پی ال سی آنالوگ I/O و شبکه I/O

در روزهای اولیه کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی، سرعت پردازنده و حافظه برای پشتیبانی از هر چیزی جز عملکردهای کنترل گسسته (روشن/خاموش) محدود بود.
در نتیجه، تنها قابلیت I/O که در پی ال سی های اولیه یافت شد، ماهیت گسسته داشت. با این حال، فناوری مدرن پی ال سی به اندازه کافی قدرتمند است که از اندازه گیری، پردازش و خروجی سیگنال های آنالوگ (متغیر پیوسته) پشتیبانی کند. در این مقاله PLC آنالوگ I/O و شبکه I/O را بررسی می کنیم.

🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل

فهرست مطالب:

🔰پی ال سی آنالوگ I/O

🔰پی ال سی شبکه ورودی/خروجی

🔰 تأثیر وضوح کارت ورودی آنالوگ پی ال سی بر دقت

تمام پی ال سی ها در قلب دستگاه های دیجیتال هستند. بنابراین، برای ارتباط با یک سنسور آنالوگ یا دستگاه کنترل، مقداری “ترجمه” بین دنیای آنالوگ و دیجیتال ضروری است. در داخل هر ماژول ورودی آنالوگ یک ADC یا مبدل آنالوگ به دیجیتال وجود دارد، مداری که برای تبدیل سیگنال الکتریکی آنالوگ به یک کلمه باینری چند بیتی طراحی شده است.

برعکس، هر ماژول خروجی آنالوگ شامل یک مدار DAC یا مبدل دیجیتال به آنالوگ است تا کلمات دستور دیجیتال پی ال سی را به کمیت های الکتریکی آنالوگ تبدیل کند.
ورودی/خروجی آنالوگ معمولاً برای پی ال سی های مدولار برای انواع مختلف سیگنال آنالوگ موجود است، از جمله:

• ولتاژ (0 تا 10 ولت، 0 تا 5 ولت)
• جریان (0 تا 20 میلی آمپر، 4 تا 20 میلی آمپر)
• ترموکوپل (میلی ولتاژ)
• سنسور RTD
• سنسور Strain gauge

پی ال سی آنالوگ I/O

عکس‌های زیر دو کارت ورودی/خروجی آنالوگ برای سیستم پی ال سی مدولار آلن بردلی SLC 500، یک کارت ورودی آنالوگ و یک کارت خروجی آنالوگ را نشان می‌دهند. برچسب های روی درب های روکش ترمینال نشان دهنده انتساب ترمینال های پیچ است:

پی ال سی شبکه ورودی/خروجی

بسیاری از استانداردهای شبکه دیجیتال مختلف برای ارتباط پی ال سی ها وجود دارد. از پی ال سی تا پی ال سی و بین پی ال سی ها و دستگاههای فیلد.
یکی از اولین پروتکل های دیجیتالی که برای ارتباطات پی ال سی توسعه یافته بود، Modbus بود که در اصل برای پی ال سی برند Modicon بود.

پروتکل Modbus توسط سایر پی ال سی ها و تولیدکنندگان دستگاه های صنعتی به عنوان یک استاندارد واقعی پذیرفته شد و شاید امروزه جهانی ترین پروتکل دیجیتال موجود برای دستگاه های دیجیتال صنعتی باقی بماند.
یکی دیگر از استانداردهای شبکه دیجیتال که توسط یک سازنده خاص توسعه یافت و بعداً به عنوان یک استاندارد واقعی پذیرفته شد، پروفیباس است که در ابتدا توسط زیمنس توسعه یافت.

تأثیر وضوح کارت ورودی آنالوگ پی ال سی بر دقت

صحت یک ابزاردقیق با دقت آن محدود می شود. دقت یک ابزار با ایجاد تغییرات دقیقه ای در متغیر فرآیند اندازه گیری شده (مانند فشار، دما) و سپس نظارت بر خروجی ابزاردقیق برای پاسخ تعیین می شود.
کوچکترین میزان تغییری که یک ابزاردقیق می تواند تشخیص دهد و سپس در خروجی آن منعکس شود، دقت آن است. این رتبه بندی دقت را می توان بر حسب درصد span یا در واحدهای مهندسی فهرست کرد.

به عنوان مثال، یک ترانسمیتر سطح مخزن اولتراسونیک فرضی ممکن است محدوده تشخیص 0-12 فوت با خروجی آن 4-20 میلی آمپر، دقیق به 0.1 ± اینچ داشته باشد.
دقت می تواند به وضوح دستگاه مربوط باشد. به جای حرکت صاف خروجی با تغییر سطح مخزن، با تغییر سطح در افزایش 0.1 اینچی، خروجی به یک مقدار میلی آمپر جدید می رسد.
وضوح ترانسمیتر است.

12 فوت x 12 اینچ / فوت x 10 گام / اینچ = 1440 قدم در سراسر محدوده.
بنابراین، سیگنال 4-20 میلی آمپر با افزایش 16 میلی آمپر/1440 گام = 0.01111 میلی آمپر/step تغییر می کند.
در دنیای دیجیتال، بیت ها واحدهای وضوح هستند. اصطلاح رزولوشن 12 بیتی کوچکترین تغییر بزرگی سیگنال را که توسط کامپیوتر یا دستگاه قابل تفسیر است به ما می گوید.
این مقدار وضوح به حاشیه خطا مربوط می شود. از آنجایی که هر دستگاه در یک سیستم وضوح مربوط به خود را دارد (از این رو، حاشیه خطای خاص خود را دارد)، دقت کلی یک سیستم با هر بار تبدیل یا ارسال مجدد سیگنال کاهش می‌یابد.

در بیشتر موارد، بهترین حرکت دیجیتالی کردن سیگنال در حسگر و سپس انتقال مقدار به عنوان یک جریان داده دیجیتالی به جای سیگنال الکتریکی خالص است، بنابراین چندین لایه تبدیل حذف می شود.
اکثر پی ال سی ها در حال حاضر دارای وضوح 12 بیتی در ورودی های آنالوگ خود هستند. این بدان معناست که سیگنال آنالوگ به یک عدد صحیح باینری 12 بیتی تبدیل می شود.
هنگامی که در فرمت عدد صحیح است، مقدار می تواند برای نمایش به یک عدد صحیح اعشاری یا هگزادسیمال یا هر چیز دیگری تبدیل شود.
یک سیگنال 4-20 میلی آمپر دارای دهانه 16 میلی آمپر (20 – 4 = 16) است.

این دهانه 16 میلی آمپری ممکن است 0 تا 100 درصد خروجی یک ترانسمیتر اولتراسونیک یا دستگاه دیگر را نشان دهد.
برای یک ترانسمیتر اولتراسونیک با برد کالیبره شده 12 فوت، پی ال سی چقدر خطا به سیستم وارد می کند؟
وضوح 12 بیت: 4096 تقسیم
خطای وضوح: 144 اینچ/4096 = 0.0352 اینچ

محدوده ابزار در مقابل مقیاس

بین محدوده طراحی ابزاردقیق و مقیاس آن تفاوت وجود دارد.
هنگامی که یک ابزاردقیق دریافت می شود، دارای یک محدوده ذاتی است. این مقدار محدوده حداکثر بازه ورودی را که دستگاه می تواند یک خروجی خطی ارائه دهد را مشخص می کند.
به عنوان مثال، یک ترانسمیتر سطح اولتراسونیک ممکن است بردی معادل 12 فوت داشته باشد.

اگر آن ترانسمیتر را در یک مخزن 6 فوتی قرار دهیم و آن را مجدد کالیبره نکنیم، وضوح را از دست خواهیم داد.
خروجی آن تنها 50% برای تغییر 100% در سطح مخزن تغییر می کند.

برای رفع این مشکل، واحد باید دوباره کالیبره شود تا یک تغییر 0–100٪ در خروجی برای یک تغییر 0–50٪ در ورودی آن ایجاد شود، مشروط بر اینکه دستگاه تا آن درجه مقیاس پذیر باشد.
گاهی اوقات یک دستگاه بیش از مثلاً 10 درصد محدوده خود مقیاس پذیر نیست. به این محدودیت محدوده پذیری می گویند.

کالیبراسیون ابزاردقیق

مقیاس یک ابزاردقیق و محدوده مدرج آن مترادف هستند. پس از تصمیم گیری در مورد یک مقیاس، ابزاردقیق باید کالیبره شود.
اگر محدوده آن 0–550psig و مقیاس آن 10–350psig باشد، دامنه مدرج آن 350 – 10 = 340psig است.
نقاط پایانی کالیبراسیون نقطه صفر و نقطه دهانه هستند.
نقطه‌ای که انتظار می‌رود فرآیند در آن کار کند، نقطه تنظیم نامیده می‌شود. اگرچه این به طور کلی جزئی از کالیبراسیون ابزاردقیق نیست جز اینکه تأیید کند نقطه تنظیم پیش‌بینی‌شده نزدیک به مرکز span کالیبره شده است.

[fusion_person name=”تیم تولیدمحتوای میراکنترل” title=”میراکنترل؛کنترل فرایند اتوماسیون” picture=”https://miracontroller.com/wp-content/uploads/2021/02/icons8-manager-80.png” picture_id=”21002|full” pic_link=”” linktarget=”_self” pic_style=”” pic_style_blur=”” pic_style_color=”” pic_bordersize=”” pic_bordercolor=”” pic_borderradius=”” hover_type=”none” background_color=”” content_alignment=”center” icon_position=”bottom” social_icon_boxed=”” social_icon_boxed_radius=”” social_icon_color_type=”” social_icon_colors=”” social_icon_boxed_colors=”” social_icon_tooltip=”left” blogger=”” deviantart=”” digg=”” dribbble=”” dropbox=”” facebook=”” flickr=”” forrst=”” instagram=”” linkedin=”” myspace=”” paypal=”” pinterest=”” reddit=”” rss=”” skype=”” soundcloud=”” spotify=”” tumblr=”” twitter=”” vimeo=”” vk=”” whatsapp=”https://wa.me/989125376505″ xing=”” yahoo=”” yelp=”” youtube=”” email=”info@miracontroller.ir” show_custom=”no” hide_on_mobile=”small-visibility,medium-visibility,large-visibility” class=”” id=””]تمامی محتوای قرارگرفته در این سایت نتیجه زحمات یکایک افراد تیم تولیدمحتوای میراکنترل است. استفاده از این مطالب با ذکر منبع بلامانع می باشد.[/fusion_person][/fusion_builder_column][/fusion_builder_row][/fusion_builder_container]