1

Sygnał analogowy

h

Sygnał analogowy (Analog Signal):

sygnał, którego warto

ś

ci

nale

żą

do ci

ą

głego (nieprzeliczalnego) zbioru i mog

ą

si

ę

zmienia

ć

w dowolnej chwili.

f(t)

t

Sygnał próbkowany

h

Sygnał próbkowany

– sygnał b

ę

d

ą

cy ci

ą

giem impulsów, sygnał

dyskretny w czasie.

h

Cz

ę

stotliwo

ść

próbkowania

– odwrotno

ść

odst

ę

pu czasu mi

ę

dzy

kolejnymi próbkami.

f(t)

t

T

2T

3T

4T

5T

6T

7T

2

Sygnał kwantowany

h

Sygnał kwantowany

- sygnał, którego warto

ś

ci nale

żą

do

dyskretnego (przeliczalnego) zbioru.

h

Kwantyzacja

– przypisanie warto

ś

ci analogowych do najbli

ż

szych

poziomów reprezentacji. Zawsze wi

ąż

e si

ę

z utrat

ą

informacji.

f(t)

t

Rozdzielczo

ść

h

Rozdzielczo

ść

przetwornika A/C okre

ś

la liczb

ę

dyskretnych warto

ś

ci,

jakie mo

ż

e wytworzy

ć

.

h

Wyra

ż

a si

ę

j

ą

w bitach – np. przetwornik, który przetwarza sygnał na

8 warto

ś

ci posiada rozdzielczo

ść

3 bity, gdy

ż

2

3

= 8.

h

Rozdzielczo

ść

napi

ę

cia przetwornika A/C jest równa całkowitej skali

pomiaru podzielonej przez liczb

ę

poziomów kwantyzacji.

f(t)

t

111

110

101

100

011

010

001

000

3

Sygnał kwantowany i próbkowany

f(t)

t

T

2T

3T

4T

5T

6T

7T

111

100

011

010

001

101

110

000

Czujniki pomiarowe

h

Czujniki pomiarowe słu

żą

do pomiaru wielko

ś

ci nieelektrycznych

metodami elektrycznymi.

h

Czujniki ró

ż

ni

ą

si

ę

:

q

rodzajem mierzonej wielko

ś

ci nieelektrycznej,

q

zasad

ą

działania,

q

zakresem pomiaru,

q

dokładno

ś

ci

ą

pomiaru,

q

konstrukcj

ą

,

q

wielko

ś

ci

ą

i postaci

ą

sygnału pomiarowego.

4

Pomiar temperatury

h

Do pomiaru temperatury słu

żą

:

q

termometry oporowe (rezystancyjne),

q

ogniwa termoelektryczne (termopary).

h

Termometry oporowe:

q

stosowane do pomiaru temperatury w zakresie od -200°C do
+800°C,

q

zasada działania polega na zmianie rezystancji drutu
oporowego w funkcji zmiany temperatury,

q

powinny by

ć

zasilane za stabilizowanego

ź

ródła napi

ę

cia,

q

w celu skompensowania oporno

ś

ci kabli przył

ą

czeniowych,

przetworniki pomiarowe współpracuj

ą

ce z czujnikami

rezystancyjnymi mog

ą

by

ć

podł

ą

czane do czujnika przy

pomocy linii 3-przewodowej lub 4-przewodowej.

Termopary

h

Ogniwa termoelektryczne:

q

stosowane do pomiaru temperatury w zakresie od -200°C do
+1800°C

q

zasada działania polega na pomiarze siły elektromotorycznej
powstałej w miejscu styku dwóch ró

ż

nych metali pod

wpływem ró

ż

nicy temperatury w miejscu pomiarowym,

q

przewody wyprowadzone z termoelementu powinny by

ć

umieszczone w otoczeniu, w którym panuje stała temperatura.
W przeciwnym razie nale

ż

y mierzy

ć

t

ą

temperatur

ę

(tzw.

temperatur

ę

zimnych zł

ą

czy. Umo

ż

liwi to wprowadzenie

poprawek do pomiaru eliminuj

ą

cych niepo

żą

dane siły

elektromotoryczne – tzw. kompensacja zimnych zł

ą

czy.

5

Tensometry

h

Czujniki tensometryczne:

q

stosowane do pomiaru masy/ci

ęż

aru,

q

zmieniaj

ą

rezystancj

ę

w funkcji napr

ęż

e

ń

(działaj

ą

cych sił),

q

ze wzgl

ę

du na stabilno

ść

i dokładno

ść

pomiaru wa

ż

ne jest,

aby sterownik dysponował bardzo dobrym

ź

ródłem

zasilania mostka tensometrycznego oraz metodami
kompensacji t

ę

tnie

ń

tego

ź

ródła.

h

Standardy sygnałów wej

ś

ciowych modułów tensometrycznych

w PLC:

± 25 mV

± 50 mV

± 100 mV

Moduły wej

ść

analogowych w PLC

h

Wej

ś

cia

analogowe

umo

ż

liwiaj

ą

ś

ledzenie

i

nadzorowanie

procesów

charakteryzuj

ą

cych

si

ę

płynn

ą

zmienno

ś

ci

ą

parametrów, jak temperatura, ci

ś

nienie, poziom, poło

ż

enie.

h

Moduły wej

ść

analogowych posiadaj

ą

przetworniki analogowo-

cyfrowe, których zadaniem jest przetworzenie sygnału ci

ą

głego na

warto

ść

liczbow

ą

proporcjonaln

ą

do

analogowego

sygnału

wej

ś

ciowego.

h

W automatyce sygnały analogowe wyst

ę

puj

ą

w standardach:

0…20 mA

4…20 mA

0…10 V

-10 … +10 V

6

Sygnały analogowe

h

Wg PN-IEC1133-2 standard 0-20 mA nie jest zalecany do nowych
instalacji.

h

Standard 4-20 mA jest lepszy od 0-20 mA, gdy

ż

:

q

umo

ż

liwia wykrywanie przerw w obwodzie,

q

zapewnia bezpieczny odst

ę

p od poziomu szumów.

h

Stosowanie norm umo

ż

liwia wytwarzanie uniwersalnych

przyrz

ą

dów o standardowych wielko

ś

ciach wej

ś

ciowych i

wyj

ś

ciowych dostosowanych do ró

ż

nych urz

ą

dze

ń

automatyki.

h

Czujniki temperatury cz

ę

sto s

ą

wyposa

ż

one w przetwornik na

napi

ę

cie 0-10 V lub pr

ą

d 4-20 mA, dzi

ę

ki czemu w konfiguracji PLC

mo

ż

na stosowa

ć

standardowe moduły wej

ść

analogowych

napi

ę

ciowe lub pr

ą

dowe zamiast modułów termoparowych lub

rezystancyjnych.

Moduły wej

ść

analogowych

w sterownikach GE

MODUŁY WEJ

Ś

CIOWE

ZAKRES

ROZDZIELCZO

ŚĆ

NAPI

Ę

CIOWE

-10 do +10 V

0 do +10 V

12-16 bitów

PR

Ą

DOWE

0 do 20 mA

4 do 20 mA

12-16 bitów

NAPI

Ę

CIOWO-PR

Ą

DOWE

-10 do +10 V

0 do +10 V

0 do 20 mA

4 do 20 mA

12-16 bitów

TERMOPAROWE

J, K, N, T, E,

R, S, B, C

0.1

o

C, 0.5

o

C

REZYSTANCYJNE (RTD)

Pt100, Pt1000,
Ni120, Cu100

0.125

o

C, 0.5

o

C

TENSOMETRYCZNE

+/-20, 25, 30,

50, 100 mV

16 bitów

7

Moduł wej

ść

analogowych pr

ą

dowych

12-bitowa rozdzielczo

ść

max 2

12

– 1 = 4095

zakres: (0, +4095)

rozdzielczo

ść

pr

ą

dowa:

tryb 0-20 mA – 5

µ

A

tryb 4-20 mA – 4

µ

A

+4000 = 2# 0000 1111 1010 0000

=16# 0FA0

po przesuni

ę

ciu o 3 bity w lewo:

2# 0111 1101 0000 0000

16# 7D00 = 32000

Moduł wej

ść

analogowych napi

ę

ciowych

12-bitowa rozdzielczo

ść

max 2

11

– 1 = 2047

zakres: (-2048, +2047)
rozdzielczo

ść

napi

ę

ciowa: 5 mV

+2000 = 2# 0000 0111 1101 0000 = 16# 07D0

po przesuni

ę

ciu o 4 bity w lewo:

2# 0111 1101 0000 0000 = 16# 7D00 = 32000

-2000 = 2# 1111 1000 0011 0000 = 16# F830

po przesuni

ę

ciu o 4 bity w lewo:

2# 1000 0011 0000 0000 = 16# 8300 = -32000

8

Moduły wyj

ść

analogowych w PLC

h

Moduły wyj

ść

analogowych posiadaj

ą

przetworniki cyfrowo-

analogowe, które zamieniaj

ą

warto

ś

ci liczbowe na odpowiadaj

ą

ce

im poziomy napi

ę

cia lub pr

ą

du.

h

Standardy:

0…20 mA

4…20 mA

0…10 V

-10 … +10 V

h

Sterownik PLC poprzez wyj

ś

cia analogowe mo

ż

e oddziaływa

ć

na

urz

ą

dzenia wykonawcze takie, jak: regulatory temperatury (zmiana

warto

ś

ci

zadanej),

przemienniki

cz

ę

stotliwo

ś

ci

(sterowanie

obrotami silnika), zawory ze sterowaniem ci

ą

głym (sterowanie

stopniem otwarcia zaworu), serwonap

ę

dy.

Moduły wyj

ść

analogowych

w sterownikach GE

MODUŁY WYJ

Ś

CIOWE

ZAKRES

ROZDZIELCZO

ŚĆ

NAPI

Ę

CIOWE

-10 do +10 V

12-13 bitów

PR

Ą

DOWE

0 do 20 mA

4 do 20 mA

12-13 bitów

NAPI

Ę

CIOWO-

PR

Ą

DOWE

-10 do +10 V

0 do +10 V

0 do 20 mA

4 do 20 mA

16 bitów,

15 bitów,

15 bitów,

15 bitów

9

Moduł wyj

ść

analogowych napi

ę

ciowych

13-bitowa rozdzielczo

ść

max 2

12

– 1 = 4095

zakres: (-4096, +4095)

%AQ

U[V]

10

-10

-32000

+32000

Moduł wyj

ść

analogowych pr

ą

dowych

%AQ

I [mA]

0

20

+32000

%AQ

I [mA]

4

20

+32000

0

Tryb 0-20 mA

Tryb 4-20 mA

10

Literatura

1.

Katalog sterowników GE Fanuc serii 90-30. LI-ASK-PLC-GE3, Astor, Kraków.

2.

Seria 90-30. Opis systemu. LI-ASK-OS-GE1. Astor, Kraków 1997.

3.

Sałat A., Korpysz K., Obstawski P. Wst

ę

p do programowania sterowników PLC.

WKŁ 2010.

4.

PN-EN 61131-1: 1998. Sterowniki programowalne. Postanowienia ogólne.