בתחום האוטומציה התעשייתית, איחוד תקני האותות הוא קריטי. זה קשור ישירות לשאלה האם כל מערכת הייצור התעשייתית יכולה לפעול ביעילות וביציבות. בפיתוח המוקדם של אוטומציה תעשייתית, הנושא של תקני אותות מכשירים היה כמו בעיה קוצנית, שהגבילה ברצינות את המשך הפיתוח של התעשייה.
בימים הראשונים לא היה תקן אות אחיד למכשירים בתחום האוטומציה התעשייתית. זה כמו להיות בעיר ללא חוקי תנועה, שבה כלי רכב נוסעים באקראי ובתוהו ובוהו. תקני האותות של מכשירים ומדים המיוצרים על ידי יצרנים שונים משתנים מאוד.
זה גורם ישירות לתכנון של ציוד רבים במורד הזרם להפוך למורכב ביותר. קח את עיצוב התצוגות כדוגמה. מכיוון שהם צריכים להסתגל לתקני אותות שונים, המהנדסים צריכים להשקיע הרבה זמן ואנרגיה בהתאמת מעגלים ואופטימיזציה של תוכניות. לא רק זאת, גם עלויות ההתקנה והתחזוקה של הציוד עלו משמעותית. תארו לעצמכם שאנשי התחזוקה צריכים לשלוט בתקני האות ובשיטות ניפוי הבאגים של מכשירים רבים ושונים. זה ללא ספק אתגר עצום. יתרה מכך, בעיות תאימות בין תקני אותות שונים מובילות לרוב לחוסר יכולת לתקשר כראוי בין מכשירים, ובכך משפיעות על ההתקדמות החלקה של תהליך הייצור כולו.
מול בעיה זו, יצרנים רבים הציעו פתרונות משלהם. בין ההצעות הרבות, הדגש העיקרי הוא על אותות חשמליים. הוצעו תקני אותות חשמליים שונים, והתחרות עזה. חלק מהיצרנים מאמינים שטווח אותות חשמלי ספציפי מתאים יותר לצורכי אוטומציה תעשייתית, בעוד שיצרנים אחרים מתעקשים שלפתרונות שלהם יש יותר יתרונות. למרות שהמצב הזה של פריחת מאה פרחים קידם חדשנות טכנולוגית במידה מסוימת, הוא גם הביא יותר כאוס לתעשייה. כולם מחכים שיצוץ סטנדרט מוכר ברבים.
לאחר תקופה ארוכה של משקעים ובדיקות שוק, סוף סוף הופיעו שני תקני אותות מקובלים. האחד הוא תקן האות הפנאומטי, שנבחר כ-20 - 100kPa.
תקני איתות פניאומטיים: במצבים מסוימים עם דרישות גבוהות במיוחד של חסינות פיצוץ וסביבות קשות, עדיין נעשה שימוש באותות פניאומטיים. טווח האותות הפנאומטי הנפוץ הוא 20100kPa. לדוגמה, באזורים מסוכנים מסוימים בתעשיות פטרוכימיות ובתעשיות אחרות, מכשירים פנאומטיים משתמשים באוויר דחוס כאמצעי העברת האותות להעברת ערכים נמדדים או הוראות בקרה בצורה של שינויים בלחץ האוויר. היתרון של תקן אותות זה הוא שהוא בטוח מיסודו ואינו מייצר גורמים מסוכנים כגון ניצוצות חשמליים. עם זאת, החיסרון הוא שמהירות התגובה איטית יחסית ומרחק העברת האות מוגבל, בדרך כלל בתוך עשרות מטרים.
לאותות פניאומטיים יש יתרונות ייחודיים בכמה תרחישים תעשייתיים ספציפיים. לדוגמה, בסביבות דליקות ונפיצות, אותות פנאומטיים בטוחים ואמינים יותר. השני הוא תקן האות החשמלי, 4-20mA הפך לתקן הזהב הראוי.
אות זרם של 4-20mA: זהו אחד מתקני האותות האנלוגיים הנפוצים ביותר בתחומים תעשייתיים. 4mA מייצג את הגבול התחתון של האות, המתאים בדרך כלל לנקודת האפס של המשתנה הנמדד; 20mA מייצג את הגבול העליון של האות, המתאים לטווח המלא של המשתנה הנמדד. לדוגמה, במדידת טמפרטורה, אם טווח המדידה הוא 0°C100°C, 4mA עשוי להתאים ל-0°C, ו-20mA עשוי להתאים ל-100°C. לתקן האות הזה יש את היתרונות של יכולת אנטי-הפרעות חזקה ומרחק שידור ארוך. מרחק השידור הכללי יכול להגיע למאות מטרים ואף לאלפי מטרים, ויכול לענות על צורכי העברת האותות בין מכשירים שונים ברוב אתרי התעשייה.
תקן 4-20mA בולט בעיקר כי יש לו יתרונות רבים. ראשית, יש לו יכולת אנטי-הפרעות טובה. באתרי ייצור תעשייתיים קיימות הפרעות אלקטרומגנטיות שונות. אם האות מופרע בקלות, זה יוביל להגברת שגיאות המדידה והבקרה וישפיע על איכות הייצור. האות 4-20mA יכול להישאר יציב יחסית בסביבה אלקטרומגנטית מורכבת, מה שמבטיח שידור נתונים מדויק.
שנית, מרחק השידור שלו ארוך יחסית. במפעלים תעשייתיים גדולים, המרחק בין התקנים עשוי להיות ארוך יחסית, והאותות מוחלשים בקלות במהלך השידור. החוזק והמאפיינים של האות 4 - 20mA מאפשרים לו לשמור על ביצועים טובים למרחקים ארוכים. בנוסף, תקן זה מאפשר גם אבחון תקלות של אותות. כאשר זרם האות הוא 0mA, סביר להניח שזה מעיד על תקלה בקו, מה שמקל על אנשי התחזוקה למצוא ולפתור את הבעיה בזמן.
למרות שעם ההתפתחות המתמשכת של המדע והטכנולוגיה, האוטומציה התעשייתית עוברת בהדרגה לדיגיטליזציה, ואותות דיגיטליים הראו יתרונות גדולים בהיבטים רבים, משדרי אותות אנלוגיים עדיין נמצאים בשימוש נרחב. זה גם משקף באופן מלא את החיוניות החזקה של תקן 4-20mA. למשדרי אותות אנלוגיים יש את היתרונות של עלות נמוכה, אמינות גבוהה וטכנולוגיה בוגרת. בתרחישים תעשייתיים מסוימים שהם רגישים לעלות ואינם דורשים דיוק אות גבוה במיוחד, משדרי אותות אנלוגיים הם עדיין הבחירה הראשונה. יתרה מכך, ציוד תעשייתי קיים רבים מתוכנן על בסיס תקן 4-20mA. אם כולם יוחלפו בציוד דיגיטלי, לא רק שהעלות תהיה עצומה, אלא שיהיו גם בעיות רבות כמו טרנספורמציה טכנית והכשרת כוח אדם.
האיחוד של מערכות אותות מכשירים באוטומציה תעשייתית הוא דרישה בלתי נמנעת לפיתוח התעשייה. כתקן אות חשמלי, 4-20mA בולט בתחרות העזה ועדיין ממלא תפקיד חשוב בייצור התעשייתי הנוכחי. ככל שהטכנולוגיה ממשיכה להתקדם, היא עשויה להשלים אותות דיגיטליים ולקדם במשותף את הפיתוח של אוטומציה תעשייתית לרמה גבוהה יותר.
Yuyao Huangong automation instruments factory
