در زمینه اتوماسیون صنعتی، یکسان سازی استانداردهای سیگنال بسیار مهم است. این به طور مستقیم به این بستگی دارد که آیا کل سیستم تولید صنعتی می تواند کارآمد و پایدار عمل کند یا خیر. در توسعه اولیه اتوماسیون صنعتی، موضوع استانداردهای سیگنال ابزار مانند یک مشکل خاردار بود که به طور جدی توسعه بیشتر صنعت را محدود کرد.
در روزهای اولیه، هیچ استاندارد سیگنال واحدی برای ابزار در زمینه اتوماسیون صنعتی وجود نداشت. این مانند قرار گرفتن در شهری بدون قوانین راهنمایی و رانندگی است، جایی که وسایل نقلیه به صورت تصادفی و در هرج و مرج رانندگی می کنند. استانداردهای سیگنال ابزارها و مترهای تولید شده توسط سازندگان مختلف بسیار متفاوت است.
این به طور مستقیم باعث می شود که طراحی بسیاری از تجهیزات پایین دستی بسیار پیچیده شود. طراحی نمایشگرها را به عنوان مثال در نظر بگیرید. از آنجایی که آنها باید با استانداردهای سیگنال مختلف سازگار شوند، مهندسان باید زمان و انرژی زیادی را صرف تنظیم مدارها و بهینه سازی برنامه ها کنند. نه تنها این، هزینه های نصب و نگهداری تجهیزات نیز به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. تصور کنید که پرسنل تعمیر و نگهداری باید بر استانداردهای سیگنال و روش های اشکال زدایی دستگاه های مختلف تسلط داشته باشند. این بدون شک یک چالش بزرگ است. علاوه بر این، مشکلات سازگاری بین استانداردهای سیگنال مختلف اغلب منجر به ناتوانی در برقراری ارتباط صحیح بین دستگاهها میشود و در نتیجه بر پیشرفت روان کل فرآیند تولید تأثیر میگذارد.
در مواجهه با این مشکل، بسیاری از تولید کنندگان راه حل های خود را ارائه کرده اند. در میان بسیاری از پیشنهادات، تمرکز اصلی بر سیگنال های الکتریکی است. استانداردهای سیگنال الکتریکی مختلفی پیشنهاد شده است و رقابت شدید است. برخی از سازندگان معتقدند که یک محدوده سیگنال الکتریکی خاص برای نیازهای اتوماسیون صنعتی مناسب تر است، در حالی که سایر سازندگان اصرار دارند که راه حل های خود مزایای بیشتری دارند. اگرچه این وضعیت شکوفایی صد گل، نوآوری فناوری را تا حدی ارتقا داده است، اما هرج و مرج بیشتری را در این صنعت به ارمغان آورده است. همه منتظر ظهور یک استاندارد شناخته شده هستند.
پس از یک دوره طولانی آزمایش بارش و بازار، سرانجام دو استاندارد سیگنال پذیرفته شده به طور گسترده ظاهر شدند. یکی استاندارد سیگنال پنوماتیکی است که به عنوان 20 - 100 کیلو پاسکال انتخاب شده است.
استانداردهای سیگنال پنوماتیک: در برخی شرایط با الزامات ضد انفجار بسیار بالا و محیط های سخت، سیگنال های پنوماتیک همچنان استفاده می شود. محدوده استاندارد سیگنال پنوماتیک مشترک 20100 کیلو پاسکال است. به عنوان مثال، در برخی مناطق خطرناک در صنایع پتروشیمی و سایر صنایع، ابزارهای پنوماتیک از هوای فشرده به عنوان رسانه انتقال سیگنال برای انتقال مقادیر اندازه گیری شده یا دستورالعمل های کنترلی به شکل تغییرات فشار هوا استفاده می کنند. مزیت این استاندارد سیگنال این است که ذاتاً ایمن است و عوامل خطرناکی مانند جرقه الکتریکی تولید نمی کند. با این حال، نقطه ضعف آن این است که سرعت پاسخ نسبتاً آهسته است و فاصله انتقال سیگنال معمولاً در دهها متر محدود است.
سیگنال های پنوماتیک در برخی از سناریوهای صنعتی خاص دارای مزایای منحصر به فردی هستند. به عنوان مثال، در محیط های قابل اشتعال و انفجار، سیگنال های پنوماتیک ایمن تر و قابل اطمینان تر هستند. دیگری استاندارد سیگنال الکتریکی است، 4-20 میلی آمپر به استاندارد طلایی شایسته تبدیل شده است.
سیگنال جریان 4-20 میلی آمپر: این یکی از پرکاربردترین استانداردهای سیگنال آنالوگ در زمینه های صنعتی است. 4 میلی آمپر نشان دهنده حد پایین سیگنال است که معمولاً با نقطه صفر متغیر اندازه گیری شده مطابقت دارد. 20 میلی آمپر حد بالایی سیگنال را نشان می دهد که با محدوده کامل متغیر اندازه گیری شده مطابقت دارد. به عنوان مثال، در اندازهگیری دما، اگر محدوده اندازهگیری 0 درجه سانتیگراد 100 درجه سانتیگراد باشد، 4 میلی آمپر ممکن است با 0 درجه سانتیگراد و 20 میلی آمپر ممکن است با 100 درجه سانتیگراد مطابقت داشته باشد. این استاندارد سیگنال دارای مزایای توانایی ضد تداخل قوی و فاصله انتقال طولانی است. فاصله عمومی انتقال می تواند به صدها متر یا حتی هزاران متر برسد و می تواند نیازهای انتقال سیگنال بین دستگاه های مختلف را در اکثر سایت های صنعتی برآورده کند.
استاندارد 4-20 میلی آمپر عمدتاً به این دلیل برجسته است که مزایای زیادی دارد. اولا، توانایی ضد تداخل خوبی دارد. در سایت های تولید صنعتی تداخل های الکترومغناطیسی مختلفی وجود دارد. اگر سیگنال به راحتی تداخل پیدا کند، منجر به افزایش خطاهای اندازه گیری و کنترل می شود و کیفیت تولید را تحت تاثیر قرار می دهد. سیگنال 4-20mA می تواند در یک محیط پیچیده الکترومغناطیسی نسبتاً پایدار بماند و از انتقال دقیق داده اطمینان حاصل کند.
ثانیا، فاصله انتقال آن نسبتا طولانی است. در شرکتهای صنعتی بزرگ، فاصله بین دستگاهها ممکن است نسبتاً طولانی باشد و سیگنالها در طول انتقال به راحتی تضعیف میشوند. قدرت و ویژگی های سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر آن را قادر می سازد تا عملکرد خوبی را در مسافت های طولانی حفظ کند. علاوه بر این، این استاندارد تشخیص خطا سیگنال ها را نیز امکان پذیر می کند. هنگامی که جریان سیگنال 0 میلی آمپر باشد، به احتمال زیاد نشان می دهد که یک خطا در خط وجود دارد، و پیدا کردن و حل به موقع مشکل را برای پرسنل تعمیر و نگهداری آسان تر می کند.
اگرچه با پیشرفت مداوم علم و فناوری، اتوماسیون صنعتی به تدریج در حال گذار به دیجیتالی شدن است و سیگنال های دیجیتال در بسیاری از جنبه ها مزایای زیادی از خود نشان داده اند، فرستنده های سیگنال آنالوگ هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. این همچنین به طور کامل نشان دهنده سرزندگی قوی استاندارد 4-20mA است. فرستنده های سیگنال آنالوگ دارای مزایای کم هزینه، قابلیت اطمینان بالا و تکنولوژی بالغ هستند. در برخی از سناریوهای صنعتی که به هزینه حساس هستند و به دقت سیگنال بالایی نیاز ندارند، فرستنده های سیگنال آنالوگ همچنان انتخاب اول هستند. علاوه بر این، بسیاری از تجهیزات صنعتی موجود بر اساس استاندارد 4-20 میلی آمپر طراحی شده اند. اگر قرار باشد همه با تجهیزات دیجیتال جایگزین شوند، نه تنها هزینه زیادی خواهد داشت، بلکه مشکلات زیادی مانند تحول فنی و آموزش پرسنل نیز وجود خواهد داشت.
یکپارچه سازی سیستم های سیگنال ابزار در اتوماسیون صنعتی یک نیاز اجتناب ناپذیر برای توسعه صنعت است. به عنوان یک استاندارد سیگنال الکتریکی، 4-20mA در رقابت شدید برجسته است و هنوز نقش مهمی در تولید صنعتی فعلی ایفا می کند. همانطور که فناوری به پیشرفت خود ادامه می دهد، ممکن است سیگنال های دیجیتال را تکمیل کند و به طور مشترک توسعه اتوماسیون صنعتی را به سطح بالاتری ارتقا دهد.
Yuyao Huangong automation instruments factory
