מהי שידור אנלוגי בבקרה התעשייתית

שידור אנלוגי - עמוד השדרה של תקשורת תעשייתית

שידור אנלוגי הוא הדרך המסורתית להעברת מידע. בניגוד למקבילו הדיגיטלי, הוא משתמש באות מתמשך לייצוג מידע. במערכות בקרה תעשייתיות, זה לרוב חיוני בשל הצורך בתגובה בזמן אמת ובמעבר נתונים חלק.

הופעתה ויישום טכנולוגיית הבקרה התעשייתית הביאו למהפכה התעשייתית השלישית, אשר לא רק שיפרה מאוד את יעילות העבודה אלא גם חסכה הרבה עבודה ועלויות אחרות. בקרה תעשייתית מתייחסת לבקרת אוטומציה תעשייתית, המתייחסת לשימוש בטכנולוגיית מחשבים, טכנולוגיית מיקרו-אלקטרוניקה ואמצעים חשמליים על מנת להפוך את תהליך הייצור והייצור של המפעל לאוטומטי יותר, יעיל, מדויק, וניתן לשליטה וגלוי. תחומי הליבה העיקריים של בקרה תעשייתית הם בתחנות כוח גדולות, תעופה וחלל, בניית סכרים, חימום בקרת טמפרטורה תעשייתית וקרמיקה. יש לזה יתרונות שאין להם תחליף. כגון: ניטור בזמן אמת של רשתות החשמל צריך לאסוף מספר רב של ערכי נתונים ולבצע עיבוד מקיף. התערבותה של טכנולוגיית בקרה תעשייתית מקלה על עיבוד של כמות גדולה של מידע.

האנטומיה של שידור אנלוגי

שידור אנלוגי כרוך בניצול טווח רציף של ערכים. זה הופך כמויות פיזיקליות, כמו טמפרטורה או לחץ, לאותות מתח או זרם מתאימים. המשכיות זו מספקת דיוק, מה שהופך את השידור האנלוגי למקום הנכון עבור תעשיות שבהן הדיוק הוא בעל חשיבות עליונה.

כמות אנלוגית מתייחסת לכמות שהמשתנה משתנה ברציפות בטווח מסוים; כלומר, היא יכולה לקחת כל ערך (בתוך טווח הערכים) בטווח מסוים (תחום הגדרה). הכמות הדיגיטלית היא כמות בדידה, לא כמות של שינוי מתמשך, ויכולה לקחת רק מספר ערכים בדידים, כגון משתנים דיגיטליים בינאריים יכול לקחת רק שני ערכים.

למה לבחור שידור אנלוגי?

שידור אנלוגי יכול להיות שיטה מועילה להעברת מידע מכמה סיבות:

1. צורה טבעית:תופעות טבע רבות הן אנלוגיות, ולכן הן אינן מצריכות המרה דיגיטלית לפני השידור. לדוגמה, אותות אודיו וויזואלי הם אנלוגיים באופן טבעי.
2. פשטות החומרה:מערכות שידור אנלוגיות, כגון מערכות רדיו FM/AM, הן לרוב פשוטות ופחות יקרות ממערכות דיגיטליות. זה מועיל בעת הקמת מערכות שבהן עלות ופשטות הם הגורמים העיקריים.
3. השהייה נמוכה יותר:מערכות אנלוגיות יכולות לרוב להציע פחות זמן השהייה מאשר דיגיטליות, מכיוון שהן אינן דורשות זמן לקידוד ופענוח האות.
4. החלקת שגיאות:מערכות אנלוגיות יכולות להחליק סוגים מסוימים של שגיאות באופן שמערכות דיגיטליות לא יכולות. לדוגמה, במערכת דיגיטלית, שגיאת סיביות בודדת יכולה לגרום לבעיה משמעותית, אך במערכת אנלוגית, כמויות קטנות של רעש גורמות בדרך כלל רק לכמויות קטנות של עיוות.
5. שידור אנלוגי למרחקים גדולים:סוגים מסוימים של אותות אנלוגיים, כגון גלי רדיו, יכולים לעבור מרחקים גדולים ואינם חוסמים בקלות כמו חלק מהאותות הדיגיטליים.

עם זאת, חשוב להזכיר גם את החסרונות של שידור אנלוגי. לדוגמה, הם רגישים יותר לאובדן איכות עקב רעש, השפלה והפרעות, בהשוואה לאותות דיגיטליים. הן גם חסרות את התכונות המתקדמות של מערכות דיגיטליות, כגון יכולות זיהוי ותיקון שגיאות.

ההחלטה בין שידור אנלוגי ודיגיטלי תלויה בסופו של דבר בדרישות הספציפיות של האפליקציה.

הטמפרטורה, הלחות, הלחץ, קצב הזרימה וכו' הנמדדים על ידי החיישן הם כולם אותות אנלוגיים, בעוד שבדרך כלל הפתוחים והסגורים הם אותות דיגיטליים (נקראים גם דיגיטליים). אותות המשדר הם בדרך כלל אותות אנלוגיים, שהם זרם 4-20mA או מתח 0-5V, 0-10V. אנשי בנייה מעדיפים להשתמש ב-4-20mA להעברת אותות אנלוגיים במצבי בקרה תעשייתיים, ורק לעתים רחוקות משתמשים ב-0-5V ו-0-10V.

מה הסיבה?

ראשית, בדרך כלל הפרעות אלקטרומגנטיות במפעלים או באתרי בנייה היא חמורה מאוד, ואותות מתח רגישים יותר להפרעות מאשר אותות זרם. יתרה מכך, מרחק השידור של האות הנוכחי רחוק יותר ממרחק השידור של אות המתח ולא יגרום להנחתת האות.

שנית, זרם האות של מכשירים כלליים הוא 4-20mA (4-20mA אומר שהזרם המינימלי הוא 4mA, הזרם המרבי הוא 20mA). משתמשים ב-4mA הנמוכים ביותר מכיוון שהוא יכול לזהות את נקודת הניתוק. ה-20mA המקסימליים משמשים כדי לעמוד בדרישות ההגנה מפני פיצוץ, מכיוון שאנרגיית הניצוץ הפוטנציאלית הנגרמת מהדלקה-כיבוי של אות הזרם של 20mA אינה מספיקה כדי להצית את נקודת הפיצוץ של הגז הדליק. אם הוא עולה על 20mA, קיימת סכנת פיצוץ. כמו למשל כאשר חיישן גז מזהה גזים דליקים ונפיצים כמו פחמן חד חמצני ומימן, יש לשים לב להגנה מפני פיצוץ.

לבסוף, בעת שידור אות, קחו בחשבון שיש התנגדות על החוט. אם נעשה שימוש בשידור מתח, תיווצר מפל מתח מסוים על החוט, והאות בקצה המקבל ייצור שגיאה מסוימת, שתוביל למדידה לא מדויקת. לכן, במערכות בקרה תעשייתיות, העברת אותות זרם משמשת בדרך כלל כאשר המרחק הארוך הוא פחות מ-100 מטר, וניתן להשתמש בשידור אותות מתח 0-5V לשידור למרחקים קצרים.

במערכת הבקרה התעשייתית, המשדר הוא הכרחי, ושיטת השידור של המשדר האנלוגי היא שיקול חשוב מאוד. על פי סביבת השימוש שלך, טווח המדידה וגורמים אחרים, בחר את מצב הפלט האנלוגי המתאים של המשדר כדי להשיג מדידה מדויקת ולעזור לעבודתך. יש לנו אלמנט מתכת נקבובי מעולה/אלמנט נירוסטה. חיישן/חיישן טמפרטורה ולחות, מוצר ושירות דיור חסין פיצוץ אזעקת גז. ישנם גדלים רבים לבחירתך, שירות העיבוד המותאם זמין גם.