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公司基本資料信息
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工業(yè)上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等,都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備稱為變送器。如研華的ADAM-4017,深圳誠控的DAM-8021都是;工業(yè)上最廣泛采用的是用4-20ma電流來傳輸模擬量。
采用電流信號的原因是不容易受干擾。并且電流源內(nèi)阻無窮大,導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度,在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。上限取20mA是因為防爆的要求:20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線:正常工作時不會低于4mA,當(dāng)傳輸線因故障斷路,環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。電流型變送器將物理量轉(zhuǎn)換成4-20ma電流輸出,必然要有外電源為其供電。最典型的是變送器需要兩根電源線,加上兩根電流輸出線,總共要接4根線,稱之為四線制變送器。當(dāng)然電流輸出可以與電源公用一根線,可節(jié)省一根線,稱之為三線制變送器。
其實4-20ma電流本身就可以為變送器供電,變送器在電路中相當(dāng)于一個特殊的負載,特殊之處在于變送器的耗電電流在4-20ma之間根據(jù)傳感器輸出而變化。顯示儀表只需要串在電路中即可。這種變送器只需外接2根線,因而被稱為兩線制變送器。工業(yè)電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)下限為4mA,因此只要在量程范圍內(nèi),變送器至少有4mA供電,這使得兩線制傳感器的設(shè)計成為可能。而在工業(yè)應(yīng)用中,測量點一般在現(xiàn)場,而顯示設(shè)備或者控制設(shè)備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可能數(shù)十至數(shù)百米。按一百米距離計算,省去2根導(dǎo)線意味著成本降低近百元,因此在應(yīng)用中兩線制傳感器必然是。
兩線制變送器的原理是利用了4-20ma信號為自身提供電能。如果變送器自身耗電大于4mA,那么將不可能輸出下限4mA值。因此一般要求兩線制變送器自身耗電不大于3.5mA,這是兩線制變送器的設(shè)計根本原則之一。而V/I變換器是一種可以用電壓信號控制輸出電流的電路。兩線制V/I變換器與一般V/I變換電路不同點在:電壓信號不是直接控制輸出電流,而是控制整個電路自身耗電電流。同時還要從電流環(huán)路上提取穩(wěn)定的電壓為調(diào)理電路和傳感器供電。另外要注意的是工業(yè)環(huán)境惡劣對可靠性要求高,因此兩線制變送器的設(shè)計上,需要考慮到一定的保護和增強穩(wěn)定性措施。穩(wěn)定性和安全性的考慮需要從這幾個方面著手,電源保護、過流保護、寬電壓適應(yīng)能力以及退藕電容。
隨著工控行業(yè)的發(fā)展,自動化系統(tǒng)的控制能力日益增強,作為信號采集與處理的模擬量信號,作用也越來越重要。模擬量控制技術(shù)在實際生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,模擬量模塊已成為自動化行業(yè)和機器設(shè)備中的重要部件。模擬量作為我們平時信號采集當(dāng)中的一個重要來源,它區(qū)別與我們普通的IO控制,我們傳統(tǒng)的IO控制,比如三菱的X0、X1,這些是開關(guān)量的輸入端子,這些信號要么就是0,信號要么就是1,那么對于模擬量信號,就不單純的是0或1了,它是一個連續(xù)變化的數(shù)值。研華的ADAM-4117,深圳誠控的DAM-8021都是模擬量采集模塊
比如說我們的溫度信號、流量信號、位移信號等,它不是單純的開或是關(guān),是個連續(xù)變化的量,那么這個時候,僅僅是通過0或者1是沒有辦法表達外部所采集的溫度信號,比如溫度的取值范圍在零下十度或者零上三十度,那么這個溫度信號就不可能通過0或是1的狀態(tài)來表示了,那么這樣的數(shù)字信號就要通過相應(yīng)的模擬量信號來表達,這樣的信號采集也不是通過X0、X1等能夠采集到的。
那么就要相應(yīng)的通過一些模擬量的模塊來采集,要采集模擬量信號,就要用模擬量輸入模塊,要控制外部的設(shè)備,控制其他設(shè)備做一些動作,比如控制變頻器的頻率,那么這個時候就要用到模擬量輸出模塊,通過plc數(shù)字量轉(zhuǎn)模擬量這種模擬量輸出模塊,去輸出標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號,如0—10V,4—20MA等,那么像這樣的控制要求,必須要有模擬量輸入、輸出模塊。模擬量其實是自動化應(yīng)用中最常見的信號傳遞方式,是PLC主要輸入輸出模塊之一。使用模擬量輸入時,輸入電壓電流在規(guī)定范圍內(nèi),不能超過最大額定輸入。
而對plc模擬量輸入模塊進行校準(zhǔn)則是采用硬件校準(zhǔn)法或者軟件校準(zhǔn)法校準(zhǔn)時,應(yīng)準(zhǔn)備高精度的測量儀表和穩(wěn)定的輸入信號源,平均值濾波的采樣次數(shù)應(yīng)取較人的值。像硬件校準(zhǔn)法的話就以EM235模擬量輸入模塊為例,它有一個調(diào)整增益的電位器和一個調(diào)整偏移量的電位器。當(dāng)輸入信號為4-20mA時,將4mA電流加到一個通道的輸入端,用軟件讀出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字,調(diào)節(jié)偏移量電位器,直到讀數(shù)為6400,然后將滿刻度值信號,就像20mA加到一個通道的輸入端,讀出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字,調(diào)節(jié)增益電位器,直到讀數(shù)為32000。而軟件校準(zhǔn)法,由于輸入信號總與轉(zhuǎn)換后的數(shù)值成線性比例關(guān)系,因此只需找到兩組已知的實際值對應(yīng)的轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)即可,利用比例關(guān)系可求出任意轉(zhuǎn)換后的數(shù)值對應(yīng)的實際值,簡單方便。
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