Extraction des bonnes données de process à partir de signaux d'impulsions
Les signaux d'impulsions et de fréquence sont utilisés dans un large éventail d'applications industrielles, mais leur transformation en données de process pertinentes n'est pas toujours simple.
On retrouve les signaux d'impulsions et de fréquence dans des applications allant des mélangeurs rotatifs et des systèmes de convoyage aux débitmètres, aux équipements de dosage et aux machines d'emballage.
Bien que les process physiques puissent différer, ils reposent souvent sur le même principe sous-jacent : un capteur génère des impulsions proportionnelles au mouvement, à la rotation ou au débit.
Le défi, c’est que les signaux d'impulsions ne représentent pas directement une valeur de process. Un même train d'impulsions peut au contraire être interprété de plusieurs façons différentes selon ce que l'application doit mesurer.
Vitesse par rapport à la distance
Prenons l'exemple d'un capteur de proximité inductif qui capte les signaux des rouleaux d'un convoyeur.
La fréquence des impulsions peut être utilisée pour calculer :
vitesse du convoyeur (mètres / min)
débit d’alimentation en matière
synchronisation des machines
Cependant, si les impulsions sont accumulées au fil du temps, le même codeur peut également déterminer :
distance parcourue
longueur de câble produite
position du produit
Cette distinction est importante : La vitesse décrit la rapidité avec laquelle quelque chose se déplace à un instant donné. La distance décrit jusqu’où cet élément s’est déplacé au fil du temps.
Ces deux valeurs proviennent du même capteur, mais elles nécessitent des stratégies de traitement du signal différentes.
Débit par rapport au volume
Le même principe s'applique aux applications de débit.
Un débitmètre à sortie d'impulsions génère des impulsions proportionnelles au mouvement du liquide dans une conduite.
La fréquence des impulsions peut être utilisée pour déterminer :
débit (litres / min)
débit (m³ / h)
débit (gallons / min)
Si, au contraire, les impulsions sont accumulées, elles peuvent servir à déterminer :
consommation totale d’eau
volume de lot
volume de remplissage du réservoir
Dans ce cas : Le débit décrit la vitesse actuelle de déplacement. Le volume décrit la quantité totale qui a traversé le système.
Bien que les deux valeurs proviennent du même débitmètre, il s'agit de mesures fondamentalement différentes.
Pourquoi cette distinction est importante
Il est essentiel de comprendre la différence entre les mesures basées sur un débit instantané et les mesures cumulées lors du choix du type d'instrumentation.
Les applications qui posent la question :
« Quelle est la vitesse actuelle en tr / min ? »
« Quelle est la vitesse actuelle du convoyeur ? »
« Quel est le débit actuel ? »
nécessitent une mesure de fréquence continue.
Les applications qui posent la question :
« Combien de mètres ont été produits ? »
« Quelle quantité d'eau a été consommée ? »
« Combien d’impulsions se sont produites depuis la réinitialisation ? »
nécessitent une accumulation et une totalisation des impulsions.
Choisir un principe de mesure inadapté peut aboutir à un système qui fournit la valeur instantanée correcte, mais ne peut pas fournir la valeur cumulée requise par le process.
Lorsqu'une totalisation précise est requise, le recours à un API ou à un système SCADA pour intégrer des signaux de débit échantillonnés peut entraîner des erreurs de mesure. Par exemple, l'estimation du volume par échantillonnage périodique d'un signal de débit est souvent moins précise que l'utilisation d'une fonction de totalisation dédiée.
Exemple d’application : Surveillance de la vitesse d'agitation dans la production pharmaceutique
La vitesse de rotation est un paramètre de process critique dans la production pharmaceutique.
La vitesse de mélange influence directement :
la qualité du produit
l'homogénéité des lots
les vitesses de dissolution
la répétabilité du process
De nombreux mélangeurs utilisent des capteurs inductifs, des capteurs à effet Hall ou des codeurs qui génèrent des signaux d'impulsions proportionnels à la rotation de l'arbre.
Le problème est que les systèmes de contrôle exigent généralement des signaux de process normalisés plutôt que des informations brutes de fréquence.
En convertissant la fréquence en unités d'ingénierie telles que les tr / min et en générant un signal de sortie standard, par exemple 4-20 mA, les opérateurs bénéficient d'une visibilité continue sur le process tout en maintenant la compatibilité avec les systèmes de contrôle existants.
Exemple d’application : Intégration des débitmètres à sortie d'impulsions
De nombreux débitmètres fournissent des sorties sous forme de signaux d'impulsions plutôt que de signaux de process analogiques.
En voici quelques exemples :
débitmètres à turbine
compteurs d’eau
débitmètres à roue à aubes
systèmes de dosage
La fréquence des impulsions est proportionnelle au débit. À mesure que le débit augmente, la fréquence des impulsions augmente.
Pour les constructeurs de machines et les OEM, cela représente un défi, car les clients peuvent choisir différentes technologies de débitmètres.
Une installation peut utiliser un capteur de débit à sortie de niveau numérique. Une autre peut utiliser un compteur d'eau à contact Reed. Une troisième peut utiliser une sortie d'impulsions PNP.
Deuxièmement, chaque impulsion représente un volume arbitraire, spécifique à une marque et à un produit ; il est donc très utile de pouvoir régler facilement le paramètre « une impulsion équivaut à un volume X ». Ici, les dispositifs de conditionnement de signal dotés d’une fonction de division d'impulsions intégrée sont particulièrement avantageux.
Dans ces exemples d'application, un conditionnement de signal flexible permet de convertir ces différents signaux en un signal de process homogène sans avoir à repenser le système de contrôle.
Que sont les convertisseurs fréquence-courant et à quoi servent-ils ?Vous souhaitez découvrir comment les signaux d'impulsions et de fréquence peuvent être intégrés dans les systèmes de contrôle industriels ? Cet article explore les capacités des convertisseurs de fréquence multifonctionnels de PR electronics, en abordant les types de signaux pris en charge, les principes de conversion ainsi que les options de sortie analogiques, numériques et à relais disponibles pour une surveillance et un contrôle fiables des process. |
Pourquoi un conditionnement de signal de qualité est la clé pour obtenir des données de process exactes
La précision des mesures de signaux d'impulsions et de fréquence dépend de bien plus que du capteur lui-même.
Dans les environnements industriels réels, la qualité du signal peut être affectée par le bruit électrique, les longues liaisons de câbles, les variateurs électroniques de vitesse (VFD), les démarreurs de moteurs et les alimentations à découpage.
Sans un conditionnement de signal approprié, les perturbations peuvent entraîner une détection erronée des impulsions, des mesures instables ou des calculs incorrects de vitesse, de débit, de distance ou de volume.
L'isolation galvanique permet d'éliminer les boucles de masse et les différences de potentiel entre les appareils de terrain et le système de contrôle. Cela améliore la stabilité des mesures tout en protégeant les équipements connectés des perturbations électriques.
De bonnes performances CEM sont tout aussi importantes. Les signaux d'impulsions reposent sur la détection précise de chaque transition.
L’interférence électromagnétique peut introduire des impulsions indésirables ou masquer des impulsions valides, ce qui entraîne des valeurs de process inexactes et des alarmes intempestives.
Le filtrage du signal offre une couche de protection supplémentaire, notamment lors de l'utilisation de contacts mécaniques ou de capteurs à interrupteur Reed. En filtrant les rebonds de contact et les bruits transitoires, la mesure reste stable sans sacrifier le temps de réponse.
Qu’il s’agisse de mesurer la vitesse de rotation, la vitesse du convoyeur, le débit ou le volume totalisé, des données de process fiables commencent par un signal propre et stable. Une isolation efficace, une bonne immunité CEM et un filtrage du bruit contribuent à garantir que les valeurs présentées aux opérateurs et aux systèmes de contrôle reflètent fidèlement le process réel.
Choisir la bonne solution de conditionnement de signal
Mesure de fréquence par rapport à la totalisation
Cette distinction revêt une importance particulière lors du choix d'un équipement de conditionnement de signal.
Conversion de signaux d'impulsions en signaux analogiques / de fréquence avec des convertisseurs de fréquence : PR 3225, PR 4225 et PR 5725
Les PR 3225, PR 4225 et PR 5725 sont optimisés pour les mesures basées sur la fréquence, telles que :
vitesse de rotation
vitesse du convoyeur
débit
surveillance de la fréquence
Leur rôle est de convertir une fréquence d'impulsions entrante en :
4 à 20 mA
0 à 10 V
sorties de fréquence
signaux de relais
affichage de la valeur instantanée
Autrement dit, ils répondent à la question : « Que se passe-t-il en ce moment ? Quel est l'état actuel de la fréquence du signal ? »
Exemples:
vitesse actuelle en tr / min
vitesse actuelle de la courroie
débit actuel
Ils ne sont pas conçus comme des totalisateurs d'impulsions et ne doivent pas être considérés comme des solutions pour le comptage cumulé des distances, des volumes ou de la production.
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Conversion de signaux d'impulsions en signaux d'impulsions / de fréquence / analogiques avec des convertisseurs de fréquence : PR 5223 et PR 5225
Certaines applications nécessitent plus qu'une mesure instantanée.
Dans des applications telles que :
totalisation du volume
mesure de longueur
comptage de produits
gestion des lots
accumulation de production
le système doit compter et traiter les impulsions au fil du temps.
Ces applications nécessitent une totalisation et un traitement mathématique plutôt qu'une simple conversion de fréquence.
C’est là que les appareils programmables tels que les PR 5223 et PR 5225 prennent tout leur sens.
Ils peuvent être configurés pour effectuer des calculs spécifiques à l'application, une accumulation d'impulsions et des fonctions de mise à l'échelle avancées qui prennent en charge à la fois les mesures instantanées et les mesures accumulées.
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Consignes d'application des produits :
Application | Type de mesure | Solution typique |
Vitesse de rotation du mélangeur | Vitesse | |
Vitesse du convoyeur | Vitesse | |
Débit instantané | Flow rate | |
Longueur du câble produit | Distance | |
Comptage de produits | Totalisation | |
Consommation d’eau | Volume | |
Volume de lot | Volume | |
Affichage | Débit / vitesse |
Des signaux d'impulsions à des informations de process à forte valeur ajoutée
Que l'application concerne un mélangeur, un système de convoyeur, un débitmètre, un codeur ou une ligne de production, le défi de fond reste le même : transformer les informations issues des impulsions en données de process réellement exploitables.
L'essentiel est de comprendre si l'application requiert une valeur instantanée, comme la vitesse ou le débit, ou une valeur cumulée, comme la distance ou le volume.
En choisissant la stratégie de traitement du signal appropriée, les ingénieurs peuvent simplifier l'intégration, améliorer la précision des mesures et concevoir des solutions d'automatisation plus flexibles.
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Que votre application implique la surveillance du régime, la vitesse d'un convoyeur, la mesure du débit, le suivi de distance ou la totalisation, PR electronics peut vous aider à identifier l'approche de conditionnement de signal la plus adaptée à votre application.
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