Analog (G/Ç) giriş çıkış nedir?

Analog giriş, bir cihazın dışarıdan gelen ölçüm sinyalini okuduğu bağlantıdır. Analog çıkış ise cihazın başka bir ekipmana ölçüm veya kontrol komutu gönderdiği bağlantıdır. Kısaca giriş bilgiyi alır, çıkış bilgiyi iletir. Bu yön, baktığımız cihaza göre belirlenir: Sensörün analog çıkışı, PLC’nin analog girişine bağlanabilir.

Analog sinyal, yalnızca açık/kapalı durumunu değil, bir aralık içindeki ara değerleri temsil eder. Endüstride AI kısaltması analog input, AO ise analog output anlamında kullanılır. Analog olması, sinyalin durmadan değişmesi demek değildir; sabit basınç ölçümünde sinyal de sabit kalabilir.

Analog giriş ne yapar?

Bir sensör fiziksel büyüklüğü algılar; varsa transmitter veya sinyal koşullandırıcı bunu uygun elektrik sinyaline dönüştürür. Analog giriş bu sinyali okur. Örneğin basınç sensörü 0–10 bar ölçümünü 4–20 mA olarak iletebilir. PLC girişindeki ADC, elektrik sinyalini sayısal ham değere dönüştürür; program bu değeri bar, °C veya metre gibi mühendislik birimlerine ölçekler.

Her sensör standart gerilim veya akım üretmez. Load-cell için uygun köprü ölçüm girişi veya yükselteç, RTD ve termokupllar için uygun sıcaklık girişi gerekebilir. Sıcaklık ölçümünde kullanılan sensör, bağlantı biçimi ve giriş modülü birlikte seçilmelidir.

Analog çıkış ne yapar?

PLC programı bir komut hesaplar; tipik analog çıkış modülü DAC ve çıkış devresiyle bunu gerilim veya akım sinyaline dönüştürür. Bu sinyal bir sürücünün hız referansını, oransal vananın konum komutunu veya bir güç kontrolörünün talebini belirleyebilir. Analog akım ve analog gerilim bu amaçla kullanılan iki yaygın sinyal biçimidir.

Örneğin PLC %40 ısıtma talebi hesapladığında, doğrusal ölçeklemede 0–10 V çıkış 4 V veya 4–20 mA çıkış 10,4 mA verebilir. Güç kontrolörü bu komutu yorumlayıp ısıtıcıya enerji aktarır. %40 komut, her ekipmanda anlık elektrik gücünün kesin olarak %40’ı demek değildir; cihazın kontrol yöntemi ve ayarları belirleyicidir.

Ölçüm ve komut aynı şey değildir

Ölçüm örneği: 0–100 °C aralığı 4–20 mA’ya doğrusal eşlenmişse 12 mA = 50 °C olur. Komut örneği: %0–100 talep aynı aralığa eşlenmişse 12 mA = %50 talep olur. Aynı akımın ne anlattığını ölçekleme ve kullanım amacı belirler. 0–10 V ve 4–20 mA aralıklarını seçmek kadar, alt ve üst sınırları doğru tanımlamak da önemlidir.

Analog giriş ve çıkış birlikte nasıl çalışır?

PID ile sıcaklık kontrolünde sensör gerçek sıcaklığı bildirir; kontrolör ölçümü hedef sıcaklıkla karşılaştırır ve çıkış talebini hesaplar. Güç kontrolörü ısıtıcıyı sürer, sensör yeni sıcaklığı ölçer. Böylece kapalı çevrim oluşur. PLC ile PID kontrolü aynı yaklaşımı basınç, seviye ve akış kontrolünde de kullanabilir.

Çözünürlük, doğruluk ve hız

Çözünürlük, sistemin ayırabildiği adım büyüklüğüyle ilgilidir; doğruluk ise sonucun gerçek değere yakınlığıdır. İdeal 12 bitlik bir dönüştürücü 4096 kod üretir. Tam 0–10 V aralığı kullanıldığında ideal adım yaklaşık 2,44 mV olur. Bu hesap tek başına ölçüm doğruluğunu göstermez; sensör hatası, gürültü, sıcaklık etkisi ve modül hataları da değerlendirilmelidir.

Örnekleme hızı girişin ne sıklıkla ölçüldüğünü, güncelleme hızı çıkışın ne sıklıkla yenilendiğini belirtir. PLC çevrim süresi ve filtreler toplam tepkiyi etkiler. Daha güçlü filtreleme okumayı sakinleştirirken gecikmeyi artırabilir. Zaman gecikmeleri ve PID ayarları birlikte değerlendirilmelidir.

Seçim ve devreye almada kritik noktalar

Sinyal uyumu: Giriş ve çıkışın 0–10 V, ±10 V, 0–20 mA veya 4–20 mA seçeneklerini kontrol edin. Gerilim ve akım bağlantıları aynı değildir. Besleme ve yük: Akım çevriminin besleme ihtiyacını, aktif/pasif yapısını ve izin verilen yükünü inceleyin. Güç kaynağı seçimi ve alıcının giriş özellikleri birlikte değerlendirilir.

Kablolama ve izolasyon: Sinyal kablolarını güçlü parazit kaynaklarından uygun şekilde ayırın; ekranı ve topraklama bağlantılarını cihaz dokümanına göre düzenleyin. Ölçekleme ve kalibrasyon: Bilinen alt, orta ve üst değerlerle elektrik sinyalini ve ekrandaki birimi karşılaştırın. Yanlış ölçeklemeyi kalibrasyonla örtmeye çalışmayın.

Arıza davranışı: Kablo kopması, sensör arızası, PLC durması veya enerji kesilmesinde çıkışın ne yapacağını tanımlayın. 0 V veya 4 mA her uygulamada güvenli durum anlamına gelmez. Güvenlik durumu, ekipmanın ve prosesin gereksinimlerine göre belirlenir.

Teknik kaynaklar: NI: analog modül özellikleri · Siemens: analog ve PWM ısıtma çıkışları