精华内容
下载资源
问答
  • 哈喽,大家好,本期小飞哥带来的是常用的数字输出传感器的原理与使用说明,希望能对伙伴们有帮助! 实现目标: 了解常用传感器的原理实现,达到举一反三的效果,学会如何操作; 硬件准备: 声音传感器(或者...

    哈喽,大家好,本期小飞哥带来的是常用的数字量输出传感器的原理与使用说明,希望能对伙伴们有帮助!

    实现目标:

    了解常用传感器的原理实现,达到举一反三的效果,学会如何操作;

    硬件准备:

    声音传感器(或者其他同类传感器)

    LED灯

    单片机(STM32F103C8T6或其他)

    软件:

    keil5

     

    先来介绍几款我们在DIY小玩意的时候经常用到的几款传感器:

    一、常用传感器认识

     

     

    1、声传感器

    声音传感器,在某宝很容易找到,一般有4线制,三线制,主要区别是4线兼容3线的,4线的多一个模拟量输出,让我们开发的空间更大,比如对声音粗略的分等级,不同分贝的声音控制不同的设备,当然这种模块精度不高。

    输出方式:

    1)数字量输出:通过板载电位器设定声音检测阈值,当检测到声音超过阈值时,通过数字引脚DO输出低电平。

    2)模拟量输出:声音越大,AO引脚输出的电压值越高,通过ADC采集的模拟值越高。

    图片

    4线制声控传感器模块

    图片

     

    3线制声控传感器模块

     

     

    2光敏传感器

    接收端是光敏电阻,光照不同会呈现不同的电阻值,这种传感器同样也是有3线制,4线制,与上面声控传感器原理相同。

    输出方式:

    1)数字量输出:通过板载电位器设定光照检测阈值,当检测到光照强度超过阈值时,通过数字引脚DO输出低电平。

    2)模拟量输出:光照强度越大,AO引脚输出的电压值越高,通过ADC采集的模拟值越高。

    图片

    4线制光敏传感器模块

    图片

     

    3线制光敏传感器模块

     

    图片

    3烟雾传感器

    接收端是MQ-2烟雾传感器,MQ-2传感器对可燃气、烟雾等气体灵敏度高,这种传感器同样也是有3线制,4线制,与上面传感器原理相同,这个模块某宝大多是4线制,可能3线的不怎么好卖吧,哈哈

    输出方式:

    1)数字量输出:通过板载电位器设定烟雾检测阈值,当检测到烟雾浓度超过阈值时,通过数字引脚DO输出低电平。

    1)模拟量输出:烟雾浓度越大,AO引脚输出的电压值越高,通过ADC采集的模拟值越高。

    图片

    4线制烟雾传感器模块

    诸如此类的传感器还有很多,像雨水传感器、震动传感器等等,下面图片中的许多都是一样的原理,大家学会一种,就可以举一反三啦。

    图片

    二、原理图说明

    接下来,小飞哥以声音传感器为例,对此类传感器的通用底板做点简单介绍,下图是找的某款模块手册,做的也是非常用心了,板子上有LM393进行数字量输出,LM386对声音信号放大后作为模拟量输出,接着来分析下此模块的原理图。

    图片

    可以看到,声音信号进来之后,是比较微弱的,经过R1可调电阻控制声音的幅值,经过LM386对声音信号进行放大,放大倍数有两种方式,一种是pin 1及pin 8间加一个10μF的电容即可使增益变成200,也就是此模块采用的方式,另外一种是在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为200以内的任意值。

    然后放大后的声音信号,一路是经过c6电容去直流之后,直接输出至模块AOUT引脚,此信号可以结合我们的单片机ADC进行采集,然后可以对声音信号做傅里叶变化,显示屏显示,就可以得到音乐频谱啦。另一路是输入至LM393电压比较器,通过调节R3可调电阻,作为正相输入电压,当反相输入电压大于正相电压时,LM393输出高电平,反之,输出低电平,实现不同阈值下的电压比较功能,也就是检测声音的大小。

    图片

    什么是电压比较器? 简单地说, 电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的,这里不介绍),并判断出其中哪一个电压高,如图1所示。图1(a)是比较器,它有两个输入端:同相输入端(“+” 端) 及反相输入端(“-”端),有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器),同相端输入电压VA,反相端输入VB。VA和VB的变化如图1(b)所示。在时间0~t1时,VA>VB;在t1~t2时,VB>VA;在t2~t3时,VA>VB。在这种情况下,Vout的输出如图1(c)所示:VA>VB时,Vout输出高电平(饱和输出);VB>VA时,Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。

    如果把VA输入到反相端,VB输入到同相端,VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示,则Vout输出如图1(d)所示。与图1(c)比较,其输出电平倒了一下。输出电平变化与VA、VB的输入端有关。


     

    图片

    其他一些模块大多是没有前级放大芯片,模拟量是直接输出的,可能是由于输出的信号比较强吧,柱极咪头输出的声音电信号是非常微弱的,若果没有前置放大的话,单片机AD不好采集得到,所以前置放大器还是必须的。简单的应用场景,平时用的更多的是数字量输出,直接接到单片机IO,检测高低电平,然后控制后端继电器或者其他设备。

    三、声音传感器模块测试

     

    代码比较简单,主要用到外部中断引脚,或者普通IO轮训方式也可以,就不多说了,主要介绍下,实验用到的最小系统部分,主芯片用的是STM32F103C8T6,这也是小飞哥以前无聊画的板子,把以上介绍的多种传感器原理在最小系统板子上实现了,板子开源大家可以进群获取资料,主要包括以下功能:

    1) NRF24L01

    2) EEPROM

    3) 4个独立按键

    4) LED灯

    5) LED灯驱动电路

    6) 电压比较器电路

    7) 串口一键下载

     本次的介绍就到这里啦,后面有更精彩的内容,欢迎大家持续关注嵌入式实验基地!

      如果你觉得对自己有帮助的话,给个赞,点个关注,点个在看,感谢前进的道路上有你的陪伴!

    图片

    推荐阅读

    开源电路のSTM32最小系统设计

    ☞一种你值得拥有的简单易实现的开关电路

    ☞无线通讯之红外通讯

    DIY一个离线语音控制器

    HAL库us延时的3种实现方式

    逻辑分析仪的简单使用介绍(附带iic,uart,spi数据波形分析)

    ☞ART-PI重力感应无线智能小车第一弹----ART-PI扩展板设计

    ART-PI重力感应无线智能小车第二弹----Onenet+wifi+L298N电机驱动

    ☞ART-PI重力感应无线智能小车第三弹----RT-Studio+MPU6050+MQTT发布订阅

    ☞STM32 DAC音频输出

    PCB设计基础

    ☞OLED+ESP8266网络小时钟

     

    展开全文
  • 西门子S7-200模拟量编程

    千次阅读 多人点赞 2015-04-25 11:20:49
    西门子S7-200模拟量编程   本文以EM235为例讲解S7-200模拟量编程,主要包括以下内容: ...1、模拟量扩展模块接线图及模块...EM235是最常用模拟量扩展模块,它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。下面以E

    西门子S7-200模拟量编程

     

    本文以EM235为例讲解S7-200模拟量编程,主要包括以下内容:

    1、模拟量扩展模块接线图及模块设置

    2、模拟量扩展模块的寻址

    3、模拟量值和A/D转换值的转换

    4、编程实例

     

    模拟量扩展模块接线图及模块设置

     

    EM235是最常用的模拟量扩展模块,它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。下面以EM235为例讲解模拟量扩展模块接线图,如图1

    西门子S7-200模拟量编程

    1

    1演示了模拟量扩展模块的接线方法,对于电压信号,按正、负极直接接入X+和X-;对于电流信号,将RXX+短接后接入电流输入信号的“+”端;未连接传感器的通道要将X+和X-短接。

    对于某一模块,只能将输入端同时设置为一种量程和格式,即相同的输入量程和分辨率。(后面将详细介绍)

    EM235的常用技术参数:

    模拟量输入特性

    模拟量输入点数

    4

    输入范围

    电压(单极性)010V 05V 01V      0500mV 0100mV 050mV

    电压(双极性)±10V ±5V ±2.5V±1V  ±500mV  ±250mV ±100mV±50mV  ±25mV

    电流020mA

    数据字格式

    双极性 全量程范围-32000+32000
    单极性 全量程范围032000

    分辨率

    12A/D转换器

    模拟量输出特性

    模拟量输出点数

    1

    信号范围

    电压输出 ±10V
    电流输出020mA

    数据字格式

    电压-32000+32000
    电流032000

    分辨率电流

    电压12
    电流11

    下表说明如何用DIP开关设置EM235扩展模块,开关16可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。

     

    EM235开关

    /双极性选择

    增益选择

    衰减选择

    SW1

    SW2

    SW3

    SW4

    SW5

    SW6

     

     

     

     

     

    ON

    单极性

     

     

     

     

     

     

     

    OFF

    双极性

     

     

     

     

     

    OFF

    OFF

     

     

    X1

     

     

     

     

    OFF

    ON

     

     

    X10

     

     

     

     

    ON

    OFF

     

     

    X100

     

     

     

     

    ON

    ON

     

     

    无效

     

    ON

    OFF

    OFF

     

     

     

     

     

    0.8

    OFF

    ON

    OFF

     

     

     

     

     

    0.4

    OFF

    OFF

    ON

     

     

     

     

     

    0.2

    由上表可知,DIP开关SW6决定模拟量输入的单双极性,当SW6ON时,模拟量输入为单极性输入,SW6OFF时,模拟量输入为双极性输入。

    SW4SW5决定输入模拟量的增益选择,而SW1SW2SW3共同决定了模拟量的衰减选择。

    根据上表6DIP开关的功能进行排列组合,所有的输入设置如下表:

    单极性

    满量程输入

    分辨率

    SW1

    SW2

    SW3

    SW4

    SW5

    SW6

    ON

    OFF

    OFF

    ON

    OFF

    ON

    050mV

    12.5μV

    OFF

    ON

    OFF

    ON

    OFF

    ON

    0100mV

    25μV

    ON

    OFF

    OFF

    OFF

    ON

    ON

    0500mV

    125uA

    OFF

    ON

    OFF

    OFF

    ON

    ON

    01V

    250μV

    ON

    OFF

    OFF

    OFF

    OFF

    ON

    05V

    1.25mV

    ON

    OFF

    OFF

    OFF

    OFF

    ON

    020mA

    5μA

    OFF

    ON

    OFF

    OFF

    OFF

    ON

    010V

    2.5mV

    双极性

    满量程输入

    分辨率

    SW1

    SW2

    SW3

    SW4

    SW5

    SW6

    ON

    OFF

    OFF

    ON

    OFF

    OFF

    ±25mV

    12.5μV

    OFF

    ON

    OFF

    ON

    OFF

    OFF

    ±50mV

    25μV

    OFF

    OFF

    ON

    ON

    OFF

    OFF

    ±100mV

    50μV

    ON

    OFF

    OFF

    OFF

    ON

    OFF

    ±250mV

    125μV

    OFF

    ON

    OFF

    OFF

    ON

    OFF

    ±500

    250μV

    OFF

    OFF

    ON

    OFF

    ON

    OFF

    ±1V

    500μV

    ON

    OFF

    OFF

    OFF

    OFF

    OFF

    ±2.5V

    1.25mV

    OFF

    ON

    OFF

    OFF

    OFF

    OFF

    ±5V

    2.5mV

    OFF

    OFF

    ON

    OFF

    OFF

    OFF

    ±10V

    5mV

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    6DIP开关决定了所有的输入设置。也就是说开关的设置应用于整个模块,开关设置也只有在重新上电后才能生效。

    输入校准

    模拟量输入模块使用前应进行输入校准。其实出厂前已经进行了输入校准,如果OFFSETGAIN电位器已被重新调整,需要重新进行输入校准。其步骤如下:

    A、 切断模块电源,选择需要的输入范围。

    B、 接通CPU和模块电源,使模块稳定15分钟。

    C、 用一个变送器,一个电压源或一个电流源,将零值信号加到一个输入端。

    D、 读取适当的输入通道在CPU中的测量值。

    E、 调节OFFSET(偏置)电位计,直到读数为零,或所需要的数字数据值。

    F、 将一个满刻度值信号接到输入端子中的一个,读出送到CPU的值。

    G、 调节GAIN(增益)电位计,直到读数为32000或所需要的数字数据值。

    H、 必要时,重复偏置和增益校准过程。

    EM235输入数据字格式

    下图给出了12位数据值在CPU的模拟量输入字中的位置

    西门子S7-200模拟量编程

    2

    可见,模拟量到数字量转换器(ADC)的12位读数是左对齐的。最高有效位是符号位,0表示正值。在单极性格式中,3个连续的0使得模拟量到数字量转换器(ADC)每变化1个单位,数据字则以8个单位变化。在双极性格式中,4个连续的0使得模拟量到数字量转换器每变化1个单位,数据字则以16为单位变化。

    EM235输出数据字格式

    3给出了12位数据值在CPU的模拟量输出字中的位置:

    西门子S7-200模拟量编程3

    数字量到模拟量转换器(DAC)的12位读数在其输出格式中是左端对齐的,最高有效位是符号位,0表示正值。

     

    模拟量扩展模块的寻址

    每个模拟量扩展模块,按扩展模块的先后顺序进行排序,其中,模拟量根据输入、输出不同分别排序。模拟量的数据格式为一个字长,所以地址必须从偶数字节开始。例如:AIW0AIW2AIW4……AQW0AQW2……。每个模拟量扩展模块至少占两个通道,即使第一个模块只有一个输出AQW0,第二个模块模拟量输出地址也应从AQW4开始寻址,以此类推。

    4演示了CPU224后面依次排列一个4输入/4输出数字量模块,一个8输入数字量模块,一个4模拟输入/1模拟输出模块,一个8输出数字量模块,一个4模拟输入/1模拟输出模块的寻址情况,其中,灰色通道不能使用。

    西门子S7-200模拟量编程

    4

    模拟量值和A/D转换值的转换

    假设模拟量的标准电信号是A0Am(如:420mA),A/D转换后数值为D0Dm(如:640032000),设模拟量的标准电信号是AA/D转换后的相应数值为D,由于是线性关系,函数关系AfD)可以表示为数学方程:

    A=(DD0)×(AmA0)/(DmD0)+A0

    根据该方程式,可以方便地根据D值计算出A值。将该方程式逆变换,得出函数关系DfA)可以表示为数学方程:

    D=(AA0)×(DmD0)/(AmA0)+D0

    具体举一个实例,以S7-200420mA为例,经A/D转换后,我们得到的数值是640032000,即A04Am20D06400Dm32000,代入公式,得出:

    A=(D6400)×(204)/(320006400)+4

    假设该模拟量与AIW0对应,则当AIW0的值为12800时,相应的模拟电信号是6400×162560048mA

    又如,某温度传感器,-1060℃与420mA相对应,以T表示温度值,AIW0PLC模拟量采样值,则根据上式直接代入得出:

    T=70×(AIW06400)/2560010

    可以用T 直接显示温度值。

    模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难,该段多读几遍,结合所举例子,就会理解。为了让您方便地理解,我们再举一个例子:

    某压力变送器,当压力达到满量程5MPa时,压力变送器的输出电流是20mAAIW0的数值是32000。可见,每毫安对应的A/D值为32000/20,测得当压力为0.1MPa时,压力变送器的电流应为4mAA/D值为(32000/20)×46400。由此得出,AIW0的数值转换为实际压力值(单位为KPa)的计算公式为:

    VW0的值=(AIW0的值-6400)(5000100)/(320006400)100(单位:KPa

     

    编程实例

    您可以组建一个小的实例系统演示模拟量编程。本实例的的CPUCPU222,仅带一个模拟量扩展模块EM235,该模块的第一个通道连接一块带420mA变送输出的温度显示仪表,该仪表的量程设置为0100度,即0度时输出4mA100度时输出20mA。温度显示仪表的铂电阻输入端接入一个220欧姆可调电位器,简单编程如下:

    西门子S7-200模拟量编程

    温度显示值=(AIW0-6400/256

     

    编译并运行程序,观察程序状态,VW30即为显示的温度值,对照仪表显示值是否一致。

     

     

    展开全文
  • 模拟量信号干扰分析及解决方案

    千次阅读 2016-11-02 12:05:27
    关键词: PLC 模拟量 信号干扰 摘要:随着科学技术的发展,PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动...

    关键词: PLC 模拟量 信号干扰 摘要:随着科学技术的发展,PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各种电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性,设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行。

    1 . 概述

    随着科学技术的发展,PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各种电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性,设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行。

    2. 电磁干扰源及对系统的干扰

    影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源,即干扰源。

    干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中:按噪声产生的原因不同,分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等;按噪声的波形、性质不同,分为持续噪声、偶发噪声等;按声音干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压送加所形成。共模电压有时较大,特别是采用隔离性能差的电器供电室,变送器输出信号的共模电压普遍较高,有的可高达130V 以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O 模件损坏率较高的原因),这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指用于信号两极间得干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种让直接叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。

    3. PLC 控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢?

    (1) 来自空间的辐射干扰

    空间的辐射电磁场(EMI)主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的,通常称为辐射干扰,其分布极为复杂。若PLC 系统置于所射频场内,就回收到辐射干扰,其影响主要通过两条路径;一是直接对PLC 内部的辐射,由电路感应产生干扰;而是对PLC 通信内网络的辐射,由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小,特别是频率有关,一般通过设置屏蔽电缆和PLC 局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

    (2) 来自系统外引线的干扰

    主要通过电源和信号线引入,通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。

    (3)来自电源的干扰

    实践证明,因电源引入的干扰造成PLC 控制系统故障的情况很多,笔者在某工程调试中遇到过,后更换隔离性能更高的PLC 电源,问题才得到解决。

    PLC 系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广,

    将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化,开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路到电源边。PLC 电源通常采用隔离电源,但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上,由于分布参数特别是分布电容的存在,绝对隔离是不可能的。

    (4 ) 来自信号线引入的干扰

    与PLC 控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信号之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽略;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC 控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况也很多。

    (5)来自接地系统混乱时的干扰

    接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC 系统将无法正常工作。PLC 控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对 PLC 系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态加雷击时,地线电流将更大。

    此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC 内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC 工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC 的逻辑运算和数据存储,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。

    (6)来自PLC 系统内部的干扰

    主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,如逻辑电路互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC 制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容,比较复杂,作为应用部门是无法改变,可不必过多考虑,但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。

    4、系统受干扰时,常会遇到以下几种主要干扰现象:

    (1)系统发指令时,电机无规则地转动;

    (2)信号等于零时,数字显示表数值乱跳;

    (3) 传感器工作时,PLC采集过来的信号与实际参数所对应的信号值不吻合,且误差值是随机的、无规律的;

    (4)与交流伺服系统共用同一电源(如显示器等)工作不正常。

    5.怎样才能更好、更简单解决PLC系统干扰?

    1)理想状态下是选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源、动力线和信号线走线、电源接地要更加合理等等,但是需要不同设备厂商共同协作才能完成,很难做到,而且成本较高。

    2)利用模拟信号隔离器,有称作信号变送器、属于信号调理的范

    畴。其主要起抗干扰作用。正因为它有特强的抗干扰能力所以在自动化控制系统中应用非常广泛。尤其对于复杂的工业现场,控制程序越来越复杂,信号隔离器对各种模拟量信号进行输入、输出、电源三端隔离,的确是当今自动化控制系统中抗干扰的有效措施之一。

    6.为什么解决PLC系统干扰首选信号隔离器呢?

    1)使用简单方便、可靠,成本低廉,可同时解决多种干扰。

    2)可大量减轻设计人员、系统调试人员工作量,即使复杂的系统在普通的设计人员手里,也会变的非常稳定可靠。

    7.信号隔离器工作原理是什么?

    首先将PLC接收的信号,通过半导体器件调制变换,然后通过光感或磁感器件进行隔离转换,然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号,同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。

    8. 现在市场有那么多品牌的隔离器,价格参差不齐,该怎么选择呢?

    隔离器位于二个系统通道之间,所以选择隔离器首先要确定输入输出功能,同时要使隔离器输入输出模式(电压型、电流型、环路供电型等)适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能,例如:噪音与精度有关、功耗热量与可靠性有关,这些需要使用者慎选。总之,适用、可靠、产品性价比是选择隔离器的主要原则。



    原文链接:http://www.chinabaike.com/t/30892/2015/0913/3246000.html




    展开全文
  • 模拟量传输4-20ma电流

    千次阅读 2020-08-02 16:52:32
    工业上普遍需要测量各类非电物理量,例如温度、压力、速度、角度等,这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。 采用电流信号的原因...

    大家可能会非常熟悉RS232,RS485,CAN等工业上常用的总线,他们都是传输数字信号的方式。那么,我们用什么方式来传输模拟信号呢?工业上普遍需要测量各类非电物理量,例如温度、压力、速度、角度等,这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

     

    采用电流信号的原因是不容易受干扰,因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V,但是噪声的功率很弱,所以噪声电流通常小于nA级别,因此给4-20mA传输带来的误差非常小;电流源内阻趋于无穷大,导线电阻串联在回路中不影响精度,因此在普通双绞线上可以传输数百米;由于电流源的大内阻和恒流输出,在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0-5V的电压,低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。

     

    上限取20mA是因为防爆的要求:20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线:正常工作时不会低于4mA,当传输线因故障断路,环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出,必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线,加上两根电流输出线,总共要接4根线,称之为四线制变送器。当然,电流输出可以与电源公用一根线(公用VCC或者GND),可节省一根线,所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。其实大家可能注意到, 4-20mA电流本身就可以为变送器供电,变送器在电路中相当于一个特殊的负载,这种变送器只需外接2根线,因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA,因此在量程范围内,变送器通常只有24V,4mA供电(因此,在轻负载条件下高效率的DC/DC电源(TPS54331,TPS54160),低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器(如MSP430)对于两线制的4-20mA收发非常重要)。这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战。

     

    一般需要设计一个VI转换器,输入0-3.3v,输出4mA-20mA,可采用运放LM358,供电+12v。

     

    我们系统地来看看模拟量设备为什么都偏爱用4~20mA传输信号~

     

    4-20mA. DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会( IEC )过程控制系统采用的模拟信号传输标准。我国也采用这一国际标准信号制,仪表传输信号采用4-20mA.DC,接收信号采用1-5V.DC,即采用电流传输、电压接收的信号系统。

     

    一般仪器仪表的信号电流都为4-20mA,指最小电流为4mA,最大电流为20mA 。传输信号时候,因为导线上也有电阻,如果用电压传输则会在导线内产生一定的压降,那接收端的信号就会产生一定的误差了,所以一般使用电流信号作为变送器的标准传输。

     

    一、什么是4~20mA.DC(1~5V.DC)信号制?

     

    4~20mA.DC(1~5V.DC)信号制是国际电工委员会(IEC):过程控制系统用模拟信号标准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制,仪表传输信号采用4~20mA.DC,联络信号采用1~5V.DC,即采用电流传输、电压接收的信号系统。

     

    4~20mA电流环工作原理:

     

     

    在工业现场,用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输,会产生以下问题:第一,由于传输的信号是电压信号,传输线会受到噪声的干扰;第二,传输线的分布电阻会产生电压降;第三,在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

     

    为了解决上述问题和避开相关噪声的影响,我们用电流来传输信号,因为电流对噪声并不敏感。4~20mA的电流环便是用4mA表示零信号,用20mA表示信号的满刻度,而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

     

    二、4~20mA.DC(1~5V.DC)信号制的优点?

     

    现场仪表可实现两线制,所谓两线制即电源、负载串联在一起,有一公共点,而现场变送器与控制室仪表之前的信号联络及供电仅用两根电线。因为信号起点电流为4mA.DC,为变送器提供了静态工作电流,同时仪表电气零点为4mA.DC,不与机械零点重合,这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。而且两线制还便于使用安全栅,利于安全防爆。

     

    控制室仪表采用电压并联信号传输,同一个控制系统所属的仪表之间有公共端,便于检测仪表、调节仪表、计算机、报警装置配用,并方便接线。

     

    现场仪表与控制室仪表之间的联络信号采用4~20mA.DC的理由是:因为现场与控制室之间的距离较远,连接电线的电阻较大,如果用电压信号远传,优于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压,将产生较大的误差,而用恒流源信号作为远传,只要传送回路不出现分支,回路中的电流就不会随电线长短而改变,从而保证了传送的精度。

     

    控制室仪表之间的联络信号采用1~5V.DC理由是:为了便于多台仪表共同接收同一个信号,并有利于接线和构成各种复杂的控制系统。如果用电流源作联络信号,当多台仪表共同接收同一个信号时,它们的输入电阻必须串联起来,这会使最大负载电阻超过变送仪表的负载能力,而且各接收仪表的信号负端电位各不相同,会引入干扰,而且不能做到单一集中供电。

     

    采用电压源信号联络,与现场仪表的联络用的电流信号必须转换为电压信号,最简单的办法就是:在电流传送回路中串联一个250Ω的标准电阻,把4~20mA.DC转换为1~5V.DC,通常由配电器来完成这一任务。

     

    三、为什么变送器选择4~20mA.DC作传送信号?

     

    1、首先是从现场应用的安全考虑

     

    安全重点是以防爆安全火花型仪表来考虑的,并以控制仪表能量为前提,把维持仪表正常工作的静态和动态功耗降低到最低限度。输出4~20mA.DC标准信号的变送器,其电源电压通常采用24V.DC,采用直流电压的主要原因是可以不用大容量的电容器及电感器,就只需考虑变送器与控制室仪表连接导线的分布电容及电感,如2mm2 的导线其分布电容为0.05μ/km左右;对于单线的电感为0.4mH/km左右;大大低于引爆氢气的数值,显然这对防爆是非常有利的。

     

    2、传送信号用电流源优于电压源

     

    因为现场与控制室之间的距离较远,连接电线的电阻较大时,如果用电压源信号远传,由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压,将产生较大的误差,如果用电流源信号作为远传,只要传送回路不出现分支,回路中的电流就不会随电线长短而改变,从而保证了传送的精度。

     

    3、信号最大电流选择20mA的原因

     

    最大电流20mA的选择是基于安全、实用、功耗、成本的考虑。安全火花仪表只能采用低电压、低电流,4~20mA电流和24V.DC对易燃氢气也是安全的,对于24V.DC氢气的引爆电流为200mA,远在20mA以上,此外还要综合考虑生产现场仪表之间的连接距离,所带负载等因素;还有功耗及成本问题,对电子元件的要求,供电功率的要求等因素。

     

    4、信号起点电流选择4mA的原因

     

    输出为4~20mA的变送器以两线制的居多,两线制即电源、负载串联在一起,有一公共点,而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线。为什么起点信号不是0mA?这是基于两点:一是变送器电路没有静态工作电流将无法工作,信号起点电流4mA.DC,不与机械零点重合,这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。

     

    四、4~20mA传感器的由来?

     

    采用电流信号的原因是不容易受干扰、并且电流源内阻无穷大,导线电阻串联在回路中不影响精度,在普通双绞线上可以传输数百米。

     

    采用电流信号的原因是不容易受干扰,因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V,但是噪声的功率很弱,所以噪声电流通常小于nA级别,因此给4-20mA传输带来的误差非常小;电流源内阻趋于无穷大,导线电阻串联在回路中不影响精度,因此在普通双绞线上可以传输数百米;由于电流源的大内阻和恒流输出,在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0-5V的电压,低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。

     

    上限取20mA是因为防爆的要求:20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线:正常工作时不会低于4mA,当传输线因故障断路,环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出,必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线,加上两根电流输出线,总共要接4根线,称之为四线制变送器。当然,电流输出可以与电源公用一根线公用VCC或者GND,可节省一根线,称之为三线制变送器。其实大家可能注意到,4-20mA电流本身就可以为变送器供电。变送器在电路中相当于一个特殊的负载,特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可。这种变送器只需外接2根线,因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA,因此只要在量程范围内,变送器至少有4mA供电。

     

    因此、4-20mA的信号输出一般不容易受干扰而且安全可靠、所以工业上普遍使用的都是二线制4-20mA的电源输出信号。但为了能更好的处理传感器的信号、目前还有更多其它形式的输出信号:3.33MV/V;2MV/V;0-5V; 0-10V等。

     

    另附一张4到20mA转电压信号的简单电路图:

     

     

    这张图使用一个250欧姆的电阻将4到20mA的电流信号转换成1到5V的电压信号,然后使用一个RC滤波加一个二极管(原谅我模拟电路不好,并不知道是什么意思)接到单片机的AD转换引脚。

    展开全文
  • 什么是模拟量 模拟量是指一些连续变化的物理量,如电压、电流、压力、速度、流量等信号量,模拟信号是幅度随时间连续变化的信号,通常电压信号为0~10V,电流信号为4~20mA,可以用PLC的模拟量模块进行数据采集,其...
  • IFIX组态-----模拟量连接

    千次阅读 2019-08-20 14:50:58
    数据连接戳:用来显示模拟量过程值 工具箱中鼠标左键单击数据连接戳,弹出数据连接菜单 数据源:选择想要显示的数据 格式化:若选中原始格式,则可以给数据添加显示单位,不选则没有单位; 如%3.2f 厘米 %3表示显示...
  • EM235 是最常用模拟量扩展模块,它实现了4 路模拟量输入和1 路模拟量输出功能。模拟量扩展模块的接线方法,对于电压信号,按正、负极直接接入X+和X-;对于电流信号,将RX 和X+短接后接入电流输入信号的“+”端...
  • 常用Petri网模拟软件工具简介

    万次阅读 2016-04-29 09:23:15
    常用Petri网模拟软件工具简介 首先要介绍的的一个非常有名的Petri 网网站--Petri Nets World: http://www.informatik.uni-hamburg.de/TGI/PetriNets/ 我这里介绍的软件大部分在该网站中的Tools and Software...
  • 工业上普遍需要测量各类非电物理量,例如温度、压力、速度、角度等,这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。 采用电流信号的原因...
  • FX2N-2AD模拟量输入模块简述

    千次阅读 2020-07-14 10:26:41
    FX2N-2AD型模拟输入模块用于将2点模拟输入(电压输入和电流输入)转换成12位的数字值,并将该值输入到PLC中。 两个频道的模拟输入值可以接受0-10V DC(点),0-5V DC,或者A-20mA之间。 接线方式 电流输入时,VIN与...
  • 1 模拟量输入/输出量程转换的概念.......................................................................................3 2 S7-300/400 PLC 模拟量输入/输出模板...............................................
  • 20个常用模拟电路(详细分析)

    万次阅读 2016-09-05 22:29:27
    1反馈的概念:将放大电路输出(电压或电流)的一部分或全部通过某些元件或网络(称为反馈网络),反向送回到输入回路,来影响原输入(电压或电流)的过程称为反馈。 正负反馈及其判断方法:当输入不变时,若...
  • 常用数字及模拟视频接口

    千次阅读 2018-05-11 21:42:59
    常用模拟接口:1.VGA接口:以前我们最常用的接口,基本所有的计算机和显示器上都有这个接口,VGA(Video Graphics Array)即视频图形阵列,由于在数字显示器上显示需要经过数模转换,必然存在损耗,因此已经逐渐过渡...
  • 顺序表和模拟实现ArrayList的常用方法

    千次阅读 热门讨论 2021-03-07 13:45:11
    模拟实现ArrayList的常用方法ArrayListArrayList:顺序表顺序表和数组的区别:顺序表中的注意点:ArrayList的常用方法模拟实现ArrayList的常用方法 ArrayList ArrayList:顺序表 我们可以将顺序表的底层理解成为一个...
  • 通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法,了解虚拟存储技术的特点,掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思想和实现过程,并比较它们的效率。 实验内容 设计一个虚拟存储区和内存...
  • inux的常用信号和进程的四种状态

    千次阅读 2011-09-25 12:17:03
    inux的常用信号和进程的四种状态 linux下的所有信号 [root@localhost binboot]# kill -l 1) SIGHUP 2) SIGINT 3) SIGQUIT 4) SIGILL 5)
  • 一、利用Fiddler模拟恶劣网络环境   在解决日常的支持需求中,经常会遇到一些用户反馈一些无法简单复现的bug,有很大一部分的bug是由于用户自身的网络环境波动,或者是本身网络环境就较为恶劣,而服务在面对这种...
  • 一、利用Fiddler模拟恶劣网络环境   在解决日常的支持需求中,经常会遇到一些用户反馈一些无法简单复现的bug,有很大一部分的bug是由于用户自身的网络环境波动,或者是本身网络环境就较为恶劣,而服务在面对这种...
  • 随机模拟的基本思想和常用采样方法(sampling)

    万次阅读 多人点赞 2012-07-23 15:27:44
    通常,我们会遇到很多问题无法用分析的方法来求得精确解,例如由于式子特别,真的解不出来; 一般遇到这种情况,人们经常会采用一些方法去得到近似解(越逼近精确解越好,当然如果一个...本文要谈的随机模拟就是一类近
  • 流域水文模拟

    千次阅读 2014-09-19 16:20:42
     流域水文模拟是对流域上发生的水文过程进行模拟,建成数学模型,在计算机上实现。把流域看成一个系统,已知其输入,要求其输出。在推算中要把系统的状态,即流域上发生的水文过程,模拟计算出来。输入是降雨过程,...
  • 实验七 存储管理---------常用页面置换算法模拟实验实验目的通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法,了解虚拟存储技术的特点,掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思想和实现...
  • 【Linux】Linux常用命令

    万次阅读 2018-05-29 09:55:03
    一些常用的函数(function)与函式库(library),大部分为C的函式库(libc) 4 装置文件的说明,通常在/dev下的文件 5 配置文件或者是某些文件的格式 6 游戏(games) 7 惯例与协议等...
  • 实验七 存储管理---------常用页面置换算法模拟实验实验目的通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法,了解虚拟存储技术的特点,掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思想和实现...
  • 偏移是1, 所以从b开始,count是2,输出两个,所以最终结果是:--> 1) "b" 2) "c" 127.0.0.1:6379> zremrangebyrank scores 1 2 <!--...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 169,056
精华内容 67,622
关键字:

常用的模拟量