Af hverju 4-20mA?

Hvað er 4-20mA?

4-20mA DC (1-5V DC) merkjastaðallinn er skilgreindur af International Electrotechnical Commission (IEC) og er notaður fyrir hliðræn merki í ferlistýringarkerfum.

Almennt séð er merkisstraumur fyrir tæki og mæla stilltur á 4-20mA, þar sem 4mA táknar lágmarksstraum og 20mA táknar hámarksstraum.

Hvers vegna er núverandi framleiðsla?

Í iðnaðaraðstæðum getur notkun merkjamagnara til að stilla og senda merki yfir langar vegalengdir með því að nota spennumerki leitt til nokkurra vandamála. Í fyrsta lagi geta spennumerki sem send eru um snúrur verið næm fyrir hávaðatruflunum. Í öðru lagi getur dreifð viðnám flutningslínanna valdið spennufalli. Í þriðja lagi getur verið krefjandi að veita merkjamagnaranum afl á sviði.

Til að takast á við þessi mál og lágmarka áhrif hávaða er straumur notaður til að senda merki vegna þess að hann er minna viðkvæmur fyrir hávaða. 4-20mA straumlykjan notar 4mA til að tákna núllmerki og 20mA til að tákna merki í fullri stærð, með merki undir 4mA og yfir 20mA notuð fyrir ýmsar bilunarviðvörun.

Af hverju notum við 4-20mA DC (1-5V DC)?

Vettvangstæki geta útfært tveggja víra kerfi, þar sem aflgjafi og hleðsla eru tengd í röð við sameiginlegan punkt og aðeins tveir vírar eru notaðir fyrir merkjasamskipti og aflgjafa milli sviðssendisins og stjórnherbergistækisins. Með því að nota 4mA DC merki sem upphafsstraum veitir sendinum stöðugan rekstrarstraum og að stilla rafmagnsnúllpunktinn á 4mA DC, sem fellur ekki saman við vélræna núllpunktinn, gerir kleift að greina bilanir eins og rafmagnstap og kapalbrot. . Að auki hentar tveggja víra kerfið til að nota öryggishindranir, sem hjálpa til við sprengivörn.

Hljóðfæri í stjórnherbergi nota spennusamhliða merkjasendingu, þar sem tæki sem tilheyra sama stjórnkerfi deila sameiginlegri útstöð, sem gerir það þægilegt fyrir tækjaprófanir, stillingar, tölvuviðmót og viðvörunartæki.

Ástæðan fyrir því að nota 4-20mA DC fyrir merkjasamskipti milli sviðstækja og tækja í stjórnklefa er sú að fjarlægðin milli sviðs og stjórnklefa getur verið umtalsverð, sem leiðir til meiri kapalviðnáms. Sending spennumerkja yfir langar vegalengdir getur valdið verulegum villum vegna spennufalls af völdum kapalviðnáms og inntaksviðnáms móttökutækisins. Notkun stöðugs straumgjafamerkis fyrir fjarsendingar tryggir að straumurinn í lykkjunni haldist óbreyttur óháð lengd kapalsins, sem tryggir sendingarnákvæmni.

Ástæðan fyrir því að nota 1-5V DC merki fyrir samtengingu milli tækja í stjórnherbergi er til að auðvelda mörgum tækjum sem fá sama merki og til að aðstoða við raflögn og mynda ýmis flókin stjórnkerfi. Ef straumgjafi er notaður sem samtengingarmerki, þegar mörg tæki fá sama merkið samtímis, verður inntaksviðnám þeirra að vera í röð. Þetta myndi fara yfir hleðslugetu senditækisins og möguleiki merkisjarðar á móttökutækjunum væri öðruvísi, kynnir truflun og kemur í veg fyrir miðstýrða aflgjafa.

Notkun spennugjafamerkis fyrir samtengingu krefst þess að breyta straummerkinu sem notað er til samskipta við sviðstæki í spennumerki. Einfaldasta aðferðin er að tengja venjulega 250 ohm viðnám í röð í straumsendingarrásinni og breyta 4-20mA DC í 1-5V DC. Venjulega er þetta verkefni unnið með sendi.

Þessi skýringarmynd notar 250 ohm viðnám til að breyta 4-20mA straummerkinu í 1-5V spennumerki og notar síðan RC síu og díóða tengda AD umbreytingapinna örstýringarinnar.

„Hér fylgir einföld hringrásarmynd til að breyta 4-20mA straummerki í spennumerki:

Hvers vegna er sendirinn valinn til að nota 4-20mA DC merki fyrir sendingu?

1. Öryggissjónarmið fyrir hættulegt umhverfi: Öryggi í hættulegu umhverfi, sérstaklega fyrir sprengivörn tæki, krefst þess að lágmarka kyrrstöðu og kraftmikla orkunotkun sem nauðsynleg er til að halda tækinu gangandi. Sendar sem gefa út 4-20mA DC staðlað merki nota venjulega 24V DC aflgjafa. Notkun DC spennu er aðallega vegna þess að það útilokar þörfina fyrir stóra þétta og inductors og einbeitir sér að dreifðri rýmd og inductance tengivíranna milli sendisins og stjórnherbergistækisins, sem er mun lægri en kveikjustraumur vetnisgass.

2. Straumgjafasending er æskileg fram yfir spennugjafa: Í þeim tilvikum þar sem fjarlægðin á milli sviðs og stjórnherbergis er töluverð, getur notkun spennugjafamerkja til flutnings valdið verulegum villum vegna spennufalls sem stafar af viðnám kapalsins og inntaksins. viðnám móttökutækisins. Notkun straumgjafamerkis fyrir fjarsendingar tryggir að straumurinn í lykkjunni haldist stöðugur, óháð lengd kapalsins, og viðheldur þannig nákvæmni sendingar.

3. Val á 20mA sem hámarksstraum: Val á hámarksstraumi 20mA byggist á sjónarmiðum um öryggi, hagkvæmni, orkunotkun og kostnað. Sprengjuþolin tæki geta aðeins notað lágspennu og lágan straum. 4-20mA straumurinn og 24V DC eru öruggir til notkunar í nærveru eldfimra lofttegunda. Kveikjustraumur fyrir vetnisgas með 24V DC er 200mA, verulega hærri en 20mA. Að auki er tekið tillit til þátta eins og fjarlægðar milli tækjabúnaðar framleiðslustaðarins, álags, orkunotkunar, rafeindaíhluta og krafna um aflgjafa.

4. Val á 4mA sem upphafsstraum: Flestir sendir sem gefa út 4-20mA starfa í tveggja víra kerfi, þar sem aflgjafi og hleðsla eru tengd í röð með sameiginlegum punkti, og aðeins tveir vírar eru notaðir fyrir merkjasamskipti. og aflgjafa á milli sviðssendisins og stjórnherbergistækisins. Val á 4mA byrjunarstraumi er nauðsynlegt til að sendirásin virki. 4mA byrjunarstraumur, sem fellur ekki saman við vélræna núllpunktinn, veitir „virkan núllpunkt“ sem hjálpar til við að bera kennsl á bilanir eins og rafmagnsleysi og kapalbrot.

Notkun 4-20mA merkja tryggir lágmarks truflun, öryggi og áreiðanleika, sem gerir það að almennum viðteknum staðli í iðnaði. Hins vegar eru önnur úttaksmerkjasnið, eins og 3,33mV/V, 2mV/V, 0-5V og 0-10V, einnig notuð til að meðhöndla skynjaramerki betur og styðja ýmis stjórnkerfi.