Российские предприятия за последние годы столкнулись с тем, что выходящее из строя импортное оборудование нужно заменять. Но приобрести оригинальный продукт проблематично из-за высокой стоимости, сложности логистики или длительных сроков поставки. А отечественные аналоги не всегда подходят, с точки зрения совместимости.
В статье расскажем о готовом решении в нашем ассортименте, на примере реальной ситуации, с которой столкнулся один из наших заказчиков.
Задача: замена вышедшего из строя датчика влажности и температуры с выходом 0-5 В
Объект — тепличный комплекс, в котором контролируется температура и влажность для поддержания нужного микроклимата. Изначально использовалось полностью импортное оборудование:
- Датчик влажности и температуры Big Dutchman с аналоговыми выходами 0…5 В и измерительными диапазонами 0…100% и -40…+60 ˚С соответственно.
- Программируемый логический контроллер SIEMENS, который управляет микроклиматом по заданному алгоритму. К нему подключаются выходные сигналы датчиков влажности и температуры через модули ввода аналоговых сигналов.
Со временем датчики начали выходить из строя, и клиент столкнулся со следующими проблемами:
- срок поставки составлял несколько недель;
- цена не соответствовала бюджету;
- отсутствие полного аналога в наличии в России.
Программа ПЛК настроена на старый датчик: сигнал по первому каналу 0…5 В соответствует диапазону 0…100% влажности, по второму каналу — -40…+60 °C температуры.
Если приобрести стандартный датчик с выходом, например, 0-10 В и диапазоном преобразования температуры -20…+80 ˚С, без дополнительного масштабирования, показания в ПЛК будут отображаться некорректно. При этом доступа к программе управления, чтобы перенастроить аналоговый вход, у клиента нет.
Необходимо было:
- решение с минимальным сроком поставки;
- доступное по цене;
- с возможностью подключения к системе без перенастройки ПЛК;
- с дополнительной защитой аналоговых входов, поскольку в теплице возникали сильные статические разряды из-за ветровой нагрузки.
Решение: датчики влажности и температуры с модулями-преобразователями
Для решения задачи клиента мы предложили следующий комплект:
- Датчики влажности и температуры HTE.PF-U10 с выходными сигналами 0-10 В и диапазонами измерения 0…100% и -20…+80 ˚С.
- Модули-преобразователи ENC.S1-UI-DP-RS, которые обладают богатым функционалом, и в том числе позволяют масштабировать входной аналоговый сигнал так, чтобы на выходе был нужный диапазон измерения — -40…+60 ˚С, пропорциональный 0…5 В.
Так как датчик имеет два аналоговых выхода — по влажности и температуре, каждый выход подключается к отдельному модулю ENC. В них задаются нужные настройки преобразования, и выходы приборов уже напрямую подключаются к аналоговым входам модулей ввода. Никаких действий с программой управления в ПЛК не требуется.
Рассмотрим, как производится настройка. Для этого потребуется бесплатный конфигуратор ELHART — подключение производится при помощи конвертора интерфейсов RS-485/USB.
Настройка базовых параметров в модулях ENC возможна при помощи DIP переключателей. Однако в данном случае, требуется расширенный функционал, доступный только через конфигуратор.
Настройка канала влажности
Требуется преобразовать входной сигнал датчика 0…10 В (0…100% относительной влажности) в выходной сигнал 0…5 В, сохранив диапазон измерения 0…100%.
В модуле ENC программная настройка преобразования осуществляется при помощи трех ступеней нормирования:
- Ступень 1. Задание соответствия входного аналогового сигнала ENC и диапазона измерения датчика (0…10 В → 0…100% относительной влажности).
- Ступень 2. Приведение диапазона измерения датчика к другим значениям (не требуется).
- Ступень 3. Преобразование измеренной относительной влажности (0…100%) в выходной сигнал 0…5 В.
По каждой ступени задаются две точки: максимум и минимум величины.
В таблице ниже представлены настройки, которые необходимо произвести. Все остальные параметры нужно оставить без изменений.
Параметры настройки, приведенные в данной статье, соответствуют заводской конфигурации нормирующего преобразователя ENC. Поэтому перед настройкой рекомендуется выполнить сброс до заводских значений — параметр 1C8 (hex).
Настройка канала температуры
В модуле ENC требуется задать как преобразование сигнала 0…10 В в 0…5 В, так и диапазона измерения: -20…+80 °С (нового датчика) в -40…+60 °С (старого датчика). Тогда ПЛК будет корректно отображать значения в прежней шкале измерения.
Очевидно, что в этом случае значения температуры -40…-20 °C передаваться не будут, поскольку новый датчик не может измерить этот диапазон. Однако для заказчика это не является критичной проблемой: реальная температура на объекте не опускается ниже этой величины.
Для такого преобразования потребуется настроить все три ступени нормирования:
- Ступень 1. Задание соответствия входного аналогового сигнала ENC и диапазона измерения датчика (0…10 В → -20…+80 °С).
- Ступень 2. Приведение фактического диапазона измерения датчика (-20…+80 ˚С) к требуемому (-40…+60 °С).
- Ступень 3. Преобразование приведенного диапазона температуры (−40…+60 °C) в выходной сигнал 0…5 В.
Фактический выходной сигнал модуля будет в диапазоне 1…5 В, поскольку диапазон от -20 °С до -40 °С не измеряется.
Настройки преобразования представлены в таблице ниже.
Параметры настройки, приведенные в данной статье, соответствуют заводской конфигурации нормирующего преобразователя ENC. Поэтому перед настройкой рекомендуется выполнить сброс до заводских значений — параметр 1C8 (hex).
Результат: замена вышедших из строя импортных датчиков с минимальным сроком
Применение модулей ENC.S1 совместно с датчиками влажности и температуры HTE.PF обеспечило следующие преимущества для заказчика:
- Замену импортных датчиков с минимальным сроком поставки.
- Подключение новых датчиков без необходимости изменения программы ПЛК: значение температуры и влажности корректно отображаются в системе.
- Дополнительную защиту аналоговых входов за счет гальванической развязки. Она снижает риск повреждения аналоговых входов ПЛК при возникновении высоковольтной помехи, поскольку наиболее уязвимыми элементами становятся датчик и модуль-преобразователь.
В целом такое решение подходит в следующих случаях:
- оригинальный датчик недоступен или имеет слишком высокую стоимость;
- новый датчик имеет выходной сигнал, не соответствующий входам ПЛК;
- диапазоны измерения нового и старого датчиков не совпадают;
- нет доступа к программе ПЛК;
- требуется гальваническая развязка аналоговых цепей.
Однако важно учитывать следующие моменты:
1) Модуль-преобразователь не расширяет диапазон измерения нового датчика.
2) При измерении возникает дополнительная погрешность преобразования модуля.
3) На момент публикации статьи модули ENC не внесены в Госреестр средств измерений, поэтому метрологическая аттестация всего канала невозможна.
Обзорное видео по ENC
Подписывайтесь и следите за новостями на канале ELHART: VK Видео, Дзен, YouTube или RuTube.