ઓટોમેશન સિસ્ટમ્સમાં એકીકૃત એનાલોગ સિગ્નલો

જ્યારે આપણે કોઈ ચોક્કસ તકનીકી પ્રક્રિયા માટે ઓટોમેશન સિસ્ટમ બનાવીએ છીએ, ત્યારે આપણે કોઈક રીતે સેન્સર અને અન્ય સિગ્નલ ઉપકરણોને કનેક્ટ કરવાની જરૂર છે — એક્ટ્યુએટર્સ સાથે, કન્વર્ટર સાથે, કંટ્રોલર વગેરે સાથે. બાદમાં, નિયમ તરીકે, ફોર્મમાં સેન્સર તરફથી સિગ્નલ પ્રાપ્ત થાય છે. ચોક્કસ તીવ્રતાના વોલ્ટેજ અથવા વર્તમાન (એનાલોગ સિગ્નલોના કિસ્સામાં), અથવા ચોક્કસ સમયના પરિમાણો સાથેના કઠોળના સ્વરૂપમાં (ડિજિટલ સિગ્નલોના કિસ્સામાં).

આ વિદ્યુત સંકેતોના પરિમાણો અમુક ચોક્કસ રીતે સેન્સર દ્વારા ફિક્સ કરેલા ભૌતિક જથ્થાના પરિમાણોને અનુરૂપ હોવા જોઈએ, જેથી અંતિમ ઉપકરણનું નિયંત્રણ ઓટોમેશનના કાર્ય માટે પૂરતું હોય.

અલબત્ત, વિવિધ સેન્સરમાંથી એનાલોગ સિગ્નલોને એકીકૃત કરવું સૌથી અનુકૂળ છે, જેથી નિયંત્રકો લવચીકતા મેળવી શકે, જેથી વપરાશકર્તાને દરેક સેન્સર માટે તેના વ્યક્તિગત પ્રકારનું ઇન્ટરફેસ અને દરેક ઇન્ટરફેસ માટે તેના પોતાના સેન્સર પસંદ કરવાની જરૂર ન પડે.

ઇનપુટ-આઉટપુટ સિગ્નલોની પ્રકૃતિને એકીકૃત થવા દો, વિકાસકર્તાઓએ નક્કી કર્યું, કારણ કે આ અભિગમ સાથે ઉદ્યોગ માટે ઓટોમેશન સિસ્ટમ્સ અને ઓટોમેશન બ્લોક્સનો વિકાસ મોટા પ્રમાણમાં સરળ બનશે, અને સાધનોનું મુશ્કેલીનિવારણ, જાળવણી અને આધુનિકીકરણ ખૂબ સરળ બનશે - લવચીક. જો એક સેન્સર નિષ્ફળ જાય તો પણ, તમારે ચોક્કસ તે જ શોધવાની જરૂર નથી, તે અનુરૂપ આઉટપુટ સિગ્નલો સાથે એનાલોગ પસંદ કરવા માટે પૂરતું હશે.

આસપાસના તાપમાન, એન્જિનની ઝડપ, પ્રવાહીનું દબાણ, નમૂનાના યાંત્રિક તાણ, હવામાં ભેજ વગેરેનું માપન. - ઘણીવાર સંબંધિત સેન્સરમાંથી પ્રાપ્ત થતા સતત એનાલોગ સિગ્નલો પર પ્રક્રિયા કરીને કરવામાં આવે છે, જ્યારે કનેક્ટેડ ઉપકરણની સતત કામગીરી આપમેળે સુધારાઈ જાય છે: હીટિંગ એલિમેન્ટ, ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર, પંપ, પ્રેસ, વગેરે.

સૌથી સામાન્ય એનાલોગ સિગ્નલ કાં તો 0 થી 10 V સુધીના વોલ્ટેજ સિગ્નલ અથવા 4 થી 20 mA સુધીના વર્તમાન સિગ્નલ છે.

0 થી 10 V સુધી વોલ્ટેજ નિયંત્રણ

જ્યારે એકીકૃત 0 થી 10 V વોલ્ટેજ સિગ્નલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે 0 થી 10 V વોલ્ટેજનો આ સતત ક્રમ માપેલા ભૌતિક જથ્થાઓની શ્રેણી સાથે સંકળાયેલ છે, જેમ કે દબાણ અથવા તાપમાન.

ધારો કે તાપમાન -30 થી +125 °C થી બદલાય છે જ્યારે વોલ્ટેજ 0 થી 10V માં બદલાય છે, જેમાં 0 વોલ્ટ -30 °C અને 10 વોલ્ટ +125 °C તાપમાનને અનુરૂપ છે. આ તાપમાન હોઈ શકે છે. રિએક્ટન્ટ અથવા વર્કપીસ, અને મધ્યવર્તી તાપમાન મૂલ્યોમાં સ્પષ્ટ કરેલ શ્રેણીના વોલ્ટેજ મૂલ્યો સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત હશે. અહીં સંબંધ રેખીય હોવો જરૂરી નથી.

આ રીતે, વિવિધ ઉપકરણોને નિયંત્રિત કરવા તેમજ મોનિટરિંગ માહિતી મેળવવાનું શક્ય છે. ઉદાહરણ તરીકે, થર્મલ સેન્સર ધરાવતા રેડિયેટરમાં વર્તમાન તાપમાન દર્શાવવા માટે એનાલોગ આઉટપુટ હોય છે: 0 V — રેડિયેટરની સપાટીનું તાપમાન + 25 ° C અથવા તેનાથી ઓછું છે, 10 V — તાપમાન + 125 ° C સુધી પહોંચી ગયું છે — મહત્તમ અનુમતિપાત્ર.

અથવા કંટ્રોલરથી પંપના એનાલોગ ઇનપુટ પર 0 થી 10 V સુધીનો વોલ્ટેજ લાગુ કરીને, અમે કન્ટેનરમાં ગેસનું દબાણ સમાયોજિત કરીએ છીએ: 0 V — દબાણ વાતાવરણીય જેટલું છે, 5 V — દબાણ 2 atm, 10 છે. V — 4 એટીએમ. એ જ રીતે, તમે વિવિધ હેતુઓ માટે હીટિંગ ઉપકરણો, મેટલ કટીંગ મશીનો, વાલ્વ અને અન્ય ફિટિંગ અને એક્ટ્યુએટરને નિયંત્રિત કરી શકો છો.

વર્તમાન નિયંત્રણ (4 થી 20 mA વર્તમાન લૂપ)

ઓટોમેશન કંટ્રોલ માટે બીજા પ્રકારનું એકીકૃત એનાલોગ સિગ્નલ 4-20 mA વર્તમાન સિગ્નલ છે જેને "વર્તમાન લૂપ" કહેવાય છે. આ સિગ્નલનો ઉપયોગ ડ્રાઇવ્સને નિયંત્રિત કરવા માટે વિવિધ સેન્સરમાંથી સિગ્નલ મેળવવા માટે પણ થાય છે.

વોલ્ટેજ સિગ્નલથી વિપરીત, સિગ્નલની વર્તમાન પ્રકૃતિ તેને વધુ અંતર પર વિકૃતિ વિના પ્રસારિત કરવાની મંજૂરી આપે છે, કારણ કે લાઇન વોલ્ટેજ ડ્રોપ અને પ્રતિકાર આપોઆપ વળતર આપે છે. વધુમાં, ટ્રાન્સમિશન સર્કિટ્સની અખંડિતતાનું નિદાન કરવું ખૂબ જ સરળ છે - જો ત્યાં વર્તમાન છે, તો પછી રેખા અકબંધ છે, જો ત્યાં કોઈ પ્રવાહ નથી, તો ત્યાં એક ખુલ્લું સર્કિટ છે. આ કારણોસર, સૌથી નાનું મૂલ્ય 4 mA છે, 0 mA નહીં.

તેથી અહીં વર્તમાન સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કંટ્રોલ સિગ્નલ માટે પાવર સ્ત્રોત તરીકે થાય છે અને વોલ્ટેજ સ્ત્રોત તરીકે નહીં. તદનુસાર, ડ્રાઇવ નિયંત્રક પાસે 4-20 એમએ વર્તમાન ઇનપુટ હોવું આવશ્યક છે, અને સેન્સર ટ્રાન્સડ્યુસરમાં વર્તમાન આઉટપુટ હોવું આવશ્યક છે.ધારો કે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરમાં 4-20 mA નું કંટ્રોલ કરંટ ઇનપુટ છે, તો જ્યારે ઇનપુટ પર 4 mA અથવા તેથી ઓછા સિગ્નલ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે નિયંત્રિત ડ્રાઇવ બંધ થઈ જશે, અને જ્યારે 20 mA નો પ્રવાહ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે ગતિ કરશે. તેજ ગતિ.

દરમિયાન, વર્તમાન સેન્સર આઉટપુટ સક્રિય અને નિષ્ક્રિય બંને હોઈ શકે છે. વધુ વખત નહીં, આઉટપુટ નિષ્ક્રિય હોય છે, જેનો અર્થ છે કે વધારાના પાવર સપ્લાયની આવશ્યકતા છે, જે સેન્સર અને ડ્રાઇવ નિયંત્રક સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલ છે. સક્રિય આઉટપુટ સાથેના સેન્સર અથવા નિયંત્રકને પાવર સપ્લાયની જરૂર નથી કારણ કે તે બિલ્ટ-ઇન છે.

એનાલોગ વર્તમાન લૂપનો ઉપયોગ આજે એન્જિનિયરિંગમાં વોલ્ટેજ સિગ્નલો કરતાં વધુ થાય છે. તેનો ઉપયોગ કેટલાક કિલોમીટર સુધીના અંતરે થઈ શકે છે. સાધનસામગ્રીને સુરક્ષિત કરવા માટે, ઓપ્ટોકોપ્લર્સ જેવા ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના ગેલ્વેનિક આઈસોલેશનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. વર્તમાન સ્ત્રોતની અપૂર્ણતાને લીધે, મહત્તમ અનુમતિપાત્ર રેખા લંબાઈ (અને મહત્તમ રેખા પ્રતિકાર) એ વોલ્ટેજ પર આધાર રાખે છે જેમાંથી વર્તમાન સ્ત્રોત પૂરો પાડવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, 12 વોલ્ટના લાક્ષણિક સપ્લાય વોલ્ટેજ સાથે, પ્રતિકાર 600 ઓહ્મથી વધુ ન હોવો જોઈએ. પ્રવાહો અને વોલ્ટેજની શ્રેણીઓ GOST 26.011-80 «માપ અને ઓટોમેશનમાં વર્ણવેલ છે. સતત વિદ્યુત પ્રવાહ અને વોલ્ટેજનું ઇનપુટ અને આઉટપુટ».

પ્રાથમિક સિગ્નલ એકીકરણ સાધન - નોર્મલાઇઝેશન કન્વર્ટર

સેન્સરમાંથી પ્રાથમિક સિગ્નલને એકીકૃત કરવા - તેને 0 થી 10 V સુધીના વોલ્ટેજમાં અથવા 4 થી 20 mA સુધીના પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે, કહેવાતા કન્વર્ટરને સામાન્ય બનાવવું… આ પ્રમાણભૂત કન્વર્ટર તાપમાન, ભેજ, દબાણ, વજન વગેરે માટે ઉપલબ્ધ છે.

સેન્સરના સંચાલનના સિદ્ધાંત અલગ અલગ હોઈ શકે છે: કેપેસિટીવ, ઇન્ડેક્ટિવ, રેઝિસ્ટિવ, થર્મોકોપલ, વગેરે. જો કે, સિગ્નલની વધુ પ્રક્રિયામાં સગવડ માટે, આઉટપુટ એકીકરણ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે. તેથી જ સેન્સર ઘણીવાર વર્તમાન અથવા વોલ્ટેજમાં માપેલા મૂલ્યના પ્રમાણભૂત કન્વર્ટરથી સજ્જ હોય ​​છે.