Στον τομέα του βιομηχανικού αυτοματισμού, η ενοποίηση των προτύπων σήματος είναι ζωτικής σημασίας. Σχετίζεται άμεσα με το εάν ολόκληρο το σύστημα βιομηχανικής παραγωγής μπορεί να λειτουργήσει αποτελεσματικά και σταθερά. Στην πρώιμη ανάπτυξη του βιομηχανικού αυτοματισμού, το ζήτημα των προτύπων σήματος οργάνων ήταν σαν ένα ακανθώδες πρόβλημα, το οποίο περιόριζε σοβαρά την περαιτέρω ανάπτυξη του κλάδου.
Στις πρώτες μέρες, δεν υπήρχε ενιαίο πρότυπο σήματος για όργανα στον τομέα του βιομηχανικού αυτοματισμού. Είναι σαν να βρίσκεσαι σε μια πόλη χωρίς κανόνες κυκλοφορίας, όπου τα οχήματα οδηγούν τυχαία και σε χάος. Τα πρότυπα σήματος των οργάνων και των μετρητών που παράγονται από διαφορετικούς κατασκευαστές ποικίλλουν ευρέως.
Αυτό προκαλεί άμεσα τον σχεδιασμό πολλών κατάντη εξοπλισμού να γίνει εξαιρετικά περίπλοκος. Πάρτε για παράδειγμα το σχεδιασμό των οθονών. Δεδομένου ότι πρέπει να προσαρμοστούν σε διάφορα πρότυπα σήματος, οι μηχανικοί πρέπει να αφιερώσουν πολύ χρόνο και ενέργεια για την προσαρμογή των κυκλωμάτων και τη βελτιστοποίηση προγραμμάτων. Όχι μόνο αυτό, το κόστος εγκατάστασης και συντήρησης του εξοπλισμού έχει επίσης αυξηθεί σημαντικά. Φανταστείτε ότι το προσωπικό συντήρησης πρέπει να γνωρίζει τα πρότυπα σήματος και τις μεθόδους εντοπισμού σφαλμάτων πολλών διαφορετικών συσκευών. Αυτό είναι αναμφίβολα μια τεράστια πρόκληση. Επιπλέον, ζητήματα συμβατότητας μεταξύ διαφορετικών προτύπων σήματος συχνά οδηγούν σε αδυναμία σωστής επικοινωνίας μεταξύ των συσκευών, επηρεάζοντας έτσι την ομαλή πρόοδο ολόκληρης της διαδικασίας παραγωγής.
Αντιμέτωποι με αυτό το πρόβλημα, πολλοί κατασκευαστές έχουν προτείνει τις δικές τους λύσεις. Μεταξύ των πολλών προτάσεων, η κύρια εστίαση είναι στα ηλεκτρικά σήματα. Έχουν προταθεί διάφορα πρότυπα ηλεκτρικού σήματος και ο ανταγωνισμός είναι σκληρός. Ορισμένοι κατασκευαστές πιστεύουν ότι μια συγκεκριμένη περιοχή ηλεκτρικού σήματος είναι πιο κατάλληλη για τις ανάγκες του βιομηχανικού αυτοματισμού, ενώ άλλοι κατασκευαστές επιμένουν ότι οι δικές τους λύσεις έχουν περισσότερα πλεονεκτήματα. Αν και αυτή η κατάσταση των εκατό λουλουδιών που ανθίζουν έχει προωθήσει την τεχνολογική καινοτομία σε κάποιο βαθμό, έχει επίσης φέρει περισσότερο χάος στη βιομηχανία. Όλοι περιμένουν να αναδυθεί ένα ευρέως αναγνωρισμένο πρότυπο.
Μετά από μια μακρά περίοδο βροχοπτώσεων και δοκιμών στην αγορά, τελικά εμφανίστηκαν δύο ευρέως αποδεκτά πρότυπα σήματος. Το ένα είναι το πρότυπο πνευματικού σήματος, που επιλέγεται ως 20 - 100 kPa.
Πρότυπα πνευματικών σημάτων: Σε ορισμένες περιπτώσεις με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις αντιεκρηκτικής προστασίας και σκληρά περιβάλλοντα, εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται πνευματικά σήματα. Το κοινό εύρος τυπικού πνευματικού σήματος είναι 20100 kPa. Για παράδειγμα, σε ορισμένες επικίνδυνες περιοχές σε πετροχημικές και άλλες βιομηχανίες, τα πνευματικά όργανα χρησιμοποιούν πεπιεσμένο αέρα ως μέσο μετάδοσης σήματος για τη μετάδοση μετρούμενων τιμών ή οδηγίες ελέγχου με τη μορφή αλλαγών στην πίεση αέρα. Το πλεονέκτημα αυτού του προτύπου σήματος είναι ότι είναι εγγενώς ασφαλές και δεν παράγει επικίνδυνους παράγοντες όπως ηλεκτρικούς σπινθήρες. Ωστόσο, το μειονέκτημα είναι ότι η ταχύτητα απόκρισης είναι σχετικά αργή και η απόσταση μετάδοσης του σήματος είναι περιορισμένη, γενικά μέσα σε δεκάδες μέτρα.
Τα πνευματικά σήματα έχουν μοναδικά πλεονεκτήματα σε ορισμένα συγκεκριμένα βιομηχανικά σενάρια. Για παράδειγμα, σε εύφλεκτα και εκρηκτικά περιβάλλοντα, τα πνευματικά σήματα είναι ασφαλέστερα και πιο αξιόπιστα. Το άλλο είναι το πρότυπο ηλεκτρικού σήματος, τα 4-20mA έχουν γίνει το χρυσό πρότυπο που άξιζε.
Σήμα ρεύματος 4-20 mA: Αυτό είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα πρότυπα αναλογικού σήματος σε βιομηχανικούς τομείς. Το 4mA αντιπροσωπεύει το κατώτερο όριο του σήματος, το οποίο συνήθως αντιστοιχεί στο σημείο μηδέν της μετρούμενης μεταβλητής. Το 20mA αντιπροσωπεύει το ανώτερο όριο του σήματος, το οποίο αντιστοιχεί στο πλήρες εύρος της μετρούμενης μεταβλητής. Για παράδειγμα, στη μέτρηση θερμοκρασίας, εάν το εύρος μέτρησης είναι 0°C100°C, 4 mA μπορεί να αντιστοιχούν σε 0°C και 20 mA μπορεί να αντιστοιχούν σε 100°C. Αυτό το πρότυπο σήματος έχει τα πλεονεκτήματα της ισχυρής ικανότητας κατά των παρεμβολών και της μεγάλης απόστασης μετάδοσης. Η γενική απόσταση μετάδοσης μπορεί να φτάσει εκατοντάδες μέτρα ή ακόμα και χιλιάδες μέτρα και μπορεί να καλύψει τις ανάγκες μετάδοσης σήματος μεταξύ διαφορετικών συσκευών στις περισσότερες βιομηχανικές εγκαταστάσεις.
Το πρότυπο 4-20mA ξεχωρίζει κυρίως γιατί έχει πολλά πλεονεκτήματα. Πρώτον, έχει καλή ικανότητα κατά των παρεμβολών. Σε εγκαταστάσεις βιομηχανικής παραγωγής, υπάρχουν διάφορες ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Εάν το σήμα παρεμβάλλεται εύκολα, θα οδηγήσει σε αυξημένα σφάλματα μέτρησης και ελέγχου και θα επηρεάσει την ποιότητα παραγωγής. Το σήμα 4-20 mA μπορεί να παραμείνει σχετικά σταθερό σε ένα πολύπλοκο ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον, διασφαλίζοντας ακριβή μετάδοση δεδομένων.
Δεύτερον, η απόσταση μετάδοσής του είναι σχετικά μεγάλη. Σε μεγάλες βιομηχανικές επιχειρήσεις, η απόσταση μεταξύ των συσκευών μπορεί να είναι σχετικά μεγάλη και τα σήματα εξασθενούν εύκολα κατά τη μετάδοση. Η ισχύς και τα χαρακτηριστικά του σήματος 4 - 20 mA του επιτρέπουν να διατηρεί καλή απόδοση σε μεγάλες αποστάσεις. Επιπλέον, αυτό το πρότυπο επιτρέπει επίσης τη διάγνωση σφαλμάτων των σημάτων. Όταν το ρεύμα σήματος είναι 0 mA, πιθανότατα υποδεικνύει ότι υπάρχει σφάλμα στη γραμμή, διευκολύνοντας το προσωπικό συντήρησης να βρει και να λύσει το πρόβλημα έγκαιρα.
Αν και με τη συνεχή ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, ο βιομηχανικός αυτοματισμός μεταβαίνει σταδιακά στην ψηφιοποίηση και τα ψηφιακά σήματα έχουν δείξει μεγάλα πλεονεκτήματα από πολλές απόψεις, οι αναλογικοί πομποί σήματος εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ευρέως. Αυτό αντικατοπτρίζει επίσης πλήρως την έντονη ζωτικότητα του προτύπου 4-20mA. Οι αναλογικοί πομποί σήματος έχουν τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους, της υψηλής αξιοπιστίας και της ώριμης τεχνολογίας. Σε ορισμένα βιομηχανικά σενάρια που είναι ευαίσθητα στο κόστος και δεν απαιτούν ιδιαίτερα υψηλή ακρίβεια σήματος, οι αναλογικοί πομποί σήματος εξακολουθούν να είναι η πρώτη επιλογή. Επιπλέον, πολλοί υπάρχοντες βιομηχανικοί εξοπλισμός έχουν σχεδιαστεί με βάση το πρότυπο 4-20mA. Αν όλα αντικατασταθούν με ψηφιακό εξοπλισμό, όχι μόνο το κόστος θα είναι τεράστιο, αλλά θα υπάρξουν και πολλά προβλήματα όπως η τεχνική μεταμόρφωση και η εκπαίδευση του προσωπικού.
Η ενοποίηση των συστημάτων σήματος οργάνων στον βιομηχανικό αυτοματισμό είναι μια αναπόφευκτη απαίτηση για την ανάπτυξη της βιομηχανίας. Ως πρότυπο ηλεκτρικού σήματος, τα 4-20 mA ξεχωρίζουν στον σκληρό ανταγωνισμό και εξακολουθεί να παίζει σημαντικό ρόλο στην τρέχουσα βιομηχανική παραγωγή. Καθώς η τεχνολογία συνεχίζει να προοδεύει, μπορεί να συμπληρώσει τα ψηφιακά σήματα και να προωθήσει από κοινού την ανάπτυξη του βιομηχανικού αυτοματισμού σε υψηλότερο επίπεδο.
Yuyao Huangong automation instruments factory