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了解离散和模拟I / O.

那么你觉得怎么样,这杯半满或半空?对我来说,这可能有点难以回答,并且可以根据我所拥有的那一天而有所不同,但如果我们问一个水平,为什么不让PLC答案?事实上,为什么不让PLC告诉我们水平,水的温度,填充的流速,玻璃的可用容量和底部施加的压力?离散VS模拟I / O.好的,通常你不会为这种小应用程序使用PLC,但是在更大的比例上说油库,PLC可以回答所有这些问题。新利足球但是如何让PLC“看到”这个水库,更不用说,让我们告诉我们它有多满了?好吧,我很高兴你问,或者我问,或者其他。我们需要一个可以让PLC从周围环境中获取信息并处理它的设备。我们还需要一个将允许PLC根据需要影响其周围环境的设备。我们需要的是I / O,我的意思是I / O是输入和输出。对于此讨论,我们将专注于I / O的两种主要类型:模拟和离散。

离散I / O.

让我们迈出最简单的第一,离散。离散信号是打开或关闭,真或假的信号。想想你家里的一条灯开关。开关要么打开灯,否则它会关闭它,除非它是荧光灯,否则它可能仍然闪烁。因为在这两个状态之一中存在离散信号,所以它们由如下所示的方波表示。离散VS模拟I / O.在里面PLC.世界,有许多用于离散I / O的用途。供应开/关信号的一些设备是按钮,PhotoEyes,限位开关,浮动开关和接近开关。在我的初创天中,我做了很多工作与某个包裹服务。他们使用了很多开/关传感和控制,以便跟踪包裹并将它们置于正确的目的地或卡车。photoeyes,它是发出红外光束的设备,并且可以在打破的梁被打破时可以感测,以通过它们的分拣过程来广泛用于检测和跟踪包装。控制系统新利足球的应用将确定您选择的离散设备的类型。有各种离散的终端设备和模块可用于PLC系统中以发送和接收开/关信号。这些设备可以是AC或DC,可用于不同的电压范围。0-24VDC和0-230VAC是两个电压范围可用,0个是OFF信号和24VDC或230VAC为ON信号。通常有一个检测阈值,其中0-24VDC模块将在22VDC中检测到ON信号和2VDC以下的任何内容。 Now let’s look at analog.

模拟I / O

模拟信号是可以变化或变化的信号。我们生活在模拟世界中,我们的感官是模拟接收器。“感觉很热!”,“你能说起来吗?”和“看看所有的颜色!”是陈述,显示如何如何影响温度,声音和光线可能会影响我们的感官。回到灯切换例子;我们现在在我们家中安装一点情绪照明。而不是定期开/关开关,我们将使用调光器开关。调光器开关将在线中的电阻变化,导致光在我们选择时昏暗或亮。较新的Dimmer开关已经提升为更高效,但对于这个例子来说,我们正在旧学校。 The voltage supplied to the light will not be a constant level but a changing one set between the upper and lower limits. This is usually represented by a sine wave.离散VS模拟I / O.

使用传感器

位置,水平,温度,压力,流量和速度只是模拟设备可以提供给控制系统的一些测量。你可能会问自己:“压力如何,身体数量,成为电信号?”这是一个很棒的问题!转换是使用换能器完成的。一种传感器将采用像压力的物理量并将其转换为电信号。许多换能器使用物理量来控制电路中的电阻。例如,RTD(电阻温度检测器)将基于热量改变其电阻值。随着电路中的电阻增加,随着热量的增加,改变提供的电压或电流。对于使用应变仪的压力传感器也是如此。随着压力施加到应变仪,电路中的电阻升高,电压或电流水平变化。一些流动探测器将使用流体的流动推动连接到旋转电位器的翅片。更快的流量等于更大的电阻变化。离散VS模拟I / O.我在海上石油工业工作中遇到的最酷的传感器之一是沙探测器。该换能器是声学的,附着在从海底上抽出油的管道。它实际上会倾听靠在管道内侧的砂摩擦。如果钻井绘制太多的沙子,声音的声音量被转换为用于提醒人员的模拟信号,这可能会崩溃。传感器提供的电信号可以是基于电压或电流的。4至20mA,0至20mA,0至10VDC和-10至+10 VDC是换能器产生的一些可用范围。PLC提供电压或电流,换能器将在其配置的范围内返回值。该值将与存在的压力,流量等成比例。我们现在抵达了这一讨论的两个重要部分:缩放和解决方案。

缩放

缩放是指我们将返回的原始电压或电流值转换为有意义的测量值。假设我有一个4-20mA的流量计,它将一个8mA的信号返回给PLC。这意味着此时有8mA的流体在流动,对吧?当然不是。我们需要把原始值放大到有意义的值,比如说加仑每分钟。我们从制造商知道,流量计校准读数的流量为0至200加仑/分钟。因此,在我们的系统中,我们可以将原始值4-20mA缩放为0- 200gpm。通常情况下,这可以使用编程软件来完成,如下所示,在我们的值8mA缩放后,我们看到目前的流量为50加仑/分钟。离散VS模拟I / O.

解决

现在让我们来看看分辨率。分辨率和准确性齐头并进;您的决议越多,您的测量就越准确。模拟模块被评定为它们提供的分辨率。12位,13位和16位分辨率是可用的。那么拥有12位分辨率的4-20mA模块意味着什么意味着什么?12位二进制单词可以具有4096个不同的组合。因此,我们的具有12位分辨率的模块可以在4-20mA范围内具有4096(4095具有标志)的不同测量。换句话说,4-20范围可以分为4096种不同的碎片。碎片越多,更准确。 How accurate? Well, our total range is 16mA (20 minus 4) and if we divide our total range by 4096 pieces, we see that our module can detect each 0.00390625mA of change.

噪音

最后一件事,当使用模拟信号时,重要的是要记住它们高度易受噪声。噪音可能导致控制系统中的错误读数和不稳定的行为。看看下图。当储罐内部达到5.9VDC的原始压力信号达到5.9VDC时,我的系统将在坦克上打开压力浮雕阀。左侧的返回信号没有问题。随着右边的噪音,祝你好运!离散VS模拟I / O.如果您想了解更多关于自动化或自动化过程的信息,请下载我们的自动化101:控制系统工程电子书的行业指南。