搞工控,要懂些仪表(模拟传感器)知识,关键时刻可以救命!

模拟量处理是过程数字化的重要环节,物理量经过仪表(传感器)、模数转换单元、标定,最终变成与物理量同单位的数字,就可以进行后续的使用了。工控的朋友们,最好了解一些内容,免得被别人欺负。

搞工控,要懂些仪表(模拟传感器)知识,关键时刻可以救命!


1、物理量程

物理量程也称为测量范围,比如,压力的0~10MPa,温度的-60~120℃等等。测量范围的下限很可能不是0。

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如果物理量的值超过了仪表的量程,是测不准的,甚至可能损坏仪表,PLC可以进行报错。

2、输出信号

仪表的输出信号包括0~20mA、4~20mA、0~10V、-10~+10V等多种类型。其中4~20mA是最受欢迎的信号类型,因为优点很突出:1)可以进行断线监测(电流变成0)。2)可以给仪表供电(不管怎样,都会有4mA),因此,两线制仪表都是这种信号。3)抗干扰能力强。

如果仪表的输出超出了这些范围,就需要进行仪表的调整(零位调整、标定等),而不要想着用PLC程序去调整,因为中间有几个环节是程序无法控制的。

抗干扰的问题:模拟量是比较容易被干扰的,因此,必须注意抗干扰的问题,EMC规则、选择屏蔽电缆等等,遵守的越多,问题越少。

电流信号的抗干扰能力虽然已经比较强了,但是,共模干扰和非等电位时的影响还是很大的,因此,如果可能,就增加隔离器(输入、输出、电源相互隔离)。尤其是,信号电缆较长、到建筑外部去、跨不同的电源系统时,更要考虑增加隔离器。

3、模数转换

模数转换就是将仪表的模拟量信号转变成PLC能处理的数字量。模数转换一般在PLC的AI板卡里完成,根据转换精度的不同,板卡也分成12位、14位、16位等不同的等级。另外,板卡也会根据转换速度进行划分。

除了这些基本功能,AI板卡还会进行一些滤波、诊断(断线、溢出、超量程等),以减轻用户后续编程的难度。用户只需要处理转换后的数值即可。

4、标定

经过模数转换,PLC就获得了原始数据,然后,还要和物理量程进行对应(标定)。这个标定难倒了很多人,因为每种PLC的原始值范围不同、与信号的对应关系也不同。西门子模块手册里,就有专门的一章讲各种信号的数据含义(300、400、1200和1500的基本一致,下面是电流值的表示方式):

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关键要搞清楚信号最小值和最大值对应的量,就不会搞错了。好在,各编程软件基本上都提供了与本PLC对应的程序模块(注意,不同的PLC的程序模块可能是不同的,不要乱用),设置好几个基本参数,就可以完成标定。

对于线性度好的仪表,通过最大、最小两个值就可以完成标定了。对于线性度不好的仪表,则可能需要多点标定了(这种标定经常是在仪表里完成的)。

搞工控,要懂些仪表(模拟传感器)知识,关键时刻可以救命!

2019年12月17日


说明:

1、本文是实践经验,非严格论文,与相关产品和理论可能不完全相符。

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