Khi làm việc trong ngành điều khiển sở hữu hai tín hiệu được sử dụng nhiều nhất đó chính là tín hiệu Analog cùng với tín hiệu Digital Việc xử lý tín hiệu Analog S7-1200 cũng như xử lý tín hiệu Analog trong S7-1500 cần phải hiểu rõ ràng bản chất của hai loại tín hiệu số cùng với tín hiệu tương tự sao cho chính xác nhất. Tuy nhiên để hiểu Analog là gì? Analog có gì khác so với Digital? Ứng dụng tín hiệu của Analog và Digital ra sao cùng theo dõi bài viết này nhé!
Tìm Hiểu Tín Hiệu Analog Là Gì?
Tín hiệu Analog hay còn được gọi là tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu liên tục. Chúng ta cũng có thể dễ dàng thấy đồ thị biểu diễn tín hiệu Analog chính là một đường liên tục. Điển hình như sin, cos hoặc đường cong lên xuống bất kỳ nào đó. Tín hiệu này sẽ tương tự về bản chất tuy nhiên nó sẽ khác nhau về cường độ tín hiệu sau so với những lúc trước.
Tín hiệu Analog được truyền đi dưới dạng tín hiệu của dòng điện hay điện áp. Tín hiệu Analog được sử dụng nhiều trong đa dạng các thiết bị đo lường điển hình như cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến đo mức chất lỏng,… Hoặc nó cũng có thể được điều khiển các thiết bị điển hình như van tỷ lệ, biến tần mà phổ biến nhất chính là 4-20mA.
Tìm Hiểu Tín Hiệu Digital Là Gì?
Tín hiệu Digital hay còn được biết đến chính là tín hiệu số bản chất chỉ là hai trạng thái là 0 – 1 hay On-Off được hiểu đơn giản dưới dạng nhị phân Logic 0-1. Điều này có nghĩa là khi xuất hiện ở trạng thái 1 thì tức là On, còn xuất hiện ở 0 thì tức là Off.
Ví dụ như tín hiệu On tương ứng với mức 1 và tín hiệu Off sẽ tương ứng với mức 0. Khá đơn giản nhưng nếu như bạn là một người chưa biết gì về kỹ thuật thì điều này thật khó hiểu. Tín hiệu Digital lúc này sẽ tương ứng với hai mức nước chính là Min và Max. Trong đó thì mực nước Max lúc này sẽ tương ứng cùng với bơm đã ngừng hoạt động. Đồng thời khi mức nước Min này sẽ tương ứng với bơm chạy.
Như vậy thì Motor on – off còn được biết đến là tương ứng với hai mức nước 1-0 trong hệ nhị phân. PLC hay đa dạng các sơ đồ diện điều khiển cũng hoạt động dựa trên Logic 1-0 này. Tóm lại thì tín hiệu Digital hay còn được gọi là tín hiệu số tương ứng với hai mức nước chính là 1 và 0.
Tín hiệu Analog Có Gì Khác So Với Tín Hiệu Digital?
Trước khi đi tìm hiểu tín hiệu Analog có gì khác so với tín hiệu Digital thì chúng ta cần tìm hiểu về tín hiệu tương tự là gì. Tín hiệu tương tự ở đây được biết đến là một dạng tín hiệu của Digital. Tuy nhiên thì tương tự ở đây chính là tín hiệu lúc nào cũng có dạng tương tự như trước đó. Điều này còn có nghĩa là tín hiệu Digital truyền về với một tần số nhất định cũng được xem là tín hiệu tương tự.
Bên cạnh đó, chúng ta còn rất hay nhầm lẫn giữa những tín hiệu tương tự chỉ là tín hiệu Analog. Lý do bởi tín hiệu Analog 4-20mA & 0-10V được dung phổ biến trong ngành công nghiệp.
Ngoài ra, tín hiệu Analog còn là một tín hiệu liên tục được biểu diễn trạng thái là một đường liên tục sin, cos hoặc là đường cong lên xuống bất kỳ. Như vậy thì tín hiệu Analog ở đây là một tín hiệu tương tự về bản chất, tuy nhiên nó khác nhau về cường độ tín hiệu so với những thời điểm trước đó.
Tín hiệu Analog 4-29mA chính là một đường cong lên xuống nhưng bản chất thì đây chính là sự thay đổi tín hiệu liên tục đối với sự giao động của tần số liên tục. Mô tả này còn cho chúng ta thấy được bản chất của tín hiệu Analog để có thể hiểu rõ tín hiệu Analog là như thế nào.
Chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu Digital
Ngày nay, về chuẩn tín hiệu Analog đã thường được sử dụng cực kỳ phổ biến ở hầu hết đa dạng các thiết bị đo và thiết bị điều khiển. Tuy nhiên thì trong một số trường hợp, người sử dụng lại chỉ muốn tín hiệu ngõ ra là tín hiệu Digital ở trên tín hiệu ngõ ra tương tự với 4-10mA hoặc có thể là 0-10V đó. Điều này cũng khá đơn giản nếu như bạn sử dụng tời PLC cùng những khối lệnh logic ở bên trong PLC.
Tuy nhiên thì với một ứng dụng đơn giản như vậy lại sử dụng tới PLC thì quá hao phí tài nguyên của PLC. Chính vì vậy, chúng ta sẽ có những giải pháp chính là sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu Digital.
Giải pháp này đã được đặt ra chính là sử dụng một bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu Digital Z109REG2-1. Mục đích để có thể giúp biến đổi tín hiệu Analog 4-20mA/0-10V từ các cảm biến này có thể chuyển thành giá trị Digital theo như mong muốn. Từ đó để có thể báo động bằng còi hoặc đóng ngắt được động cơ.
Đối với những tín hiệu từ Encoder thì đồng hồ để đo lưu lượng lúc này sẽ được truyền tín hiệu về dưới dạng Digital. Đồng thời xung với tần số cao, nhưng cá thiết bị đọc lúc này sẽ chỉ có thể đọc được tín hiệu Analog ở dạng chuẩn. Ngay lúc này thì người sử dụng cần phải dùng thiết bị chuyển đổi Digital sang Analog.
Mục đích để có thể sử dụng được đúng các chức năng chuyển đổi của chúng. Sau đó là cần phải xác định được rõ ràng loại tín hiệu Digital cần phải chuyển sang Analog là gì. Nếu như PLC nhận được tín hiệu Digital nhưng lại với tần số cao thì 100% sẽ không thể đọc được. Do vậy thì bộ chuyển đổi Digital sang Analog sẽ được xem là giải pháp tốt nhất.
Bộ khuếch đại tín hiệu của Analog
Bên cạnh những ưu điểm nổi bật của tín hiệu Analog được sử dụng trong công nghiệp thì người sử dụng lại bắt đầu gặp phải những rắc rối trong quá trình sử dụng tín hiệu Analog là 4-20mA hoặc có thể là 0-10V.
Đây cũng chính là việc suy giảm đi tín hiệu 4-20mA hay 0-10V trong việc truyền đi tín hiệu cũng như điều khiển chúng. Lúc này thì giải pháp đã được đặt ra chính là phải truyền tín hiệu đã bị suy giảm đó thành những tín hiệu đúng trước khi được đưa vào PLC.
Bên cạnh đó, bộ khuếch đại tín hiệu Analog 4-20mA/0-10V sẽ nhận được tín hiệu từ cảm biến đo, đồng thời sở hữu tín hiệu ngõ ra Analog gặp tình trạng bị suy giảm mạnh. Sau đó sẽ khuếch đại tín hiệu lên đúng với tín hiệu ngõ ra ban đầu đối với bộ cảm biến.
Ngoài ra thì không chỉ có khả năng khuếch đại tín hiệu Analog mà bộ Z109REG2-1 lúc này còn được tích hợp đa dạng các chức năng chống nhiễu tín hiệu Analog ở giữa tín hiệu đầu vào với tín hiệu ngõ ra cùng với nguồn cấp.
Ứng Dụng Tín Hiệu Của Analog Và Digital
Trong điều khiển thì tín hiệu Analog cùng với Digital sẽ được sử dụng riêng cho từng ứng dụng khác nhau hoặc chúng có thể kết hợp với nhau để hệ thống hoạt động một cách chính xác và linh hoạt nhất.
Một hệ thống bơm nước giám sát mực nước đối với bồn kết hợp giữa cảm biến mực nước điện dung, bơm nước, biến tần cùng với bộ điều khiển. Mực nước trong bồn lúc này luôn được giảm sát trong mức giới hạn cho phép thông qua những cảm biến điện dung.
Ngõ ra của cảm biến ở dạng Analog 4-20A được đưa trực tiếp vào biến tần hoặc có thể thông qua bộ điều khiển, mục đích để có thể thay đổi tốc độ của động cơ bơm.
Tín hiệu Analog tại PLC
Bạn cũng sẽ dễ dàng bắt gặp được tín hiệu Analog và Digital trong PLC khi bắt đầu lập trình logic của PLC. Các module PLC lúc này sẽ tích hợp đa dạng các tín hiệu Digital cùng với ít nhất 2 tín hiệu Analog trên khối PLC. Đối với PLC S7-1200 sẽ được tích hợp 6 x input digital cùng với 2 x input Analog 0-10V cho cấu hình thấp nhất. Ngõ ra cúng được tích hợp cùng với 4 x output Digital cùng với 2 x Output Analog.
Bộ chia của tín hiệu Analog
Một trong những vấn đề đau đầu nhất trong việc sử dụng tín hiệu Analog 4-20mA đó chính là không thể chia tín hiệu song song với nhau. Lý do bởi tín hiệu dòng chỉ có thể đo được nối tiếp nhau. Điều này sẽ phát sinh ra bộ chia tín hiệu Analog để có thể sử dụng cảm biến nhưng truyền về hai nơi hoàn toàn khác nhau.
Với một bộ chia tín hiệu Z170REG-1 thì chúng ta cũng có thể truyền tín hiệu Analog 4-20mA về hai nơi độc lập với nhau mà sẽ không sợ bị suy giảm hay ảnh hưởng đến nhau.
Chuyển đổi tín hiệu từ số sang tín hiệu Analog
Trong điều khiển thì chúng ta thường bắt gặp phải các chuẩn tín hiệu không có khả năng trong việc tương thích với nhau giữa đa dạng các thiết bị đo, đồng thời là thiết bị điều khiển. Điều này sẽ gây khó khăn cho người lập trình PLC, tuy nhiên thật may mắn khi các nhà sản xuất bộ chuyển đổi luôn nắm bắt được điều này.
Bộ chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu Analog ra đời nhằm mục đích biến đổi tín hiệu Digital thành tín hiệu Analog sao cho đơn giản nhất. Chúng ta cũng chỉ cần cài đặt giá trị tần số Digital đầu vào, cũng như chọn ra loại tín hiệu Analog ngõ ra: 4-20mA, 0-10V, 0-5V,…
Bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu Digital
Tiếp theo chính là bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu Digital. Đôi khi chúng ta cũng chỉ muốn sử dụng tín hiệu Digital mục đích để báo động hoặc để điều khiển một thiết bị nào đó. Tuy nhiên tín hiệu truyền về lúc này lại là Digital. Bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu Digital đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong khi chúng ta không sử dụng đến PLC bởi sự tiện dụng và đơn giản của nó trong cài đặt.
Tín hiệu đầu vào dạng Analog 4-20mA hoặc 0-10V được chuyển đổi thành tín hiệu Analog bất kỳ đối với khoảng Analog đầu vào. Đồng thời nó có thể chuyển đổi thành một tín hiệu Analog khác hoặc giống y hệt so với tín hiệu ban đầu đi vào.
Vừa rồi, chúng ta đã cùng nhau đi khám phá Analog là gì và ứng dụng tín hiệu của Analog và Digital ra sao. Hy vọng rằng những chia sẻ hữu ích trên đây đã giúp bạn có thể hiểu rõ được khái niệm về thuật ngữ Analog và có cái nhìn hoàn thiện hơn về thuật ngữ này. Đừng quên theo dõi website của chúng tôi để cập nhật những thông tin hữu ích nhất nhé!