トランスミッタは、一般的に使用される産業用オートメーション制御デバイスであり、その中心機能は、センサーによって収集されたアナログ信号を、制御システムで使用する標準信号出力に変換することです。この変換プロセスは、さまざまなデバイス間の信号の互換性と精度を保証するため、産業オートメーション、計装制御、および関連分野において非常に重要です。
I. 送信機出力信号の種類
トランスミッタは、さまざまな制御システムやデータ収集機器の要件に対応するため、さまざまな出力信号タイプを備えています。一般的な出力信号のタイプは、主にアナログ信号とデジタル信号の 2 つのカテゴリに分類されます。
1.アナログ信号
- 4-20mA 電流信号: これは最も一般的なアナログ出力タイプです。 4～20mAの電流信号は、長距離伝送時の干渉に対する強い耐性、配線抵抗やノイズの影響を受けにくい、複数の制御システムとの互換性など、多くの利点を提供します。そのため、産業オートメーション制御や計装監視に広く使用されています。 4 ～ 20mA の電流信号の一般的な伝送距離は 1000 メートル以内ですが、実際のアプリケーションはワイヤ インピーダンス、ノイズ、干渉などの要因の影響を受ける可能性があることに注意してください。さらに、信号の安定性と信頼性を確保するために、通常、伝送にはシールド ケーブルが使用されます。伝送距離と負荷抵抗の要件に基づいて、適切なワイヤゲージと負荷抵抗値を選択する必要があります。
- 0 ～ 10V 電圧信号: もう 1 つの一般的なアナログ信号出力タイプは、0 ～ 10V 電圧信号です。 4 ～ 20mA の電流信号と比較して、0 ～ 10V の電圧信号は電気インターフェースがシンプルであるため、他のデバイスとの接続が容易になります。ただし、干渉に対する耐性は比較的弱いため、伝送距離が短い場合や干渉が少ない環境に適しています。
2.デジタル信号
- RS-485 や RS-232 などの通信プロトコル: デジタル信号出力では通常、RS-485 や RS-232 などのデータ送信用の通信プロトコルが使用されます。これらのプロトコルには、高い伝送速度やデータの信頼性などの利点があり、マルチポイントのデータ収集や集中管理のために複数の送信機をネットワーク化する必要があるシナリオに適しています。さらに、デジタル信号は、より複雑な通信プロトコル (MODBUS など) を介して送信され、より高いレベルのデータ処理と通信の要求を満たすことができます。
II.送信機出力信号の特性と用途
1.4～20mA電流信号の特徴と用途
- 特徴: 4-20mAの電流信号は、強力な耐干渉性、長い伝送距離、高精度などの利点を備えています。その干渉耐性は主に電流信号の伝送方法に起因します-。電流源の内部抵抗は無限大です。つまり、ループ内の直列の配線抵抗は精度に影響しません。さらに、4 ～ 20mA の電流信号の上限と下限は、特定の根拠に基づいて設定されています。上限の 20mA は防爆要件を満たしています (20mA 電流スイッチによって生成される火花エネルギーはガスに点火するには不十分です)。一方、下限は断線の検出を可能にするために 0mA に設定されていません (通常の動作では 4mA 以上の電流が維持されます。障害により伝送ラインが切断されると、ループ電流がゼロに低下し、アラームがトリガーされます)。
- 用途: 4 ～ 20mA の電流信号は、流量、レベル、圧力などの物理量を測定するために産業オートメーションで広く使用されており、これらの測定値を標準信号に変換して制御システムに送信します。 PLC (プログラマブル ロジック コントローラー) や DCS (分散制御システム) などの制御システム内では、4 ～ 20mA の電流信号が最も一般的に使用される入力信号タイプの 1 つです。
2.0～10V電圧信号の特徴と用途
- 特徴: 0-10V 電圧信号には、シンプルな電気インターフェースや簡単な接続などの利点があります。ただし、干渉耐性が比較的弱く、伝送距離が限られており、環境ノイズや配線抵抗の影響を受けやすいです。したがって、長距離伝送や高い環境干渉が必要なシナリオでは、0 ～ 10 V の電圧信号が最適な選択ではない可能性があります。
- 用途: 0 ～ 10 V の電圧信号は、バルブやアクチュエーターの制御や、さまざまな物理量の変化の読み取りによく使用されます。精度要件が特に厳しくないシナリオでは、0 ～ 10 V の電圧信号が測定および制御信号源としても機能します。
3.デジタル信号の特徴と応用
- 特徴: デジタル信号には、精度、信頼性、長い通信距離、強い耐干渉性などの利点があります。その精度と信頼性は主に、その離散的な性質とエンコード方法に由来します。さらに、デジタル信号は複雑な通信プロトコルを介して送信および処理され、より高いレベルのデータ処理および通信要件を満たすことができます。-
- 用途: デジタル信号出力方式は、マルチポイントのデータ取得と集中管理のために複数の送信機をネットワーク接続する必要があるシナリオに適しています。{0}}たとえば、大規模な産業オートメーション システムでは、RS-485 などの通信プロトコルを介して複数の送信機を相互接続し、分散型測定および制御ネットワークを形成できます。さらに、デジタル信号を利用して遠隔監視や故障診断などの機能を実現できます。
Ⅲ．送信機出力信号の校正とメンテナンス
送信機の出力信号の精度と安定性を確保するには、定期的な校正とメンテナンスが必要です。校正には通常、ゼロ校正とスパン校正という 2 つの側面が含まれます。
1. ゼロ校正
意味：ゼロ校正とは、センサーに物理量が加わっていないときに、発信器の出力信号をゼロまたはあらかじめ決められた基準値に調整することを指します。
方法：ゼロ校正を実行するときは、センサーとトランスミッターの間の物理的な接続を切断し、センサーが物理量の影響を受けないようにしてください。次に、送信機のゼロ校正スイッチまたは調整ノブを調整して、出力信号をゼロまたは標準値に設定します。
2. スパン校正
意味：スパン校正では、標準物理量の影響に基づいて、センサのゼロ点が確立された後、発信器の出力信号が所定の範囲内に収まるように発信器の測定範囲を調整します。
方法：レンジ校正中は、標準化された校正機器 (電圧計、電流計、圧力計など) を使用してトランスミッターを校正する必要があります。送信機のレンジ設定を調整して、出力信号を標準値にできるだけ近づけます。
3. 校正間隔とメンテナンス
校正間隔:送信機の校正間隔は通常、耐用年数とメーカーの推奨に基づいて決定されます。一般に、その間隔は 6 か月から 1 年の範囲であり、具体的な期間は実際の状況によって決まります。
メンテナンス：定期的な校正以外にも、トランスミッタには定期的な検査とメンテナンスが必要です。これには、接続ケーブルの緩みや損傷の確認、送信機のハウジングやセンサー プローブの清掃などが含まれます。このようなメンテナンスにより、長期にわたる安定した動作が保証され、送信機の耐用年数が長くなります。-
IV.送信機出力信号の選択と考慮事項
送信機の出力信号を選択するときは、特定のアプリケーション シナリオと制御システムの要件に基づいて決定する必要があります。出力信号を選択するときは、次の要素と考慮事項を考慮する必要があります。
1.測定範囲と精度
- 測定する物理量の範囲や要求される精度に応じて、適切な出力信号の種類を選択してください。例: 測定範囲が狭く、精度要件が低い場合は、0 ～ 10V の電圧信号を選択できます。
2.環境干渉と伝送距離
- 実際の使用環境では干渉要因や伝送距離を考慮してください。重大な環境干渉があるシナリオ、または長距離伝送が必要なシナリオでは、強力な耐干渉機能と長い伝送距離（例: 4～20mA の電流信号）を備えた出力信号タイプを優先します。-
3.デバイスの接続性と互換性
- 接続方法や他の機器との通信プロトコルの互換性を考慮して、適切な出力信号の種類を選択してください。たとえば、PLC または DCS システムに接続する場合、通常はデジタル信号出力方式 (RS-485 通信プロトコルなど) が選択されます。
4.コストの考慮事項
- コスト要素を総合的に評価します。デジタル信号出力方法は、アナログ信号出力方法と比較して、より複雑でコストがかかる場合があります。したがって、コスト管理の制約の下では、すべての関連事項を比較検討してバランスの取れた決定を下す必要があります。
V. 結論
要約すると、送信機はさまざまな出力信号タイプを提供し、それぞれが独自の特性とアプリケーション シナリオを備えています。出力信号を選択するときは、測定範囲、精度要件、環境干渉、伝送距離、機器の接続性、コストの考慮事項など、複数の要素を包括的に考慮する必要があります。さらに、送信機の出力信号の精度と安定性を確保するには、定期的な校正とメンテナンスが不可欠です。適切な選択とメンテナンスの実施により、産業オートメーションにおけるトランスミッターの安定した動作と効率的な適用が保証されます。