Il condizionamento del segnale nell'automazione industriale
Nel campo del controllo dei processi industriali e dell'automazione degli stabilimenti, i dispositivi di condizionamento del segnale hanno un ruolo fondamentale nel garantire la trasmissione accurata dei valori di processo. Questi dispositivi assicurano anche la compatibilità del segnale risultante con le altre interfacce.
Perché il condizionamento del segnale è necessario?
I segnali in uscita provenienti dai sensori e dagli strumenti utilizzati nella misurazione dei valori dei processi industriali hanno spesso un'ampiezza ridotta e sono soggetti a rumore e interferenze.
Senza un adeguato condizionamento del segnale questi segnali potrebbero non rappresentare in modo accurato il valore misurato, quando raggiungono il sistema di controllo.
Inoltre i segnali di processo potrebbero essere incompatibili con le apparecchiature di interfaccia, richiedendo operazioni di conversione o modifica per una connettività ottimale.
Cosa fanno i dispositivi di condizionamento del segnale?
I dispositivi di condizionamento del segnale sono perfetti per la gestione dei segnali di processo a bassa ampiezza. Possono isolare, amplificare, filtrare, convertire, dividere, linearizzare e modificare i segnali allo scopo di garantire un'uscita affidabile, compatibile con le apparecchiature collegate. Tra gli esempi più rilevanti abbiamo l'isolamento del segnale in ambienti soggetti a forte rumore o a elettricità statica e campi elettromagnetici, la conversione di segnali in uscita da termocoppie ed encoder o l'alimentazione dei trasmettitori a due fili.
Esempi tipici di condizionamento del segnale
- Isolamento del segnale in ambienti soggetti a forte rumore o a elettricità statica e campi elettromagnetici
- Conversione del segnale mV di una termocoppia in un segnale di corrente 4-20mA
- Conversione del segnale di velocità di un encoder in un segnale 4-20mA
- Conversione uscita in resistenza di un trasmettitore di livello in un segnale 0-10 VDC
- Separazione di un segnale 4-20mA per avere due uscite identiche
- Alimentazione di trasmettitori a 2 fili
Dove si installano i dispositivi di condizionamento del segnale?
Le interfacce di condizionamento del segnale vengono tipicamente installate tra un sensore/punto di misurazione e un ingresso di un sistema di controllo.
Questi dispositivi svolgono inoltre un ruolo essenziale quando sono collocati in modo strategico tra l'uscita di un sistema di controllo e dispositivi come valvole o attuatori. In questa importantissima posizione il condizionamento del segnale consente di adattare i segnali in uscita affinché corrispondano esattamente alle caratteristiche necessarie per pilotare i dispositivi di uscita collegati. Questo posizionamento specifico permette di ottimizzare i percorsi di comunicazione nel sistema industriale, offrendo ai tecnici la flessibilità di regolare con precisione le caratteristiche del segnale nei punti cruciali del processo.
In definitiva, i dispositivi di condizionamento del segnale agiscono come custodi dell'integrità e dell'affidabilità del segnale, posizionati in modo strategico per aumentare l'efficienza e l'efficacia dell'automazione industriale.
I dispositivi di condizionamento del segnale si possono usare per applicazioni in aree pericolose?
Il condizionamento del segnale è adeguato alle applicazioni che coinvolgono gas e polveri pericolosi, in cui si misurano i segnali di processo in atmosfere potenzialmente esplosive. Le interfacce di condizionamento del segnale sono certificate in base al luogo di installazione e ai metodi di protezione scelti, come le barriere I.S. o gli isolatori galvanici a sicurezza intrinseca.
Situazioni in cui è necessario il condizionamento del segnale
- Bassa ampiezza e suscettibilità al rumore
Sfida:
I segnali in uscita provenienti dai sensori e dagli strumenti industriali, come quelli che misurano temperatura, pressione, flusso e livello, spesso sono inizialmente a bassa ampiezza.
Problema:
Questi segnali a bassa ampiezza sono vulnerabili al rumore e alle interferenze, durante la trasmissione. - Rischio di scarsa accuratezza
Sfida:
In assenza di condizionamento del segnale questi segnali rischiano di non rappresentare in modo accurato valore misurato.
Problema:
Il rumore e le interferenze possono distorcere il segnale originale compromettendo la fedeltà dei dati che raggiungono il sistema di controllo. - Incompatibilità con le apparecchiature di interfacciamento
Sfida:
I segnali di processo, anche se misurati in modo accurato, possono essere incompatibili con le interfacce del sistema di controllo.
Problema:
Senza un condizionamento adeguato il sistema di controllo potrebbe avere difficoltà a interpretare o utilizzare questi segnali in modo efficace. - Conversione o modifica per una connettività ottimale
Sfida:
I segnali incompatibili devono essere convertiti o modificati per garantire una connettività ottimale con il sistema di controllo e con altre apparecchiature.
Problema:
Se questa incompatibilità persiste potrebbero verificarsi delle interruzioni nella comunicazione tra i diversi componenti del processo industriale. - Trasmissione dei dati affidabile e accurata
Sfida:
I dati trasmessi dai sensori al sistema di controllo devono essere affidabili, accurati e privi di distorsioni.
Problema:
Senza un condizionamento adeguato del segnale l'integrità dei dati viene compromessa, con conseguenze sull'efficienza e sull'efficacia complessive dei processi industriali.
Riepilogando, il condizionamento del segnale è fondamentale per affrontare le sfide intrinseche legate ai segnali a bassa ampiezza, al rumore e alle potenziali incompatibilità. Agisce come una fase intermedia critica, garantendo che i segnali abbiano sempre l'accuratezza necessaria, resistano alle interferenze e si integrino in modo ottimale con il sistema di controllo industriale per i massimi livelli di prestazioni e affidabilità.
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