Почему датчики на заводе говорят миллиамперами 4–20 мА простым языком

0:06 Если при слове петля у вас в голову приходит это вот это или вообще такое, то поздравляю. Вы еще не сошли с ума, ведь настоящий типовец сразу думают от Токовой. Петле 4 20 миллиампер, кто это такая, как работают промышленные датчики, и зачем нам нужны протоколы? Хард РС 485 и подобное поговорим прямо сейчас, короче. Доставайте мультиметр и держите свои миллиамперы при себе. Ведь с вами я 1 автор, который не шарит, и сейчас будет промышленная автоматизация на кончиках. Пальцев начнем с самого простого. В прошлый раз мы говорили про автомобильные датчики, там логика примерно такая датчик температуры меняет сопротивление. Эбу подает 5 вольт, смотрит, что вернулось на сигнальном проводе и понимает температуру. Это вы и так знаете все компактно, близко провода, короткие машина. Сама по себе не очень то и огромное создание, но теперь представьте не автомобиль, а завод. Ну или судно датчик стоит где нибудь на трубе, где жарко вибрации. Влажность, помехи, частотники, насосы, кабельные трассы, шкафы, автоматики. И, конечно же, человек, который обязательно проложил сигнальный кабель рядом с силовым. Потому что, ну а куда еще то и и мое? И вот теперь вопрос, будет ли обычный автомобильный сигнал 0 5. Вольт с удовольствием проживать в таких условиях.

1:22 Потому что напряжение штука нежная. На данном проводе есть падение напряжения вокруг. Есть помехи контакты, которые могут быть не идеальные, и в итоге контроллер может увидеть не то, что датчик вообще, то хотел сказать этого нам. Не надо промышленности, нам всегда надо точно знать. И чем ближе к истине, тем лучше, и вот тут появляется наша легенда, токовая петля 4 20 миллиампер, че это вообще значит. Допустим, у нас есть датчик давления на трубе его диапазон. Измерения от 0 до 10 бар тогда 4 миллиампера это 0 бар 20 миллиампер. Это 10 бар, все, что между ними пересчитывается пропорционально, например, 12 миллиампер. Это середина диапазона, значит, и давление у нас 5 бар, и вот тут сразу вопрос. От человека, который еще не успел стать пиповцем. А почему не от 0 до 20 почему именно 4 вот это 1 из самых важных моментов, потому что 4 миллиампера это живой? 0 Если датчик показывает нижнюю границу процесса, он все равно выдает. 4 Миллиампера, то есть система понимает датчик живой цепь, целая просто параметр на минимуме. А если Ток стал 0 миллиампер, скорее всего, механик уже бежит проверять обрыв кабеля питание сам датчик, ну и подобное, то есть 4 миллиампера. Это норма, и ты спросишь окей 4 20. Все понятно, но почему ток, а не напряжение. Представь, что тебе нужно позвать механиков на обед, но вокруг куча шумного оборудования и просто крикнуть из 1 конца машинного отделения в другой. Будет очень сложно, они может что то и услышат за гулом дизелей и насосов, но вряд ли точно поймут. Вот такое невнятное сообщение и будет передавать наш датчик, если использовать напряжение в качестве параметров, проходящему километры. Проводки сообщению будет крайне сложно прийти ровно в таком же виде, в котором его отправил наш сенсор. Поэтому мы поступим по другому, мы пошлем курьера с конкретным числом на бумажке. Пока петля целая, через нее течет заданный. Ток контроллер видит именно его, а они пытаются угадать напряжение после всех приключений в кабеле. Технически там все еще есть напряжение, питание, сопротивление линии и закон Ома, но смысл такой датчик или контроллер поддерживает. Определенный ток в цепи, а приемник этот ток измеряет. Вот почему 4 20 хорошо живет на длинных линиях. Падение напряжения на кабели может быть, но пока источнику питания хватает запаса, ток остается тем же, который нужен, а значит. Сигнал доходит, правильно не понял? Ну, очень интересно еще раз смысл 4 20 в том, чтобы, несмотря на внешние условия, держать силу тока в цепи такой, какой ее видит сам датчик. Если в нем есть 12 миллиампер, то оператор и получит эти. 12 Миллиампер и, соответственно, верное значение параметрам, а теперь немножко базы для начинающего киповца. У нас есть физический параметр, например, давление, температура, уровень расход, положение клапана есть чувствительный элемент. Например, мембрана термопара ультразвук, поплавок, дифференциальное давление. Ну или что нибудь еще есть преобразователь? Он же трансмиттер, он берет физическое явление и превращает его в понятный промышленный сигнал и вот этот сигнал. Может быть, 4 20 миллиампер, а теперь вопрос знатокам. У нас есть датчик давления с диапазоном от 0 до 8 бар. Сила тока в петле 8 ты5 милям, какое давление показывает датчик полтора бара 5 бар 2 225 бара 3 она35 бара свой ответ можете. Написать в комментарии, проверить я вас, конечно же, не могу, но вот рассказать, как правильно посчитать всегда. Пожалуйста, смотри, если датчик от 0 до 8 бар выдает, 8 ты5 милям сначала отнимаем 4 Миллиампа, потому что 4 миллиам это живой. 0 Получаем 4 ты5 милям полезного сигнала весь рабочий диапазон петли 16 милиам от 4 до 20 правильно, делим 4% ты5 на 16%, получаем примерно 28% - ты диапазона, а 28%, как диапазон петли 16% милиам. От 4 до 20, правильно делим 4%, вот и вся магия.

5:31 Да, это, конечно, круто и просто на словах, но давай посмотрим на реальный пример перед нами. Экзост в сгейт вал на судовом генераторе вертела 50 ДФ, что он еще делает. Он решает, сколько выхлопных газов пойдет через турбину, а сколько пойдет мимо нее. Если клапан закрыт, больше газа идет на турбину, турбина раскручивается сильнее и наддув растет. Если клапан открывается, часть газов уходит в обход турбина, получает меньше энергии, надув падает внутри этого клапана обычная поворотная заслонка. 0 Часть заслонка закрыта, 90 ты заслонка открыта, но сама она не крутится и и двигает пневмопривод. Воздух давит на актуатор, актуатор двигает шток шток, поворачивает заслонку. Теперь вопрос, как двигатель, говорит клапану, насколько сильно его нужно сдвинуть. Вот тут нам нужен ай пи конвертер, ай пи конвертер. Это, по сути, переводчик айпи Каренд ту пряшер. То есть ток в давление система управления отправляет электрический сигнал 4 20 милям на айпи конверт, а он уже превращает этот сигнал в давление. Воздуха воздух двигает, актуатор актуатор открывает и закрывает клапан цепочка. Такая система управления двигателя 4 20 миллиампер айпи конвертер, давление воздуха, актуатор заслонка. То есть система не говорит с клапаном, напрямую она отправляет? Миллиамперы, а дальше айпи конвертер и воздух делает из этих миллиампер реальное движение. Теперь калибровка, допустим, мы поменяли клапан, но новый клапан не понимает, где он вообще находится. И насколько он открыт и закрыт, как ему вообще реагировать? На эти мелиампы шаг 1 проверяем, механику клапан должен свободно открываться и закрываться. Ничего не должно клинить, заедать или упираться раньше времени. Шаг 2 выставляем механический 0. Нам всегда нужна точка отсчета после того, как мы полностью. Закрыли клапан, мы физически дожимаем регулировочный болт, и он ограничивает движение нашего клапана в сторону полного закрытия. Отлично, шаг 3 клапан двигается воздухом, поэтому без нормального сжатого воздуха вся настройка бессмысленна надо. бы это проверить шаг, 4 подключаем калибратор. Нам нужен необычный мультиметр, а миллиам калибратор Прибор, который может сам подавать нужный ток калибратор. Подключаем, конечно же, к айпи конвертору. Красный провод на милям + черный провод на милям. + калибратор ставим в режим милям Соурс, потому что сейчас он нам будет выдавать сигнал вместо системы управления шаг 5, смотрим таблицу. Для этого клапана логика такая, она у вас на экране. То есть чем больше ток, тем больше угол открытия клапана. Но калибруем мы не сразу по 0 и 90° а по 2 точкам из инструкции 30 и 60° шаг 6 настраиваем 30° на калибраторе ставим 9,3 милям клапан должен стать примерно в 30° если он не попал в 30° подходим к нашему ай пи конвертеру и крутим зиру шаг 7. Настраиваем 60, теперь ставим на калибраторе 14% - 37-миллиампа клапан должен стать примерно в 60%. Если опять не попали, то подходим к айпи конвертору и крутим крутилку спа. На и ты такой в этот момент такой зиро, какой спан, да еще кто такие смотри! Если говорить в общем, Зиро Испан, это 2 настройки, которыми прибор подгоняет под правильную шкалу. Зира отвечает за начало шкалы, то есть за то, чтобы минимальный входной сигнал соответствовал правильному минимальному значению Аспан отвечает за. Размах шкалы, то есть за то, чтобы весь диапазон измерения или управления был растянут правильно от нижней точки до верхней. Проще говоря, Зира двигает всю шкалу вверх вниз, а Спан растягивает или сжимает эту шкалу, например, если прибор в целом. Показывает значение со смещением. Трогают Зиру, а если начало вроде бы совпадает, но верхней точке прибор начинает все сильнее ошибаться, трогают спан важный момент. Эти настройки влияют друг на друга, поэтому калибровку обычно делают не раз, а по. Кругу проверили, нижнюю точку подкрутили, зиру подкрутили, верхнюю точку подкрутили Спан, потом снова вернулись к нижней. Мы добиваемся, чтобы прибор не просто реагировал на сигнал, а правильно переводил весь диапазон от сигнала в реальное значение.

9:42 Продолжаем дальше, шаг 8 повторяем нашу калибровку до победного, ставим 9 и 3 проверяем, 30 ставим 14 и 7 проверяем. 60 Потом снова 30 потом снова 60 и так до тех пор, пока обозначения не будут полностью совпадать шаг, 9 проверяем весь диапазон после. Настройки прогоняем клапан по таблице, и можно для прикола открыть на 45 потом на 15% иить условную 30. В общем, удостовериться, что запрос равно точное положение нашего клапана. Если все совпадает, значит, Клапан теперь понимает, какой. Ток какому углу открытия соответствует готово? Мы не просто поставили новый клапан, мы научили его правильно переводить миллиамперы в реальное положение заслонки. Получается, победа не совсем, да, блин, я не могу. Мы данный пример, это частный случай мы. Просто научили клапан правильно реагировать на сигнал в миллиамперах, используя переводчик из электричества в давление контрольного воздуха. Но если я сейчас пойду и на работающем двигателе отпилю оппозиционер, на который мы так пристально смотрели. Когда крутили наши зиры, испан, то двигатель начнет подтупливать и гонять турбину по оборотам вверх и вниз, но не перестанет работать. Почему, а потому, что у него нет обратной связи с этим клапаном? Он просто говорит, хочу вот такое давление наддувочного. Воздуха и ему вообще без разницы, как это будет реализовано. Приказ отдан, а исполнен он или нет. Двигатель понимает только косвенно, давление надува пошло вниз. Круто, значит, меня слушаются не пошло. Попробую настойчивее попросить, так вот многие. Клапана и не только живут в таком однонаправленном стиле. Им просто говорят, что делать, а они, может, делают, а может, и нет, хотя многие механизмы имеют обратную связь, которая отчетливо говорит. Я открыт на 5 ты, у меня такая то нагрузка и так далее, это. И есть принципиальное отличие для контраста, возьмем клапан с нормальной обратной связью. Например, клапан сброса паров в теплый ящик. Не зацикливайтесь на названиях, это просто клапан, который скидывает лишний пар из системы в расширительный бачок. Там система не просто говорит клапану. Откройся на 40, ты и дальше верит в лучшее. Она направляет команду 4 20 на позиционер позиционер, получает сигнал, подает воздух. На актуатор актуатор двигает шток, клапан открывается, но параллельно на клапане стоит. Датчик положения, который отдельным сигналом 4 20 милиам, сообщает системе реальное положение, то есть 1 петля. Это команда 40% ты открытия, а 2 петля это ответ от клапана. Допустим, 39% - 25%, и вот тут система уже не гадает, по косвенным признакам изменилось. Давление или нет, она прямо видит клапан, реально открылся или просто сделал вид. Если команда 40 ты, а Фидбэк, 39 40 ну все нормально. Если команда 40, а Фидбэк 5 начинаются вопросы и проверки, то есть принципиальная разница без обратной связи, система. Сказала, откройся и судят по результату процесса, а с обратной связью система сказала, откройся и сразу видит, выполнил ли клапан команду или нет. В промышленности это база, а для пущей уверенности ставят конечники на крайние положения, тогда получается. Так аналоговый сигнал команда может задавать, насколько надо открыть клапан аналоговый сигнал. Ответ может говорить, насколько клапан реально открыт, а между всем этим есть и дискретный сигнал. Он говорит, полностью открыта, полностью закрыта либо в. процессе движения, но это если оба конечника не активны или если логика контроллера отслеживает движение по времени сам по себе. Дискретный сигнал обычно говорит только. Да нет, теперь немножко выдохнем и поговорим про некий Харт сразу после слов. Благодарности подписчикам бости, конечно же, которые продолжают поддерживать душный контент в наших непростых условиях. Кстати, ссылка в описании огромное спасибо, продолжаем. Ну и вот ты такой окей 4 20 миллиампер передает 1 значение, а если я хочу? Узнать еще температуру электроники датчика, серийный номер диагностик, диапазон ошибку сенсора и калибровку, чем мне идти там, смотреть на него локально, почти так. Тут нам на помощь приходит Хард, протокол Хард. Это Хайвей адресобал ремоут трансдюсер.

13:49 В общем, то маленькая цифровая надстройка поверх старой доброй Токовой петли. Основное значение все еще передается током 4 20 миллиампер, а сверху по тем же проводам можно передавать цифровую информацию, технически харт накладывает. Цифровой ФСК сигнал поверх аналоговой петли так, чтобы среднее значение тока 4 20 не искажалось. То есть токовая петля, это голос датчика типа давление сейчас 6 бар, а Харт это уже его допы типа мой диапазон 0 10 бар, температура. Электроники нормальная ошибок нет, 5 и 123 и вообще смотря какой фабрик, смотря откуда приходит фабрик, смотря сколько. Дителс самое удобное, Харт позволяет умным датчиком не терять совместимость со старыми системами старый. Контроллер видит 4 20 миллиампер и работает. А если у тебя есть Хард, коммуникатор или система, которая умеет в Хард, ты получаешь сверху еще кучу данных? Вот почему в промышленности старые стандарты живут десятилетиями, ну потому что. Их не обязательно ломать, их можно обрастить умом. Данным приспособлением я пользуюсь часто, и на самом деле это прям супер. Удобная вещь, особенно когда речь идет о компактности и информативности. Допустим, газовый сенсор решил зачилить. И в 4 2 с утра дает ошибку на панель компьютера. Я получаю только неисправность датчика, а попробуй угадать, что он вообще хочет. От меня неисправности могут быть сотни от необходимости плановой калибровки и до потери сигнала. Обо всем этом и рассказывает мой Хард коммуникатор. У самого газового сенсора есть отдельные 2 проводка для диагностики. То есть я не вмешиваюсь в нормальную работу, а просто смотрю со стороны, что там происходит и уже по? Необходимости могу сделать калибровку, посмотреть ошибки или сбросить их. В общем, проходу может быть хоть 30, хоть 33 года с постройки, а системы будут выглядеть очень схожи. Ведь зачем ломать то, что надежно работает десятки лет, есть?

15:43 Ну и как обещал теперь про РС 485 его тут важно, РС 485? Это физический способ связи, то есть электрический стандарт, как именно устройство передают Нули и единицы по проводам. Обычно там 2 провода, а и б на практике. Часто есть еще экрана, иногда и общий референс сигнал передается не относительно земли, как обычно, напряжение. А как разница между 2 проводами это называется дифференциальная линия, ничего не напоминает, кстати?

16:14 Давайте совсем просто, если помеха прилетела в оба провода сразу приемнику. Все равно потому, что он смотрит не сколько вольт относительно земли, а какой провод выше относительно другого благодаря этому. РС 485 хорошо живет в промышленности, длинные линии, помехи, шкафы, двигатели, частотники. Все то, что обычный нежный сигнал не любит, но есть правило, РС 485 любит витую пару, любит шинную топологию, любит. Правильную полярность любит, когда у каждого устройства есть адрес. Если сверху работает, например, Макбастер Тью, кстати, что это еще такое? Вот тут еще 1 база РС 485 часто используют для Модбасс РТ Ю, то. Есть РС, 485 это дорога, а Модбасс это правило, по которому машины по этой дороге будут ездить. Если кто то говорит, у нас датчик РС 485. Он обычно имеет ввиду, что датчик общается цифрами по 2 проводам.

17:11 А данные можно читать по протоколу, например, Амот Бас. Там уже не просто 10 миллиампер, это 50 ты там контроллер. Спрашивает устройство номер, 7 дай мне регистр давления. А устройство отвечает конкретными цифровыми данными, дабы было понятно, приведу пример, как такой стандарт выражается на судне. Есть компуктер, через который можно. Запускать систему балластных вод, это обычная пека с Виндой через пробу. Ты кидаешь команду балластный фильтр? А ну ка давай начинай крутиться и промываться, но как это? Сделать нужны посредники, сначала ты тыкаешь в программе кнопку. Она формирует запрос, конвертирует в пакет данных и по лан кабелю посылает это в машинное отделение. Там его встречает контроллер шлюз или интерфейсный модуль. Если по интернет это может быть матбаст Кисипи, а если дальше по 2 проводам, это уже матбаз РТ Ю поверх РС. 485 Но о чем мы говорили выше шлюз, либо контроллер преобразует команду в Макбаз РТ Ю. Кадр и отправляет его по РС 485 на нужное устройство с нужным адресом фильтр. Понял, закрутился и говорит окей. Я уже работаю, этот сигнал приходит на мод баз, конвертируется в пакет данных для компуктора. У тебя загорелась лампочка кайф, все. Работает, то есть обратно, идет ответ от устройства по РС 485 Матбасарт Ю. В контроллер или шлюз дальше уже в компьютерную программу из плюсов РС 485 можно выделить. Возможность повесить несколько устройств на 1 линию передавать много параметров, делать диагностику и иметь цифровую точность из минусов, как это очевидно, это сложнее. Адреса скорость, четность, то беды, протокол, терминаторы, полярность, помехи карда, регистров и другая черемша. То есть если 4 20 миллиампер можно понять мультиметром, то? РС 485 иногда превращается в квэд, купи гачи метр за 3 хандрит Бакс, дабы хоть что то понять. И вот в этом главная разница 4 20 миллиампер, это простой аналоговый язык. 1 Параметр, 1 ток понятно живуча и очень быстро диагностируется РС 485. Это цифровая связь, много параметров, много устройств больше возможностей, но и больше поводов. Сидеть у шкафа в 3 часа ночи с ноутбуком, с пониманием того, что ты вообще ничего не понимаешь. Звучит сложно, пафосно и прям душно, но на самом деле за вот этим всем. Иногда стоит смешная и простая логика. У меня есть отличный пример на судне 3 компуктора, которые могут управлять балластной системой одновременно, они работать, конечно. же не могут, дабы управляющий сигнал был только 1 логично. И вот рядом с компудахтером, который находится в машинном отделении, есть крутилка типа выбор комп 1 комп 2. Комп 3 я все думал, ну вот переключатель. Наверное, там питание перенаправляет или за ним стоит громадная логика? А на самом деле пацану нужна помощь, иначе вырастет.

19:58 То есть при включении компа программа проверяла, в каком положении стоит контроллер и на каком компе запускается эта самая программа, если? Включался правильный ком то в файле под названием Что то типа балласт КФГ в строчке Мейн ставилась единичка. Если нет, то 0 все, а а а я думал, Сова. Вот после такого иногда думаешь, может все эти сложные крутилки повсюду? Это лишь иллюзия, поделитесь своими примерами, если вдруг есть чем поделиться, а мы пока перейдем к финальному. Вопросу, почему 4 20 Миллиампер живет уже столько десятилетий, потому что оно простое, понятное, диагностируемое и работает там, где красиво жить не получается на заводе и на судне. Не всегда нужна модная цифровая шина. Иногда тебе нужно, 1 чтобы датчик давления в грязном, шумном, горячем реальном мире. Уверенно сказал контроллеру, что происходит и токовая петля. Это делает, а дальше уже начинается вся промышленная философия. Датчики, позиционеры клапаны, обратная связь. Хартер с 485 матбаз диагностика и, конечно же, киповец, который смотрит. В книгу и видит понятную инструкцию к действию в идеальном мире. Так что если совсем кратко промышленный датчик, это не сенсор на трубе, это переводчик между физическим процессом. И системой управления 4 20 это его базовый аналоговый сигнал Харт. Это уже цифровой шепот поверх этого языка РС 485. Это уже отдельная цифровая дорога для обмена данными А клапан. С обратной связью это пример того, как система не просто отдает команду, а проверяет, что железо реально ее выполнила. В общем, теперь, если ты увидишь на экране, 12 милям не пугайся. Это не мало тока, а возможно, ровно середина процесса. А я пойду, пока найду, кто там опять трогал мой контрольный воздух на позиционере и подумаю еще над чем нибудь интересным пока.

Расшифровка сделана автоматически (Yandex SpeechKit) и может содержать ошибки в терминах.