什么是模擬量
模擬量是指一些連續(xù)變化的物理量,如電壓、電流、壓力、速度、流量等信號量,模擬信號是幅度隨時間連續(xù)變化的信號,通常電壓信號為0~10V,電流信號為4~20mA,可以用PLC的模擬量模塊進行數(shù)據(jù)采集,其經(jīng)過抽樣和量化后可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。說到模擬量,就不得不提AI和AO,下面就來講解下AI和AO。
AI和AO的講解
(1)AI信號:模擬量輸入
所謂模擬量即4-20mA或0-10V的電流或電壓信號,輸入到DCS中,經(jīng)過變換,還原出原來的值,比如電流值到DCS中顯示出來;電流互感器二次值(5A)經(jīng)過電流變送器轉(zhuǎn)換成4-20mA信號(5A對應(yīng)20mA),輸入到DCS機柜,經(jīng)過轉(zhuǎn)換,在DCS中顯示實際的電流值。
(2)AO信號:模擬量輸出
和AI相反,AO是DCS輸出4-20mA或0-10V信號,去控制設(shè)備的運行參數(shù);比如,變頻器的速度控制過程,以40HZ為例,通過遠程DCS控制,認為給定參數(shù)值:40HZ,DCS同樣發(fā)出一個對應(yīng)的模擬量電流值,在4-20mA范圍內(nèi)(20mA對應(yīng)50HZ),信號傳入到變頻器的控制器,變頻器按照要求運行在40HZ。
模擬量概念
在了解完上面的知識后,理解模擬量首先要了解幾個概念,傳感器、變送器、執(zhí)行器還有AD轉(zhuǎn)換器、DA轉(zhuǎn)換器等。
那么這里所說的傳感器,我們常用的傳感器有哪些呢?常用的有溫度傳感器,又包括了熱電阻和熱電偶這兩種類型,還有壓力傳感器、濕度傳感器等等。傳感器是用于模擬量輸入的,用于采集外部的溫度、濕度、壓力等信號。
溫度探頭一般不可以直接接入常用模擬量模塊,需要接入專用溫度模塊,或者加變送器。一般壓力傳感器也不能直接接入模擬量模塊,一般是購買自帶變送器,或者使用壓力變送器。
那么當傳感器和變送器結(jié)合使用的時候可以將非電物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準電量。這就是傳感器和變送器的一個作用。
傳感器和變送器轉(zhuǎn)換出來的是一個標準電量,是電信號,我們的PLC是不能直接接收電信號的,那么就需要一個轉(zhuǎn)換,也就是AD轉(zhuǎn)換,將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。
在我們PLC這邊,AD轉(zhuǎn)換器其實就是一個模擬量的輸入模塊,而DA轉(zhuǎn)換器就是模擬量的輸出模塊。
而對于模擬量輸出,我們是做模擬量控制變頻器速度,從而控制電機速度;或者是模擬量控制伺服力矩和速度控制;又或者是模擬量控制比例閥的開度控制等。
接著再說一下常用的模擬量信號,也就是電壓、電流。常用的電壓范圍:0~10V,-10~+10V,0~5V,-5V~+5V,其中最常用的是0~10V的電壓信號。常用的電流范圍:0~20mA,4~20mA,-20mA~+20mA,其中最常用的是4~20mA的電流信號。
(--這一段內(nèi)容,不用刻意去理解--)
我們在做模擬量控制的時候,模擬量的轉(zhuǎn)換是很重要的。比如說0~10V的電壓信號,從實際量程轉(zhuǎn)換成模擬量,然后模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,最后是數(shù)字量轉(zhuǎn)換成量程進行輸出,不管這樣的過程其實是可以進行簡化的。
簡化之后,是如下圖的對應(yīng)關(guān)系。
我們可以得出這個一個公式。(數(shù)字量上限-數(shù)字量下限)/(量程上限-量程下限)=(數(shù)字量值-數(shù)字量下限)/(量程值-量程下限),如下圖所示。有了這樣的公式,我們進行模擬量換算的時候就非常方便啦。
(--這一段內(nèi)容,不用刻意去理解--end)
模擬量的常見問題
問:為什么都把模擬量信號轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號,而不是0-20mA的電流信號或0-10V的電壓信號?
答:
(1)0-10V的電壓信號容易受到外界的電磁干擾,特別是電纜長度很長時干擾更明顯。
(2)用0-20mA的電流信號的話,就無法判斷在電流信號是0mA時,到底是電纜斷線引起的故障0mA,還是壓力本身就是0kpa而輸出的正常的0mA。
拓展知識
(1)模擬量定義為:在時間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的信號。模擬量,反映的是電量測量數(shù)值(如電流、電壓)。
(2)數(shù)字量定義為:在時間和數(shù)值上都是斷續(xù)變化的離散信號。
(3)開關(guān)量:反映的是狀態(tài)信號(如開關(guān)開、合)。
在物聯(lián)網(wǎng)中,采集模擬量一般用模擬量采集器,如下介紹!
名稱:模擬量采集模塊
網(wǎng)絡(luò)類型:4G全網(wǎng)通
簡介:ZHC46612路AO和1路RS485接口,支持Modbus RTU/TCP自適應(yīng)、自動采集主動上報、4~20mA模擬量控制采集、自動校準閾值上報等特色功能,支持一對一、多對一組網(wǎng)。(由縱橫智控研發(fā))
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