Что такое аналоговый сигнал напряжения
Аналоговый сигнал напряжения представляет измеряемую величину в виде определенного уровня постоянного напряжения. Например, датчик давления с диапазоном 0...10 бар может формировать сигнал 0–10 В:
- 0 В соответствует давлению 0 бар;
- 5 В соответствует давлению 5 бар;
- 10 В соответствует давлению 10 бар.
Модуль измеряет поступившее напряжение, а программа ПЛК пересчитывает его в давление, температуру, уровень, положение или другую инженерную величину.
Диапазоны входного напряжения
| Диапазон | Особенности | Применение |
|---|---|---|
| 0–10 В | Распространенный унифицированный сигнал | Датчики положения, давления, уровня, регуляторы и приводы |
| 0–5 В | Уменьшенный диапазон напряжения | Датчики и электронные измерительные устройства |
| 1–5 В | Нижняя граница сигнала выше нуля | Измерительные преобразователи с унифицированным выходом |
| ±5 В | Двухполярный сигнал | Контроль направления, положения и отклонения |
| ±10 В | Двухполярный сигнал с расширенным диапазоном | Приводы, регуляторы, датчики положения и испытательное оборудование |
Диапазоны ±5 и ±10 В позволяют передавать как положительные, так и отрицательные значения. Например, отрицательное напряжение может обозначать движение механизма в одном направлении, а положительное — в противоположном.
Как работает модуль ввода напряжения
- Формирование сигнала. Датчик или измерительный преобразователь формирует сигнал 0–10, 0–5, 1–5, ±5 или ±10 В.
- Измерение напряжения. Сигнал поступает на соответствующий канал модуля.
- Аналого-цифровое преобразование. АЦП преобразует измеренное напряжение в цифровой код.
- Передача данных. Модуль передает цифровое значение в ПЛК по внутренней шине G-Bus или M-Bus.
- Масштабирование. ПЛК пересчитывает код в заданную инженерную величину.
Модули аналогового ввода напряжения серии G
| Модуль | Каналы | Диапазон | АЦП | Тип входов | Разъем |
|---|---|---|---|---|---|
| GT-3424 | 4 | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 12 бит | Несимметричные, общая земля | RTB 10 |
| GT-3464 | 4 | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 16 бит | Несимметричные, общая земля | RTB 10 |
| GT-3428 | 8 | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 12 бит | Несимметричные, общая земля | RTB 10 |
| GT-3468 | 8 | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 16 бит | Несимметричные, общая земля | RTB 10 |
| GT-342F | 16 | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 12 бит | Несимметричные, общая земля | IDC 20 |
| GT-346F | 16 | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 16 бит | Несимметричные, общая земля | IDC 20 |
| GT-347F | 16 | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 12 бит | Несимметричные, общая земля | RTB 18 |
| GT-349F | 16 | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 16 бит | Несимметричные, общая земля | RTB 18 |
| GT-3924 | 4 | 0–10 / 0–5 / ±5 / ±10 В | 12 бит | Дифференциальные | RTB 10 |
| GT-3944 | 4 | 0–10 / 0–5 / ±5 / ±10 В | 16 бит | Дифференциальные | RTB 10 |
| GT-3928 | 8 | 0–10 / 0–5 / ±5 / ±10 В | 12 бит | Дифференциальные | RTB 18 |
| GT-3948 | 8 | 0–10 / 0–5 / ±5 / ±10 В | 16 бит | Дифференциальные | RTB 18 |
Модули аналогового ввода напряжения серии M
| Модуль | Каналы | Диапазон | АЦП | Тип входов | Разъем |
|---|---|---|---|---|---|
| M347F | 16 | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 12 бит | Несимметричные, общая земля | RTB 18 |
| M349F | 16 | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 16 бит | Несимметричные, общая земля | RTB 18 |
| M3928 | 8 | 0–10 / 0–5 / ±5 / ±10 В | 12 бит | Дифференциальные | RTB 18 |
| M3948 | 8 | 0–10 / 0–5 / ±5 / ±10 В | 16 бит | Дифференциальные | RTB 18 |
Модули серии M поддерживают горячую замену. Это позволяет заменить модуль без полного отключения питания и остановки остальных устройств станции ввода-вывода.
Комбинированные модули с входами напряжения
В каталоге также представлены комбинированные модули, которые совмещают аналоговые входы напряжения и аналоговые выходы. Их применяют, когда в одной станции необходимо одновременно получать сигналы от датчиков и передавать аналоговые команды исполнительным устройствам.
| Модуль | Каналы | Входные сигналы | Выходные сигналы | АЦП/ЦАП |
|---|---|---|---|---|
| GT-3B14 | 4 AI / 4 AO | 0–10 / 0–5 / 1–5 В; 0–20 / 4–20 мА | 0–10 В; 0–20 мА | 12 бит |
| GT-3C18 | 4 AI / 4 AO | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 0–20 / 4–20 мА | 12 бит |
| GT-3C38 | 4 AI / 4 AO | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 0–20 / 4–20 мА | 16 бит |
| GT-3C78 | 8 AI / 8 AO | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 0–10 В | 12 бит |
| GT-3C98 | 8 AI / 8 AO | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 0–10 В | 16 бит |
| M3C28 | 8 AI / 8 AO | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 0–10 В | 12 бит |
| M3C48 | 8 AI / 8 AO | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 0–10 В | 14 бит |
| M3C68 | 8 AI / 8 AO | 0–10 / 0–5 / 1–5 В | 0–10 В | 16 бит |
Модули ввода напряжения серии S
Серия S снята с производства. Эти модели могут потребоваться для обслуживания существующих систем. Для новых проектов рекомендуется выбирать оборудование серий G или M.
| Модуль | Каналы | Диапазон | АЦП | Разъем |
|---|---|---|---|---|
| ST-3428 | 8 | 0–10 В | 12 бит | RTB 8 |
| ST-3444 | 4 | 0–10 В | 14 бит | RTB 8 |
| ST-3474 | 4 | 0–10 В | 12 бит | 3M Mini-Clamp |
| ST-3524 | 4 | ±10 В | 12 бит | RTB 8 |
| ST-3544 | 4 | ±10 В | 14 бит | RTB 8 |
| ST-3624 | 4 | 0–5 В | 12 бит | RTB 8 |
| ST-3644 | 4 | 0–5 В | 14 бит | RTB 8 |
Несимметричные и дифференциальные входы
В несимметричной схеме напряжение каждого канала измеряется относительно общей аналоговой земли. Такое исполнение подходит для устройств с общей точкой 0 В и позволяет разместить в одном модуле больше каналов.
Дифференциальный вход измеряет разность напряжений между двумя сигнальными контактами канала. Такая схема лучше подходит для двухполярных сигналов ±5 и ±10 В, а также для оборудования, сигнальные цепи которого не должны использовать общую землю.
Дифференциальное подключение не означает наличие гальванической изоляции между каналами. Наличие изоляции необходимо отдельно проверять в характеристиках конкретного модуля.
Разрядность АЦП
АЦП (аналого-цифровой преобразователь) измеряет входной аналоговый сигнал и преобразует его в цифровой код для последующей обработки в ПЛК.
Разрядность АЦП определяет, на какое количество уровней модуль разделяет входной диапазон:
- 12 бит подходят для большинства стандартных задач автоматизации;
- 14 бит обеспечивают более детальное преобразование сигнала;
- 16 бит выбирают для более точного контроля небольших изменений напряжения.
Разрядность влияет на шаг преобразования, но итоговая точность измерения также зависит от погрешности модуля, датчика, качества питания и уровня электрических помех.
Особенности подключения
Один канал модуля обычно принимает сигнал напряжения от одного датчика или измерительного преобразователя. Перед подключением необходимо проверить диапазон выходного сигнала, полярность, общую точку цепи и допустимое входное напряжение модуля.
Сигналы напряжения чувствительнее к падению напряжения и электромагнитным помехам, чем токовые сигналы 4–20 мА. При прокладке длинных линий рекомендуется использовать экранированный кабель, отделять сигнальные цепи от силовых и соблюдать требования руководства по эксплуатации.
Модули 0–10 и ±10 В предназначены для измерения низковольтных аналоговых сигналов постоянного напряжения. Их нельзя использовать для прямого измерения напряжения силовой или трехфазной электрической сети.
Где применяются входные сигналы напряжения
- контроль положения клапанов и исполнительных механизмов;
- измерение давления, уровня и расхода;
- подключение потенциометров и датчиков перемещения;
- прием сигналов регуляторов и частотных преобразователей;
- контроль скорости и направления движения;
- подключение лабораторного и испытательного оборудования;
- сбор данных от измерительных преобразователей.
Смотрите также другие модели модулей аналогового ввода. Для подключения оборудования с сигналами 0–20, 4–20 или ±20 мА используйте модули токового ввода. Если в одной станции требуется одновременно принимать и формировать аналоговые сигналы, обратите внимание на комбинированные модули аналогового ввода/вывода.