Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Показать цену
Как формируется и передаётся аналоговый сигнал
При аналоговом вводе измеряемая физическая величина преобразуется в электрический сигнал. Например, датчик давления с диапазоном от 0 до 10 бар может формировать ток 4–20 мА:
- 4 мА соответствуют давлению 0 бар;
- 12 мА — давлению около 5 бар;
- 20 мА — давлению 10 бар.
Сигнал поступает на вход модуля, проходит через входные цепи и фильтрацию, после чего аналого-цифровой преобразователь — АЦП — переводит измеренное значение в цифровой код. По внутренней шине станции этот код передаётся в контроллер. ПЛК масштабирует его в инженерные единицы: градусы, бары, метры, литры в минуту, килограммы и другие величины.
При аналоговом выводе процесс идёт в обратном направлении. Контроллер рассчитывает управляющее значение и передаёт его модулю. Цифро-аналоговый преобразователь — ЦАП — формирует соответствующий ток или напряжение. При линейном масштабировании команда 50% будет соответствовать 5 В для диапазона 0–10 В или 12 мА для диапазона 4–20 мА.
Таким образом, по проводам между модулем и полевым устройством передаётся аналоговый сигнал, а внутри станции CREVIS информация передаётся уже в цифровом виде. Для термосопротивлений, термопар и тензодатчиков модуль непосредственно измеряет сопротивление или малое напряжение, создаваемое чувствительным элементом.
Основные типы аналоговых сигналов
В системах автоматизации используются унифицированные токовые и потенциальные сигналы, а также сигналы датчиков, которые подключаются к специализированным входам.
| Тип сигнала | Где применяется | Особенности |
|---|---|---|
| 4–20 мА | Датчики давления, уровня и расхода, измерительные преобразователи, позиционеры и регуляторы | Промышленный токовый сигнал с «живым нулём»: нижней границе рабочего диапазона соответствуют 4 мА |
| 0–20 мА | Измерительные и управляющие цепи с совместимым диапазоном | Нулевой ток является нижней границей диапазона, поэтому по одному значению 0 мА нельзя отличить штатный минимум от обрыва цепи |
| ±20 мА | Двухполярные измерительные сигналы | Позволяет передавать как положительные, так и отрицательные значения |
| 0–10 В | Частотные преобразователи, приводы, заслонки, регуляторы и измерительные устройства | Распространённый сигнал напряжения, который часто применяют внутри шкафа и на сравнительно коротких линиях |
| 0–5 и 1–5 В | Измерительные преобразователи и регуляторы | Диапазон входа или выхода выбирают в соответствии с характеристиками подключаемого прибора |
| ±5 и ±10 В | Реверсивные приводы, измерительные системы и двухполярные команды | Знак напряжения может задавать направление движения или знак измеряемой величины |
| RTD | Измерение температуры | Термосопротивление изменяет электрическое сопротивление в зависимости от температуры |
| NTC | Температурные измерения и контроль | Сопротивление термистора уменьшается при повышении температуры |
| Термопара | Измерение температуры | Формирует небольшое термоэлектрическое напряжение; при подключении учитывают тип термопары и компенсацию холодного спая |
| Сигнал тензодатчика | Весовые платформы, дозаторы и фасовочное оборудование | Малый дифференциальный сигнал тензометрического моста требует специализированного входа |
| 4–20 мА с HART | Интеллектуальные датчики и измерительные преобразователи | Основное измеренное значение передаётся током, а дополнительные параметры и диагностика — наложенным цифровым сигналом HART |
Тип и диапазон канала должны соответствовать подключаемому устройству. Датчик с выходом 0–10 В нельзя напрямую подключить к входу 4–20 мА. Диапазоны 0–20 и 4–20 мА также не являются взаимозаменяемыми без изменения настроек и масштабирования: у них одинаковая верхняя граница, но разная нижняя точка.
Почему в промышленности часто применяется сигнал 4–20 мА
Токовая петля 4–20 мА хорошо подходит для передачи измерительных и управляющих сигналов по протяжённым кабельным линиям. В последовательной цепи один и тот же ток проходит через датчик, кабель и вход модуля. Поэтому сопротивление проводов не прибавляется непосредственно к измеряемому значению, пока источник сигнала способен поддерживать заданный ток при суммарной нагрузке цепи.
Нижняя граница 4 мА называется «живым нулём». Она помогает отличить минимальное рабочее значение от обрыва линии или отключения питания, при которых ток обычно падает к нулю. Если оборудование поддерживает NAMUR NE 43, для передачи информации о неисправности могут использоваться отдельные уровни тока за пределами нормального диапазона измерения.
Двухпроводный измерительный преобразователь получает питание и передаёт сигнал по одной паре проводов. У трёх- и четырёхпроводных устройств питание и сигнальная цепь частично или полностью разделены. Поэтому при выборе модуля нужно проверить не только диапазон 4–20 мА, но и схему конкретного датчика. Наличие токового входа само по себе не означает, что модуль питает подключённый преобразователь.
Модули аналогового ввода и вывода CREVIS
В каталоге CREVIS представлены модули для приёма и формирования унифицированных токовых и потенциальных сигналов, непосредственного подключения температурных и тензометрических датчиков, а также решения специализированных измерительных задач.
Поддерживаемые диапазоны, количество каналов и функции зависят от конкретной модели. В таблице приведены основные группы оборудования и примеры модулей CREVIS.
| Группа модулей | Направление | Тип сигнала | Примеры моделей CREVIS | Назначение |
|---|---|---|---|---|
| Модули токового ввода | Аналоговый вход | 0–20, 4–20 и ±20 мА |
GT-3118: 0–20 и 4–20 мА; GT-3938: включая ±20 мА; M3938: включая ±20 мА |
Приём сигналов от датчиков давления, уровня, расхода, измерительных преобразователей и другого оборудования с токовым выходом |
| Модули ввода напряжения | Аналоговый вход | 0–5, 1–5, 0–10, ±5 и ±10 В |
GT-3468: 0–5, 1–5 и 0–10 В; GT-3948: включая ±5 и ±10 В; M3948: включая ±5 и ±10 В |
Приём сигналов от датчиков, преобразователей, измерительных приборов и других устройств с выходом по напряжению |
| Модули токового вывода | Аналоговый выход | 0–20 и 4–20 мА |
GT-4114: 0–20 мА; GT-4214: 4–20 мА; M4258: 4–20 мА |
Передача управляющих сигналов позиционерам клапанов, приводам, регуляторам и другому оборудованию с токовым входом |
| Модули вывода напряжения | Аналоговый выход | 0–5, 1–5, 0–10 и ±10 В |
GT-4668: 0–5, 1–5 и 0–10 В; GT-4564: ±10 В; M4428: 0–10 В |
Передача уставок частотным преобразователям, электроприводам, регуляторам мощности и другим устройствам с потенциальным входом |
| Модули для термосопротивлений и термисторов | Аналоговый вход | RTD, NTC и сопротивление |
GT-3708: термосопротивления RTD; GT-3758: термисторы NTC |
Измерение температуры по изменению электрического сопротивления подключённого датчика |
| Модули для термопар | Аналоговый вход | Сигналы термопар различных типов |
GT-3804: 4 канала; GT-3888: 8 каналов |
Подключение термопар и измерение температуры по формируемому ими термоэлектрическому напряжению |
| Модули подключения тензодатчиков | Аналоговый вход | Сигнал тензометрического моста |
GT-3002: приём сигнала тензодатчика; GT-3102: приём сигнала и расчёт веса |
Подключение тензодатчиков и весовых платформ, измерение нагрузки; GT-3102 дополнительно выполняет автоматический расчёт веса |
| Модули с поддержкой HART | Аналоговый вход | 4–20 мА и цифровой обмен HART |
GT-5914: серия G; M5914: серия M |
Измерение сигнала 4–20 мА и получение дополнительных параметров и диагностических данных от интеллектуальных полевых устройств |
| Модули измерения параметров трёхфазной сети | Аналоговый вход | Напряжение и ток трёхфазной сети |
GT-3901: до 500 В и 1 А AC; GT-3911: до 500 В и 5 А AC |
Измерение напряжения, тока, мощности, энергии, частоты, фазового угла и коэффициента мощности |
| Комбинированные модули | Аналоговый ввод и вывод | Ток и напряжение в зависимости от модели |
GT-3B14: настраиваемые каналы ввода или вывода; GT-3C18: входы напряжения и токовые выходы; M3C28: входы и выходы напряжения |
Одновременное подключение датчиков и исполнительных устройств к одному модулю, сокращение количества позиций в станции ввода-вывода |
Поддерживаемые диапазоны и количество каналов зависят от конкретной модели. В таблице перечислены типы сигналов, доступные в пределах каждой группы оборудования.














