آشنایی با کارت های ورودی/خروجی آنالوگ S7-300

SM مخفف سیگنال ماژول، به کارت های ورودی/خروجی گفته می شود و منظور از آن، کارت های DI، DO، AI، AO می باشد. در این مطلب به بررسی کارت ها ورودی و خروجی آنالوگ در PLC S7-300 می پردازیم.

کارت آنالوگ ورودی (AI) :

کارت های آنالوگ ورودی، سیگنال های الکتریکی آنالوگ را از سنسورها و ترانسمیترهای آنالوگ دریافت نموده و آنها را به دیتا (DATA) تبدیل می کند.

در این کارت ها به منظور تبدیل سیگنال الکتریکی به دیتا، از واحدی به نام A/D استفاده می گردد.سیگنال ورودی به هر کانال کارت آنالوگ به A/D وارد شده و در آنجا به دیتا که یک عدد دیجیتالی 16 بیتی است، تبدیل می گردد.

عمل تبدیل توسط A/D ، برای هر کانال در کارت آنالوگ ورودی به طور جداگانه و به طور سیکلی انجام می پذیرد.

 

دقت و حد تفکیک کارت آنالوگ ورودی :

منظور از حد تفکیک، قابلیت جداسازی است و بیانگر تشخیص کوچکترین تغییر در سیگنال الکتریکی دریافتی توسط کارت می باشد. این عدد برحسب بیت بیان شده و بیانگر دقت کارت می باشد.

دقت می تواند از 8 بیت تا 16 بیت باشد.

 

انواع کارت های AI :

کارت های آنالوگ ورودی با توجه به نوع و تعداد سیگنال های دریافتی و حد تفکیک کارت به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند.

به عنوان مثال کارت SM331 AI8x13Bit را در نظر بگیرید. این کارت از نوع آنالوگ ورودی بوده (AI)، دارای هشت کانال است و حد تفکیک A/D آن 13 بیت می باشد.

کارت هایی که دارای حروف RTD بعد از شماره کارت هستند، مخصوص اتصال RTD و مقاومت طراحی شده اند.

کارت های TC نیز مخصوص اتصال ترموکوپل طراحی شده اند.

 

سیگنال های قابل دریافت توسط کارت AI :

نوع سیگنال های الکتریکی دریافتی توسط کارت AI به چهار گروه تقسیم می شود:

 

1- سیگنال دریافتی از RTD یا مقاومت

RTD ها مقاومت های متغییری هستند که برای اندازه گیری دما به کار می روند. تغییرات دما منجر به تغییرات مقاومت RTD شده و توسط کارت ورودی حس می گردد.

RTD ها و مقاومت ها را می توان به صورت دو سیمه،سه سیمه یا چهار سیمه به کارت آنالوگ متصل کرد.

 

2- سیگنال ولتاژی

این سیگنال از ترانسدیوسرها و ترانسمیترها و پتانسیومترها دریافت شده و دارای گستره استاندارد است. برخی از انواع آن عبارتند از:

+/- 25 mV

+/- 50 mV

+/- 80 mV

+/- 250 mV

+/-500 mv

+/- 1 V

+/- 2.5 V

+/- 5 V

1 …. 5 V

+/- 10 V

 

3- سیگنال دریافتی از ترموکوپل

این سیگنال توسط میلی ولت از ترموکوپل دریافت می گردد. برخی از انواع آن عبارتند از:

نوع E

نوع J

نوع K

نوع T

نوع S

نوع R

 

4- سیگنال جریانی

این سیگنال از ترانسمیترها و ترانسدیوسرها دریافت می گردد. برخی از انواع آن عبارتند از:

-5 mA to +5 A

-10 mA to +10 mA

-20 mA to +20 mA

0 mA to 20 mA

4 mA to 20 mA

 

نصب کارت های آنالوگ ورودی:

نصب کارت های آنالوگ روی رک، مشابه آنچه که در مطلب آشنایی با کارت های ورودی/خروجی دیجیتال S7-300 در مورد کارت های دیجیتال گفته شد، می باشد. تنها نکته قابل توجه این است که برخی از انواع کارت های آنالوگ قادر هستند تمام چهار نوع سیگنال را بپذیرند. این کارت ها دارای یک تنظیم سخت افزاری می باشند که این تنظیم ابتدا در کنار کارت بایستی انجام شده سپس کارت روی رک نصب گردد. این تنظیم را با توجه به نوع سیگنال دریافتی، مطابق کدی که در کنار کارت درج شده است انجام داد.

 

کارت آنالوگ خروجی (AO) :

دیتای ارسالی توسط CPU ، در کارت های آنالوگ خروجی به سیگنال الکتریکی تبدیل شده و به تجهیزات آنالوگ مانند کنترل ولو، درایور و … ارسال می گردد.

در این کارت ها به منظور تبدیل دیتا به سیگنال الکتریکی، از واحدی به نام D/A استفاده می شود که عملکرد آن عکس A/D در آنالوگ ورودی است. در این واحد (D/A) دیتا به صورت عدد 16 بیتی دریافت شده و به سیکنال الکتریکی تبدیل می شود.عمل تبدیل با توجه به حد تفکیک کارت صورت پذیرفته و هرچه حد تفکیک کارت بزرگتر باشد، دقت کارت در تبدیل دیتا به سیگنال الکتریکی بالاتر می باشد.

 

انواع کارت های AO :

کارت های آنالوگ خروجی با توجه به نوع و تعداد سیگنال های ارسالی و حد تفکیک کارت به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند.

به عنوان مثال کارت SM 332 AO4*16Bit را در نظر بگیرید. این کارت از نوع آنالوگ خروجی بوده (AO) دارای چهار کانال است و حد تفکیک D/A این کارت نیز 16 بیت است. از نظر ظاهری شکل این کارت ها مشابه کارت های AI می باشد.

 

سیگنال خروجی کارت AO :

کارت های AO تنها می توانند دو نوع سیگنال خروجی داشته باشند:

-سیگنال ولتاژی: این سیگنال به صورت ولتاژ بوده و گستره آن مشابه موارد گفته شده برای سیگنال های ولتاژی در کارت AI می باشد.

-سیگنال جریانی: این سیگنال به صورت جریان بوده و گستره ان مشابه موارد گفته شده برای سیگنال های جریانی در کارت AI می باشد.

 

نصب کارت های آنالوگ خروجی :

نصب این کارت ها مشابه کارت های دیجیتال بوده و نیاز به تنظیم خاصی ندارد.

 

کارت AI/AO :

مشابه کارت های دیجیتال، برخی کارت های آنالوگ هم دارای کانال های ورودی و هم کانال های خروجی می باشند. به این کارت های می توان سیگنال الکتریکی آنالوگ متصل نمود. همچنین دریافت سیگنال الکتریکی آنالوگ از آنها امکان پذیر است.