Yhdistetyt analogiset signaalit automaatiojärjestelmissä

Kun luomme automaatiojärjestelmän tiettyä teknologista prosessia varten, meidän on jotenkin kytkettävä anturit ja muut signaalilaitteet - toimilaitteilla, muuntimilla, ohjaimilla jne. Viimeksi mainitut vastaanottavat yleensä signaalin anturilta muodossa tietyn suuruisen jännitteen tai virran (analogisten signaalien tapauksessa) tai pulssien muodossa tietyillä aikaparametreilla (digitaalisten signaalien tapauksessa).

Näiden sähköisten signaalien parametrien tulee jollain hyvin määrätyllä tavalla vastata anturin kiinnittämän fyysisen suuren parametreja, jotta päätelaitteen ohjaus on riittävä automaatiotehtävään.

Tietenkin on kätevintä yhdistää analogiset signaalit eri antureista, jolloin säätimet saavat joustavuutta, jolloin käyttäjän ei tarvitse valita omaa liitäntätyyppiään jokaiselle anturille ja omaa anturia kullekin liitännälle.

Anna tulo-lähtösignaalien luonteen yhtenäistää, kehittäjät päättivät, koska tällä lähestymistavalla automaatiojärjestelmien ja automaatiolohkojen kehittäminen teollisuudelle yksinkertaistuu huomattavasti, ja laitteiden vianmääritys, ylläpito ja modernisointi muuttuvat paljon helpommaksi - joustavaksi. Vaikka yksi anturi epäonnistuisi, sinun ei tarvitse etsiä täsmälleen samaa, riittää, kun valitset analogin vastaavilla lähtösignaaleilla.

Ympäristön lämpötilan, moottorin kierrosluvun, nestepaineen, näytteen mekaanisen rasituksen, ilman kosteuden jne. mittaukset. - suoritetaan usein käsittelemällä vastaavilta antureilta vastaanotettuja jatkuvia analogisia signaaleja, kun taas kytketyn laitteen jatkuva toiminta korjataan automaattisesti: lämmityselementti, taajuusmuuttaja, pumppu, puristin jne.

Yleisin analoginen signaali on joko 0 - 10 V jännitesignaali tai 4 - 20 mA virtasignaali.

Jännitteensäätö 0 - 10 V

Kun käytetään yhtenäistä 0 - 10 V jännitesignaalia, tämä jatkuva 0 - 10 V jännitteiden sarja liittyy sarjaan mitattuja fyysisiä suureita, kuten paine tai lämpötila.

Oletetaan, että lämpötila muuttuu -30:sta +125°C:een jännitteen muuttuessa 0:sta 10V:iin, jolloin 0 volttia vastaa lämpötilaa -30°C ja 10 volttia +125°C:een. Tämä voi olla laitteen lämpötila. lähtöaine tai työkappale, ja välilämpötila-arvoilla on tiukasti määritellyt määritetyn alueen jännitearvot. Tässä suhteessa suhde ei välttämättä ole lineaarinen.

Tällä tavoin on mahdollista ohjata erilaisia ​​laitteita sekä saada valvontatietoa. Esimerkiksi lämpöanturilla varustetussa patterissa on analoginen lähtö nykyisen lämpötilan näyttämiseksi: 0 V — patterin pinnan lämpötila on + 25 °C tai vähemmän, 10 V — lämpötila on saavuttanut + 125 °C — suurin sallittu.

Tai syöttämällä 0 - 10 V jännitettä säätimestä pumpun analogiseen tuloon, säädämme kaasun painetta säiliössä: 0 V — paine on yhtä suuri kuin ilmakehän paine, 5 V — paine on 2 atm, 10 V — 4 atm vastaavasti voit ohjata lämmityslaitteita, metallinleikkauskoneita, venttiileitä ja muita varusteita ja toimilaitteita eri tarkoituksiin.

Virransäätö (4-20 mA virtasilmukka)

Toinen yhtenäisen analogisen signaalin tyyppi automaatioohjauksessa on 4-20 mA virtasignaali, jota kutsutaan "virtasilmukaksi". Tätä signaalia käytetään myös signaalien vastaanottamiseen eri antureilta taajuusmuuttajien ohjaamiseksi.

Toisin kuin jännitesignaali, signaalin nykyinen luonne mahdollistaa sen siirtämisen ilman vääristymiä paljon pitemmille etäisyyksille, koska verkkojännitteen pudotukset ja vastukset kompensoidaan automaattisesti. Lisäksi on erittäin helppo diagnosoida siirtopiirien eheys - jos virtaa on, johto on ehjä, jos virtaa ei ole, virtapiiri on avoin. Tästä syystä pienin arvo on 4 mA, ei 0 mA.

Joten tässä ohjaussignaalin virtalähteenä käytetään virtalähdettä, ei jännitelähdettä. Näin ollen taajuusmuuttajan ohjaimessa on oltava 4-20 mA virtatulo ja anturianturissa virtalähtö.Oletetaan, että taajuusmuuttajan ohjausvirran tulo on 4-20 mA, jolloin kun sisäänmenoon syötetään 4 mA tai pienempi signaali, ohjattu taajuusmuuttaja pysähtyy ja kun 20 mA:n virta syötetään, se kiihtyy täyttä vauhtia.

Samaan aikaan virta-anturin lähdöt voivat olla sekä aktiivisia että passiivisia. Useimmiten lähdöt ovat passiivisia, mikä tarkoittaa, että tarvitaan lisävirtalähde, joka on kytketty sarjaan anturin ja taajuusmuuttajan ohjaimen kanssa. Anturi tai säädin, jossa on aktiivinen lähtö, ei vaadi virtalähdettä, koska se on sisäänrakennettu.

Analogista virtasilmukkaa käytetään nykyään tekniikassa yleisemmin kuin jännitesignaaleja. Sitä voidaan käyttää jopa useiden kilometrien etäisyyksillä. Laitteiden suojaamiseksi käytetään optoelektronisten laitteiden, kuten optoerottimien, galvaanista eristystä. Virtalähteen epätäydellisyydestä johtuen suurin sallittu linjan pituus (ja suurin linjavastus) riippuu jännitteestä, josta virtalähde syötetään.

Esimerkiksi tyypillisellä 12 voltin syöttöjännitteellä resistanssi ei saa ylittää 600 ohmia. Virtojen ja jännitteiden alueet on kuvattu standardissa GOST 26.011-80 «Mittaukset ja automaatio. Jatkuvan sähkövirran ja jännitteen tulo ja lähtö».

Ensisijainen signaalin yhdistämistyökalu - Normalisointimuunnin

Anturista tulevan primäärisignaalin yhtenäistämiseksi — sen muuntamiseksi jännitteeksi 0-10 V tai virraksi 4-20 mA, ns. normalisoivat muuntimet… Näitä standardointimuuntimia on saatavana lämpötilalle, kosteudelle, paineelle, painolle jne.

Anturin toimintaperiaate voi olla erilainen: kapasitiivinen, induktiivinen, resistiivinen, termopari jne. Signaalin jatkokäsittelyn helpottamiseksi lähdön on kuitenkin täytettävä yhdistämisvaatimukset. Siksi anturit on usein varustettu vakiomuuntimilla mitatun arvon virraksi tai jännitteeksi.