Trong hệ thống tự động hóa công nghiệp, PLC (Programmable Logic Controller) là một trong những thiết bị điều khiển và giám sát quan trọng. Một trong những nhiệm vụ của PLC là nhận và xử lý tín hiệu tương tự (analog) từ các thiết bị như pressure transmitter, sau đó chuyển đổi thành tín hiệu số (digital) để CPU xử lý. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về quá trình này và cách sử dụng ADC (Analog to Digital Converter) để chuyển đổi tín hiệu.
1. Tín hiệu tương tự và tín hiệu số trong hệ thống PLC
- Tín hiệu tương tự (analog) là tín hiệu liên tục, có thể có bất kỳ giá trị nào trong phạm vi nhất định. Ví dụ, trong hệ thống điều khiển, tín hiệu 4-20mA được sử dụng rộng rãi để truyền tải các giá trị đo lường như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng, v.v.
- Tín hiệu số (digital) là tín hiệu rời rạc, được biểu diễn bằng các giá trị nhị phân. Trong PLC, tín hiệu số được lưu trữ và xử lý dưới dạng các giá trị đếm (counts), giúp bộ xử lý CPU tính toán và hiển thị kết quả.
2. Nguyên lý chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số trong PLC
Khi tín hiệu tương tự, ví dụ dòng điện 4-20mA, được đưa vào PLC thông qua AI (Analog Input) card, nó sẽ được ADC (Analog to Digital Converter) chuyển đổi thành một giá trị số (raw counts) trong khoảng từ 0 đến 1023 (trong trường hợp ADC 10-bit). Công thức chuyển đổi như sau:
Trong đó:
- x: Tín hiệu đầu vào (ví dụ 6.82mA).
- LRV: Giá trị thấp nhất của tín hiệu (ví dụ 4mA).
- URV: Giá trị cao nhất của tín hiệu (ví dụ 20mA).
- Max Count: Số giá trị đếm tối đa của ADC (ví dụ 1023 với ADC 10-bit).
3. Ví dụ tính toán
Ví dụ, nếu thiết bị truyền áp suất (pressure transmitter) cung cấp tín hiệu dòng điện 6.82mA cho PLC, và ADC có dải chuyển đổi từ 4-20mA thành 0-1023 counts, công thức tính sẽ là:
Vậy tín hiệu số đầu ra của ADC là 180 count. CPU của PLC sẽ nhận giá trị này và tính toán ra áp suất tương ứng để hiển thị trên giao diện người-máy (HMI).
4. Ứng dụng của việc chuyển đổi tín hiệu trong tự động hóa công nghiệp
Việc chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số trong PLC là một phần quan trọng trong hệ thống điều khiển và giám sát. Nó cho phép các hệ thống tự động nhận biết và điều chỉnh các giá trị đo lường từ các cảm biến và thiết bị đo đạc. Điều này áp dụng rộng rãi trong các ngành như:
- Công nghiệp sản xuất: Điều khiển và giám sát quá trình sản xuất tự động.
- Hệ thống điều khiển nhiệt độ và áp suất: Đảm bảo giá trị đo đạc chính xác cho các hệ thống điều khiển.
- Tự động hóa tòa nhà: Giám sát và điều khiển các hệ thống HVAC, chiếu sáng, và an ninh.
5. Kết luận
Trong hệ thống PLC, việc chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số là bước quan trọng để xử lý thông tin và điều khiển quá trình. ADC đóng vai trò chuyển đổi tín hiệu 4-20mA từ các thiết bị đo đạc như pressure transmitter thành các giá trị số, giúp PLC có thể xử lý và đưa ra các hành động điều khiển thích hợp. Việc hiểu rõ quy trình này sẽ giúp tối ưu hóa hệ thống điều khiển tự động của bạn.
Để hiểu thêm về cách PLC hoạt động trong các hệ thống tự động hóa, bạn có thể tham khảo bài viết: PLC
Nếu bạn thích bài viết này, vui lòng đăng ký theo dõi kênh YouTube của chúng tôi để xem các hướng dẫn video về PLC và Tự động hóa. Bạn cũng có thể theo dõi chúng tôi trên Facebook và Linked để nhận các cập nhật hàng ngày.
