Sådan får du de rigtige procesdata fra impulssignaler

Impulssignaler og frekvenssignaler findes i applikationer lige fra roterende blandere og transportbåndssystemer til flowmålere, doseringsudstyr og pakkemaskiner.

Selvom de fysiske processer kan variere, er de ofte baseret på det samme underliggende princip: En sensor genererer impulser proportionalt med bevægelse, rotation eller flow.

Udfordringen er, at impulssignaler ikke direkte repræsenterer en procesværdi. I stedet kan det samme impulstog fortolkes på flere forskellige måder, afhængigt af hvad applikationen skal måle.

Hastighed versus afstand

Tag fx en induktiv aftaster, der opfanger signaler fra rullerne på et transportbånd.





Impulsfrekvensen kan bruges til at beregne:

• transportørhastighed (meter / min.)

• materialeindføringshastighed

• maskinsynkronisering

Men hvis impulserne akkumuleres over tid, kan den samme encoder også bestemme:

• tilbagelagt afstand

• produceret kabellængde

• produktposition

Forskellen er vigtig: Hastighed beskriver, hvor hurtigt noget bevæger sig lige nu. Afstand beskriver, hvor langt det har bevæget sig over tid.

Begge værdier stammer fra den samme sensor, men de kræver forskellige signalbehandlingsstrategier.

Flow versus volumen

Det samme princip gælder for flowapplikationer.

En flowmåler med impulsudgang genererer impulser, der er proportionale med væskens bevægelse gennem et rør.





Impulsfrekvensen kan bruges til at bestemme:

• flowhastighed (liter / min.)

• flowhastighed (m³ / h)

• flowhastighed (gallon / min.)

Hvis impulserne i stedet akkumuleres, kan de bruges til at bestemme:

• samlet vandforbrug

• batchvolumen

• tankfyldningsvolumen

Her gælder det at: Flow beskriver den aktuelle bevægelseshastighed. Volumen beskriver den samlede mængde, der er passeret gennem systemet.

Selvom begge værdier stammer fra den samme flowmåler, er der tale om fundamentalt forskellige målinger.

Hvorfor forskellen er vigtig

Det er afgørende at forstå forskellen mellem hastighedsbaserede målinger og akkumulerede målinger, når man vælger instrumenttype.

Applikationer, der spørger:

• "Hvad er den aktuelle RPM?"

• "Hvad er den nuværende transportørhastighed?"

• "Hvad er den nuværende flowhastighed?"

kræver kontinuerlig frekvensmåling.

Applikationer, der spørger:

• "Hvor mange meter er der blevet produceret?"

• "Hvor meget vand er der blevet forbrugt?"

• "Hvor mange impulser er der forekommet siden nulstilling?"

kræver impulsakkumulering og -totalisering.

Valg af det forkerte måleprincip kan resultere i et system, der leverer den korrekte øjebliksværdi, men ikke kan give den akkumulerede værdi, som processen kræver.

Når nøjagtig totalisering er påkrævet, kan det føre til målefejl at stole på et PLC- eller SCADA-system til at integrere samplede hastighedssignaler. For eksempel er estimering af volumen ved periodisk at sample et flowsignal ofte mindre nøjagtigt end at bruge dedikeret totaliseringsfunktionalitet.

Applikationseksempel: Overvågning af omrørerhastighed i farmaceutisk produktion

Rotationshastighed er en kritisk procesparameter i farmaceutisk produktion.

Blandehastigheden påvirker direkte:

• produktkvalitet

• batchkonsistens

• opløsningshastigheder

• procesgentagelighed

Mange blandere bruger induktive sensorer, Hall-effektsensorer eller encodere, der genererer impulssignaler proportionalt med akselrotationen.

Udfordringen er, at styresystemer typisk kræver standardprocessignaler i stedet for rå frekvensinformation.

Ved at konvertere frekvens til tekniske enheder som f.eks. RPM og generere et standardudgangssignal, dvs. 4-20 mA, får operatørerne kontinuerligt overblik over processen, samtidig med at kompatibiliteten med eksisterende styresystemer opretholdes.

Applikationseksempel: Integrering af flowmålere med impulsudgang

Mange flowmålere leverer impulsudgange i stedet for analoge processignaler.

Eksempler herpå omfatter:

• turbineflowmålere

• vandmålere

• skovlhjuls-flowmålere

• doseringssystemer

Impulsfrekvensen er proportional med flowhastigheden. Når flowet øges, øges impulsfrekvensen.

For maskinbyggere og OEM'er skaber dette en udfordring, fordi kunderne kan vælge forskellige flowmålerteknologier.

Én installation kan bruge en flowsensor med digital niveauudgang. En anden kan bruge en vandmåler med reed-kontakt. En tredje kan bruge en PNP-impulsudgang.

For det andet repræsenterer impulsen et vilkårligt volumen, som er specifikt for det enkelte mærke og produkt. Derfor er det nyttigt nemt at kunne justere, at "én impuls er lig med X volumen". Her er signalbehandlingsenheder med en impulsdelingsfunktion særligt fordelagtige.

I disse applikationseksempler gør fleksibel signalbehandling det muligt at konvertere disse forskellige signaler til et ensartet processignal uden at skulle omstrukturere styresystemet.

Hvad er frekvens til strøm-konvertere, og hvad bruges de til? Vil du lære, hvordan impuls- og frekvenssignaler kan integreres i industrielle styresystemer? Denne artikel undersøger mulighederne i PR electronics' multifunktionelle frekvenskonvertere og dækker understøttede signaltyper, konverteringsprincipper og de analoge, digitale og relæudgangsmuligheder, der er tilgængelige for pålidelig procesovervågning og -styring. Læs mere

Hvorfor signalbehandling af høj kvalitet er nøglen til nøjagtige procesdata

Nøjagtige impuls- og frekvensmålinger afhænger af mere end selve sensoren.

I industrielle miljøer kan signalkvaliteten påvirkes af elektrisk støj, lange kabelstrækninger, frekvenskonvertere (VFD'er), motorstartere og koblede strømforsyninger.

Uden korrekt signalbehandling kan forstyrrelser forårsage falsk impulsdetektion, ustabile målinger eller forkerte beregninger af hastighed, flow, afstand eller volumen.

Galvanisk isolation hjælper med at eliminere jordsløjfer og potentialforskelle mellem feltenheder og styresystemet. Dette forbedrer målestabiliteten og beskytter samtidig tilsluttet udstyr mod elektriske forstyrrelser.

God EMC-ydeevne er lige så vigtig. Impulssignaler er afhængige af nøjagtig detektion af hver enkelt overgang. Elektromagnetisk interferens kan introducere uønskede impulser eller maskere gyldige impulser, hvilket fører til unøjagtige procesværdier og generende alarmer.

Signalfiltrering giver et ekstra lag af beskyttelse, især når man arbejder med mekaniske kontakter eller reed-switch-baserede sensorer.

Ved at filtrere kontaktprel og transient støj forbliver målingen stabil uden at gå på kompromis med responstiden.

Uanset om man måler RPM, transportørhastighed, flowhastighed eller samlet volumen, starter pålidelige procesdata med et rent og stabilt signal. Effektiv isolation, EMC-immunitet og støjfiltrering er med til at sikre, at de værdier, der præsenteres for operatører og styresystemer, nøjagtigt afspejler den faktiske proces.

Valg af den rigtige signalbehandlingsløsning

Frekvensmåling versus totalisering

Denne sondring bliver særligt vigtig ved valg af signalbehandlingsudstyr.

Impuls til analog- / frekvenssignal-konvertering med frekvenskonvertere: PR 3225, PR 4225 og PR 5725

PR 3225, PR 4225 og PR 5725 er optimeret til frekvensbaserede målinger såsom:

• rotationshastighed

• transportørhastighed

• flowhastighed

• frekvensovervågning

Deres formål er at konvertere en indgående impulsfrekvens til:

• 4-20 mA

• 0-10 V

• frekvensudgange

• relæsignaler

• displayvisning af øjebliksværdi

Med andre ord besvarer de spørgsmålet: "Hvad sker der lige nu – hvad er den nuværende status for signalhastigheden?"

Eksempler:

• aktuel RPM

• aktuel bæltehastighed

• aktuel flowhastighed

De er ikke designet som impulstællere og bør ikke ses som løsninger til optælling af akkumuleret afstand, volumen eller produktion.

Impuls-til-impuls- / frekvens- / analog-signalkonvertering med frekvenskonvertere: PR 5223 og PR 5225

Nogle applikationer kræver mere end øjeblikkelig måling.

I applikationer såsom:

• volumentotalisering

• længdemåling

• produktoptælling

• batchstyring

• produktionsakkumulering

skal systemet tælle og behandle impulser over tid.

Disse applikationer kræver totalisering og matematisk bearbejdning snarere end simpel frekvensomregning.

Det er her, programmerbare enheder som PR 5223 og PR 5225 bliver relevante.

De kan konfigureres til at udføre applikationsspecifikke beregninger, impulsakkumulering og avancerede skaleringsfunktioner, der understøtter både hastighedsbaserede og akkumulerede målinger.

Retningslinjer for produktvalg:

Applikation	Målingstype	Typisk løsning
Blander-PRM	Hastighed	PR 3225 / 4225
Transportørhastighed	Hastighed	PR 3225 / 4225
Momentant flow	Flowhastighed	PR 3225 / 4225
Produceret kabellængde	Afstand	PR 5223 / 5225
Produktoptælling	Totalisering	PR 5223 / 5225
Vandforbrug	Volumen	PR 5223 / 5225
Batchvolumen	Volumen	PR 5223 / 5225
Display-visning	Flowhastighed/hastighed	PR 5725

Fra impulssignaler til værdifuld procesinformation

Uanset om applikationen involverer en mixer, et transportbåndssystem, en flowmåler, en encoder eller en produktionslinje, er den grundlæggende udfordring den samme: at omdanne impulsinformation til meningsfulde procesdata.

Nøglen er at forstå, om applikationen kræver en øjeblikkelig værdi, såsom hastighed eller flow, eller en akkumuleret værdi, såsom afstand eller volumen.

Ved at vælge den rette signalbehandlingsstrategi kan ingeniører forenkle integrationen, forbedre målenøjagtigheden og skabe mere fleksible automatiseringsløsninger.

Brug for hjælp til at finde den rigtige løsning?

Uanset om din applikation involverer RPM-overvågning, transportørhastighed, flowmåling, afstandssporing eller totalisering, kan PR electronics hjælpe med at identificere den mest passende signalbehandlingsmetode til din applikation.

Kontakt vores applikationsspecialister for at drøfte din måleudfordring.