به گروه آموزشی مهندس فرجی خوش آمدید
گروه آموزشی مهندس فرجی|آموزش اتوماسیون صنعتیگروه آموزشی مهندس فرجی|آموزش اتوماسیون صنعتیگروه آموزشی مهندس فرجی|آموزش اتوماسیون صنعتی
09190263668
info@mrfaraji.ir

پردازش سیگنال‌های آنالوگ-Plc s7 ii

نحوه‌ي اتصال به كارت

1-  پردازش سیگنال‌های آنالوگ

1-1 انواع سیگنال‌های آنالوگ

1-1-1  سیگنال ترموکوپل

ترموکوپل از سنسورهای اندازه‌گیری دما می‌باشد و درمورد آن در این مقاله به آن می پردازیم، ترموکوپل عمدتا در رنج دمایی بالا کاربرد دارد. این سنسور از دو فلز غیرهمنام که در یک نقطه به یکدیگر متصل شده‌اند ساخته می‌گردد. حرارت در نقطه‌ی اتصال، باعث ایجاد ولتاژ کوچکی در حد میلی ولت (mV) در دو سر آزاد ترموکوپل می‌شود. شکل 1-1 ساختمان ترموکوپل را نشان می‌دهد.

ساختمان ترموکوپل

شکل 1-1 ساختمان ترموکوپل

نحوه‌ی اتصال به کارت

به‌منظور اتصال ترموکوپل به کارت Analog Input دو روش وجود دارد:

الف) استفاده از کابل جبران‌ساز (Compensation Wire)

در این روش برای اتصال ترموکوپل به کارت از کابلی با فلزات همجنس یا نزدیک به جنس فلزات به‌کار رفته در ترموکوپل استفاده می‌شود. شکل 1-2 نحوه‌ی اتصال از طریق این روش را نشان می‌دهد.

نحوه‌ی اتصال به کارت

شکل 1-2

ب) استفاده از جبران‌ساز خارجی

در این روش برای اتصال ترموکوپل به کارت Analog Input از کابل معمولی (مسی) استفاده می‌شود. در این روش باید حتما از دستگاه جبران‌ساز یا ترمومتر مرجع استفاده نمود. شکل‌های 1-3، 1-4 و 1-5 نحوه‌ی استفاده از دستگاه‌ جبران‌ساز ساخت زیمنس را نشان می‌دهند.

دستگاه‌ جبران‌ساز ساخت زیمنس

شکل 1-3

دستگاه‌ جبران‌ساز ساخت زیمنس

شکل 1-4

دستگاه‌ جبران‌ساز ساخت زیمنس

شکل 1-5

تبدیل سیگنال به دیتا

سیگنال دریافتی از ترموکوپل توسط واحد A/D در کارت AI به یک عدد صحیح علامتدار تبدیل می‌گردد. شکل‌ 1-6 رابطه‌ی این تبدیلات را برای ترموکوپل نوع E نشان می‌دهند.

تبدیل سیگنال به دیتا

شکل 1-6

مقیاس نمودن دیتای ترموکوپل و RTD

برای مقیاس نمودن دیتای دریافتی از ترموکوپل یا RTD می‌توان آنرا تقسیم بر عدد 10 نمود تا مقدار واقعی محاسبه شود. البته بهتر است ابتدا فرم دیتا از Integer به Real تبدیل شده و سپس تقسیم انجام گردد. به شکل 1-7 توجه فرمایید.

بدیل دیتای ترموکوپل به دمای واقعی

شکل 1-7 برنامه‌ی تبدیل دیتای ترموکوپل به دمای واقعی در نرم‌افزار STEP7

1-1-2  سیگنال RTD

RTD از سنسورهای مقاومتی اندازه‌گیری دما می‌باشد که معمولا در دماهای رنج پایین کاربرد دارد. برخی از کاربردهای RTD می‌توان به اندازه‌گیری دما در مخازن، لوله‌ها، موتورها و … اشاره نمود. در شکل 1-8 یک نمونه RTD نشان داده شده است.

سیگنال RTD

شکل 1-8

RTD دارای انواع و اقسام مختلفی می‌باشد که معروف‌ترین و پرکابرد‌ترین آن، مدل Pt100 می‌باشد. این سنسور در دمای صفر درجه دارای مقاومت 100  اهم بوده و با افزایش دما مقدار مقاومت آن تقریبا به صورت خطی افزایش می‌یابد.

انواع RTD از نظر وایرینگ

الف) RTD دو سیمه

در این روش RTD دارای دو سیم است که می‌توان آنرا به کانال ورودی در کارت AI متصل نمود. شکل 1-9 این اتصال را نشان می‌دهد. این روش دارای دقت مناسبی نمی‌باشد زیرا مقاومت‌ سیم‌های RTD در مقدار اندازه‌گیری شده خطا ایجاد می‌نمایند. معمولا از این نوع RTD در صنعت کمتر استفاده می‌شود.

اتصال RTD دو سیمه به کارت AI

شکل 1-9 اتصال RTD دو سیمه به کارت AI

ب) RTD سه‌سیمه

در این روش RTD دارای سه سیم است که می‌توان آنرا به کانال ورودی در کارت AI متصل نمود. شکل 1-10 این اتصال را نشان می‌دهد. این روش دارای دقت مناسبی می‌باشد و کاربرد فراوانی در صنعت دارد.

اتصال RTD سه سیمه به کارت AI

شکل 1-10 اتصال RTD سه سیمه به کارت AI

ب) RTD چهار‌سیمه

در این روش RTD دارای چهار سیم است که می‌توان آنرا به کانال ورودی در کارت AI متصل نمود. شکل 1-11 این اتصال را نشان می‌دهد. این روش دارای دقت بالاتری نسبت به دو روش قبل است، زیرا مقاومت سیم‌های RTD در نتیجه تاثیر نمی‌گذارند.

RTD چهار‌سیمه

شکل 1-11

تبدیل سیگنال به دیتا

سیگنال دریافتی از RTD توسط واحد A/D در کارت AI به یک عدد صحیح علامتدار تبدیل می‌گردد. شکل 1- 12 رابطه‌ی این تبدیلات را نشان می‌دهد.

تبدیل سیگنال RTD به دیتا

شکل 1-12 رابطه‌ی تبدیل سیگنال RTD به دیتا

1-1-3  سیگنال ولتاژی

سیگنال ولتاژی را می‌توان از انواع ترانسمیترها یا ترانسدیوسرها دریافت نمود. مثلا برخی از سنسورهای اندازه‌گیری فشار (PT) دارای سیگنال خروجی ولتاژی می‌باشند. همچنین با استفاده از پتانسیومتر نیز می‌توان به صورت دستی سیگنال ولتاژی به کارت AI اعمال نمود.

اتصال به کارت

سیگنال‌های ولتاژی به‌صورت دو سیمه به کارت AI متصل می‌گردند. شکل 1-13 نحوه‌ی اتصال این نوع سیگنال به کارت AI را نشان می‌دهد.

اتصال به کارت

شکل 1-13

توجه:

اگر از کارت در محیط های با نویز زیاد استفاده شود به منظور جلوگیری از بوجود آمدن اختلاف ولتاژ بین ورودی و ولتاژ مرجع ( Mana ) باید M-  را به Mana  متصل نمود.

ریزولیشن:

در کارت های آنالوگ مثلا AI 8 x 12 Bit عددی که بر حسب Bit بیان می‌گردد مبین حد تفکیک کارت می‌باشد. فرض کنید بخواهیم از این کارت با سیگنال ولتاژی  0-10 V DC  استفاده کنیم در اینصورت حداقل ولتاژ قابل تشخیص توسط کارت از روش زیر بدست می‌آید:

2^12 = 4096  و    X= 10V/4096 = 2.44 mv

تبدیل سیگنال‌های ولتاژی به دیتا

شکل 1-14 رابطه‌ی بین سیگنال‌های ولتاژی و دیتا را برای دو رنج 0-10 V و 1-5 V نشان می‌دهد.

تبدیل سیگنال‌های ولتاژی به دیتا

شکل 1-14

1-1-4  سیگنال جریانی

به جرات می‌توان گفت که سیگنال جریانی پرکاربرد‌ترین نوع سیگنال آنالوگ در صنعت می‌باشد. این سیگنال از انواع سنسورهای آنالوگ دریافت می‌گردد. در بین رنج‌های مختلفی که برای این نوع سیگنال قابل انتخاب است، رنج 4-20 mA دارای کاربرد بیشتری می‌باشد. شکل 1-15 برخی از انواع سنسورهای با سیگنال خروجی جریانی را نشان می‌دهد.

سنسور با سیگنال خروجی جریانیسنسور با سیگنال خروجی جریانی

سنسور با سیگنال خروجی جریانی

شکل 1-15 چند نمونه سنسور با سیگنال خروجی جریانی

نحوه‌ی اتصال به کارت

سیگنال جریانی می‌تواند از سنسور دو سیمه یا چهار سیمه دریافت گردد که نوع دو سیمه‌ی آن متدوال‌تر می‌باشد. شکل‌های 1-16 و 1-17 نحوه‌ی اتصالات را نشان می‌دهد.

اتصال سنسور دو سیمه به کارت AI

شکل 1-16 اتصال سنسور دو سیمه به کارت AI

اتصال سنسور چهار سیمه به کارت AI

شکل 1-17 اتصال سنسور چهار سیمه به کارت AI

 

پیام بگذارید