En el campo de la automatización industrial, la unificación de los estándares de señales es crucial. Está directamente relacionado con si todo el sistema de producción industrial puede funcionar de manera eficiente y estable. En los inicios de la automatización industrial, la cuestión de los estándares de señales de los instrumentos era como un problema espinoso que restringía seriamente el desarrollo posterior de la industria.
Al principio no existía un estándar de señales unificado para los instrumentos en el campo de la automatización industrial. Esto es como estar en una ciudad sin reglas de tránsito, donde los vehículos circulan al azar y en caos. Los estándares de señal de instrumentos y medidores producidos por diferentes fabricantes varían ampliamente.
Esto provoca directamente que el diseño de muchos equipos posteriores se vuelva extremadamente complejo. Tomemos como ejemplo el diseño de pantallas. Dado que tienen que adaptarse a diversos estándares de señal, los ingenieros deben dedicar mucho tiempo y energía a ajustar circuitos y optimizar programas. No sólo eso, los costes de instalación y mantenimiento de los equipos también han aumentado significativamente. Imagine que el personal de mantenimiento necesita dominar los estándares de señal y los métodos de depuración de muchos dispositivos diferentes. Este es sin duda un gran desafío. Además, los problemas de compatibilidad entre diferentes estándares de señal a menudo conducen a la imposibilidad de comunicarse adecuadamente entre dispositivos, lo que afecta el buen progreso de todo el proceso de producción.
Ante este problema, muchos fabricantes han propuesto sus propias soluciones. Entre las muchas sugerencias, la atención principal se centra en las señales eléctricas. Se han propuesto varios estándares de señales eléctricas y la competencia es feroz. Algunos fabricantes creen que un rango de señal eléctrica específico es más adecuado para las necesidades de la automatización industrial, mientras que otros fabricantes insisten en que sus propias soluciones tienen más ventajas. Si bien esta situación de cien flores floreciendo ha promovido en cierta medida la innovación tecnológica, también ha traído más caos a la industria. Todo el mundo está esperando que surja una norma ampliamente reconocida.
Después de un largo período de precipitaciones y pruebas de mercado, finalmente surgieron dos estándares de señales ampliamente aceptados. Uno es el estándar de señal neumática, seleccionado entre 20 y 100 kPa.
Estándares de señales neumáticas: en algunas situaciones con requisitos extremadamente altos a prueba de explosiones y entornos hostiles, todavía se utilizan señales neumáticas. El rango estándar de señal neumática común es 20100 kPa. Por ejemplo, en determinadas zonas peligrosas de la industria petroquímica y de otro tipo, los instrumentos neumáticos utilizan aire comprimido como medio de transmisión de señales para transmitir valores medidos o instrucciones de control en forma de cambios en la presión del aire. La ventaja de este estándar de señal es que es intrínsecamente seguro y no produce factores peligrosos como chispas eléctricas. Sin embargo, la desventaja es que la velocidad de respuesta es relativamente lenta y la distancia de transmisión de la señal es limitada, generalmente de decenas de metros.
Las señales neumáticas tienen ventajas únicas en algunos escenarios industriales específicos. Por ejemplo, en entornos inflamables y explosivos, las señales neumáticas son más seguras y fiables. El otro es el estándar de señal eléctrica, 4-20 mA se ha convertido en el merecido estándar de oro.
Señal de corriente de 4-20 mA: este es uno de los estándares de señal analógica más utilizados en campos industriales. 4mA representa el límite inferior de la señal, que normalmente corresponde al punto cero de la variable medida; 20 mA representa el límite superior de la señal, que corresponde al rango completo de la variable medida. Por ejemplo, en la medición de temperatura, si el rango de medición es 0°C100°C, 4mA pueden corresponder a 0°C y 20mA pueden corresponder a 100°C. Este estándar de señal tiene las ventajas de una fuerte capacidad antiinterferente y una larga distancia de transmisión. La distancia de transmisión general puede alcanzar cientos de metros o incluso miles de metros y puede satisfacer las necesidades de transmisión de señales entre diferentes dispositivos en la mayoría de los sitios industriales.
El estándar 4-20mA destaca principalmente porque tiene muchas ventajas. En primer lugar, tiene una buena capacidad antiinterferente. En las zonas de producción industrial se producen diversas interferencias electromagnéticas. Si la señal se interfiere fácilmente, se producirán mayores errores de medición y control y se afectará la calidad de la producción. La señal de 4-20 mA puede permanecer relativamente estable en un entorno electromagnético complejo, lo que garantiza una transmisión de datos precisa.
En segundo lugar, su distancia de transmisión es relativamente larga. En las grandes empresas industriales, la distancia entre dispositivos puede ser relativamente larga y las señales se atenúan fácilmente durante la transmisión. La intensidad y las características de la señal de 4 - 20 mA le permiten mantener un buen rendimiento en largas distancias. Además, esta norma también permite el diagnóstico de fallos de señales. Cuando la corriente de señal es de 0 mA, lo más probable es que indique que hay una falla en la línea, lo que facilita que el personal de mantenimiento encuentre y resuelva el problema a tiempo.
Aunque con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología, la automatización industrial está pasando gradualmente a la digitalización y las señales digitales han mostrado grandes ventajas en muchos aspectos, los transmisores de señales analógicas todavía se utilizan ampliamente. Esto también refleja plenamente la fuerte vitalidad del estándar de 4-20 mA. Los transmisores de señales analógicas tienen las ventajas de un bajo costo, alta confiabilidad y tecnología madura. En algunos escenarios industriales que son sensibles a los costos y no requieren una precisión de señal particularmente alta, los transmisores de señales analógicas siguen siendo la primera opción. Además, muchos equipos industriales existentes están diseñados según el estándar 4-20 mA. Si todo va a ser reemplazado por equipos digitales, no sólo el costo será enorme, sino que también habrá muchos problemas, como la transformación técnica y la capacitación del personal.
La unificación de los sistemas de señales de instrumentos en la automatización industrial es un requisito inevitable para el desarrollo de la industria. Como estándar de señal eléctrica, 4-20 mA destaca entre la feroz competencia y todavía desempeña un papel importante en la producción industrial actual. A medida que la tecnología continúa avanzando, puede complementar las señales digitales y promover conjuntamente el desarrollo de la automatización industrial a un nivel superior.
Yuyao Huangong automation instruments factory