โดยทั่วไปเครื่องจักรที่ใช้ PLC ในการควบคุมนั้น ส่วนใหญ่จะใช้ Sensor Type ที่เป็น Digital เป็นส่วนใหญ่ กล่าวคือ PLC จะสามารถรับสัญญาณที่เป็น Logic 0 (0V) และ Logic 1 (24V) ได้ ซึ่งการรับ Input ประเภทนี้จะเกิดปัญหาน้อย เพราะมีแค่ 2 Logic ไม่ 0 ก็ 1
แต่ใน Sensor บางประเภท ก็สามารถจ่าย Output เพื่อมาเข้า Input ของ PLC เป็นแบบสัญญาณ Analog ซึ่งสามารถนำไปแสดงค่าได้ละเอียดกว่าสัญญาณที่เป็น Digital Logic โดย Sensor ที่จ่าย Output ออกมาเป็น Analog Signal นั้น ส่วนใหญ่จะเป็น Sensor ประเภทเครื่องมือวัด
แต่ใช่ว่าการรับสัญญาณ Analog นั้นจะมีข้อดีเสมอไป.. ในวันนี้ Circuit2Day จะมาแนะนำข้อควรระวัง ในการใช้สัญญาณ Analog ว่าจะมีปัญหาอะไรเกิดขึ้นตามมาได้บ้าง ถ้าออกแบบหรือไวร์สายไม่ดีพอ
ก่อนที่จะไปดูข้อควรระวังในการใช้สัญญาณประเภท Analog นั้น เราต้องมาทำความเข้าใจก่อนว่าสัญญาณ Analog นั้น มีกี่ประเภท อะไรบ้าง เพื่อการนำเอาไปใช้งานได้อย่างถูกต้อง
สัญญาณ Analog นั้น โดยทั่วไปจะแบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ 1.สัญญาณแบบแรงดันไฟฟ้า (Voltage) 2.สัญญาณแบบกระแสไฟฟ้า (Current)
1.สัญญาณแบบแรงดันไฟฟ้า (Voltage)
สัญญาณประเภทนี้ จะจ่ายแรงดันจากตัว Sensor เพื่อไปเข้า Input PLC ระดับแรงดันที่นิยมใช้ ส่วนใหญ่จะเป็น 0-10V สัญญาณประเภทนี้ Sensor จะทำหน้าที่ความคุมแรงดันที่ออกจาก Sensor เท่านั้น ดังนั้น Sensor ประเภทนี้ ความยาวของสายจึงมีผลมากต่อระดับแรงดันก่อนที่จะเข้า PLC ได้
1.1 ความยาวของสายมีผลอย่างไร
ดังรูป จะเห็นได้ว่าแรงดันที่เข้า PLC จริงๆ จะไม่เท่ากับแรงดันที่ออกจากตัว Sensor กล่าวคือ ยิ่งสายยิ่งยาวเท่าไร R ของสายก็จะสูงขึ้นตาม แล้วเมื่อ R ของสายสูงขึ้น จะส่งผลให้แรงดันที่ตกคล่อมสายมากขึ้น และแรงดันที่เข้า PLC ก็จะลดลงเช่นเดียวกัน
1.2 วงจรที่ใช้ประแสสูงๆ ส่งผลอย่างไรกับการอ่านค่าของ Sensor
2.สัญญาฯแบบกระแสไฟฟ้า (Current)
สัญญาณ Analog ประเภทนี้ ในช่วงหลังเป็นที่แพร่หลายมากกว่าการใช้สัญญาณแบบแรงดัน Voltage เนื่องจาก R ของสายนั้นไม่มีผลกับสัญญาณประเภทนี้
สัญญาณมาตรฐานมี 2 ชนิดคือ
1. สัญญาณกระแสไฟฟ้ามาตรฐาน
เป็นการส่งสัญญาณในรูปของกระแสตรง (DC Current) มาตรฐานที่นิยมใช้คือ 4-20 mAหมายความว่า เมื่อค่าวัดเป็น 0% เท่ากับกระแส 4 mA และค่าวัดเป็น 100 % เท่ากับกระแส 20 mA และค่าวัดซึ่งอยู่ในช่วง
0-100 % จะสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นกับกระแส 4-20 mA
2. สัญญาณแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน
เป็นการส่งสัญญาณในรูปของแรงดันไฟฟ้า (DC Voltage) มาตรฐานที่นิยมใช้คือ 1-5 Vdc หมายความว่า
เมื่อค่าวัดเป็น 0% เท่ากับ แรงดัน 1 V และค่าวัด เป็น 100 % เท่ากับแรงดัน 5 V การใช้สัญญาณมาตรฐานแบบแรงดันนี้ไม่เหมาะกับการที่ต้องส่งสัญญาณระยะไกล เนื่องจากความต้านทานของสายสัญญาณจะทำให้ค่าวัดผิดไป และถูกสัญญาณรบกวนได้ง่าย สัญญาณแบบแรงดันนี้เหมาะกับการส่งสัญญาณระยะใกล้ และมีการต่อเข้ากับอุปกรณ์รับสัญญาณหลายแบบ เนื่องจากสะดวกในการติดตั้ง นอกจากสัญญาณมาตรฐาน 1-5 V แล้วยังมีมาตรฐานอื่น แต่นิยมใช้น้อย คือ 0-10 V, 0-5 V, 0-10 mV
ข้อดีของสัญญาณ 4-20mA
สามารถส่งสัญญาณได้ไกลถึง 1 km. (ขึ้นอยู่กับความต้านทานของสายไฟและโหลดของตัวรับสัญญาณ)
สัญญาณถูกรบกวนได้ยากมาก เนื่องจากเป็นสัญญาณกระแสไฟไม่ใช่แรงดันไฟ สัญญาณรบกวนจะเป็นสัญญาณแรงดันไฟซึ่งจะรบกวนเฉพาะแรงดันไฟ
ประหยัดงบประมาณในการเดินสาย เนื่องจากสัญญาณ 4-20mA สามารถรส่งทั้งสัญญาณและไฟเลี้ยงเครื่องมือวัดไปด้วยกันโดยใช้สายไฟเพียงแค่ 2 เส้น ซึ่งปกติจะต้องใช้สายไฟถึง 4 เส้น (ไฟเลี้ยง 2 เส้น และสัญญาณ 2 เส้น)
ข้อเสียของสัญญาณ 4-20mA
ใช้กับตัวรับสัญญาณได้เพียงแค่ตัวเดียว เนื่องจากข้อจำกัดในด้านโหลดของตัวรับเมื่อใช้ตัวรับหลายๆตัวจะทำให้สัญญาณ 4-20mA ลดลงจนมีผลต่อความแม่นยำของข้อมูล
ความยากในการใช้งานของผู้ใช้ระดับล่าง เนื่องจากสัญญาณชนิดนี้มีการต่อที่ไม่เหมือนสัญญาณแรงดันไฟซึ่งเป็นที่เคยชินของผู้ใช้ทั่วๆไป บางครั้งจึงอาจทำให้ผู้ใช้บางท่านรู้สึกว่าใช้ยากนั่นเอง
สัญญาณ Analog ประเภทนี้ ในช่วงหลังเป็นที่แพร่หลายมากกว่าการใช้สัญญาณแบบแรงดัน Voltage เนื่องจาก R ของสายนั้นไม่มีผลกับสัญญาณประเภทนี้
สัญญาณ Analog 0-10V , 4-20ma คืออะไร ? แตกต่างกันอย่างไร ?
เนื่องจากระบบควบคุมในอุตสาหกรรมประกอบด้วย อุปกรณ์ควบคุมหลายชนิดต่อพ่วงกัน เป็นระบบ และอุปกรณ์เหล่านี้จำเป็นต้องมีการส่งและรับสัญญาณวัดแบบ Analog ระหว่างกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการกำหนดมาตรฐานสัญญาณวัดแบบ Analog ให้เป็นสากล เพื่อที่บริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์ควบคุม จะได้ยึดถือเป็นมาตรฐานในการออกแบบอุปกรณ์ของตน ให้สามารถต่อพ่วงกับอุปกรณ์อื่นๆได้สัญญาณมาตรฐานมี 2 ชนิดคือ
1. สัญญาณกระแสไฟฟ้ามาตรฐาน
เป็นการส่งสัญญาณในรูปของกระแสตรง (DC Current) มาตรฐานที่นิยมใช้คือ 4-20 mAหมายความว่า เมื่อค่าวัดเป็น 0% เท่ากับกระแส 4 mA และค่าวัดเป็น 100 % เท่ากับกระแส 20 mA และค่าวัดซึ่งอยู่ในช่วง
0-100 % จะสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นกับกระแส 4-20 mA
2. สัญญาณแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน
เป็นการส่งสัญญาณในรูปของแรงดันไฟฟ้า (DC Voltage) มาตรฐานที่นิยมใช้คือ 1-5 Vdc หมายความว่า
เมื่อค่าวัดเป็น 0% เท่ากับ แรงดัน 1 V และค่าวัด เป็น 100 % เท่ากับแรงดัน 5 V การใช้สัญญาณมาตรฐานแบบแรงดันนี้ไม่เหมาะกับการที่ต้องส่งสัญญาณระยะไกล เนื่องจากความต้านทานของสายสัญญาณจะทำให้ค่าวัดผิดไป และถูกสัญญาณรบกวนได้ง่าย สัญญาณแบบแรงดันนี้เหมาะกับการส่งสัญญาณระยะใกล้ และมีการต่อเข้ากับอุปกรณ์รับสัญญาณหลายแบบ เนื่องจากสะดวกในการติดตั้ง นอกจากสัญญาณมาตรฐาน 1-5 V แล้วยังมีมาตรฐานอื่น แต่นิยมใช้น้อย คือ 0-10 V, 0-5 V, 0-10 mV
ข้อดีของสัญญาณ 4-20mA
สามารถส่งสัญญาณได้ไกลถึง 1 km. (ขึ้นอยู่กับความต้านทานของสายไฟและโหลดของตัวรับสัญญาณ)
สัญญาณถูกรบกวนได้ยากมาก เนื่องจากเป็นสัญญาณกระแสไฟไม่ใช่แรงดันไฟ สัญญาณรบกวนจะเป็นสัญญาณแรงดันไฟซึ่งจะรบกวนเฉพาะแรงดันไฟ
ประหยัดงบประมาณในการเดินสาย เนื่องจากสัญญาณ 4-20mA สามารถรส่งทั้งสัญญาณและไฟเลี้ยงเครื่องมือวัดไปด้วยกันโดยใช้สายไฟเพียงแค่ 2 เส้น ซึ่งปกติจะต้องใช้สายไฟถึง 4 เส้น (ไฟเลี้ยง 2 เส้น และสัญญาณ 2 เส้น)
ข้อเสียของสัญญาณ 4-20mA
ใช้กับตัวรับสัญญาณได้เพียงแค่ตัวเดียว เนื่องจากข้อจำกัดในด้านโหลดของตัวรับเมื่อใช้ตัวรับหลายๆตัวจะทำให้สัญญาณ 4-20mA ลดลงจนมีผลต่อความแม่นยำของข้อมูล
ความยากในการใช้งานของผู้ใช้ระดับล่าง เนื่องจากสัญญาณชนิดนี้มีการต่อที่ไม่เหมือนสัญญาณแรงดันไฟซึ่งเป็นที่เคยชินของผู้ใช้ทั่วๆไป บางครั้งจึงอาจทำให้ผู้ใช้บางท่านรู้สึกว่าใช้ยากนั่นเอง
------------------------------------------------
สามารถติดตามเราและสนับสนุนเราได้ที่
Facebook: Circuits2Day - เซอร์กิตทูเดย์ | Facebook
Shopee shop: Circuits2Day, ร้านค้าออนไลน์ | Shopee Thailand
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น