Siemens TIA Portal’da kullanılan analog sinyal, doğadaki fiziksel değişkenleri (sıcaklık, basınç, seviye, akış gibi) temsil eden, zaman içinde sürekli değişen bir elektrik sinyalidir. Wikipedia’ya göre ("Analog Signal"), analog sinyaller kesintisiz bir değer aralığında değişir ve dijital sinyallerden farklı olarak ikili (0/1) değil, sürekli bir formdadır. Örneğin, bir termometredeki cıva seviyesi veya bir mikrofondan gelen ses dalgası analog sinyalin günlük hayattaki yansımalarıdır. Endüstriyel otomasyonda, analog sinyaller genellikle voltaj (0-10V, 0-5V, -10V/+10V) veya akım (0-20mA, 4-20mA) formunda sensörlerden PLC’lere veri aktarır. Bu rehberde, analog sinyallerin teknik özellikleri, türleri ve otomasyon sistemlerindeki uygulamaları detaylı bir şekilde ele alınacaktır.
Analog Sinyalin Temel Özellikleri
Analog sinyaller, sürekli değişen değerleri temsil eder ve belirli özelliklere sahiptir.
- Kullanım: Sürekli değişen fiziksel değişkenleri ölçer.
- Örnek: Bir ses dalgasının amplitüdü, zamanla sürekli değişir ve analog bir sinyal oluşturur.
- Fayda: Hassas ölçüm ve kontrol sağlar.
0-10V DC Analog Sinyal
0-10V DC, endüstriyel otomasyonda yaygın bir analog sinyal türüdür.
- Kullanım: Minimum 0V, maksimum 10V değerini temsil eder.
- Örnek: Bir HVAC sisteminde, 0-10V sinyali ile bir fanın hızı kontrol edilir; 0V fan kapalıyken, 10V tam hızda çalışır.
- Fayda: Kolay ölçüm ve düşük maliyet sunar.
4-20mA Analog Sinyal
4-20mA, uzun mesafelerde güvenilir bir analog sinyal türüdür.
- Kullanım: 4mA minimum (canlı sıfır), 20mA maksimum değeri temsil eder; 0mA arızayı belirtir.
- Örnek: Bir petrokimya tesisinde, 4-20mA sinyali ile bir tankın sıvı seviyesi ölçülür; 4mA boş, 20mA dolu tankı gösterir.
- Fayda: Gürültü direnci ve arıza tespiti kolaylığı sağlar.
0-20mA Analog Sinyal
0-20mA, eski sistemlerde kullanılan bir analog sinyal türüdür.
- Kullanım: 0mA minimum, 20mA maksimum değeri temsil eder.
- Örnek: Bir eski su arıtma tesisinde, 0-20mA sinyali ile akış hızı ölçülür; 0mA sıfır akışı, 20mA maksimum akışı gösterir.
- Fayda: Eski sistemlerle uyumluluk sağlar.
0-5V DC Analog Sinyal
0-5V DC, genellikle elektronik devrelerde kullanılan bir analog sinyal türüdür.
- Kullanım: 0V minimum, 5V maksimum değeri temsil eder.
- Örnek: Bir laboratuvar ekipmanında, 0-5V sinyali ile bir sıcaklık sensörü ölçüm yapar; 0V 0°C, 5V 50°C’yi gösterir.
- Fayda: Düşük voltaj ile enerji verimliliği sağlar.
-10V/+10V Analog Sinyal
-10V/+10V, bipolar bir analog sinyal türüdür.
- Kullanım: Negatif ve pozitif değerleri temsil eder.
- Örnek: Bir servo motor kontrolünde, -10V/+10V sinyali ile motorun yönü ve hızı ayarlanır; -10V tam hız ters yönde, +10V tam hız ileri yönde çalışır.
- Fayda: Hassas kontrol imkanı sunar.
PLC Sistemlerinde Analog Sinyal Kullanımı
PLC’ler, analog sinyalleri sensörlerden alarak sistemleri kontrol eder.
- Kullanım: Sıcaklık, basınç, seviye ve hız gibi değişkenleri ölçer.
- Örnek: Bir fırında, PT100 sensörü 4-20mA sinyali ile sıcaklığı ölçer; PLC bu veriye göre ısıtıcıyı kontrol eder.
- Fayda: Gerçek zamanlı ve hassas kontrol sağlar.
Analog Sinyalin Dijitale Dönüştürülmesi (ADC)
PLC’ler dijital çalıştığından, analog sinyaller ADC ile dijitale çevrilir.
- Kullanım: Analog sinyali dijital bir değere dönüştürür.
- Örnek: Bir 0-10V sinyali, 12-bit ADC ile 0-4095 aralığında bir dijital değere çevrilir; 5V, 2048’e karşılık gelir.
- Fayda: PLC’nin analog veriyi işlemesini sağlar.
Analog Giriş ve Çıkış Modülleri
PLC’lerde analog sinyallerle çalışmak için özel modüller kullanılır.
- Kullanım: AI modülleri sinyali okur, AO modülleri sinyal üretir.
- Örnek: Bir AI modülü, 4-20mA sinyali ile bir tankın seviyesini okur; AO modülü, 0-10V sinyali ile bir vanayı kontrol eder.
- Fayda: Analog sinyallerle uyumlu çalışmayı sağlar.
Örnek Uygulama: Su Deposu Seviye Kontrolü
Ultrasonik sensör ile su deposu seviyesini kontrol etme.
- Kullanım: Sensör, seviye değişimine göre 4-20mA sinyali üretir.
- Örnek: Su seviyesi düşükken (4mA) pompa çalışır, orta seviyede (12mA) pompa bekler, maksimumda (20mA) pompa durur.
- Fayda: Hassas seviye kontrolü sağlar.
Avantajlar
- Hassas ve sürekli ölçüm sağlar.
- Gerçek zamanlı kontrol imkanı sunar.
- Çeşitli fiziksel değişkenleri ölçebilir.
- Endüstriyel standartlarla uyumludur.
Dikkat Edilmesi Gerekenler
- Elektromanyetik gürültü (EMI) sinyal kalitesini etkileyebilir; ekranlı kablolar kullanın.
- Sensörlerin düzenli kalibrasyonu gereklidir.
- 0-10V sinyallerde mesafe 100m’yi aşmamalıdır.
- 4-20mA sinyallerde maksimum direnç (örneğin, 600Ω) aşılmamalıdır.
İpuçları
- Uzun mesafelerde 4-20mA sinyali tercih edin.
- Gürültüyü azaltmak için RC filtresi kullanın.
- Multimetre ile sinyal değerlerini düzenli kontrol edin.
- PLC programında analog girişleri etiketleyerek (örneğin, "Tank_Seviye") okunabilirliği artırın.
Sonuç
Analog sinyaller, otomasyon sistemlerinde hassas ölçüm ve kontrol için vazgeçilmez bir yapı taşıdır. 0-10V düşük maliyetli, 4-20mA uzun mesafelerde güvenilir, 0-20mA eski sistemlerle uyumlu, 0-5V enerji verimli ve -10V/+10V hassas kontrol için uygundur. Uygulama gereksinimlerine göre doğru sinyal türünü seçmek, sistem verimliliğini artırır. Tüm bilgiler Siemens Industry Online Support’tan doğrulanmıştır.
Yorumlar
Yorum Gönder