Post on 19-Mar-2016
description
transcript
MAUP 2008 1
Automatizace procesů (MAUP) vstupy, výstupy, připojení snímačů, problematika rušení
Obsah přednášky Způsoby připojení klasických snímačů k
PLC Metody potlačení interferenčních rušení
MAUP 2008 2
Blokové schéma měřicího řetězce
Přenosová trasa Snímač Řídicí systém
Čidlo Úprava signálu
I/O modul
PLC PC
Výstupní signál čidla:- Změna odporu- Změna kapacity- Změna indukčnosti- Napětí- Proud- Náboj
Výstupní signál snímače:- Bez úpravy- Napětí 10 V - Proud 4-20 mA - Frekvence, PWM- AM, FM modulace- digitální signál, sběrnice
MAUP 2008 3
Připojování klasických snímačůDělení může být dle: stupně úpravy signálu
bez úpravy - termočlánek, Pt, tenzometry, tachodynamo unifikovaný výstup - 4-20 mA, 0-10 V, speciální unifikovaný výstup - ICP, PWM, kvadraturní
charakteru a významu měřené veličiny limitní spínače – koncové dorazy, limitní hlídače, ... procesní veličiny – teplota, tlak, průtok, ...
výstupního signálu spojité snímače (4-20 mA, 0-10 V) binární snímače (pasivní - PNP, NPN, aktivní, ...)
počtu připojovacích vodičů dvouvodičové (spojité i binární) třívodičové (spojité i binární) čtyřvodičové (tenzometry, Pt snímače teploty, ...) šestivodičové (tenzometry – snímače síly, momentu)
MAUP 2008 4
Typické vstup-výstupní moduly PLC Digitální vstupní moduly
počet vstupů 8 nebo 16 log. úrovně vstup. napětí 5V, 12V, 24V, 48V, 120V,
230 V zdroj/zátěž, zachytávání stavů, reakce na změnu
Pulsní vstupní moduly snímače s frekvenčním nebo PWM výstupem snímače s kvadraturním výstupem (enkodéry)
Digitální výstupní moduly počet výstupů 8 nebo 16 výstup tranzistor s otevřeným kolektorem, relé,
proudový zdroj, napětí 24V
MAUP 2008 5
Typické vstup-výstupní moduly PLC Analogové vstupní moduly
jednoduché, diferenční uzemněné, diferenční plovoucí
vstupní signál 0(4)-20mA, 0(2)-10V, 0(1)-5V, ±0(2)-10V, ±0(4)-20mA
rozlišení AD převodníku 8 až 16 bitů speciální moduly pro Pt100, Ni100, Ni120, pro
termočlánky, potenciometry, tenzometry, snímače vibrací s ICP
Analogové výstupní moduly napěťové výstupy 10 V, proud 4-20mA rozlišení 12bit, 14bit
MAUP 2008 6
Binární limitní snímače Typické aplikace
sledování polohy výrobku nebo nástroje kontrola hladiny v zásobnících protikolizní a bezpečnostní systémy,
Typické principy indukčnostní, kapacitní optický – průchozí, odrazný ultrazvuk – jednohlavý, dvojhlavý magnetický
Výrobci – ifm electronic, Baumer, Peperl-Fuchs, Siemens, AB a desítky dalších
MAUP 2008 7
Binární snímače – připojení k PLC
Dvoudrátové snímače (NAMUR) svým chováním odpovídají funkci
polovodičového relé Třídrátové snímače - nejběžnější
MAUP 2008 8
Analogové snímače – připojení k PLC
Dvoudrátové snímače – pouze 4-20 mA Třídrátové snímače – běžnější
výstup 4-20 mA výstup 0-10 V, 0-5 V
MAUP 2008 9
Analogové snímače – připojení k PLCdvoudrátové a třídrátové připojení
MAUP 2008 10
Analogové snímače – připojení k PLC2 dráty, výbušné prostředí
MAUP 2008 11
Analogové snímače – připojení k PLC4 dráty
MAUP 2008 12
Analogové snímače – připojení k PLC
MAUP 2008 13
Inkrementální snímače – připojení k PLC
MAUP 2008 14
Interferenční šum v systému
šum zanesený do systému z vnějších rušivých zdrojů, např. vyzařování spínaných zdrojů, počítače, tyristorové měniče, radiové vysílače, silové spínače
MAUP 2008 15
Základní principy přenosu rušení
MAUP 2008 16
Hlavní mechanismy vzniku rušení
šum vznikající na společné impedanci
kapacitně vázaný šum indukčně vázaný šum šum přenášený po napájecím
vedení ostatní zdroje – radiové (AM, FM,
GSM ...), triboelektrický jev
MAUP 2008 17
Šum vznikající na společné impedanci
metody potlačení korektní návrh napájecích obvodů galvanické oddělení – transformátory,
optočleny
MAUP 2008 18
Kapacitně vázaný šum
metody potlačení potlačení zdrojů šumu vhodně použité stínění (velmi efektivní!) minimalizace vzájemných parazitních kapacit
MAUP 2008 19
Typické hodnoty vzájemné kapacity
Popis uspořádání Kapacitačlověk stojící na izolaci proti zemi 700 pFnapájecí zdroj – st. vstup/ss výstup 100 pFdvoudrátový stíněný kabel – vodiče proti sobě 130 pF/mdvoudrátový stíněný kabel – vodič proti stínění 220 pF/mkoaxiální kabel 110 pF/mkapacita mezi kontakty v konektoru 2 pFoddělovací optočlen 2 pFkapacita mezi vývody 0,5W rezistoru 1,5 pF
MAUP 2008 20
Elektrostatické stínění - zásady stínění připojit na referenční potenciál
MAUP 2008 21
Elektrostatické stínění - zásady stínění připojit pouze na jedné straně !!!
MAUP 2008 22
Elektrostatické stínění - zásady
konektory – stínění pospojovat
MAUP 2008 23
Elektrostatické stínění - zásady
konektory – stínění pospojovat
MAUP 2008 24
Elektrostatické stínění - zásady
samostatné stínění pro každý referenční potenciál
MAUP 2008 25
Indukčně vázané rušení
indukčně vázaný šum pečlivé vedení vodičů minimalizující
vzájemnou indukčnost stínění z materiálů s vysokou
permeabilitou (permaloy) zmenšení plochy smyčky přijímače
(kroucený pár, vedení vodičů v blízkosti zemní plochy)
potlačení zdrojů rušení (kroucený pár, aktivní stínění)
MAUP 2008 26
Indukčně vázané rušení
Zapojení pro napájení zátěže
Správně
Chybně
MAUP 2008 27
Indukčně vázané rušení
Využití stíněného koaxiálního kabelu pro napájení zátěže
MAUP 2008 28
Metody potlačení ostatních typů rušení
šum přenášený po napájecím vedení omezovací prvky paralelně k vinutí vypínání proudu při průchodu nulou stínění minimalizace parazitních kapacit
ostatní zdroje pevně připevněné vodiče nízkošumové kabely stínění proti vf rušení