搞工控,要懂些儀表(模擬傳感器)知識,關鍵時刻可以救命!

模擬量處理是過程數字化的重要環節,物理量經過儀表(傳感器)、模數轉換單元、標定,最終變成與物理量同單位的數字,就可以進行後續的使用了。工控的朋友們,最好了解一些內容,免得被別人欺負。

搞工控,要懂些儀表(模擬傳感器)知識,關鍵時刻可以救命!


1、物理量程

物理量程也稱為測量範圍,比如,壓力的0~10MPa,溫度的-60~120℃等等。測量範圍的下限很可能不是0。

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如果物理量的值超過了儀表的量程,是測不準的,甚至可能損壞儀表,PLC可以進行報錯。

2、輸出信號

儀表的輸出信號包括0~20mA、4~20mA、0~10V、-10~+10V等多種類型。其中4~20mA是最受歡迎的信號類型,因為優點很突出:1)可以進行斷線監測(電流變成0)。2)可以給儀表供電(不管怎樣,都會有4mA),因此,兩線制儀表都是這種信號。3)抗干擾能力強。

如果儀表的輸出超出了這些範圍,就需要進行儀表的調整(零位調整、標定等),而不要想著用PLC程序去調整,因為中間有幾個環節是程序無法控制的。

抗干擾的問題:模擬量是比較容易被幹擾的,因此,必須注意抗干擾的問題,EMC規則、選擇屏蔽電纜等等,遵守的越多,問題越少。

電流信號的抗干擾能力雖然已經比較強了,但是,共模干擾和非等電位時的影響還是很大的,因此,如果可能,就增加隔離器(輸入、輸出、電源相互隔離)。尤其是,信號電纜較長、到建築外部去、跨不同的電源系統時,更要考慮增加隔離器。

3、模數轉換

模數轉換就是將儀表的模擬量信號轉變成PLC能處理的數字量。模數轉換一般在PLC的AI板卡里完成,根據轉換精度的不同,板卡也分成12位、14位、16位等不同的等級。另外,板卡也會根據轉換速度進行劃分。

除了這些基本功能,AI板卡還會進行一些濾波、診斷(斷線、溢出、超量程等),以減輕用戶後續編程的難度。用戶只需要處理轉換後的數值即可。

4、標定

經過模數轉換,PLC就獲得了原始數據,然後,還要和物理量程進行對應(標定)。這個標定難倒了很多人,因為每種PLC的原始值範圍不同、與信號的對應關係也不同。西門子模塊手冊裡,就有專門的一章講各種信號的數據含義(300、400、1200和1500的基本一致,下面是電流值的表示方式):

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關鍵要搞清楚信號最小值和最大值對應的量,就不會搞錯了。好在,各編程軟件基本上都提供了與本PLC對應的程序模塊(注意,不同的PLC的程序模塊可能是不同的,不要亂用),設置好幾個基本參數,就可以完成標定。

對於線性度好的儀表,通過最大、最小兩個值就可以完成標定了。對於線性度不好的儀表,則可能需要多點標定了(這種標定經常是在儀表裡完成的)。

搞工控,要懂些儀表(模擬傳感器)知識,關鍵時刻可以救命!

2019年12月17日


說明:

1、本文是實踐經驗,非嚴格論文,與相關產品和理論可能不完全相符。

2、原創不易,歡迎轉發,讓更多朋友看到(引用請註明出處!)


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