آموزش و مقدمه‌ای بر مقادیر آنالوگ در لوگو زیمنس
مقادیر آنالوگ جزو جدایی ناپذیر در بحث کنترل و اتوماسیون هستند. در این آموزش تصویری، مقادیر آنالوگ در لوگو زیمنس و مقدمه‌ای در رابطه با این کمیت‌ها و نحوه به اندازه‌گیری و ارسال آنها به لوگو زیمنس را مورد بررسی قرار می‌دهیم. دقت کنید که این آموزش همانطور که گقته شد، یک مقدمه برای ورود به دنیای آنالوگ در لوگو زیمنس است و در آموزش‌های آینده به صورت دقیق‌تر و با طراحی برنامه‌هایی به موضوع آنالوگ در لوگو زیمنس بیش‌تر پرداخته خواهد شد.
آنچه در این مقاله می خوانید
تفاوت آنالوگ و دیجیتال
می‌دانیم که در حالت دیجیتال با دو حالت سر و کار داریم؛ روشن یا خاموش، قطع یا وصل و یا به عبارت دقیق‌تر صفر و یک؛ اما همیشه نمی‌توانیم مقادیر و حالت‌های مختلفی که برای کمیت‌های مختلف به وجود می‌آید را به صورت دیجیتال در نظر بگیریم.
به عنوان مثال، دمای یک اتاق می‌تواند در یک بازه از اعداد قرار بگیرد: منفی 5 تا مثبت 40 درجه سانتی‌گراد. در این حالت دیگ نمی‌توانیم دمای اتاق را با مقدار 0 و 1 توصیف کنیم بلکه با ی بازه‌ی پیوسته از اعداد و مقادیر سر و کار داریم.
به این نوع کمیت‌ها آنالوگ می‌گوییم. کمیت‌هایی که دارای تغییرات به صورت پیوسته در یک بازه هستند را کمیت آنالوگ گویند؛ فشار، حجم، دما، شدت روشنایی و … از نوع کمیت‌های آنالوگ به شمار می‌آیند.
مقادیر آنالوگ در لوگو زیمنس
هدف ما از استفاده از plcها و مینی plcهایی مانند لوگو زیمنس، کنترل یک فرآیند و پروسه است؛ حال برای اینکه بتوانیم مقادیر آنالوگ در لوگو را هم کنترل کنیم، لازم است که ابتدا آنها را اندازه‌گیری کنیم. اندازه‌گیری مقادیر آنالوگ توسط سنسورها یا همان حسگرها صورت می‌گیرد. برای مثال با استفاده از یک سنسور PT100 می‌توان دما را اندازه گرفت.
استاندارهای اندازه‌گیری آنالوگ
بعد از اندازه‌گیری کمیت مورد نظر، باید آن را به لوگو منتقل کنیم. برای این منظور ابتدا مقدار اندازه‌گیری شده را به یک مقدار الکتریکی مثل ولتاژ یا جریان تبدیل می‌کنیم و این مقدار الکتریکی را به لوگو ارسال می‌کنیم. برای متحد سازی این مقادیر ولتاژی و جریانی، استانداردهایی تعریف شده است.
استانداردهای ولتاژی آنالوگ :
- -10 تا +10 ولت از نوع DC
- 0 تا 10 ولت DC
- 0 تا 5 ولت DC
استانداردهای جریانی آنالوگ :
- 0 تا 20 میلی آمپر
- 4 تا 20 میلی آمپر
ترانسدیوسر و ترانسمیتر
بعضی مواقع سیگنال‌هایی که سنسورها در خروجی خود ارسال می‌کنند، قابل فهم و بر اساس مقادیر استاندارد نیست یا اینکه بر اساس تغییرات دیگیر مثل تغییرات مقاومتی است. برای اینکه این مقادیر را به مقادیر استاندارد ولتاژی یا جریانی تبدیل کنیم باید از یک مدار واسط استفاده کنیم که آن را ترانسدیوسر گویند.
هر گاه خروجی ترانسدیوسر از نوع جریانی با استاندارد 4 تا 20 میلی آمپر باشد، به این تراسدیوسر ، اصطلاحا ترانسمیتر گفته می‌شود. از این نوع می‌توان در فواصل دورتر نیز استفاده کرد.
اتصال سنسورهای آنالوگ به لوگو زیمنس
یکی از موضوعات مباحث آنالوگ در لوگو زیمنس، نحوه اتصال سنسورهای آنالوگ به لوگو است. برای این مورد دو راه‌کار وجود دارد. در برخی از مدل‌های لوگو زیمنس، بعضی از ورودی‌های دیجیتال امکان دریافت ورودی آنالوگ نیز دارند که این مورد در کاتالوگ و روی بدنه این مدل‌ها درج گردیده است.
برای استفاده از این ورودی‌های دیجیتال به عنوان آنالوگ، باید آنها را فعال نمود. برای این منظور از منوی File گزینه Properties را انتخاب کنید و در پنجره باز شده، در منوی سمت چپ آن گزینه I/O settings را کلیک کنید تا پنجره زیر را مشاهده کنید.
در پایین این پنجره بخشی با نام Onboard AI setting وجود دارد که سه گزینه برای آن تعبیه شده است:
Enable 0 AIs : هیچ ورودی از لوگو مقدار آنالوگ را نگیرد.
Enable 2 AIs : در این حالت AI1 و AI2 فعال خواهند شد و به ترتیب جایگزین I7 و I8 خواهند شد.
Enable 4 AIs : در این حالت دو ورودی AI3 و AI4 نیز علاوه بر حالت قبل فعال می‌شوند و جایگزین I1 و I2 می‌شوند.
ماژول آنالوگ در لوگو زیمنس
راه دیگر برای اتصال سنسورهای آنالوگ در لوگو زیمنس، استفاده از ماژول‌های آنالوگ است که به صورت جداگانه تهیه می‌شوند و به لوگو اضافه می‌گردند. دقت کنید که انواع مختلفی از این ماژول‌ها توسط شرکت زیمنس تهیه و عرضه شده است که باید متناسب با سنسور و کاربرد مد نظرتان، نوع مناسبی از این ماژول‌ها را خریداری کنید.
به عنوان مثال ماژول آنالوگ AM2 RTD قابلیت این را دارد که سنسور دمایی PT100 را مستقیما به آن متصل کنیم، اما ماژول آنالوگ AM2 این قابلیت را ندارد و باید PT100 را با استفاده از ترانسدیوسر به این ماژول ارتباط داد.
تبدیل مقادیر آنالوگ در لوگو زیمنس
مقدارهای اندازه‌گیری شده در نهایت به صورت استاندارد به لوگو زیمنس منتقل می‌شوند. در لوگو زیمنس این مقادیر ولتاژی و جریانی باید به مقادیر قابل فهم و محاسبه تبدیل شوند. در لوگو زیمنس به صورت پیش‌فرض مقادیر به اعداد واحدی از 0 تا 1000 تبدیل می‌گردند. در تصویر زیر یک ورودی آنالوگ در لوگو در حالت شبیه سازی را می‌بینید که مقدار 0 تا 1000 را می‌توان مشاهده نمود.
فرض کنید یک سنسور بر اساس مقادیر 0 تا 10 ولت کار می‌کند و اطلاعات را ارسال می‌کند. این مقادیر در لوگو اینگونه در نظر گرفته می‌شوند که مقدار 0 ولت به مقدار عدد 0 در نظر گرفته شده و 10 ولت نیز معادل عدد 1000 خواهد بود. بازه بین این 0 تا 10 ولت به بازه بین 0 تا 1000 تغییر می‌یابد.
در ادامه باید مقیاس بندی صورت گیرد، که موضوع این آموزش نیست در آموزش‌های آینده به آن پرداخته خواهد شد؛ فقط بدانید که این مقادیر 0 تا 1000 توسط روابط ریاضی و با استفاده از یک ضریب و انحراف (Gain و Offset) به مقدار موردنظر ما تبدیل خواهد شد.