Управляющий сигнал 0 10в что это
Унифицированные аналоговые сигналы в системах автоматики
При автоматизации технологических процессов используются различные датчики и исполнительные устройства. И те и другие так или иначе связаны с контроллерами или модулями ввода/вывода, которые получают от датчиков измеренные значения физических параметров и управляют исполнительными устройствами.
Представьте, что все устройства, присоединяемые к контроллеру имели бы различные интерфейсы — тогда производителям пришлось бы «плодить» огромное количество модулей ввода-вывода, а для того, чтобы заменить, например, неисправный датчик, нужно было бы искать точно такой же.
Именно поэтому, в системах промышленной автоматики принято унифицировать интерфейсы различных устройств.
В этой статье мы расскажем об унифицированных аналоговых сигналах. Поехали!
Унифицированные аналоговые сигналы
С аналоговыми сигналами мы имеем дело при измерении любых физических величин (температуры, влажности, давления и т.д.), а так же при непрерывном управлении исполнительными устройствами (регулирование скорости вращения двигателя с помощью преобразователя частоты; управление температурой с помощью нагревателя и т.д.).
Во всех перечисленных и им подобных случаях используются аналоговые (непрерывные) сигналы.
В контроллерном оборудовании в подавляющем большинстве случаев используются два типа аналоговых сигналов: токовый 4-20 мА и сигнал напряжения 0-10 В.
Унифицированный сигнал напряжения 0-10 В
Это же верно для любого другого устройства. Например, если аналоговый выход частотного преобразователя настроен на передачу текущей скорости вращения двигателя — тогда 0 В у него на выходе означает, что двигатель остановлен, а 10 В, что двигатель крутится на максимальной частоте.
Управление сигналом 0-10 В
С помощью унифицированного сигнала напряжения можно не только получать данные о физических величинах, но и управлять устройствами. Например, можно привести трёхходовой клапан в нужное положение, изменить скорость вращения электродвигателя через частотный преобразователь или мощность нагревателя.
Возьмём для примера электродвигатель, частотой вращения которого управляет частотный преобразователь.
Частоту вращения двигателя задаёт контроллер сигналом 0-10 В, приходящим на аналоговый вход частотника.Частота вращения двигателя двигателя может быть от 0 до 50 Гц. Тогда, если в соответствии с алгоритмом контроллер собирается раскрутить двигатель на 25 Гц, он должен подать на вход частотника 5В.
«Токовая петля»: унифицированный аналоговый сигнал 4-20 мА
Аналоговый сигнал 4-20 мА (ещё называют «токовая петля») так же как сигнал напряжения 0-10 В используется в автоматике для получения информации от датчиков и управления различными устройствами.
По сравнению с сигналом 0-10 В сигнал 4-20 мА имеет ряд преимуществ:
Управление сигналом 4-20 мА
Управление различными устройствами с помощью токового сигнала ничем не отличается от управления с помощью сигнала напряжения. Только в данном случае нужен уже источник не напряжения, а тока.
Если устройство имеет управляющий вход 4-20 мА, то таким устройством может управлять контроллер или другое интеллектуальное устройство, имеющее соответствующий выход.
Например, мы хотим плавно открывать вентиль, имеющий электропривод со входом 4-20 мА. Если подать на вход сигнал тока 4 мА, тогда вентиль будет полностью закрыт, а если подать 20 мА — полностью открыт.
Активный и пассивный аналоговый выход 4-20 мА
Зачастую аналоговый выход датчика, контроллера или другого устройства — пассивный, то есть не может являться источником тока без внешнего питания. Поэтому при проектировании схемы автоматики нужно внимательно изучить характеристики аналоговых выходов используемых устройств, и если они пассивные — добавить в схему внешний источник питания для пропитки токовой петли.
На рисунке представлена схема подключения датчика с выходом 4-20 мА к измерителю-регулятору с соответствующим входом. Поскольку выход датчика пассивный — требуется его пропитка внешним блоком питания.
Нормирующий преобразователь
При измерении физической величины (температуры, влажности, загазованности, pH и др.) датчики преобразуют её значение в ток, напряжение, сопротивление, ёмкость и т.д. (в зависимости от принципа работы датчика). Для того, чтобы привести выходной сигнал датчика к унифицированному сигналу используют нормирующие преобразователи.
Нормирующий преобразователь — устройство, приводящее сигнал первичного преобразователя к унифицированному сигналу тока или напряжения.
Так выглядит датчик температуры с нормирующим преобразователем:
Унифицированные аналоговые сигналы в системах автоматики
Параметры этих электрических сигналов должны неким вполне определенным образом соответствовать параметрам физической величины, которую фиксирует датчик, чтобы управление конечным устройством получилось бы адекватным задаче автоматизации.
Безусловно, удобнее всего унифицировать аналоговые сигналы от различных датчиков, дабы контроллеры обрели универсальность, чтобы пользователю не приходилось бы для каждого датчика подбирать свой индивидуальный вид интерфейса, а для каждого интерфейса — свой датчик.
Пусть характер сигналов ввода-вывода станет унифицированным — решили разработчики, ведь при таком подходе процессы разработки систем автоматизации и блоков автоматики для промышленности сильно упростятся, а устранение неисправностей, обслуживание и модернизация оборудования станут значительно гибче. Даже если один датчик выйдет из строя, то вовсе не придется искать точно такой же, достаточно будет подобрать аналог с соответствующими выходными сигналами.
Измерения температуры среды, оборотов двигателя, давления в жидкости, механического напряжения образца, влажности воздуха и т. д. — зачастую осуществляется путем обработки непрерывных аналоговых сигналов, получаемых с соответствующих датчиков, при этом автоматически корректируется непрерывная работа сопряженного устройства: нагревательного элемента, частотного преобразователя, насоса, пресса и т. д.
В качестве аналогового сигнала наиболее часто служит либо сигнал напряжения, изменяющийся в диапазоне от 0 до 10 В, либо токовый сигнал, изменяющийся в диапазоне от 4 до 20 мА.
Управление напряжением от 0 до 10 В
Когда используется унифицированный сигнал напряжения от 0 до 10 В, то этой непрерывной последовательности напряжений от 0 до 10 В ставится в соответствие последовательность измеряемых физических величин, например давлений или температур.
Таким образом можно осуществлять управление различными устройствами, а также получать информацию для мониторинга. Например, радиатор с термодатчиком имеет аналоговый выход для отображения текущей температуры: 0 В — температура поверхности радиатора +25°С или ниже, 10 В — температура достигла +125°С — максимально допустимой.
Или подавая от контроллера напряжение от 0 до 10 В на аналоговый вход насоса, задаем давление газа в контейнере: 0 В — давление равно атмосферному, 5 В — давление равно 2 атм, 10 В — 4 атм. Подобным образом можно управлять нагревательными приборами, двигателями станков, клапанами и прочей арматурой и приводами различного назначения.
Управление током (токовая петля от 4 до 20 мА)
Второй вид унифицированного аналогового сигнала для управления автоматикой — токовый сигнал 4-20 мА, называемый «токовой петлей». Данный сигнал используется так же для получения сигналов от различных датчиков с целью управления исполнительными устройствами.
В отличие от сигнала напряжения, токовый характер сигнала позволяет передавать его без искажений на значительно большие расстояния, поскольку падения напряжений на линиях и на сопротивлениях автоматически компенсируются. Кроме того очень проста диагностика целостности передающих цепей — если ток есть, значит линия цела, если тока нет — имеет место обрыв. Именно по этой причине наименьшее значение 4 мА, а не 0 мА.
Итак, здесь в качестве источника энергии управляющего сигнала используется источник тока, а не источник напряжения. Соответственно, контроллер исполнительного устройства должен иметь токовый вход 4-20 мА, а преобразователь датчика — токовый выход. Допустим, имеется у частотного преобразователя управляющий токовый вход 4-20 мА, тогда при подаче на вход сигнала 4 мА или менее — управляемый привод остановится, а при подаче тока в 20 мА — разгонится на полные обороты.
Между тем, токовые выходы датчиков могут быть как активными, так и пассивными. Чаще выходы пассивные, это значит, что необходим дополнительный источник питания, который включается последовательно в цепь с датчиком и контроллером исполнительного устройства. Для датчика или контроллера с активным выходом — источник питания не потребуется, так как есть встроенный.
Аналоговая токовая петля используется сегодня в инженерной практике чаще, чем сигналы напряжения. Она может использоваться на расстояниях до нескольких километров. Для защиты оборудования применяется гальваническая развязка на оптоэлектронных приборах, например оптронах. Из-за неидеальности источника тока, максимально допустимая длина линии (и максимальное сопротивление линии) зависит от напряжения, от которого питается источник тока.
Например при типичном напряжении питания 12 вольт сопротивление не должно превышать 600 Ом. Диапазоны токов и напряжений описаны в ГОСТ 26.011-80 «Средства измерений и автоматизации. Сигналы тока и напряжения электрические непрерывные входные и выходные».
Средство унификации первичного сигнала — нормирующий преобразователь
Принцип работы датчика может быть разным: емкостный, индуктивный, сопротивления, термопара и т.д. Однако выход для удобства дальнейшей обработки сигнала должен соответствовать требованиям унификации. Вот почему датчики зачастую оснащаются нормирующими преобразователями измеряемой величины в ток или в напряжение.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Отличие диммеров с сигналом управления 0-10В от 1-10В
Для диммирования (регулировка светового потока) светодиодных лент и светильников часто используются системы управления светом, работающие по стандартам 0-10 В и 1-10 В. Схема подключения светодиодной ленты представлена на рис 1.
Рис 1. Схема подключения светодиодной ленты через диммер (LED Dimmer SR-2001) компании Arlight.
Иногда при организации систем управления светом возникают вопросы в различии стандартов диммирования 0-10 В и 1-10 В. Стандарты очень похожи, при изменении напряжения сигнала, предполагается изменение светового потока. Если значение 10 В, то световой поток максимальный, если значение 1 (0) В, то световой поток минимален. Порой кажется, что эти стандарты одинаковы, но это не совсем так.
Разберемся в различии этих стандартов:
При значении сигнала 10В система выдает 100% яркости. При 0В – 0% яркости, полное гашение.
Рис. 2. Схема подключения по стандарту 0-10В.
Стандарт 1-10В регламентируется IEC 60929, стандарт разработан Международной электротехнической комиссией (МЭК; англ. International Electrotechnical Commission). Регулятор пассивный, выполняет роль потребителя (это резистивный элемент, потенциометр), диммер является активным, он создает электрическое напряжение в системе управления.
Управление 0-10 В
1. Что такое 0-10 В?
Это слаботочный сигнал, автоматика может выдавать такое напряжение, плавно устанавливая его на уровне от 0 В до 10 В.
В котлах, соответственно, бывает такой вход, куда можно подать напряжение от 0 до 10 В.
2. Зачем котлам такой вход?
Чтобы плавно управлять мощностью или температурой котла.
3. Для каких котлов это нужно?
Если у котла одноступенчатая горелка, то это самый простой, правильный и единственно возможный способ работы с ним.
Если у котла модулированная горелка, то управлять так тоже можно, но сама процедура модуляции работать не будет, котел либо будет работать по-максимуму, либо будет выключен. Для управления модуляцией горения придумали разные способы, в т.ч. внешним сигналом 0-10 В.
4. Чем модулированная горелка лучше одноступенчатой?
Одноступенчатая будет включаться-выключаться для достижения определенной температуры подачи. Очень часто это делать обычно нельзя, поэтому придумали работать по гистерезису, то есть котел будет перегревать теплоноситель на определенную величину, после чего погаснет до тех пор, пока теплоноситель не остынет до нужной температуры.
Таким образом, котел:
Модулированная же горелка имеет некоторую глубину модуляции, обычно 50…80%, то есть может снижать мощность вплоть до 50…20% при пониженной потребности в тепле и постоянно работать на этой мощности не выключаясь и удерживая температуру подачи на постоянном требуемом уровне.
5. У меня котел с модулированной горелкой. Мне нужно управление по 0-10 В?
В простых системах нет ничего кроме котла и радиаторов. В них котел часто может сам рассчитать требуемую температуру подачи по уличной температуре и держать ее далее изменяя модуляцию горелки, и к тому же котел часто может сам управлять приготовлением горячей воды.
Внешняя автоматика рассчитывает сама, какая температура нужна в какой точке системы и включает котлы по своему усмотрению.
Здесь уже хорошо бы уметь задавать температуру или мощность в котле, если он модулируемый. Для этого используют сигнал 0-10 В.
6. Надо ли что-то докупать для котлов?
Бывает что такой вход есть в самих котлах внутри, например в котлах DeDietrich с Diematic.
Бывает что существует модуль расширения, который надо поставить внутрь котла или подсоединить снаружи, например плата VR34 для котлов Vaillant.
Практически у всех производителей котлов с модулируемой горелкой есть модели или переходники с входом 0-10 В.
7. Как котлы интерпретируют сигнал 0-10 В?
Чаще всего, можно выбрать одну из этих интерпретаций в котле.
В автоматике SmartWeb тоже можно использовать обе интерпретации, но в других автоматиках обычно только какая-то одна.
Если в системе один котел, то рекомендуется выбирать управление по температуре.
Таким образом, мы используем полностью заводские алгоритмы производителя котла и температура получается наиболее стабильной.
Если в системе каскад из котлов, то рекомендуется выбирать управление по мощности.
Дело в том, что при управлении каскадом котлов, идеально правильного управления по температуре не получится сделать. При самом лучшем алгоритме, необходимо будет запустить первый котел в перегрев относительно требуемой температуры, чего можно было бы избежать, работая по мощности.
9. Хорошо, а есть ли какие-то альтернативы 0-10 В?
Есть протокол OpenTherm, в котором тоже можно задавать температуру котла.
Плюсы относительно управления по 0-10 В:
10. У моего котла модулированная горелка, но нет возможности подключить 0-10 В, есть еще варианты?
Для котлов со встроенной погодозависимой автоматикой и датчиками уличной температуры номиналом NTC5K…NTC10K придуман специальный адаптер P10, который подключается к этим котлам на клемму уличного датчика, и таким образом можно управлять котлом по температуре. К таким котлам относятся котлы Baxi Slim/Luna, Viessman Vitodens 100 и др.
Управляющий сигнал 0 10в что это
Группа: Участники форума
Сообщений: 247
Регистрация: 14.2.2009
Пользователь №: 29168
12550100 ESBE 92P 60/90/120 15 24VAC/24VDC 12011 руб.
12550200 ESBE 92P2 120/180/240 15 24VAC/24VDC
Вот такие приводы- они уже давно есть. Сейчас у них даже есть привод со встроенным регулятором погодозависимым, только датчики к нему припендюрить надо
Электропривод ESBE 90C готовый к использованию контроллер оснащенный электрокабелем 1,5м. Накладной датчик оснащен кабелем длиной 1 метр, а датчик внешней температуры оснащен кабелем длиной 15 метров. Привод данной серии также оснащен кабелем длиной 0,5 метра для циркуляционного насоса. Дополнительно можно подключить датчик комнатной температуры. Привод оснащен переходным комплектом для установки на смесительные ротационные кланы ESBE.
Функции
2х строчный жидкокристаллический дисплей на 16 текстовых символов
суточная или недельная программа управления
настраиваемые периоды работы
настраиваемая максимальная и минимальные температуры
функция отключения меню (для безопасности)
функция отключения циркуляционного насоса
3 кнопки для навигации и управления
режим пониженной (ночной) температуры
режим Зима/Лето
функция защиты от замерзания
функция защиты от блокировки
функция ручного управления
комнатный датчик (в комплект не входит)