1. Analog là gì?
Trong tự động hóa có 2 loại tín hiệu phổ biến là Digital và Analog, Hai loại tín hiệu này hầu như tồn tại trong mọi dự án hay các chương trình lập trình chúng ta thực hiện.
1.1. Tín hiệu Digital
Digital là các tín hiệu chỉ có 2 trạng thái 0 hoặc 1. Ví dụ cảm biến tiệm cận, công tắc hành trình, nút nhấn, đèn báo, rơ le…
Nguyên lý nhận tín hiệu Digital Input của PLC: Khi có điện áp 24VDC cấp vào chân Input thì tín hiệu là ON, ngược lại khi không có 24VDC là Off.
Nguyên lý xuất tín hiệu Digital Output của PLC: Đưa ra chân Q một điện áp 24VDC (hoặc 220VDC) khi muốn bật đèn (hoặc ON rơ le).
1.2. Tín hiệu Analog
Trong thực tế, để đo lường các thông số như mức nước trong một bể chứa, áp suất trên các đường ống, hoặc nhiệt độ trong các buồng đột, ta thường sử dụng tín hiệu Analog để ghi nhận các biến số này.
Tín hiệu Analog sẽ tạo ra một tín hiệu đầu ra có giá trị thay đổi liên tục theo thời gian và biến đổi tương ứng với sự thay đổi của thông số đo.
2. So sánh tín hiệu Analog và Digital
Tín hiệu Digital là loại tín hiệu rời rạc chỉ tồn tại ở 2 trạng thái 0 hoặc 1, còn tín hiệu Analog là tín hiệu tương tự biến đổi theo giá trị đo được từ cảm biến.
3. Các loại tín hiệu Analog thông dụng
Có 2 loại tín hiệu Analog là tín hiệu dòng điện và tín hiệu điện áp:
- Tín hiệu điện áp: 0 ~ 5V, 0 ~ 10V, -5 ~ 5V…
- Tín hiệu dòng điện: 0 ~ 20 mA, 4 ~ 20mA…
Ví dụ: Trên thân cảm biến đo mức nước thể hiện phạm vi đo 0-100cm, tín hiệu 4-20mA, ta hiểu: Khi cảm biến trả về dòng điện 20mA thì mức nước đo được lúc đó là 100cm, còn cảm biến trả về dòng điện 4mA thì mức nước lúc đó bằng 0.
4. So sánh Analog dòng điện và điện áp
(*) Tín hiệu điện áp (0-10V)
- Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện và nhiễu từ.
- Trên các khoảng cách cáp dài hơn, sự suy giảm điện áp có thể gây ra tín hiệu không chính xác.
- Không thể phát hiện lỗi cảm biến (không có tín hiệu): Giá trị 0V có thể chỉ ra giá trị không hoặc không có tín hiệu. Có thể giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng tín hiệu 2-10V, nhưng điều này hiếm khi xảy ra.
(*) Tín hiệu dòng điện (4-20mA)
- Dễ dàng phát hiện lỗi không có tín hiệu: 0mA chỉ ra không có tín hiệu, trong khi 4mA chỉ ra giá trị không.
- Chất lượng tín hiệu tốt hơn và không dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện, nhiễu từ và suy giảm điện áp.
- Bởi vì tín hiệu dòng điện nên có thể đo với vị trí xa hơn mà vẫn đảm bảo tính chính xác.
5. Nguyên lý nhận tín hiệu cảm biến Analog của PLC
Chân Analog vật lý của PLC S71200/1500 là: IW (ví dụ: IW64, IW66).
- Miền nhớ Analog: IWx (trong đó x là ID, ví dụ x = 64(IW64), 66(IW66), 68(IW68)…
- Miền nhớ Analog dạng Word (16 bit)
PLC không thể biết được cảm biến đang sử dụng để đo gì, nó chỉ nhận được tín hiệu từ chân Analog đầu vào là điện áp hoặc dòng điện. thông qua bộ chuyển đổi thì kết quả ở chân IW là một con số.
Giá trị của chân Analog (IW) của cảm biến từ: 0 – 27648.
PLC cần phải thực chạy một số hàm để chuyển đổi giá trị này (0 – 27648) thành giá trị của một tín hiệu nào đó. (như nhiệt độ, áp suất, mức nước…)
Khối hàm Norm Scale trong PLC:
