Samlede analoge signaler i automasjonssystemer

Når vi lager et automatiseringssystem for en viss teknologisk prosess, må vi på en eller annen måte koble til sensorer og andre signalenheter — med aktuatorer, med omformere, med kontrollere osv. Sistnevnte mottar som regel et signal fra sensoren i formen av en spenning eller strøm av en viss størrelse (når det gjelder analoge signaler), eller i form av pulser med visse tidsparametere (når det gjelder digitale signaler).

Parametrene til disse elektriske signalene må på en eller annen helt bestemt måte samsvare med parametrene for den fysiske mengden som sensoren fikserer, slik at styringen av sluttenheten er tilstrekkelig for automatiseringsoppgaven.

Det er selvfølgelig mest praktisk å forene analoge signaler fra ulike sensorer, slik at kontrollerene får fleksibilitet, slik at brukeren slipper å velge sin individuelle type grensesnitt for hver sensor og sin egen sensor for hvert grensesnitt.

La arten av input-output-signalene bli enhetlige, bestemte utviklerne, siden med denne tilnærmingen vil utviklingen av automasjonssystemer og automasjonsblokker for industrien bli sterkt forenklet, og feilsøking, vedlikehold og modernisering av utstyr vil bli mye enklere - fleksibel. Selv om en sensor svikter, trenger du ikke lete etter den samme i det hele tatt, det vil være nok å velge en analog med tilsvarende utgangssignaler.

Målinger av omgivelsestemperatur, motorhastighet, væsketrykk, prøvemekanisk stress, luftfuktighet, etc. — utføres ofte ved å behandle kontinuerlige analoge signaler mottatt fra de aktuelle sensorene, mens den kontinuerlige driften av den tilkoblede enheten automatisk korrigeres: varmeelement, frekvensomformer, pumpe, presse, etc.

Det vanligste analoge signalet er enten et spenningssignal fra 0 til 10 V eller et strømsignal fra 4 til 20 mA.

Spenningskontroll fra 0 til 10 V

Når et enhetlig spenningssignal på 0 til 10 V brukes, er denne kontinuerlige sekvensen på 0 til 10 V spenning assosiert med en serie målte fysiske størrelser, som trykk eller temperatur.

Anta at temperaturen endres fra -30 til +125°C mens spenningen endres fra 0 til 10V, med 0 volt tilsvarende en temperatur på -30°C og 10 volt til +125°C. Dette kan være temperaturen på reaktanten eller arbeidsstykket, og mellomtemperaturverdiene vil ha strengt definerte spenningsverdier i det spesifiserte området. Her er ikke sammenhengen nødvendigvis lineær.

På denne måten er det mulig å kontrollere ulike enheter samt innhente overvåkingsinformasjon. For eksempel har en radiator med en termisk sensor en analog utgang for å vise gjeldende temperatur: 0 V — temperaturen på overflaten til radiatoren er + 25 ° C eller lavere, 10 V — temperaturen har nådd + 125 ° C — maksimalt tillatt.

Eller ved å påføre en spenning fra 0 til 10 V fra kontrolleren til den analoge inngangen til pumpen, justerer vi gasstrykket i beholderen: 0 V — trykket er lik atmosfærisk, 5 V — trykket er 2 atm, 10 V — 4 atm. På samme måte kan du styre varmeapparater, metallskjæremaskiner, ventiler og andre beslag og aktuatorer for ulike formål.

Strømstyring (4 til 20 mA strømsløyfe)

Den andre typen enhetlig analogt signal for automatiseringskontroll er et 4-20 mA strømsignal kalt en «strømsløyfe». Dette signalet brukes også til å motta signaler fra ulike sensorer for å styre frekvensomformerne.

I motsetning til et spenningssignal, gjør signalets gjeldende natur at det kan overføres uten forvrengning over mye større avstander, ettersom linjespenningsfall og motstander automatisk kompenseres. I tillegg er det veldig enkelt å diagnostisere integriteten til overføringskretser - hvis det er strøm, er linjen intakt, hvis det ikke er strøm, er det en åpen krets. Av denne grunn er den minste verdien 4 mA, ikke 0 mA.

Så her brukes en strømkilde som strømkilde for styresignalet og ikke en spenningskilde. Følgelig må omformerkontrolleren ha en strøminngang på 4-20 mA, og sensortransduseren må ha en strømutgang.Anta at frekvensomformeren har en styrestrøminngang på 4-20 mA, så når et signal på 4 mA eller mindre tilføres inngangen, vil den kontrollerte frekvensomformeren stoppe, og når en strøm på 20 mA tilføres, vil den akselerere til full fart.

I mellomtiden kan strømsensorutgangene være både aktive og passive. Oftere enn ikke er utgangene passive, noe som betyr at det kreves en ekstra strømforsyning, som kobles i serie med sensoren og drivkontrolleren. En sensor eller kontroller med aktiv utgang krever ikke strømforsyning da den er innebygd.

Den analoge strømsløyfen er mer vanlig i ingeniørfag i dag enn spenningssignaler. Den kan brukes på avstander på opptil flere kilometer. For å beskytte utstyret brukes galvanisk isolasjon av optoelektroniske enheter som optokoblere. På grunn av ufullkommenheten til strømkilden, avhenger maksimal tillatt linjelengde (og maksimal linjemotstand) av spenningen som strømkilden forsynes fra.

For eksempel, med en typisk forsyningsspenning på 12 volt, bør motstanden ikke overstige 600 ohm. Områdene for strømmer og spenninger er beskrevet i GOST 26.011-80 «Målinger og automatisering. Inngang og utgang av kontinuerlig elektrisk strøm og spenning».

Primært signalforeningsverktøy - normaliseringsomformer

For å forene primærsignalet fra sensoren — for å konvertere det til en spenning fra 0 til 10 V eller til en strøm fra 4 til 20 mA, den såkalte normalisere omformere… Disse standardiseringsomformerne er tilgjengelige for temperatur, fuktighet, trykk, vekt osv.

Prinsippet for drift av sensoren kan være forskjellig: kapasitiv, induktiv, resistiv, termoelement, etc. Men for enkelhets skyld ved videre behandling av signalet, må utgangen oppfylle foreningskravene. Derfor er sensorer ofte utstyrt med standard omformere av målt verdi til strøm eller spenning.