sepadan dengan parameter kuantiti fizikal yang dibetulkan oleh sensor, supaya kawalan peranti akhir adalah mencukupi untuk tugas automasi.

Sudah tentu, adalah paling mudah untuk menyatukan isyarat analog daripada penderia yang berbeza, supaya pengawal mendapat fleksibiliti, supaya pengguna tidak perlu memilih jenis antara muka individu untuk setiap penderia dan penderianya sendiri untuk setiap antara muka.

Biarkan sifat isyarat input-output menjadi bersatu, pembangun memutuskan, kerana dengan pendekatan ini pembangunan sistem automasi dan blok automasi untuk industri akan dipermudahkan dengan sangat baik, dan penyelesaian masalah, penyelenggaraan dan pemodenan peralatan akan menjadi lebih mudah - fleksibel. Walaupun satu sensor gagal, anda tidak perlu mencari yang sama sama sekali, sudah cukup untuk memilih analog dengan isyarat keluaran yang sepadan.

Pengukuran suhu ambien, kelajuan enjin, tekanan bendalir, tekanan mekanikal sampel, kelembapan udara, dsb. — selalunya dilakukan dengan memproses isyarat analog berterusan yang diterima daripada penderia yang berkaitan, manakala operasi berterusan peranti yang disambungkan dibetulkan secara automatik: elemen pemanasan, penukar frekuensi, pam, tekan, dsb.

Isyarat analog yang paling biasa ialah sama ada isyarat voltan antara 0 hingga 10 V atau isyarat arus antara 4 hingga 20 mA.

Kawalan voltan dari 0 hingga 10 V

Apabila isyarat voltan 0 hingga 10 V bersatu digunakan, maka jujukan berterusan voltan 0 hingga 10 V ini dikaitkan dengan satu siri kuantiti fizik yang diukur, seperti tekanan atau suhu.

Andaikan bahawa suhu berubah dari -30 hingga +125°C manakala voltan berubah daripada 0 hingga 10V, dengan 0 volt sepadan dengan suhu -30°C dan 10 volt hingga +125°C. Ini boleh jadi suhu bagi bahan tindak balas atau bahan kerja, dan nilai suhu perantaraan akan mempunyai nilai voltan yang ditetapkan dengan ketat bagi julat yang ditentukan. Di sini hubungan tidak semestinya linear.

Dengan cara ini, adalah mungkin untuk mengawal pelbagai peranti serta mendapatkan maklumat pemantauan. Sebagai contoh, radiator dengan sensor haba mempunyai output analog untuk memaparkan suhu semasa: 0 V — suhu permukaan radiator ialah + 25 ° C atau lebih rendah, 10 V — suhu telah mencapai + 125 ° C — maksimum yang dibenarkan.

Atau dengan menggunakan voltan dari 0 hingga 10 V dari pengawal ke input analog pam, kami melaraskan tekanan gas dalam bekas: 0 V — tekanan sama dengan atmosfera, 5 V — tekanan ialah 2 atm, 10 V — 4 atm. begitu juga, anda boleh mengawal peranti pemanasan, mesin pemotong logam, injap dan kelengkapan dan penggerak lain untuk pelbagai tujuan.

Kawalan semasa (gelung arus 4 hingga 20 mA)

Jenis kedua isyarat analog bersatu untuk kawalan automasi ialah isyarat arus 4-20 mA yang dipanggil «gelung semasa». Isyarat ini juga digunakan untuk menerima isyarat daripada pelbagai sensor untuk mengawal pemacu.

Tidak seperti isyarat voltan, sifat semasa isyarat membolehkan ia dihantar tanpa herotan pada jarak yang lebih jauh, kerana voltan talian jatuh dan rintangan diberi pampasan secara automatik. Di samping itu, sangat mudah untuk mendiagnosis integriti litar penghantaran - jika terdapat arus, maka talian itu utuh, jika tiada arus, terdapat litar terbuka. Atas sebab ini, nilai terkecil ialah 4 mA, bukan 0 mA.

Jadi di sini sumber arus digunakan sebagai sumber kuasa untuk isyarat kawalan dan bukan sumber voltan. Sehubungan itu, pengawal pemacu mesti mempunyai input arus 4-20 mA, dan transduser sensor mesti mempunyai output semasa.Katakan penukar frekuensi mempunyai input arus kawalan 4-20 mA, maka apabila isyarat 4 mA atau kurang digunakan pada input, pemacu terkawal akan berhenti, dan apabila arus 20 mA digunakan, ia akan mempercepatkan ke kelajuan penuh.

Sementara itu, output sensor semasa boleh menjadi aktif dan pasif. Lebih kerap daripada tidak, output adalah pasif, yang bermaksud bekalan kuasa tambahan diperlukan, yang disambungkan secara bersiri dengan sensor dan pengawal pemacu. Sensor atau pengawal dengan output aktif tidak memerlukan bekalan kuasa kerana ia terbina dalam.

Gelung arus analog lebih biasa digunakan dalam kejuruteraan hari ini daripada isyarat voltan. Ia boleh digunakan pada jarak sehingga beberapa kilometer. Untuk melindungi peralatan, pengasingan galvanik peranti optoelektronik seperti optocoupler digunakan. Disebabkan oleh ketidaksempurnaan sumber arus, panjang talian maksimum yang dibenarkan (dan rintangan talian maksimum) bergantung pada voltan dari mana sumber arus dibekalkan.

Sebagai contoh, dengan voltan bekalan biasa 12 volt, rintangan tidak boleh melebihi 600 ohm. Julat arus dan voltan diterangkan dalam GOST 26.011-80 «Pengukuran dan automasi. Input dan output arus dan voltan elektrik berterusan».

Alat Penyatuan Isyarat Utama - Penukar Normalisasi

Untuk menyatukan isyarat utama dari sensor — untuk menukarnya menjadi voltan dari 0 hingga 10 V atau menjadi arus dari 4 hingga 20 mA, yang disebut menormalkan penukar… Penukar penyeragaman ini tersedia untuk suhu, kelembapan, tekanan, berat, dsb.

Prinsip operasi sensor boleh berbeza: kapasitif, induktif, rintangan, termokopel, dll. Walau bagaimanapun, untuk kemudahan dalam pemprosesan selanjutnya isyarat, output mesti memenuhi keperluan penyatuan. Itulah sebabnya penderia sering dilengkapi dengan penukar standard nilai yang diukur kepada arus atau voltan.