二.标准信号输出
标准信号输出是国际电工委员会(IEC)在过程控制系统中采用的模拟信号标准,中国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制。如仪表传输信号采用4mA。
20mA.DC.联络信号则采用IV—5VDC,即采用电流传输、电压接收的标准信号系统。
执行组件接收仪表的4mA.20mA输出信号变换成电压,运算放大器再作线性处理。如图9所示。图中.R1~R3Cl网络(即内阻等于250Ω),把4mA_20mA变换成IV—5VDC.比例运算放大器作线性处理。
因此,这个转换,简单地说,就是250Ω无源电阻。
4mA~20mA的标准信号输出,无源电阻转换,方法简单,用的地方很多。对应250Ω的无源电阻.是lV-5VDC电压接收的标准信号系统。
对应的510Ω的无源电阻,是2V—10VDC电压接收值。为什么有个4mA的起始值呢?这个4mA是给某些接口单元作工作电源用的。因而在从零开始的线性控制中,有一段盲区。这个盲区问题,还得作线性变换。
如用变换器作执行组件时,就存在这个问题。即当最小输入信号4mA或者2V时.对应变频器有一个最低输出值,电机不会停转,约为IOHz转动,必须使电机停止转动,不然达不到工艺要求.可能出现情况,甚至严重问题。
如图10所示的变频器接线中就存在上述问题,关键是注意接口电路的阻抗匹配。仪表(或者PLC)送出两个信号,一个是模拟信号和一个是开关信号。模拟信号送到变频器的模拟输入端(3)、(4)脚端子,作调节量的大小控制。开关信号送到变频器的数字输入端(5)、(9)脚,作正转指令。开关信号要求比较简单,只要是无源常开接点就行。变频器的模拟输入端(3)、(4)脚端子,一般是接收OV~10V信号,而仪表的输出是4mA~20mA信号,必须转换。变频装置的AIN端子选择中,将对应的AIN1或AIN2置于ON上,再选择适当的程序参数,就能实现4mA一20mA信号接收。还有一个简单的办法,就是再在变频器(3)、(4)脚端子上井接一只sion电阻,转换成2V—IOV的信号即可,但就是有个死区。
变频器的输入信号线性变换,可按以下方式解决。
(1)把仪表或PLC的电流输出改成OV~10V输出,这个办法最简单(注意:要求变频器端子板上的DIP开关必须设定为正确的位置。即左面DIPI开关的设定为OFF对应模拟输入(1)端,电压输入IOV)。若把变频器装置置于现场,离控制系统较远,信号传递采用电压方式传递就不太好,压降、干扰等问题较多。
(2)若仪表或PLC输出是4mA~20mA标准信号,变频器是OV~IOV的接收,必须将对应的AIN1或AIN2置于OFF.变频器对应的是OV~10V标准信号接收。
再按图5方式简单处理,但存在上述起始段盲区问题。
(3)若是电流信号的传输,变频器也对应OmA—4mA的接收,必须将对应的AIN1或AIN2置于ON上,配置相应的参数中,别忘记模拟输入ADC的类型选择中P0756的选择。
(4)重新标定4mA~20mA输入特性曲线,即让OmA—4mA输入时为死区,则变频器输出为零。这个办法稍微麻烦点,但变频器具有这个优点,可以通过修改程序参数来实现。模拟输入ADC的类型选择中P0756=2(单极性信号),标定ADC的X1值[V/mA]P0757=4.标定ADC的Yl值P0758=0%.标定ADC的X2值[V/mA]
P0759=16.标定ADC的Y2值P0760=80%.ADC死区的宽度[v/mA]P0761=4。在直角坐标系里,死区的宽度4个单位。起点X轴P0757=P761=4,Y轴P0758=0%.
第二点X轴P0759=16.Y轴P0760=80%。选择了两点,重新定位斜线,可以得到有死区的输入特性曲线,如图11所示。各参数点在图11中位置可以表示出来。
这样重新标定后,克服了4mA的输入死区。
实际运行中,控制的频I率变化是很频繁的,转速表的数码显示也是不断跳变的(如果用指针式转速表,也要注意阻抗匹配问题。变频器的模拟输出一般是:
4mA—20mA或者修改参数得到OV~IOV).说明变频器完全跟得上这个精度控制的变化。如果设定模拟输入滤波时间ADC的平滑时P0753=50ms.增加这一平滑时间将减少信号的波动,但降低了对模拟输入信号的响应速度。是否影响整个精度控制,由工艺指标的精度决定。P0724=3(12.3ms)为数字输入防颤抖时间。
三、模拟量输出
PLC或者工控机中表征模拟量的数字信号,实际上的模拟量控制是先经过A/D转换成数字信号,输入到PLC或计算机处理.PLC或计算机再通过D/A转换变成模拟信号传送出去,到相应的接口单元电路,这就是数据通讯方式。
有时候输出是多路信号,或者输入输出混合在一起,就要注意相互间电源共地的问题,令相互间几个电源“不打架”。
图12为一个变频恒压供水的控制系统,以水压压力传感器和变频器组成闭环系统,根据系统出口管网的压力来调节电机的转速.尽量保证高峰期用户不缺水.达到恒压供水和低峰用户时节能的目的。变频器的接线,就是几个电源“不打架”的问题。如图12所示,仪表或PLC的4mA-20mA有源给定,通过内部光耦隔离,变频器A/D转换成数字信号接收,两者之间无公共电源问题。但反馈信号由压力传感器产生,压力传感器必须有一个工作电源。图12中由变频器的内部24V提供,这个反馈信号工作电源、给定信号电源、仪表或PLC的控制电源、变频器的控制电源等多个电源“不打架”,并完成信号的控制。