Что такое AI (аналоговый вход) в ПЛК. Для чего он нужен? Оставить комментарий

Аналоговый вход (AI, analog input) нужен для ввода в ПЛК значений температуры, давления и других физических величин, которые измеряются соответствующими датчиками. Эти датчики передают на AI ПЛК значения измеряемой физической величины в виде электрического сигнала, который называют аналоговым.

Основные типы аналоговых сигналов:

• вольтовые, данные передаются уровнем напряжения: 0…1 В, 1…5 В, 0…10 В и т. д.;
• токовые, данные передаются уровнем тока: 0…20 мА, 4…20 мА и т. д.;
• термопары, данные передаются уровнем сопротивления. Используются для измерения температуры, имеют собственные названия: ТХК(L), ТПП(S)  и т. д.

AI ПЛК и датчик, который к нему подключен, должны иметь одинаковый тип аналогового сигнала. Датчики могут иметь разные схемы подключения к ПЛК: 2-проводное (2-wire), 3-проводное (3-wire) или 4-проводное (4-wire). По какой именно схеме нужно подключать конкретный датчик, указано в его инструкции.

Рис. 1 — Подключение датчиков к AI ПЛК Siemens

Попав в ПЛК, аналоговый сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП, ADC) автоматически преобразуется в некое число. Обычно тип этого числа — целое беззнаковое (uint). Далее это число нужно в программе ПЛК перевести в реальные единицы измерения. Для этого во многих средах программирования ПЛК есть специальные функции. Например, функции NORM_X и SCALE_X в “TIA PORTAL” для ПЛК Siemens.

В тех ПЛК, где нет готовых функций преобразования, можно выполнить преобразование самому по формуле:

Где:
Val — искомая величина,
HiVal — верхняя граница измерения датчика,
LoVal — нижняя граница измерения датчика,
CodeAdc — текущее значение AI,
ResAdc — максимальное количество значений, которое может выдать АЦП. В большинстве случаев зависит от его разрядности: 256 для 8-битных АЦП, 1024 для 10-битных, 4096 для 12-битных и т. д. Но может быть и другим, скажем, у Logo!8 при 10-битном АЦП максимум значений = 1000.

Пример: датчик температуры с типом сигнала 4…20 мА и диапазоном измерения от -20 до +220 °C подключен к AI ПЛК с АЦП 12-бит. Чему равна температура, если текущее значение АЦП = 512?

Температура = ( 512 * ( 220°C – (-20°C) ) / 4096 ) + ( -20°C )= ( ( 512 * 240°C ) / 4096 ) – 20°C = 10 °C.