No campo da automação industrial, a unificação dos padrões de sinalização é crucial. Está diretamente relacionado ao fato de todo o sistema de produção industrial poder operar de forma eficiente e estável. No início do desenvolvimento da automação industrial, a questão dos padrões de sinais dos instrumentos era como um problema espinhoso, que restringia seriamente o desenvolvimento da indústria.
No início, não existia um padrão de sinal unificado para instrumentos na área de automação industrial. É como estar em uma cidade sem regras de trânsito, onde os veículos circulam de forma aleatória e caótica. Os padrões de sinal de instrumentos e medidores produzidos por diferentes fabricantes variam amplamente.
Isso faz com que o projeto de muitos equipamentos posteriores se torne extremamente complexo. Tomemos como exemplo o design dos displays. Como precisam se adaptar a vários padrões de sinal, os engenheiros precisam gastar muito tempo e energia ajustando circuitos e otimizando programas. Além disso, os custos de instalação e manutenção dos equipamentos também aumentaram significativamente. Imagine que o pessoal de manutenção precise dominar os padrões de sinal e os métodos de depuração de muitos dispositivos diferentes. Este é sem dúvida um enorme desafio. Além disso, problemas de compatibilidade entre diferentes padrões de sinal muitas vezes levam à incapacidade de comunicação adequada entre dispositivos, afetando assim o bom andamento de todo o processo de produção.
Diante deste problema, muitos fabricantes propuseram suas próprias soluções. Entre as muitas sugestões, o foco principal está nos sinais elétricos. Vários padrões de sinais elétricos foram propostos e a concorrência é acirrada. Alguns fabricantes acreditam que uma faixa específica de sinal elétrico é mais adequada às necessidades da automação industrial, enquanto outros fabricantes insistem que suas próprias soluções apresentam mais vantagens. Embora esta situação de cem flores desabrochando tenha promovido até certo ponto a inovação tecnológica, também trouxe mais caos para a indústria. Todos estão esperando que surja um padrão amplamente reconhecido.
Após um longo período de precipitação e testes de mercado, finalmente surgiram dois padrões de sinal amplamente aceitos. Um deles é o padrão de sinal pneumático, selecionado como 20 - 100kPa.
Padrões de sinais pneumáticos: Em algumas situações com requisitos extremamente elevados à prova de explosão e ambientes agressivos, os sinais pneumáticos ainda são usados. A faixa padrão do sinal pneumático comum é 20100kPa. Por exemplo, em certas áreas perigosas nas indústrias petroquímica e outras, os instrumentos pneumáticos usam ar comprimido como meio de transmissão de sinal para transmitir valores medidos ou instruções de controle na forma de mudanças na pressão do ar. A vantagem deste padrão de sinal é que ele é intrinsecamente seguro e não produz fatores perigosos, como faíscas elétricas. No entanto, a desvantagem é que a velocidade de resposta é relativamente lenta e a distância de transmissão do sinal é limitada, geralmente dentro de dezenas de metros.
Os sinais pneumáticos têm vantagens únicas em alguns cenários industriais específicos. Por exemplo, em ambientes inflamáveis e explosivos, os sinais pneumáticos são mais seguros e confiáveis. O outro é o padrão de sinal elétrico, 4-20mA tornou-se o merecido padrão ouro.
Sinal de corrente 4-20mA: Este é um dos padrões de sinal analógico mais amplamente utilizados em campos industriais. 4mA representa o limite inferior do sinal, que geralmente corresponde ao ponto zero da variável medida; 20mA representa o limite superior do sinal, que corresponde a toda a faixa da variável medida. Por exemplo, na medição de temperatura, se a faixa de medição for 0°C100°C, 4mA pode corresponder a 0°C e 20mA pode corresponder a 100°C. Este padrão de sinal tem as vantagens de forte capacidade anti-interferência e longa distância de transmissão. A distância geral de transmissão pode atingir centenas de metros ou até milhares de metros e pode atender às necessidades de transmissão de sinal entre diferentes dispositivos na maioria das instalações industriais.
O padrão 4-20mA se destaca principalmente por apresentar muitas vantagens. Primeiro, tem boa capacidade anti-interferência. Em locais de produção industrial, existem diversas interferências eletromagnéticas. Se o sinal sofrer interferência fácil, isso levará ao aumento de erros de medição e controle e afetará a qualidade da produção. O sinal de 4-20mA pode permanecer relativamente estável em um ambiente eletromagnético complexo, garantindo uma transmissão de dados precisa.
Em segundo lugar, a sua distância de transmissão é relativamente longa. Em grandes empresas industriais, a distância entre os dispositivos pode ser relativamente longa e os sinais são facilmente atenuados durante a transmissão. A força e as características do sinal de 4 a 20 mA permitem manter um bom desempenho em longas distâncias. Além disso, este padrão também permite o diagnóstico de falhas de sinais. Quando a corrente do sinal é 0mA, provavelmente indica que há uma falha na linha, tornando mais fácil para o pessoal de manutenção encontrar e resolver o problema a tempo.
Embora com o desenvolvimento contínuo da ciência e da tecnologia, a automação industrial esteja gradualmente em transição para a digitalização, e os sinais digitais tenham mostrado grandes vantagens em muitos aspectos, os transmissores de sinais analógicos ainda são amplamente utilizados. Isto também reflete totalmente a forte vitalidade do padrão 4-20mA. Os transmissores de sinal analógico têm as vantagens de baixo custo, alta confiabilidade e tecnologia madura. Em alguns cenários industriais que são sensíveis ao custo e não exigem uma precisão de sinal particularmente alta, os transmissores de sinal analógico ainda são a primeira escolha. Além disso, muitos equipamentos industriais existentes são projetados com base no padrão 4-20mA. Se todos forem substituídos por equipamentos digitais, não só o custo será enorme, mas também haverá muitos problemas, como a transformação técnica e a formação de pessoal.
A unificação dos sistemas de sinais de instrumentos na automação industrial é um requisito inevitável para o desenvolvimento da indústria. Como padrão de sinal elétrico, 4-20mA se destaca na acirrada competição e ainda desempenha um papel importante na produção industrial atual. À medida que a tecnologia continua a avançar, poderá complementar os sinais digitais e promover conjuntamente o desenvolvimento da automação industrial a um nível superior.
Yuyao Huangong automation instruments factory