Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
V. Sử dụng module Analog.

V. Sử dụng module Analog.

Tải bản đầy đủ - 0trang

a) Khái niệm



Module analog là một công cụ để xử lý các tín hiệu tương tự thơng qua

việc xử lý các tín hiệu số.

b) Analog input

Thực chất nó là một bộ biến đởi tương tự - số (A/D). Nó chuyển tín hiệu

tương tự ở đầu vào thành các con số ở đầu ra. Dùng để kết nối các thiết bị

đo với bộ điều khiển: chẳng hạn như đo nhiệt độ.

c) Analog output

Analog output cũng là một phần của module analog. Thực chất nó là một

bộ biến đởi số - tương tự (D/A). Nó chuyển tín hiệu số ở đầu vào thành

tín hiệu tương tự ở đầu ra. Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đo

tương tự. Chẳng hạn như điều khiển Van mở với góc từ 0-100%, hay điều

khiển tốc độ biến tần 0-50Hz.

d) Nguyên lý hoạt động chung của các cảm biến và các tín hiệu đo chuẩn

trong công nghiệp.

- Thông thường đầu vào của các module analog là các tín hiệu điện áp hoặc

dòng điện. Trong khi đó các tín hiệu tương tự cần xử lý lại thường là các tín

hiệu khơng điện như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, khối lượng . . . Vì

vậy người ta cần phải có một thiết bị trung gian để chuyển các tín hiệu này

về tín hiệu điện áp hoặc tín hiệu dòng điện – thiết bị này được gọi là các đầu

đo hay cảm biến.

- Để tiện dụng và đơn giản các tín hiệu vào của module Analog Input và tín

hiệu ra của module Analog Output tn theo chuẩn tín hiệu của cơng

nghiệp.Có 2 loại chuẩn phở biến là chuẩn điện áp và chuẩn dòng điện.

+ Điện áp : 0 – 10V, 0-5V,



±



5V…



+ Dòng điện : 4 – 20 mA, 0-20mA,



±



10mA.

- Trong khi đó tín hiệu từ các cảm biến đưa ra lại không đúng theo chuẩn . Vì

vậy người ta cần phải dùng thêm một thiết chuyển đổi để đưa chúng về

chuẩn công nghiệp.

- Kết hợp các đầu cảm biến và các thiết bị chuyển đởi này thành một bộ cảm

biến hồn chỉnh , thường gọi tắt là thiết bị cảm biến, hay đúng hơn là thiết

đo và chuyển đổi đo ( bộ transducer).



Module analog

Thiết bị cảm biến

0 – 10V

Thiết bị chuyển đởi

Đầu đo

Tín hiệu vào khơng điện



4-20 mA



Tín hiệu ra tương tự

0 – 10 V ; 4 – 20 mA



Analog Input

( A/D)

Các con số



Analog Output

( D/A)

Các con số



2) Giới thiệu về module analog EM 235

- EM 235 là một module tương tự gồm có 4AI và 1AO 12bit (có tích hợp các



bộ chuyển đởi A/D và D/A 12bit ở bên trong).



a) Các thành phần của module analog EM235.



Thành phần



VI. Mô tả



4 đầu vào tương tự A+ , A- , RA

được kí hiệu bởi

B+ , B- , RB

các chữ cái

C+ , C- , RC

A,B,C,D



Các đầu nối của đầu vào A



D+ , D- , RD



Các đầu nối của đầu vào D



Các đầu nối của đầu vào B

Các đầu nối của đầu vào C



1 đầu ra tương tự (MO,VO,IO)



Các đầu nối của đầu ra



Gain



Chỉnh hệ số khuếch đại



Offset



Chỉnh trơi điểm khơng



Switch cấu hình



Cho phép chọn dải đầu vào và độ phân

giải



Sơ đồ khối đầu vào Analog.



Sơ đồ khối đầu ra Analog



b)

+

+

+



Định dạng dữ liệu

Dữ liệu đầu vào:

Kí hiệu vùng nhớ : AIWxx (Ví dụ AIW0, AIW2…)

Định dạng:

Đối với dải tín hiệu đo khơng đối xứng (ví dụ 0-10V,0-20mA):



MSB



LSB



15 14

0



3



Dữ liệu 12 bit



2

0



1



0



0



0



Module analog input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào (áp, dòng)

÷



thành giá trị số từ 0 32000.

+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ



±



10V,



±



10mA,):



MSB

15

Dữ liệu 12 bit



LSB

4



3



2



1



0



0



0



0



0



Module analog input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào áp,

÷



dòng) thành giá trị số từ -32000 32000.

-



Dữ liệu đầu ra:

+ Kí hiệu vung nhớ AQWxx (Ví dụ AQW0, AQW2…)

+ Định dạng dữ liệu

+ Đối với dải tín hiệu đo khơng đối xứng (ví dụ 0-10V,4-20mA):

MSB

15



LSB

14



0



4



Dữ liệu 11 bit



3



2



1



0



0



0



0



0



÷



Module analog output của S7-200 chuyển đởi con số 0 32000 thành tín hiệu

÷



điện áp đầu ra 0 10V.

±



+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ 10V,

module Analog output của S7-200 không hỗ trợ.



±



10mA,): Kiểu này các



MSB



LSB



15



4



Dữ liệu 12 bit



-



3

0



2

0



1

0



0

0



Bảng tổng hợp :

Định dạng dữ liệu

Kiểu tín hiệu đối xứng (

10V,



±



Giá trị chuyển đởi

- 32000 đến +32000



±



10mA,)



Tín hiệu khơng đối xứng (0

÷

10V, 4 20mA)



÷



c) Cách nối dây

- Đầu vào tương tự:

+ Với thiết bị đo đầu ra kiểu điện áp:



0 đến +32000



RA

+

-



A+



Điện áp



A-



+ Với thiết bị đo tín hiệu đầu ra dòng điện:



RA

A+



4-20

mA



A-



PS

PS



M



Hoặc :



RA

A+



+



A-



-



Đầu ra tương tự:



4-20

mA



L+

M



MO



-



VO



Tải điện áp



IO



Tải dòng điện



Cấp nguồn cho module:



M



Nguồn

24 VDC



L+



Tổng quát cách nối dây:



d) Cài đặt dải tín hiệu vào



Module EM 235 cho phép cài đặt dải tín hiệu và độ phân giải của đầu vào

bằng switch:



On

Off



Sau đây là bảng cấu hình :

Dải khơng đối xứng



Dải đầu vào

đơn cực



Độ phân giải



SW1



SW2 SW3 SW4



SW

5



ON



OFF OFF ON



OFF ON



0 – 50 mV



12.5 uV



OFF



ON



OFF ON



0 – 100 mV



25 uV



ON



OFF OFF OFF



ON



ON



0 – 500 mV



125 uV



OFF



ON



ON



ON



0–1V



250 uV



ON



OFF OFF OFF



OFF ON



0–5V



1.25 mV



ON



OFF OFF OFF



OFF ON



0 – 20 mA



5 uA



OFF



ON



OFF ON



0 – 10 V



2.5 mV



OFF ON



OFF OFF



OFF OFF



SW6



Dải đối xứng



Dải đầu vào

lưỡng cực



Độ phân giải



SW1



SW2 SW3 SW4



SW

5



ON



OFF OFF ON



OFF OFF



± 25 mV



12.5 uV



OFF



ON



OFF OFF



± 50 mV



25 uV



OFF



OFF ON



OFF OFF



± 100 mV



50 uV



ON



OFF OFF OFF



ON



OFF



± 250 mV



125 uV



OFF



ON



ON



OFF



± 500 mV



250 uV



OFF



OFF ON



ON



OFF



± 1V



500 uV



ON



OFF OFF OFF



OFF OFF



± 2.5 V



1.25 mV



OFF



ON



OFF OFF



±5V



2.5 mV



OFF



OFF ON



OFF OFF



± 10 V



5 mV



OFF ON

ON



OFF OFF

OFF



OFF OFF

OFF



SW6



e) Trình tự thiết lập và căn chỉnh cho module analog.

 Căn chỉnh đầu vào cho module analog.

- Hãy tắt nguồn cung cấp cho module.

- Gạt switch để chọn dải đo đầu vào.

- Bật nguồn cho CPU và module để module ởn định trong vòng 15 phút.

- Sử dụng các bộ truyền, nguồn áp, hoặc nguồn dòng, cấp giá trị o đến một



trong những đầu vào.

- Đọc giá trị nhận trong CPU.

- Căn cứ vào giá trị hãy chỉnh OFFSET để đưa giá trị về 0(căn chỉnh đến

0) hoặc giá trị cần thiết kế.

- Sau đó nối một trong những đầu vào với giá trị lớn nhất của dải đo.

- Đọc giá trị nhận được trong CPU.

- Căn cứ vào giá trị đó hãy chỉnh GAIN để được giá trị là 32760 hoặc giá

trị số cần thiết kế.

- Lặp lại các bước chỉnh OFFSET và GAIN nếu cần thiết.

 Chú ý

- Phải chắc chắn nguồn cung cấp cho cảm biến phải được loại bỏ nhiễu và

phải ởn định.

- Dây dẫn tín hiệu phải có lớp bảo vệ chống nhiễu.

- Các đầu vào analog không sử dụng phải được nối ngắn mạch(ví dụ A+

nối với A-)

3) Một số ứng dụng

Viết chương trình con tính tốn giá trị điện áp đo từ chiết áp.



CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

I. Lựa chọn thiết bị.

1) Cảm biến nhiệt độ

- Là dụng cụ chuyển đổi đại lượng nhiệt thành các đại lượng vật lí khác, như



điện, áp suất…Cảm biến nhiệt độ có khả năng nhận biết được tín hiệu nhiệt

độ một cách chính xác và chuển đởi thành tín hiệu đo lường.

Cụ thể, bài tập lớn này chúng em sử dụng cặp nhiệt điện. Đây là dụng cụ đo

nhiệt độ rộng rãi trong công nghiệp.

- Cơ sở chế tạo cặp nhiệt điện dựa trên các nguyên lý sau

+

Hiệu ứng thomson: qua 1 dây dẫn cd dòng điện I và hiệu nhiệt

trên dây là T1-T2 thì sẽ có một sự hấp thụ to

+

Hiệu ứng Seebeck: trong 1 dây dẫn bất kỳ, khi có sự chênh lệch

nhiệt độ tại một điểm thì ngay tại điểm đó xuất hiện một suất điện

động.

+

Hiệu ứng Pentier: Khi dòng điện đi qua một mối nối của 2 dây

dẫn thì tại vị trí mối nối sẽ có sự hấp thị hay tỏa to

-



Nguyên tắc, cấu tạo của cặp nhiệt độ đựa theo cơ sở thực nghiệm

Khi nung nóng một dây dẫn kim loại hay một đoạn dây, tại đó tập chung

điện tử tự do và có khuynh hướng khuếch tán từ nơi tập chung nhiều đến nơi

tập chung ít. Có nghĩa từ đầu nóng(+) sang đầu nguội(-) (hiệu ứng Seebeck)

ở đoạn dây suất diện động thomson thụ thuộc vào bản chất của dây kim loại.

- Cấu tạo: Cặp nhiệt điện được chế tạo bằng 2 sợi kim loại khác nhau, và có ít

nhất là 2 mối nối. Một đầu được giữ ở nhiệt độ chuẩn gọi là đầu ra, đầu còn

lại tiếp xúc với đối tượng đo. Cặp nhiệt điện có cực âm và cực dương(đánh

dấu màu) Tùy theo vật liệu chế tạo, cặp nhiệt điện được chia thành các loại

sau.

+ Loại S: kết hợp giữa sắt và constantan, trong đó sắt là cực dương,

constantan là cực âm. Hệ số seebeck là 51µV/oc ở 20oC

+ Loại T: kết hợp giữa đồng với constantan, đồng là cực dương,

constantan là cực âm. Hệ số seebeck(s) là 40µV/oC ở 20oC

+ Loại E: kết hợp giữa Chromel(+) và constantan(-). S=62µV/oC ở 20 oC

+ Loại S,R,B: dùng hợp kim platinum và rhodirum, có S=7µV/ oC ở

20oC

- Cách sử dụng:

-



+ Cặp nhiệt điện cần có vỏ bảo vệ chống tác nhân bề ngồi. Đặt ở nơi thích

hợp vì nhiệt khơng phân bố đều.



-



-



-



+ Vị trí lắp đặt, tránh có từ trường, điện trường mạnh(trong bài có sử dụng

hệ thống quạt gây nhiễu)

+ Để cặp nhiệt thẳng đứng đề phòng ống bảo vệ biến dạng do nhiệt độ cao.

Quan biểu đồ ở trên, ta sử dụng cặp nhiệt độ K để phù hợp với bài tập lớn.

Có dải đo từ 0 đến 150 oC, và dải điện áp từ 0-55mV

Ta có cơng thức tính U=S(Td-Tq)

S: Độ nhạy cảm của cảm biến. S=40 µV/oC ở 20 oC

Td: Nhiệt độ cần đo

Tq:Nhiệt độ mơi trường

Do tín hiệu của cảm biến phụ thuộc vào giá trị đo và nhiệt độ mơi trường

nân cần có biện pháp khử giá trị môi trường.

Mặt khác, do điện áp thay đổi một lượng rất nhỏ khi nhiệt độ thiết bị thay

đổi từ 0 oC -150 oC nên nó phải được đưa qua một bộ khuếch đại điện áp

trước khi đưa vào ngõ vào analog của PLC.

Cụ thể, ta sử dụng mạch đơn giản để khuếch đại điện áp nó phụ thuộc vào

gia trị của 2 điện trở R1,R2.



2) Bộ khuếch đại khơng đảo.



Vout=VIN(1+)

Tính tốn các đại lượng cần đo.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

V. Sử dụng module Analog.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×