Truyền tín hiệu tương tự trong điều khiển công nghiệp là gì

Truyền dẫn tương tự - Xương sống của truyền thông công nghiệp

Truyền dẫn tương tự là cách truyền tải thông tin truyền thống. Không giống như đối tác kỹ thuật số của nó, nó sử dụng tín hiệu liên tục để thể hiện thông tin. Trong các hệ thống điều khiển công nghiệp, điều này thường rất quan trọng do nhu cầu phản hồi theo thời gian thực và chuyển đổi dữ liệu trơn tru.

Sự xuất hiện và ứng dụng công nghệ điều khiển công nghiệp đã kéo theo cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba, không chỉ nâng cao hiệu quả công việc rất nhiều mà còn tiết kiệm rất nhiều nhân công và các chi phí khác. Điều khiển công nghiệp đề cập đến điều khiển tự động hóa công nghiệp, trong đó đề cập đến việc sử dụng công nghệ máy tính, công nghệ vi điện tử và phương tiện điện để làm cho quy trình sản xuất và sản xuất của nhà máy trở nên tự động hóa, hiệu quả, chính xác, dễ kiểm soát và dễ nhìn thấy hơn. Các lĩnh vực cốt lõi của điều khiển công nghiệp là các nhà máy điện lớn, hàng không vũ trụ, xây dựng đập, hệ thống sưởi kiểm soát nhiệt độ công nghiệp và gốm sứ. Nó có những lợi thế không thể thay thế. Chẳng hạn như: Giám sát lưới điện theo thời gian thực cần thu thập một lượng lớn giá trị dữ liệu và tiến hành xử lý toàn diện. Sự can thiệp của công nghệ điều khiển công nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý một lượng lớn thông tin.

Giải phẫu của truyền dẫn tương tự

Truyền dẫn tương tự liên quan đến việc sử dụng một loạt các giá trị liên tục. Nó biến đổi các đại lượng vật lý, như nhiệt độ hoặc áp suất, thành tín hiệu điện áp hoặc dòng điện tương ứng. Tính liên tục này mang lại độ chính xác, khiến việc truyền tín hiệu analog trở thành lựa chọn phù hợp cho các ngành nơi độ chính xác là điều tối quan trọng.

Đại lượng tương tự là đại lượng mà biến thay đổi liên tục trong một phạm vi nhất định; nghĩa là, nó có thể nhận bất kỳ giá trị nào (trong phạm vi giá trị) trong một phạm vi nhất định (miền định nghĩa). Đại lượng số là đại lượng rời rạc, không phải đại lượng thay đổi liên tục và chỉ có thể nhận một số giá trị rời rạc, chẳng hạn như biến số nhị phân chỉ có thể nhận hai giá trị.

Tại sao chọn truyền dẫn tương tự?

Truyền tín hiệu tương tự có thể là một phương pháp truyền thông tin thuận lợi vì nhiều lý do:

1. Dạng tự nhiên:Nhiều hiện tượng tự nhiên là tương tự nên chúng không yêu cầu chuyển đổi số trước khi truyền. Ví dụ, tín hiệu âm thanh và hình ảnh là tín hiệu tương tự tự nhiên.
2. Đơn giản về phần cứng:Các hệ thống truyền dẫn tương tự, chẳng hạn như hệ thống đài FM/AM, thường đơn giản hơn và ít tốn kém hơn các hệ thống kỹ thuật số. Điều này có lợi khi thiết lập các hệ thống trong đó chi phí và sự đơn giản là những yếu tố chính.
3. Độ trễ thấp hơn:Hệ thống analog thường có độ trễ thấp hơn hệ thống kỹ thuật số vì chúng không cần thời gian để mã hóa và giải mã tín hiệu.
4. Lỗi làm mịn:Hệ thống analog có thể xử lý một số loại lỗi theo cách mà hệ thống kỹ thuật số không thể làm được. Ví dụ, trong hệ thống kỹ thuật số, một lỗi bit đơn có thể gây ra vấn đề nghiêm trọng, nhưng trong hệ thống tương tự, một lượng nhiễu nhỏ thường chỉ gây ra một lượng biến dạng nhỏ.
5. Truyền tín hiệu analog trên khoảng cách lớn:Một số loại tín hiệu tương tự, chẳng hạn như sóng vô tuyến, có thể truyền đi khoảng cách lớn và không dễ bị cản trở như một số tín hiệu số.

Tuy nhiên, điều quan trọng cần đề cập đến những hạn chế của truyền dẫn analog. Ví dụ: chúng dễ bị giảm chất lượng do nhiễu, suy giảm chất lượng và nhiễu so với tín hiệu số. Chúng cũng thiếu các tính năng nâng cao của hệ thống kỹ thuật số, chẳng hạn như khả năng phát hiện và sửa lỗi.

Quyết định giữa truyền dẫn analog và kỹ thuật số cuối cùng phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của ứng dụng.

Nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, tốc độ dòng chảy, v.v. được đo bằng cảm biến đều là tín hiệu tương tự, trong khi tín hiệu thường mở và thường đóng là tín hiệu số (còn gọi là kỹ thuật số). Tín hiệu máy phát nói chung là tín hiệu tương tự, có dòng điện 4-20mA hoặc điện áp 0-5V, 0-10V. Nhân viên xây dựng thích sử dụng 4-20mA để truyền tín hiệu tương tự trong các tình huống điều khiển công nghiệp và hiếm khi sử dụng 0-5V và 0-10V.

Lý do là gì?

Đầu tiên, nhìn chung nhiễu điện từ trong các nhà máy hoặc công trường là rất nghiêm trọng và tín hiệu điện áp dễ bị nhiễu hơn tín hiệu dòng điện. Hơn nữa, khoảng cách truyền của tín hiệu hiện tại xa hơn khoảng cách truyền của tín hiệu điện áp và sẽ không gây suy giảm tín hiệu.

Thứ hai, Dòng tín hiệu của các thiết bị thông thường là 4-20mA (4-20mA có nghĩa là dòng điện tối thiểu là 4mA, dòng điện tối đa là 20mA). 4mA thấp nhất được sử dụng vì nó có thể phát hiện điểm ngắt kết nối. 20mA tối đa được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu chống cháy nổ, bởi vì năng lượng tiềm tàng tia lửa gây ra bởi việc tắt tín hiệu dòng điện 20mA không đủ để đốt cháy điểm nổ của khí dễ cháy. Nếu vượt quá 20mA, có nguy cơ nổ. Chẳng hạn như khi cảm biến khí phát hiện các loại khí dễ cháy và nổ như carbon monoxide và hydro, cần chú ý đến việc chống cháy nổ.

Cuối cùng, khi truyền tín hiệu, hãy xem xét rằng có điện trở trên dây. Nếu sử dụng truyền điện áp, một sự sụt giảm điện áp nhất định trên dây sẽ được tạo ra và tín hiệu ở đầu nhận sẽ tạo ra một lỗi nhất định, dẫn đến phép đo không chính xác. Do đó, trong các hệ thống điều khiển công nghiệp, truyền tín hiệu dòng điện thường được sử dụng khi khoảng cách xa dưới 100 mét và truyền tín hiệu điện áp 0-5V có thể được sử dụng để truyền khoảng cách ngắn.

Trong hệ thống điều khiển công nghiệp, máy phát là không thể thiếu và phương thức truyền của máy phát analog là một yếu tố rất quan trọng cần cân nhắc. Theo môi trường sử dụng, phạm vi đo và các yếu tố khác của riêng bạn, hãy chọn chế độ đầu ra analog của máy phát tương ứng để đạt được phép đo chính xác và hỗ trợ công việc của bạn. Chúng tôi có một phần tử kim loại xốp/thép không gỉ tuyệt vời. cảm biến/đầu dò nhiệt độ và độ ẩm, sản phẩm và dịch vụ nhà ở chống cháy nổ báo động khí. Có nhiều kích cỡ cho bạn lựa chọn, dịch vụ xử lý tùy chỉnh cũng có sẵn.