Chắc hẳn không ít lần bạn được nghe đến thuật ngữ Analog trong lĩnh vực kỹ thuật, điện tử viễn thông. Ứng dụng của tín hiệu analog trong đời sống khá đa dạng như: giám sát an ninh, sản xuất tự động hóa, các thiết bị điện tử gia đình… Vậy, tín hiệu analog là gì? Tín hiệu analog trong lập trình PLC sẽ được xử lý như thế nào? Bài viết dưới đây, Batiea sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ về loại tín hiệu đặc biệt này.
Tìm hiểu tín hiệu Analog là gì?
Tín hiệu analog xuất hiện trong nhiều hệ thống, nhưng khá ít người hiểu rõ đặc điểm và bản chất của loại tín hiệu này là gì?
Tín hiệu analog là gì?
Tín hiệu analog hay còn được gọi là tín hiệu liên tục / tín hiệu tương tự, được truyền đi trong không gian / vật chất dưới dạng dòng điện mA hoặc mV. Đồ thị biểu hiện tín hiệu analog thường ở dạng liên tục, như hình Cos hoặc Sin hay đường cong liên tục bất kỳ.
Tín hiệu analog sẽ liên tục, không bị gián đoạn, nhưng khác nhau về cường độ ở các thời điểm khác nhau.
So sánh sự khác biệt giữa tín hiệu analog và digital
Hiện nay, có 2 dạng tín hiệu được biết đến: Tín hiệu analog và digital. Nhiều người băn khoăn, tín hiệu analog và digital khác nhau như thế nào?
- Đặc điểm tín hiệu analog liên tục không bị ngắt quãng, không chịu sự điều tiết của con người. Tín hiệu digital là dạng tín hiệu nhị phân 0-1, chịu sự điều tiết của người thiết kế vận hành.
- Tín hiệu analog dễ bị nhiễu bởi các tác động môi trường, khoảng cách, thời tiết bất thường, vật cản… Trong khi, tín hiệu digital ổn định hơn, khoảng cách đường truyền xa, nhưng mức độ bảo mật thấp hơn so với tín hiệu tương tự.
- Tín hiệu analog có tính lặp lại theo chu kỳ và liên tục. Trong khi tín hiệu số digital không có tính lặp lại.
- Việc lưu trữ tín hiệu analog cần phải chia nhỏ thành các đoạn tín hiệu có kích thước bé hơn. Trong khi, tín hiệu digital được mã hóa dưới dạng mã số 0-1 để lưu trữ dễ dàng.
- Việc xử lý và tiếp nhận các tín hiệu analog sẽ phức tạp hơn so với tín hiệu digital.
▷ Xem thêm: Phân biệt ký hiệu DI, DO, AI, AO trong Digital I/O và Analog I/O.
Một số ứng dụng của tín hiệu analog
Trước khi có sự xuất hiện của tín hiệu digital, analog xuất hiện trong nhiều đời sống xã hội. Tính ứng dụng của tín hiệu analog vẫn khá phổ biến cho đến ngày nay, như:
- Tín hiệu analog trong chuyển hóa sóng âm thanh, radio, đài phát thanh, bộ đàm…
- Tín hiệu analog trong điều khiển thiết bị phụ tải, phụ thuộc vào điện áp cao.
- Ứng dụng tín hiệu analog trong hệ thống tự động hóa, điều khiển nhiều thiết bị máy móc công nghiệp.
- Ứng dụng tín hiệu analog trong hệ thống PLC đảm bảo đường truyền đi xa mà không bị giảm tín hiệu, tính an toàn và bảo mật cao.
Hướng dẫn xử lý tín hiệu analog trong bộ lập trình PLC
Hệ thống lập trình PLC sử dụng 2 tín hiệu digital và analog. Nếu tín hiệu digital được xử lý đơn giản ở 2 trạng thái 0 và 1 tương ứng với mức điện áp logic của bộ lập trình. Nhưng xử lý tín hiệu analog lại phức tạp hơn với 1 dải giá trị. Cụ thể, tín hiệu analog có 2 dạng tín hiệu dòng điện (0 ~ 20mA, 4 ~ 20mA,...) và điện áp (0 ~ 10V, -5V ~ 5V,…).
Khi tín hiệu tương tự vào PLC cần có module biến đổi tín hiệu thành dạng nhị phân để thiết bị dễ hiểu được. Cụ thể, xử lý tín hiệu analog trong lập trình PLC sẽ có các modle đầu vào và đầu ra như sau:
Xử lý tín hiệu tương tự đầu vào của PLC
Tín hiệu tương tự là các đại lượng thực tế được đo đếm bởi thiết bị đo tương ứng (áp suất, nhiệt độ, tốc độ…). Loại tín hiệu này sẽ được đưa vào module Analog input của PLC để biến đổi thành giá trị 0-1 nhị phân. Tín hiệu này tiếp tục được logic điều khiển để chuyển đổi so sánh và tính toán.
Ví dụ: SM 1234 analog input/output modules là dòng sản phẩm hỗ trợ đầu vào và đầu ra cho PLC phổ biến nhất của Siemens. Trong đó, Module S7-1200, ANALOG I/O SM 1234 có mã sản phẩm là 6ES7234-4HE32-0XB0 với 4 đầu vào Analog (4 AI) và 2 đầu ra tương tự (2 AO).
Xử lý tín hiệu tương tự đầu ra của PLC
Các đại lượng cần điều khiển như: độ mở van tuyến tính, tần số động cơ, thời gian… sẽ được điều khiển bởi các thiết bị tương ứng. Các thiết bị này sẽ nhận tín hiệu tương tự được xuất ra từ PLC cụ thể từ module analog output. Tuy nhiên, module này chỉ hiểu được các giá trị 0-1 nhị phân, yêu cầu người lập trình cần quy đổi thành giá trị nhị phân theo dải biến đổi tương ứng của module đầu ra.
Ví dụ: SM 1232 analog output modules có mã sản phẩm là 6ES7232-4HD32-0XB0 hỗ trợ bộ lập trình PLC S7-1200 có 4 đầu ra (4 AO).
Hiểu về tín hiệu analog, đặc trưng cũng như cách thức hoạt động của chúng sẽ giúp người vận hành hệ thống hiệu quả. Kỹ thuật viên cần hiểu bản chất của loại tín hiệu analog, để xử lý quá trình tiếp nhận trong bộ lập trình PLC. Hy vọng những thông tin trên đây sẽ hữu ích giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về tín hiệu analog và cách xử lý hiệu quả trong lập trình PLC.