Cac thiSt bi ngo vao tucmg t\I cung dp tin hi?u tuong w ( cac cam bi Sn tuong !1J ho~c d~u do) dSn cac mo-dun. B9 chuy~n d6i biSn d6i tin hi?u cua m<)t thiSt bi trm'mg (vi d-à ap su~t, nhi?t de)) thanh m<)t tfn hi?u di?n (dong di?n ho~c di?n ap) co th~ duqc khuSch d<;ti b&i be) biSn d6i va sau do dua vao mo-dun tuong t\I (xem hinh 7.5). Vi cac cam biSn tuong tà thong thm'mg tin hi?u di?n ap rit nh6 ( 100 à V - vai m V) nen be) chuy~n d6i se chuy~n d6i cac tin hi?u nay thanh cac gia trj di?n ap ma mo-dun ngo vao tuong t\I co th~ d9c duqc, thong thucmg d6i v&i di?p ap la 0-1 0VDC,
v&i dong di?n la 4-20mA. Cac be) chuy~n d6i ngay nay d~u duqc thiSt k~ ti.rang thich v&i cac ph.;im vi tin hi?u cua cam biSn.
126 Chwmg 7: H¢ th6ng vao/ra tuO'ng t,,r Do co nhiSu lol,li cam bi~n cho ra cac lol,li tin hi~u khac nhau, nen cac mo-dun ngo vao tuong tv cCing co m(>t s6 tieu chmin di?n ap ho~c dong di?n d6i v&i d~u vao. Bang 7 .2 li?t ke tieu chu~n dong va di?n ap dinh muc cho cac mo-dun ngo vao tuong t\l'. Luu y r~ng cac mo-dun ngo vao tuong tv co th~ co di?n ap duong (khong co ph~n di?n ap am, vi d\l, tu O d~n +5 VDC) ho~c lmmg
C\J'C (g6m di~n ap am va di~n ap duong, vi d\l, -5 d~n +5 VDC).
, - - - - _-_ --==---,
~NALOG INPU
r - - - r - - - - - - - - - - - - - - - 1 Tin hieu I I Tin hi~u I , - - - . . , I O ~ ±IOVDC
I I v~t ly Sensor . c _
1 Qua trinh 1 (Transducer) (Transmitter) I ~
I __.,,.- I I . _ _ _ _ _. L.----.jlol - - - - , ~ :
' -- - - - ) '--- - - - - - - - : ;
VDC )
C H
J _
( II 1
RUN 0 ERROR □
I I I I I I I I
Time
"-'ii.i-~-...ia _~J
Hinh 7.5. Chuy~n d6i tin hi~u tuong tv boi b(> chuy~n d6i Bang 7 .2. Gia tri dinh muc cua tin hi?u ngo vao
Ngo vao tuong tv
4-20 mA 0 den I VDC 0 den 5 VDC 0 den 10 VDC
I den 5 VDC -5 den 5 VDC -10 den 10 VDC
---
/ j ___ ,, - ~ __ j=~r---k
/ / / / ,,,,,,,,..__ _ _ _ _ _ 7
( - - - - - ( f-£ - - - ( ( - - - I Den vi
I I Sensor . I I AID (Analog/ I xu ly
: ~ l n h I I (Transducer) (Transmitter) I Digital) I
~- - - - - - 1 I I - - - - - - - J -- - ---I I ---I I
Cam nh~n tin 0i~n ap thfip Khu€ch dl,li di~n ap ho~c dong hi~u v~t ly tucmg thfch v&i module giao ti€p
Hinh 7 .6 ãchuy~n d6i tin hi~u tuong tv qua tin hi~u s6 ho~c BCD
Gia tri ~ (S6 d€m)
Nhu da dS C?P a tren, m(>t mo-dun ngo vao tuong tv bi~n -d6i tin hi~u ngo vao tuong tà thanh
Chu-cmg 7: H~ th<5ng vaolra tuong 11,l' 127
gia tri s6 d~ nguai dung va may hi~u duqc (xem hinh 7.6). Gia tri s6 nay la tuong duong gia tri tuong t\1' duqc chuy~n d6i. Thi~t bi cam bi~n truang gfri m<)t tin hi~u di~n ap th.1p ho?c dong di~n rl1t th.1p t&i be) chuy~n d6i (doi khi duqc k~t hqp trong cung m<)t be) ph~n cua cam bi~n) dJ khu~ch d,;1i tin hi~u theo ti l~ v&i tin hi~u do. Tin hi~u kh~ch d,;1i nay duqc dua d~n mo-dun ngo vao. Ti~p theo, mo-dun th1Jc hi~n s6 h6a tin hi~u bling each chuy~n d6i n6 thanh m<)t s6 nhi phan tuong duong, sau d6 n6 duqc chuy~n vao be) di~u khi€n. Do d6, gia tri nhi phan ma PLC nh~n duqc la tuong duong tin hi~u tuong t\1' do duqc.
Be) chuy~n d6i tuong 11J sang s6 (AID ho?c ADC) th1Jc hi~n vi~c chuyJn d6i tin hi~u trong m<)t mo-dun ngo vao tucmg t1J. Be) chuy~n d6i chia, ho?c s6 h6a, tin hi~u d~u vao thanh nhi~u s6, d,;1i di~n cho cuang de) cua dong di~n ho?c di~n ap. S\1' phan chia cua tin hi~u ngo vao nay duqc gQi la de) phan giai. De) phan giai cua mo-dun cho bi~t s6 luqng ma be) chuy~n d6i AID se phan chia tin hi~u ngo vao; n6 duqc d?c trung cho s6 bit ma be) chuy~n d6i AID sfr dàng. Vi dà, n~u m<)t b(> AID phan chia m<)t tin hi~u ngo vao sir dàng 12 bit ho?c 4096 ph~n (212 = 4096) nhu trong hinh 7. 7, n6 c6 de) phan giai 12 bit (nghia la s6 nhi phan 12 bit v&i m<)t gia tri d~m tu 0000 d~n
4095 (th~p phan) se tuqng trung cho tin hi~u). Trong truang hqp nay, nha san xu.1t c6 th€ su dàng cac bit con l,;1i (bit 14-17) lam bit theo doi tr,;lllg thai, mo ta cac di~u ki~n cua mo-dun nhu: ho,;1t d<)ng, di~u khi~n kenh.
( - - - , AID
Tin ngo
hi~u vao tmmg ti!
(Di~n ap ho~c dong di~n tir b(', chuy~n d6i (Cam bi~n))
12 Bits . Chuy~n
d6i tin hi~u lien t1,1c thanh tin hi~u s6
Bit 0 Bit 1 Bit 2 Bit 3
Bit5 - - - - Bit6 - - - . .
I I I I I I I I I
17 16 15 14 13 12 11 l 0 07 06 05 04 03 02 01 00 j
_~_nhg_hiPL_cl_ _ _ _ _ IJJl[[~
Hinh 7.7. Chuy~n d6i tin hi~u tuong t\1' sang tin hi~u s6 12 bit
Be) chuy~n d6i AID chuy~n cac gia tri s6 sang b(> vi xfr ly, s~n sang d~ sfr dàng trong cac vj tri thanh ghi hO?C word. Cac gia tri thay d6i theo djnh dc;1ng duqc SU' dvng bcri PLC; tuy nhien, cac djnh d,;1ng ph6 biSn nh.1t la nhi phan va BCD. Trong dinh dc;1ng BCD, mo-dun ho?c be) xu ly phai
th1Jc hi~n tinh toan tuySn tinh them d~ cung dp s6 BCD hqp l~.
M<)t s6 PLC cung cung dp be) chuy~n d6i tflJc tiSp tin hi~u tucmg t\1' ngo vao sang cac gia tri s6 tmmg ung (0 d~n 9999). Bang 7.3 minh hoc;1 vi~c chuy~n d6i cac gia tri psi (dcm vi ap su.1t) sang cac don vi ky thu~t va s6 th~p phan cua chung. Mo-dun chuy€n d6i biSn tin hi~u tu O d~n 500 psi sang ph,;lm vi di~n ap tu O d~n 10 VDC. Sau d6 chuy€n d6i di~n ap nay thanh m<)t gia trj th~p phan tuong duong.
128 Chtr011g 7: Hf th6ng vaolra tuong h,r
Gia tri th?p phan la O tuong ung v&i O psi, trong khi gia tri th?P phan la 4095 tuong ung v&i 500 psi. Cac vi d1,1 sau day minh h9a b<_'> chuy~n df>i AID tinh toan gia tri s6 tuong duong cho m9t tin hi~u vao tuong tà.
Bang 7.3 Gia tri chuy~n df>i ap su~t tuong ung
Ngo vao di~n ap Biiu di~n s6 d;&i dtmg Bieu di~n s6 dmn
Ap suit (PSI) d;mg th~p phan
trrong tv th~p phan (0 -9999) (0 - 4095)
0 ov 0000 0
50 IV 1000 410
100 2V 2000 819
150 3V 3000 1229
200 4V 4000 1638
250 SY 5000 2047
300 6V 6000 2457
350 7V 7000 2866
400 8V 8000 3276
450 9V 9000 3685
500 lOV 9999 4095
Vi diJ 7.2:
M9t mo-dun ngo vao, duq~ k~t nbi v&i b9 bi~n d6i nhi~t d9, b<) chuy~n d6i AID v&i d9 phan giai 12-bit (xem hinh 7 .8). Khi b◊ chuy~ri d6i nhi~t dQ nh?n duqc tin hi~u hqp 1~ tu qua trinh (I 00 -600°C), no cung dp tin hi~u di~n ap thong qua m<)t b9 chuy~n d6i tin hi~u la ( 1 - 5 VDC) d~
tuong thich v6i mo-dun ngo vao tuong t\f.
I- - - - - ---~ ~ - - - , ,.- - .: -l::-- - I
ã--- ~ - .,, h .:.. .. ~
~ -- s : ~ rv1 . I : ~
I '''Ht-~!~ 1' "ã L ,I I
- - - - ~ll!llllliie',._ - - - J - - ~ - _ J
-I - - - 1 ,-,---=._::_----.- -~----_-:1 , - - - - -I
I Qua trinh I Sensor T . voe I AID (Analog/
~ ../""- - ; t ~ :r:.sd:er~ - -( :-:~ Jt L - ~i~ _ .. _-+l_t.,.
Dai nhi~t de) Dai di~n ap Gia tri s6
100°c
.
600°C
IVDC
SVDC M6i quan h~ giO-a nhi~t de), tin hi~u di~n ap va gia tri s6
ODY
4095 DV
Dai nh i~t d(> Dai di~n ap Gia tri s6 12 bit (DV) Gia tri s6 10 bit (DV)
100°c IVDC 0 0
600°C 5VDC 4095 1023
Hinh 7.8. Module tuong t\T k~t n6i v&i cam bi~n nhi~t dQ
Chuong i H¢ th6ng vaolra tuong 11,I' 129 (a) Tim thay d6i di~n ap tmmg duong cho m6i don vi d6m (thay d6i di~n ap tren m6i de) Celsius) va s6 d6m tuong duong cho m6i d(> Celsius (d(> C), gia sir mo-dun ngo vao bi6n d6i du li?u tu 0 d~n 4095.
(b) Tim cac gia tri tuong tv cho m(>t mo-dun c6 d(> phan giai 10-bit.
Giiii:
(a) M6i quan M gifra nhi~t d(>, di~n ap va s6 d6m la:
SI! thay d6i (M trong nhi~t d(>, di~n ap va s6 d6m la 500°C, 4 VDC va 4095 s6 d~m. Do do, SIJ thay d6i di~n ap cho I °C la:
L\500°C = L\4 V DC
1°( = 4 VDC!7J500[z] = 8.0 mVDC
SI! thay d6i di?n ap cho m6i dfru vao la:
L\4095 counts = L\4 VDC
1 counts= 4 VDC!7l4095f1l = 0.9768 mVDC Do do, s6 d~m tuong (mg cua m6i de) Celsius la:
L\500°C = L\4095 counts
1 °C = 4095 counts!7J500f1l = 8.19 counts
(b) 09 phan giai b(> chuy~n d6i AID 10 bit se s6 hoa tin hi?u ngo vao thanh 1024 (nghia la 210 = 1024 lfrn, ttr 0000 d~n 1023). M6i quan h~ gifra nhi~t d◊, tin hi?u di?n ap va s6 d~m la:
Sv thay d6i nhi~t de), di~n ap va d~m Ia 500°C, 4 VDC va 1023 s6 d~m. Sv thay d6i di?n ap tren m6i muc d◊ se gi6ng nhu trong phfrn (a):
L\500°C = L\4 VDC
l°C = 4 VDC!7JS00!zl = 8.0 mVDC
Sv thay d6i di~n ap tren m6i dfru vao la:
L\1023 counts= L\4 VDC
1 counts= 4 VDCf1l1023!7J = 3.91 mVDC
Nhu V?Y, s6 d~m tuong ung cua m6i d(> Celsius la:
L\500°C = L\1023 counts
1 °C = 1023 countslzl500f1l = 2.046 counts Vi dlJ 7.3:
Cam bi~n nhi~t d<) (xem hinh 7. 9) cung dp tin hi?u di?n ap 0-10 VDC ti I~ thu?n v6i bi~n
s6 nhi?t d(> duqc do. Do nhi?t d(> tu 0 d~n 1000°C. Cac mo-dun ngo vao tuong tv ch~p nh~n m()t tin hi~u di~n ap 0-10 VDC tin hi?u don eve va chuy~n no d~n m<)t be) d~m co ph<;1m vi 0-4095. H~
th6ng c6 SU' dàng cac bao d<)ng muc thip va cao (J 100°c va 500°C tuong ung.
I000°C
" c/ Thai ~ ,. ian B9 chuy~n 0°C-,-(000°C d6i ~ ; =- Com Input Modul
0
4095
g eAOC
130 Chirang 7: H¢ th6ng vao/ra tirang llf'
Hinh 7.9. Cam bi~n nhi~t d(> k~t nf>i v6i mo-dun tuong tl,l
Tim mf>i quan h~ (tuc la phuong trinh tuy~n tinh) gifra bi~n d6i tin hi~u ng5 vao (nhi~t d(>) va gia tri sf> tren PLC.
Tim s6 d~m tuong ung cho m6i gia tri nhi~t d(> bao d(>ng duqc cho tru6c.
Giiii:
(a) Hinh 7.10 cho th§y d6 thi bi~u di~n mf>i quan h~ gifra sf> d~m v&i tin hi~u di~n ap ngo vao (VDC) va nhi~t d(> (°C). Duong Y mo ta m6i quan M gifra tin hi~u ngo vao va s6 d~m (gia SU m6i quan h~ tuy~n tinh) . .
y
Duong thAng: y oc = mxcounts + b 10 VDC 1000 - - - -- - - -
High 500
Low 100
}
Ph~ vi ki~m tra bao dc;mg 0c
0 VDC 0 """---'---1---'--___.
0 T inh toan bao d<)ng Phl;lm vi ki€m tra
4095 X
Hinh 7.10. M6i quan h~ gifra tin hi~u ngo vao va s6 d~m
D~ tim ra m6i quan h~ gifra nhi~t d(> va s6 d~m, tim cac h~ s6 cua phuong trinh cho duong Y. Phuong trinh nay c6 dl;lng Y = mX + b, trong d6 m la d(> d6c cua duong thAng va duqc mo ta boi:
m = Yl112111 - Yrzl111117l Xl112111 - xrn1rnrn = °Cl11211l - 0crn1rnrncount2 - count117l = 1000 - 01114095 - 0111 = 100011140951Zl
Y2, YI, X2, va Xl la di€m da bi~t. Gia tri b la gia tri cua Y, ho?c °C, khi X, ho?c s6 d~m b~ng 0. Gia tri nay c6 th~ duqc tinh nhu sau:
b = Yl11°Cl1l - m XIZlcountsl11
Trong d6 Y va X la cac gia trj tl;li cac di€m da bi~t (tuc la 6 0°C va s6 d~m 0). Khi X = 0, Y
= 0; vi tht
b = 0-( 10001114095ITI) 0 = 0
Thay cac gia tri xu§t phat cho m va b vao phuong trinh Y = mX + b tl;lo ra phuong trinh cua dong Y:
Y= mX+b YITI orncrnrn = 100011l4095ITI Xfficountsrn + 0
Chu-cmg 7: H? th6ng vaolra tuong t1,r 131
= 10001Z14095111 X171countslll
Su d'1ng s6 d~m 4095 va 1000°C lam gia tri X va Y khi tinh b c6 th~ d~n d~n cung m9t phuong trinh.
(b) D\fa tren phuong trinh cua dtrong Y, gia tri s6 cho m6i ph~m vi bao d(>ng la:
Yl11°C111 = 1000l114095111 X111counts111 X111counts111 = 1000 (Y111°Cl71)17140951Zl
Vi v~y, d6i v&i gia tri: Y = I 00°C va Y =500°C, cac gia tri X la:
X111counts at 100°CIZI = 4095(100)1111000IZI = 409.5
X111counts at 500°C111 = 4095(500)1111000111 = 2047.5
Vi v~y, s6 d~m tuong ung 100°C la 409,5 va 500°C la 2047,5. Vi cac gia tri d~m phai la s6 nguyen, nen lam trcm cac gia tri nay lfrn luqt la 410 va 2048. Vi v~y, t~i m9t s6 d~m 4 I 0, bao d(>ng nhi~t d(> th§p se duqc kich ho~t; va t~i s6 d~m 2048, bao d(>ng nhi~t d9 cao se duqc kich ho~t.
M(>t phuong phap khac d~ giai v~n d~ nay la xac dinh s6 d~m tuong duong v&i I °C. Sà thay d6i 1000°C tren 4095 c6 th~ duqc bi~u di~n nhtr sau:
LicountslZILidegrees111 = max111counts - minlZlcountslllllllll maxlzldegrees - minlZldegreeslZl111111 4095 - 01711000 - 0171 = 4.095
Do do, m6i muc d9 tuong duong 4.095. S6 d~m tuong (mg 500°C se la (500) x (4.095) = 2047.5 va cho 100°c se la (100) x (4.095) = 409.5. Lam trcm cac gia tri nay se duqc 2048 va 410.
tuong ung v&i cac gia tri ma chung ta da tinh toan tru&c d6.