FORLAGET VETTVITEN

×
 x 

Handlekurv er tom
HandlekurvHandlekurv er tom

GEOLOGISKE TURER I OSLO-TRAKTENE

10 korte turer for steininteresserte i alle aldre

"... et funn for alle som ønsker seg en tur med et spennende og kunnskapsformidlende innhold."

– Thor Sørlie, Steinbladet

 

LES MER

INDREMEDISIN I & II

Nytt norsk læreverk i to bind

Gir en samlet oversikt over de indremedisinske sykdommene.

Kommer på lager 4. desember

LES MER

DATAELEKTRONIKK VG3   

Nytt digitalt læreverk med animasjoner og filmer

Forfattere: Thor Andreassen, Bjørn Bergheim, Frank Fosse og Nicolai Martinuzzi

Klikk her for mer informasjon.

Kontakt nina.moe@vettviten.no ved spørsmål. 

NY BOK!

Sikkerhet og fysisk maktanvendelse i kriminalomsorgen av Dag Sandham

Spesialskrevet for for instruktører og elever i andre deler av kriminalomsorgen der det gis opplæring i sikkerhet og bruk av makt.

På lager 5. desember

Les mer

ØNSK DEG EN TURBOK TIL JUL!

 

Få gode tips til nye ruter i by og mark i en av våre turbøker.

 

Flere turbøker i vår nettbutikk 

Kapittel 1
Signalbehandling og signaloverføring

Industriell måleteknikk, 4. utgave. Bokmål


1.1.4  Den industrielle IT-revolusjonen


Flash Figur 1. Figuren viser eksempel på dataflyten i en bedrift.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Ved å skape nye og mer effektive informasjonsstrømmer i bedriftens prosesser kan bedriften bli mer konkurransedyktig. Kortere leveringstid, raskere produktutvikling, kundefokusert produksjon, kortere omstillingstid er noen nøkkelbegrep i den industrielle IT-verden.
Industrien utvikler IT-verktøy som krever økt integrasjon i alle ledd i produksjonen, helt fra innkjøp til produksjon og videre til markedsføring. Kvaliteten på informasjonsnivåene og informasjonsstrømmen er i dag blant de viktigste forutsetningene for øket effektivitet og konkurransekraft for industrien.

1.4.1  Forskjellige standarder

Nye ideer, nye systemer og nye løsninger for å skape IT-verktøy dukker stadig opp på markedet. Den negative konsekvensen av dette er at man savner standardisering. Hver pioner har sin egen løsning. Problemet med at man ikke har standarder gjør at datamaskiner og utstyr fra ulike leverandører ikke kommuniserer. Det handler om standarder på mange nivåer, ikke bare kabler og kontakter. Det handler om hvordan data skapes og lagres, hvordan de pakkes, adresseres og sendes, hvordan de tas i mot, pakkes opp og hvordan de leveres til mottakeren.

Når alt dette virker, har man en tilfredsstillende datakommunikasjon.

1.4.2  Industriell datakommunikasjon

Den største standardiseringen innen datakommunikasjon har skjedd på kontorsiden i integrerte nettverk for PC, stormaskiner, skrivere, servere, telemodem med mer. Lokal datakommunikasjon innenfor industrien har ikke hatt så stor fokusering. Dette skyldes nok at mangelen på standarder er mye større når det gjelder hvordan kommunikasjon mellom måleomformere, PLS, roboter, frekvensomformere med mer skal skje. Kravet til større driftssikkerhet og følsomhet overfor støy er også mye større i industrielle systemer.

1.4.3  Datakommunikasjon blir stadig ­viktigere for å øke produktiviteten

Med den stadig økende graden av automatisering øker også kravet til datakommunikasjon mellom de enheter og systemer som styrer og de som utfører, produserer og måler. Kommunikasjonssystemet er nervesystemet og som er bakgrunnen for økt effektivitet og konkurransekraft – uansett om det handler om kjemiske prosesser, verkstedindustri, transport eller sykehus. Vi kan si at datakommunikasjon bidrar til å effektivisere produksjonsprosessene.

1.4.4  Hvordan virker datakommunikasjon?

Hensikten med datakommunikasjon er å overføre informasjon mellom to eller flere enheter. Datamaskinens laveste språknivå er det binære tegnspråket, der hvert tegn bygges opp av syv til åtte ett-tall eller nuller. Det er på dette nivået datamaskinen arbeider. All datakommunikasjon består av strømmer av ett-tall eller nuller.

Datamaskinene håndterer de binære tegnene 0 og 1. Hvert slikt tegn kalles for en bit. Ved å kombinere flere biter kan det bygges opp et binært tegnsystem. Det vanligste systemet heter ASCII. ASCII er en forkortelse for American Standard Code for Information Interchange. ASCII-koden finnes i ulike språkutgaver, også i en utvidet ASCII der også den 8. databiten utnyttes. Denne vises i tabell 1.2.


Tabell 1.2.   Ekxtended ASCII-kode.

En bit om gangen eller en byte?

Det finnes flere måter å overføre data på, parallell eller seriell overføring. Parallell overføring er raskere og enklere siden hele gruppen på 8 biter overføres samtidig på en flatkabel med en leder for hver bit. Internt i datamaskinen skjer all dataoverføring via parallelle ledninger i den interne databussen.

Parallell dataoverføring
Flash Figur 2. Figuren viser prinsippet for parallell dataoverføring.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Parallell overføring via mangeleder (centronics) kan av praktiske og økonomiske grunner bare brukes for overføring over korte avstander. Derfor er hovedtyngden av all kommunikasjon seriell, det vil si at man sender bare en bit av gangen på en ledning.

Seriell overføring stiller større krav til sendere og mottakere. Disse må holde orden på når et tegn begynner og slutter og bitenes innbyrdes orden. Sender og mottaker må ta imot og sende med samme hastighet. Dette kalles overføringshastighet og uttrykkes i bit/s. For å kunne fortelle når et tegn begynner og slutter, legger man til startbit og en eller flere stoppbiter.

Seriell overføring.
Flash Figur 3. Seriell overføring.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Det finnes to metoder for seriell overføring, asynkron eller synkron. Ved asynkron overføring overføres hvert tegn for seg med sine respektive startbiter og stoppbiter. Mottakeren vet at etter hver startbit kommer et tegn som skal tolkes. Den avsluttende stoppbiten tilbakestiller mottakeren. Om lag 90-95 % av all seriell kommunikasjon er asynkron.

Asynkron overføring.
Flash Figur 4. Asynkron overføring.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Ved synkron overføring overføres hele meldingen i en jevn strøm av data. Takten holdes med hjelp av en klokke på en separat tråd eller et bifasekodet signal som inneholder klokkeinformasjon.

Asynkron overføring.
Figur 5. Synkron overføring.

Fordelen med asynkron overføring er at den er enkel og billig. Ulempen er at den er mindre effektiv sammenliknet med synkron overføring. Dette skyldes at den inneholder hele 20-25 % «styrebiter». Synkron overføring har betydelig mindre andel styrebiter.

 


Sendere og mottakere
Innen datakommunikasjon definerer vi utstyr som sendere og mottakere. En PC og en robot kan begge være sender og mottaker, men sjelden samtidig. Skal kommunikasjonen bare skje i én retning, for eksempel en PC som sender et av/på-signal for å starte og stoppe en motor, så snakker vi om simpleks.

Parallell dataoverføring
Flash Figur 6. Figuren viser prinsippet for Simpleks halv og full duplex.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Om motoren har en tilbakemelding over for eksempel turtall kreves to linjer. Vi snakker da om dupleks. Halv dupleks betyr at vi har sender og mottaker som kan kommunisere. Informasjonen kan gå i begge retninger, men ikke samtidig. Med full dupleks kan informasjonen gå i begge retninger samtidig.

Koble riktig

Parallell dataoverføring
Flash Figur 7. Kobling av terminalutrustning og kommunikasjonsutrustning.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

To uttrykk vi ofte støter på er DTE (Data Terminal Equipment) og DCE (Data Communication Equipment). DTE står for terminalutrustning og DCE for kommuniserende utrustning. Datamaskiner og terminaler er som oftest DTE. Modem og annen kommunikasjonsutrustning er oftest DCE. En DTE-utrustning sender og tar i mot data på andre pinner i kontakten en DCE-utrustning. For å unngå feilkoblinger må vi vite hvordan utrustningen er definert.

Kobler vi sammen en DTE med en DCE, så sender DTE på pinne 2, mens DCE tar imot data på pinne 2. Dersom vi kobler sammen to DCE-utrustninger, må vi krysskoble pinne 2 og 3 for at senderen skal kobles til mottakeren.

Transparent kommunikasjon
Ved kobling av to eller flere modem sammen påvirker ikke modemene den informasjonen som overføres. Uttrykket «det som kommer inn, kommer ut» kan beskrive uttrykket transparent. Det innebærer også at alle som er tilkoblet, vil få meldingen.

Parallell dataoverføring
Flash Figur 8. Master - Slave.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Pollede system med flere enheter
Mange industrielle systemer er oppbygd etter master-slave-prinsippet. En eller flere mastere kan sende ut spørsmål til adresserte slaver. Slaven med tilhørende adresse svarer. Dette kalles et parallelt system. Hvis modemene er transparente, forutsettes det at de tilkoblede systemene har egne adresser. Masteren sender ut en melding som inneholder den valgte slavens adresse og den kommandoen som slaven skal utføre. Slaven kan senere sende en kvittering tilbake når kommandoen er utført. Deretter adresserer masteren neste slave. Protokollene er avhengig av fabrikatet til utstyret.

Overføringshastighet
Optimal overføringshastighet er ikke det samme som raskest mulig. Med økt overføringshastighet øker faren for overføringsfeil og forstyrrelser. Det er kabeltypen og avstanden som setter grensen for hva som er optimal overføringshastighet. Det vi alltid etterstreber er høy datasikkerhet, pålitelighet og liten følsomhet overfor støy. Kabelens impedans demper og forandrer signalet. Dette er spesielt kritisk ved store overføringshastigheter.

Parallell dataoverføring
Flash Figur 9. Modulert elektrisk signal.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Overføringshastigheten måles i bit/s (databiter per sekund). Ettersom det grovt sett er ca. 10 biter per tegn, kan vi ved 9 600 bit/s overføre ca. 960 tegn i sekundet. For å omvandle det digitale signalet til et signal som kan drives på telenettet sendes det gjennom et modem.
Modemet omformer (modulerer) signalet og mottakerens modem demodulerer og dermed gjenvinner det digitale signalet.

Kortdistansemetoden er transparent og overføringen moduleres ikke. Dataene tas imot slik de ble sendt. Telemodem kan virke som kortdistansemodem eller med en innebygd buffer på et antall biter som fylles før data sendes. Ved hver sending sendes et fullt buffer og verdiene for overføringshastighet, bit/s, og antallet sendinger per sekund, baud, blir dermed ulike. Om et modem sender med 2 400 baud (bit/s), og det med hjelp av komprimering er fire biter i hver sending, blir overføringshastigheten 9 600 bit/s.

 


Modulering


Flash Figur 1. Figuren viser tre grunntyper av modulering.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Modem modulerer og demodulerer digitale signaler. Datasignaler må omvandles og tilpasses slik at de kan transporteres på ulike typer kabler. De digitale signalnivåene omvandles til lesbare forandringer for den valgte kabeltypen. Vi snakker om tre modulasjonstyper.

Frekvensmodulering
Vi anvender ulike frekvenser som skal representere logisk 1 og logisk 0.

Fasemodulering
Vi utnytter signalenes fasedreining slik at ulike fasevinkler representerer logisk 1 og logisk 0.

Amplitudemodulering
Vi utnytter amplitudene (spenningsnivåene) for å skape lesbare enere og nuller.

Fase/amplitudemodulering
Dette er en kombinasjon som gjør at flere biter kan overføres per band.

Handshaking
Datautrustninger kommuniserer med hverandre på et nivå som avsenderne sjelden merker.  De sender instruksjoner, spørsmål og klarsignaler til hverandre, for eksempel en skriver som ber datamaskinen vente med å sende fordi skriverens buffer er full. Når bufferen er tømt, sender skriveren et nytt signal og forteller datamaskinen at den skal sende mer data. Dette kalles handshaking. Handshaking brukes for å regulere datastrømmen mellom forskjellige typer datautstyr.

Softwareshaking
Si at vi har en PC og en skriver som er koblet til hverandre. PC-en sender data med en hastighet på 9 600 bit/s. Skriveren klarer bare å skrive ut med en hastighet på 9 200 bit/s. Normalt har de fleste skrivere en buffer som gjør det mulig å lagre innkomne data under utskrift. Uten handshaking kan vi nå få kommunikasjonsfeil.
Skriveren kan da før bufferen er full sende kommandoen XOFF, for å få PC-en til å slutte å sende mer data. Når skriveren har skrevet ut det som finnes i bufferen, sender den kommandoen XON som får PC-en til å sende flere data.

Hardwareshaking
Ved hardwareshaking bruker vi signalene i RS-232/V.24 grensesnittet. Så lenge skriveren har mulighet til å skrive ut kommer den til å holde signalene DTR (Data Terminal Ready) høy (+3V til +15V). Se figur.

figur
Flash Figur 2. Figuren viser kommunikasjon mellom PC og skriver.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Når bufferen er full eller papiret har tatt slutt, holder utrustningen DTR lav (-3V til -15V) til den er klar til å begynne å skrive igjen.

Andre signaler som anvendes til handshaking er RTS/CTS (Request To Send/Clear To Send). RTS er ønske fra sender om å få tillatelse til å sende. CTS anvendes for å indikere enheten.

figur
Flash Figur 3. Figuren viser prinsippet for bruk av RTS, CTS og TD.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Disse handshaking-signalene anvendes for slå på senderen i et modem som bare kommuniserer med halv dupleks. Dette anvendes for eksempel av radiomodem og ved RS-485 kommunikasjon.

Dette foregår slik at RTS slår på senderen. Når senderen er klar, sendes CTS tilbake.

CTS er ofte forsinket med 10-20 ms for at vi skal være sikre på at forbindelsen har klart å stabilisere seg før data kan sendes. Andre statussignaler som anvendes for å indikere at utrustningene er tilkoblet, slått på og klar til å kommunisere, er DTR (Data Terminal Ready) fra DET-utrustningen og DSR (Data Set Ready) fra DCF-utrustningen slik som modem.

DCD (Data Carrier Detect) brukes i modem for å fortelle en PC at det finnes en bærebølge på linjen og at forbindelse er etablert mellom modemene. Disse signalene kan lokalt laskes eller legges høye, da deres funksjon oftest ikke er nødvendig.

 


Grensesnittet
I en protokoll styres hvordan signalene henger sammen, hvordan vi starter kommunikasjonen, hvordan vi avslutter den, hvem som skal sende og motta og i hvilken rekkefølge det skal skje, hvordan vi bekrefter meldingen og så videre. Det fins en mengde protokoller, for eksempel: PROFIBUS, MODEBUS og FOUNDATION.

Fysisk grensesnitt definerer hvordan vi kobler sammen utrustning og blant annet kontaktenes utforming. Elektrisk grensesnitt definerer de elektriske nivåene og hva disse betyr. Logisk grensesnitt definerer hva signalene innebærer.

Grensesnittet RS-232/V.24


Figur 1. Figuren viser overføring av data med start-, stopp- og paritetsbit.

Det vanligste grensesnittet for datakommunikasjon via datamaskinens serieport er RS-232/V.24. Vi benytter som oftest en 9- eller 25-polet kontakt som kalles D-sub kontakt. Kabelens lengde mellom utstyret skal ikke være lengre enn 15 meter. For å oppnå lengre overføringsavstander kan vi benytte ulike modem. Hvilken type vi velger avhenger av kommunikasjonsmediet (for eksempel filter, kabel, telefonforbindelse).

V.24 (Europeisk CCITT standard) eller RS-232-C (Amerikansk EIA standard) er to standarder som i prinsippet er like, se tabell 1.3. Ofte ser vi V.24 beskrevet som V.24/V.28. V.24 beskriver den fysiske standarden, mens V.28 er den elektriske standarden.

tabell
Tabell 1.

(Markeringene i fet skrift markerer de vanligste signalene i lokal kommunikasjon med kortholdsmodem. Retningen på I/O markerer retningen for modemet (DCE) der 1 er en inngang og 0 er en utgang. Signalet TD (Transmit Data) er utgang i en DTE, men inngang i en DCF.)

Grensesnittet beskriver og definerer kontaktens stifter og de signalene og spenningsnivåene de håndterer.

Kabelkonfigurering
På figur 2 vises hvordan koblingen skal gjøres mellom 9- og 25-polige D-sub kontakter. Dette gjelder for alle kombinasjonene med DTF- og DCF-enheter.
Forklaring til de viktigste signalene vises i tabell 2.

figur
Figur 2. Figuren viser koblinger til D-sub kontakter.

tabell
Tabell 2

1.4.5  Industriens grensesnitt
V.11/RS-422 er en standard som passer industrien siden grensesnittet er laget for å lage databusser av typen multidropp, mellom hovedmaskin og et antall undersentraler. RS-422 er balansert og relativt ufølsom for forstyrrelser. Grensesnittet skifter polaritet på lederparet avhengig av om det sendes en ener eller en null.

RS-422 ble bygd for å klare 10 enheter, men i dag bygges den med opp til 32 enheter. Anbefalt maksimal avstand er 1 200 meter ved en hastighet på 100 kbit/s. Driverkretsene klarer derimot hastigheter opp mot 10 Mbit/s, men dette gjelder for avstander ned mot 20 m.

RS-422 kan via omformere integreres med RS-232/V.24, RS-423-A og RS-449.

RS-422 over fireleder
I RS-422 fireledersystem kan masterens sender alltid være aktiv, uavhengig av slavens aktivitet. Standarden tillater samtidig kommunikasjon begge veier.

figur
Figur 3.

RS-485
RS-485 er konstruert for databusser med opp til 32 enheter. Den egner seg meget bra for multidropp der vi har et master/slaveforhold

figur
Figur 4.

RS-485 anvender toleder i ulike master/ slave-systemer, der hver slave er adresserbar. I en tolederløsning må datarettingen styre et handshakingsignal (RTS/DCD), ellers kan enheten endre retning ved hjelp av datastrømmen.

figur
Figur 5.

Terminering av «Fail-Safe»
Linjen skal termineres med en motstand som har samme verdi som den karakteristiske impedansen for linjen. Denne resistansen skal være ca. 120 W. Termineringen benyttes for å forhindre refleksjoner i kabelen.

figur
Figur 6. Figuren viser termineringsresistanser.

«Fail-Safe» er en motstand som legges fra hver leder til 0 V. Dette gjør at linjen legges til et forutbestemt passivt nivå. Dersom ikke dette gjøres, blir linjen liggende «svevende» og det er fare for at forstyrrelser oppfattes som data.

RS-232/V.24 til RS-422/485 omformere – RTS håndtering
Systemer med RS-422/485 omformere i multidropp tillater bare at én sender av gangen er tilkoblet databussen. De andre senderne må være i «tri-state»-posisjon, det vil si passive.

For å imøtekomme dette må det tilkoblede utstyret kunne styre hardwaren. Oftest benyttes RTS- eller DTR-signalene til dette. Når en enhet vil sende på bussen, må den først legge sitt RTS- eller DTR-signal høyt, slik at omvandleren aktiverer sin sender, for at den senere kan sende sine data.

Dersom det ikke finnes noe hardwaresignal tilgjengelig, kan vi anvende signalomformere som aktiverer sin sender så snart det kommer inn data på RS-232-porten.

Installasjon
·   Partvinnet tråd skal anvendes.
·   Stjernenett skal ikke brukes.
·   Mottakerne i enden av bussen skal termineres med 120 W motstand.
·   RS-232-signalet for RTS eller DTR skal legges høy for at data kan overføres.
·   RS-422/485 kan overføre over en avstand av inntil 1 200 m ved 100 Kbit/s. Ved kortere avstander kan hastigheten økes.

figur
Figur 7. Viser data-, start-, stopp- og paritetsbit for RS-485.

 



Modem for kortere avstander
Som tidligere nevnt kan ikke RS-232 brukes over avstander lengre enn 15 m. For å kunne installere lengre forbindelser anvendes derfor modem beregnet for kortere avstander. Disse omformer RS-232/V.24 til definerte elektriske eller optiske signaler som sendes på for eksempel en skjermet fireleder eller en fiberoptisk kabel. Av­stan­den kan nå være flere kilometer mellom sender og mottaker. Mode­met hos mottakeren omformer signalene tilbake til RS-232/V.24.

Modemene må ha samme standard og samme grensesnitt for kommunikasjon over kabelen.

20 mA strømsløyfe (TTY)
Den eldste teknikken for dette er strømsløyfe med bare 20 mA som omformer RS-232/V.24-signalene til strøm. Strøm på lederene tilsvarer logisk 1. Ikke strøm tilsvarer logisk 0.


Figur 8. Figuren viser prinsippet for 20 mA strømsløyfe.

10 mA balansert strømsløyfe (WI)
Datakommunikasjonsfirmaet Westermo har utviklet en egen overføringsteknikk for modem beregnet på korte avstander. Denne teknikken har stor driftssikkerhet over store avstander og når kabelen er omgitt av sterke forstyrrelser.

Teknikken har som grunnprinsipp at vi omformer signalene til
10 mA balansert strømsløyfe der strømretningen skifter avhengig av om det sendes logisk 0 eller logisk 1 fra RS-232/V.24. På sender­siden drives linjen med ±12 V, og på mottakersiden er det optokoblere som registrerer signalene. Optokoblere gjør at vi får en fullstendig galvanisk isolasjon mellom modemene.

Det flyter alltid strøm i en eller annen retning selv om det ikke er noe utstyr tilkoblet på RS-232/V.24-siden. Unntaket er når vi har valgt at senderen skal styres/aktiveres av et handshakingsignal.

Dette er et driftsikkert og pålitelig modem som er ufølsomt for forstyrrelser. Med dette modemet kan vi overføre data inntil 18 kilometer.

En balansert strømsløyfe er betydelig mindre støyfølsom sammenliknet med den ubalanserte. Forskjellen på potensialet er fremdeles tilstede, selv om linjen skulle bli påvirket av støy, se figur 9.

figur
FlashFigur 9. Figuren viser 10 mA balansert strømsløyfe.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Denne listen refererer til figur 9:
1    Data sendes til senderen.
2    Data på tråd A er invertert sammenliknet med data på tråd B.
3    Støysignal kommer inn på linjen.
4    Sendt data overlagres støyen.
5    Data som kommer ut fra mottakeren er uforandret sammenliknet med innkommende signal til senderen (1).

Lon Works
Echlean Corporation har gjennom innføring av Lon Works®-teknikken tilbudt markedet en komplett plattform for å utvikle åpne distribuerte styresystemer basert på integrert nettverksarkitektur, se figur 1.47.

Et Lon Works-system består vanligvis av et antall integrerte enheter, som man kaller noder. Hver node tar seg av en viss spesifisert oppgave. Eksempel på dette kan være å måle en temperatur, styre en ventil eller starte en motor. Nodene utveksler informasjon med hverandre via nettverket. Nettverk for styring basert på denne distribuerte intelligensen kalles for «peer-to-peer»-arkitektur.

Interoperabilitet er en forutsetning for en åpen arkitektur. Interoperabilitet forsikrer at ulike typer av noder, også fra ulike leverandører, snakker samme språk og direkte kan forstå hverandre. I Lon Works er interoperabiliteten basert på protokollen Lon Talk®. Denne protokollen er implementert i en Neuran mikroprosessor. Denne prosessoren inngår i alle Lon Works-noder. Lon Talk støtter all syv nivåene i OSI-modellen.

Figur
Figur 10. Figuren viser to arkitekturer i Lon Works (A og B).

 



1.4.6  Datastøy
Forstyrrelser skaper tap av data, feil i overføringer og i verste tilfelle får vi hardwarefeil. Datautviklingen har ført til utvikling av kretser som drives med stadig lavere effekt. Det er svært bra med hensyn på bruk av energi og varmeutvikling, men det medfører også at kretsene blir mer følsomme for overspenninger. Undersøkelser viser at opp til 70 % av alle datafeil skyldes feil i installasjonene eller forstyrrelser fra nærmiljøet, fra omkringliggende utstyr, maskiner eller kabler. Bare 20 % skyldes feil i hardware eller software. De fleste feilkildene finnes altså innenfor egne vegger eller i nærheten. De andre kommer utenfra. Av de som kommer utenfra, er den største gruppen transientene. Dette er korte, men høye strømpulser på nettet. Den datautrustningen som utsettes for transienter, fra 1 000 V til opp mot 10 KV i noen millisekunder, blir som regel ødelagt.

Lynnedslag, maskinparker og lysrør


Figur 8. Figuren viser prinsippet for 20 mA strømsløyfe.

Vi vet at et direkte lynnedslag kan generere svært høye strømmer. Disse kan forplante seg og skade el- og telenettet. I verste fall forårsaker det branner. Selv om bygningen ikke treffes av lynet, så merker vi det ved at strømmene forplanter seg over store avstander på el-nettet. Det er derfor en lampe kan blinke selv om tordenværet er langt borte.

Det er ikke bare tordenvær som skaper eksterne transienter. Start og stopp av maskiner i nærliggende industri forårsaker transienter og strømtopper på nettet.

De aller fleste transienter skapes som regel i egne lokaler. Maskiner, frekvensomformere og lysrør er eksempel på utstyr som forårsaker strømpulser på nettet. Et lysrør som slukkes kan for eksempel gi fra seg lysenergi i form av en transient på opp til 3 000 V. Et lynnedslag nær en strømledning kan forårsake en transient på opptil 6-10 KV.

Et vanlig kommunikasjonskort i en PC er dimensjonert for ±12 V. Derfor er ofte transientene årsaken til at datautstyr helt uforklarlig feiler, eller at kommunikasjonen helt tilfeldig får en feil.

Transientene er de vanligste årsakene til forstyrrelsesfeil. Bare 10 % av tilfellene skyldes nettfeil, det vil si langvarige under- eller overspenninger og strømavbrudd.

Jordstrømproblem
En nesten like vanlig årsak til forstyrrelser i datakommunikasjonen er jordstrømmer.

figur
Flash Figur 2. Figuren viser eksempel på jordstrøm.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

I eksemplet over kan jordstrømmer gå feil vei, via datanettets signaljord, til en gruppesentral og derved forårsake dataforstyrrelser.

Spesielt over nettet er enheter som er tilkoblet elektrisk til ulike gruppesentraler, utsatt. Returstrømmen kan gå to ulike veier, enten den ønskede veien eller via null til den gruppesentralen enheten er koblet til, eller også via serieportens signaljord til en annen gruppesentral.
Jordstrømmen som vandrer i nettverket, kan forårsake både forstyrrelser og skader på de kretsene som driver linjen.

Et kommunikasjonsnett består av mange meter fysiske ledninger. Ofte er de trukket sammen med andre ledninger for el- og teleutstyr. Alle kabler som det går strøm i, skaper et elektromagnetisk felt som påvirker kabler som ligger tett inntil eller krysser dem. Til sammen danner disse store antenner som kan fange opp ulike typer forstyrrelser. Det finnes retningslinjer for kabelforlegninger for å minimere de ulike forstyrrelsene.

Den enkleste måten å fjerne transienter og jordstrømproblem er å anvende modem med galvanisk skille. Dette galvaniske skillet isolerer elektrisk, men ikke signalmessig ledninger og utstyr fra hverandre. Dermed forhindres transienter, lynnedslag og jordstrømmer å nå datautstyret.

Ufølsomme signaler
Elektroniske signaler er alltid mer eller mindre følsomme for støy. Et analogt signal arbeider på alle nivåer. For eksempel er 4-20 mA signal betydelig mer utsatt for støy enn for eksempel et digitalt signal som bare har to nivåer, høy eller lav.

1.4.7  Industriens signaler
Den analoge signalstandarden som anvendes i industrien er 4-20 mA, ±10 mA og ±20 mA. Disse signalene kan overføres på et tvinnet trådpar uten fare for overhøring.

For å overføre pulssignaler på lange avstander anvendes balanserte signaler. Eksempel på slike er de differensielle grensesnittene RS-422 og RS-485 eller WI. Balanserte databusser må alltid termineres. Eksempel på dette er punkt-til-punkt- eller multidropp-kommunikasjon (RS-422/485).

Figur
Figur 3. Viser terminering og eksempel på et anlegg basert på multidropp.

I denne type konfigurasjon har vi stor beskyttelse mot forstyrrelser, større enn for ikke balansert overføring. Konfigurasjonen krever et svært stabilt jordsystem.
Produsenten Westmo anvender optokoblere i stedet for differensielle forsterkere. Optokoblere gir bedre beskyttelse ved høye frekvenser og vesentlig meget bedre beskyttelse ved lave frekvenser. Dessuten gir optokoblerne en galvanisk isolering, noe som forhindrer forplantning av støy.

Isolasjon
Innen all datakommunikasjon er det viktig å støyisolere utrustningen fra nettet fra hverandre, slik at ikke transienter og andre forstyrrelser vandrer videre og forårsaker feil og skader på overføring eller utstyr. Det fins flere metoder for å skape isolasjon. Eksempel på dette er releer, transformatorer, isolasjonsforsterkere og optokoblere. For å eliminere transienter for utvendig nett anvendes beskyttelseskomponenter, som varistorer, kondensatorer, RC-filter, transientbeskyttelsesdioder og så videre.

Jordnett
Den beste beskyttelsen får vi med ekvipotensial konstruksjon. Det innebærer at bygninger, elektronikk, feltbusser og feltenheter har samme potensial.

Figur 4 viser hvordan signalkabelen fra måleomformeren føres fra måleomformer via lokalt koblingsskap i fabrikk, til krysskoblingsrom og videre til regulator i kontrollrom.

Figur
Figur 4. Figuren viser eksempel på felles jordpunkt, ekvipotensial konstruksjon.

Vi ser at skjermen rundt måleomformerens signalkabel jordes i bare en ende. Dette gjøres i krysskoblingsrommet. Videre er beskyttelses­jord og skjermjord atskilte systemer i fabrikken, men de ender i et felles jordpunkt over hver sin kobberkabel.
Feil utført jording er en alminnelig årsak til problemer i datasystemer som benyttes i elektroniske måle- og reguleringssystemer. Omtanke og arbeid som legges i et godt jordingsanlegg, vil vi få igjen i form av bedre driftssikkerhet.

Ønske om stor driftssikkerhet er årsaken til at vi i en moderne fabrikk med elektronisk måle-, regulerings- og signalbehandlingsutstyr har flere atskilte jordingssystemer.

Eksempel på jordingssystemer er:
·   Beskyttelsesjord (BJ) (engelsk: PE)
·   Signaljord (skjermjord, SJ) (engelsk: RE)
·   Ex-i-jord (jord for Zenerbarrierer, EJ)
·   Jord for dataoverføringskabler i prosessdatamaskiner (engelsk: Data Highway HJ)
·   Datajord for overordnet datamaskin (DJ)

I anlegget skilles ofte de forskjellig jordingssystemene ut med forskjellige farger på jordskinnene. Hvert jordsystem føres med en separat kobberkabel til et felles jordpunkt. Figur 5 viser eksempel på jording av datautstyr.

Figur
Figur 5. Figuren viser jording av datamaskin.

Beskyttelsesjord (BJ)
Alle skap, paneler, stativer, pulter, bokser og liknende er beskyttelsesjordet såfremt driftsspenningen er over 50 V.

Hensikten med beskyttelsesjording er å hindre strømstøt ved en berøring (berøringssikre).

Beskyttelsesjord er stjernepunktet i et 230 V fordelingsnett (se også Forskrifter for elektriske bygningsinstallasjoner, NEK).

Signaljord (SJ)
Signaljord er et referansepotensial for alle måle-, styre- og reguleringskretser, samt likestrømspenninger.

For å beskytte 4-20 mA-signaler og digitale signaler mot støy, benyttes skjermede signalkabler. Hensikten med skjermen er å avskjerme signallederne fra magnetiske felt og høyfrekvent støy i anlegget.

Det er viktig at skjermen bare blir koblet til jord i den ene enden. Dersom skjermen kobles til jord i begge ender, kan skjermen bli strømførende på grunn av potensialforskjeller i de to tilkoblingspunktene. Strømmen i skjermen kan indusere støy i signalledningene eller skade kabler på grunn av varmeutvikling i skjermen.

Hvis vi fortsatt får jordfeil etter å ha koblet kabelskjerm til signaljord inne i krysskoblingsskapet, kan vi koble skjermen til jord i måleomformeren, men via en kondensator.

figur
Flash Figur 6.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Ex-i-jord
Tilsvarende signaljord er Ex-i-jord referansepotensial for alle Ex-i-jords kretser. For å redusere faren for uønskede spenninger i disse kretsene skal disse kretsene ha et separat jordingssystem.

Highway-jord
Dette er et eget jordingssystem for skjermene i prosessdatamaskinens koaksialkabler og tilhørende styringsutstyr (distribuerte reguleringssystemer). Disse koaksialkablene fører pulser som kan skape forstyrrelser i andre kretser eller omvendt.

Data Highway-jord må ha mindre enn 1 W resistans til felles jordplate.

Datajord
I moderne automatiseringsanlegg har man ofte egne datamaskiner tilkoblet prosessdatasystemet for økonomisk og administrativ databehandling. Disse datamaskinene bør ha sitt eget jordsystem. Dette jordsystemet kalles datajord.

Noen enkle, men viktige regler for jording i automatiserte prosessanlegg:

  1. Hvert jordingssystem bør ha en egen farge.
  2. Beskyttelsesjord, digitaljord, datajord, highway-jord må ikke kobles sammen inne i anlegget. Sammenkoblingen skal skje i felles jordingspunkt på jordingsplaten.
  3. Unngå å skade isolasjonen utenpå skjermen. Hull i isolasjonen kan føre til «overslag» til beskyttelsesjord.
  4. La aldri skjermen til koaksialkabelene for dataoverføring (highway-jord) komme i berøring med andre jordsystemer. Da kan det oppstå en uønsket jordsløyfe.
  5. Rundt krafttilførsel har man ofte høyfrekvent støy. Uskjermede ledere virker som antenner i dette feltet.
  6. Lynavledere bør ha en egen jordelektrode.

Datakommunikasjon uten modem

Figur
Figur 7. Figuren viser dataoverføring med RS-232 for 10 Mbit.

Datakommunikasjon uten modem kan bare utføres over meget korte avstander, siden denne type kommunikasjon er svært følsom for støy. Disse datakablene må legges atskilt fra andre kabler. Databusser av typen RS-422 gir bedre beskyttelse siden både sender og mottaker er balansert. Skjermet og tvinnet kabel kan anvendes og de inngående enhetene må, om de er atskilte, ha sine chassiser sammenkoblet og helst bør de ha samme spenningskilde.

RS-232/V.24 gir langsommere kommunikasjon på avstander opp til maksimum 15 m. Ut over 15 m må en eller annen type modem benyttes, for eksempel RS-422/485.

Figur
Figur 8. Figuren viser dataoverføring med RS-422 / V.24.

Figur
Figur 9. Figuren viser eksempel på anlegg der RS-422 og RS-485 benyttes.

En bedre overføring, med modem, får vi med dobbeltskjermet kabel som er jordet i begge ender. Eksempel på dette vises på figur 10.

Figur
Figur 10. Figuren viser prinsippet for dobbeltskjermet kabel, som er jordet i begge ender.

Fiberkabel
Dataoverføring via fiberkabel er helt ufølsom for elektriske forstyrrelser. Det som kan forstyrre kommunikasjonen er i første rekke kabelens og skjøterens dempning.

 



1.4.8  Nettverk
Lokale nettverk for datakommunikasjon betegnes med LAN (engelsk: Local Area Network). Det lokale nettet kan igjen være sammenkoblet med større nettverk som WAN (engelsk: Wide Area Network) eller MAN (engelsk: Metropolitan Area Network).

Et lokalt nettverk kan omfatte datakommunikasjon for kontorer, industri, sykehus, trafikkovervåking, gruvedrift, byggautomatisering eller anlegg for kommunale renseanlegg for drikke- og avløpsvann. Valget av nettverksløsning eller topologi er viktig. Vi må allerede i starten ta hensyn til at det er snakk om en langsiktig infrastruktur som problemfritt skal håndtere og transportere viktige data. Videre skal nettverket kunne bygges ut / bygges om når forutsetningene endres.

Nettverk av type seriell punkt-til-punkt


Figur 1. Figuren viser prinsippet for punkt-til-punkt-nettverk.

Datakommunikasjon av typen punkt-til-punkt, det vil si mellom to kommuniserende enheter på en kabel, er den vanligste typen både i enkle systemer, som datamarkering og skriver, og mer komplekse systemer. Vi kan benytte RS-232/V.24 hvis overføringslengden er under 15 m. For lengre avstander brukes modem RS-422/485.

Stjernenett
Et nett med mange tilknyttede punkt-til-punkt kalles et stjernenett. Hver enhet kommuniserer på egen kabel mot sentralenheten i midten. Fordelen med stjernenett er høy sikkerhet. Får vi brudd i én kabel, får vi ikke feil i de andre. Ulempen er at det går med mye mer kabel, samt at all kommunikasjon skjer via sentralenheten.

figur
Flash Figur 2.  Figuren viser en prinsippskisse for stjernenett.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Ringnett
figur
Flash Figur 3. Figuren viser prinsippet for et ringnett.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

I et ringnett seriekobles alle enheter med hverandre i en sluttet ring. Det betyr at all kommunikasjon kan passere «gjennom» alle enhetene på ringen for å få kontakt med mottakeren. For å unngå kollisjon kan en tom «brevkurv» sendes rundt nettet. Enheten som sender kontrollerer at kurven er ledig, setter inn sin adresselapp og legger i sin datainformasjon. Neste enhet i ringen kontrollerer om innholdet i kurven er sendt til seg. Hvis det ikke er tilfelle, sender den kurven videre. Når mottakeren mottar kurven, tømmer den inneholdet og sender kurven ut på nettet igjen. Enheten som opprinnelig sendte informasjonen, kontrollerer at meldingen er mottatt og kvitterer. Deretter sendes den tomme «brevkurven» ut på nettet igjen for ny trafikk.

figur
Flash Figur 4. Figuren viser eksempel på bruk av ringnett.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Bussnett

figur
Figur 5. Figuren viser en prinsippskisse for et bussnett.

Et bussnett består i prinsippet av en stamledning der alle enheter er tilkoblet som noder. All trafikk sendes ut via bussen til  mottakeren.

I et bussnett må det finnes regler for hvordan en sendende enhet skal kontrollere om kabelen er ledig og hvordan den skal forholde seg om sendingen kolliderer med annen datatrafikk. Bussnett er enkle å installere og bygge ut. Eksempel på vanlige bussnett er ­Ethernet, AppleTalk, Foundation Fieldbus og Profibus.

figur
Figur 6. Figuren viser eksempel på bruk av bussnett.

Kombinerte nettverk

figur
Figur 7. Figuren viser et eksempel på et kombinert nettverk.

Ved å anvende ulike kommunikasjonsprodukter kan vi skape egne skreddersydde nettverksløsninger som kombinerer fordelene fra de ulike topologiene, ytelse- og sikkerhetsmessig. Et eksempel på dette er bussnett med såkalt distribuert stjerne, som er en måte å koble sammen flere stjernenett på.

 


1.4.9  Dataprotokoll
Protokoller brukes mye i hverdagen. For eksempel blir vedtak i en idrettsklubb protokollført. Protokollen føres ikke etter et fast mønster, siden mønsteret varierer mellom ulike klubber. Selvangivelsen til likningsmyndighetene er et annet eksempel på en protokoll. Dataene blir ført inn på faste plasser i skjemaet. Selvangivelsen (protokollen) er lik for hele landet.

Vi kan si at selvangivelsen er en standardisert protokoll for data. Likningsmyndighetene (mottakeren) vet nøyaktig hvor de finner de forskjellige dataene om senderen i protokollen, fordi senderen fører dataene etter et fast mønster.


Figur 8. Selvangivelsen er en protokoll.

Digitale instrumenter (datautstyr) som skal kommunisere med hverandre over et datanett, må også benytte en protokoll for overføring av meldinger, slik at dataoverføringen blir entydig og feilfri.

figur
Flash Figur 9. Figuren viser at datautstyr som skal kommunisere med hverandre, må ha samme protokoll.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Protokollen er derfor en meget viktig spesifikasjon for et datanett. Protokollen skal beskrive

    • hvor data skal lagres i hukommelsen
    • hva som sendes
    • hvordan det sendes
    • når det sendes

Protokollfunksjonene kan deles opp i flere spesifiserte underfunksjoner. De viktigste er:

Trafikkstyring
Denne funksjonen skal hindre at senderen sender mer data enn mottakeren klarer å ta imot. Dette gjøres ved at senderen må ha klarsignal fra mottakeren hver gang den ønsker å sende en melding.

figur
Flash Figur 10. Trafikkstyring.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Feilkontroll
Feilkontrollfunksjonen skal sørge for at feil i de overførte dataene oppdages og at data med feil sendes på nytt.

Synkronisering
Sender og mottaker må være synkroniserte slik at dataoverføringen blir riktig.

Adressering
Adressene til de enkelte dataene må være entydige for alle instrumenter.

1.4.10  OSI-modellen
Som nevnt må utstyr fra forskjellige leverandører kunne kobles til samme datanett og kommunisere med hverandre, uten at dataprogrammene i dem må spesialtilpasses hvert anlegg. Standarder som beskriver protokoller og elektriske/mekaniske forhold er derfor viktig. Som rammer i datanett, standardkoder, har ISO definert en lagdelt struktur som standardene tilpasses. Strukturen kan benyttes fra de enkleste til de mest kompliserte datatyper. Denne grunnstrukturen kalles Open Systems Interconnection referansemodell, OSI-modellen.

Standarden inneholder definisjoner av terminologi, systemets komponenter og funksjoner, sammenhengen mellom disse og metoder for funksjonell analyse av systemet. Siden modellen definerer arkitekturen i datakommunikasjonssystemer, er den uavhengig av hvordan de enkelte systemer realiseres. Detaljene i realiseringen er gitt av andre standarder. Figur 1.68 viser OSI standardmodell for datanettstruktur. OSI-modellen definerer sju lag/nivåer. Hvert nivå har sine oppgaver og funksjoner.

Figur
Figur 11. Figuren viser OSI-modell for datanettstruktur.

Hvert nivå yter tjenester til nivået over og bruker funksjonene i laget under. Øverste grense er grensesnitt mot brukerens programmer. Det nederste nivået er grensesnitt for kommunikasjonslinjene. Hva skjer i de sju nivåene?

Nivå 1 – Fysisk nivå
Nivået omhandler den mekaniske og elektriske forbindelsen mellom enhetene. På dette nivået defineres hva som skal være 0 og 1. Videre beskrives signalkabler og kontakter. RS-422/423 er standarder som passer inn her.

Nivå 2 – Linkstyring
På nivå 2 sikres en sikker forbindelse mellom to punkter. Her beskrives også metoder for feildeteksjon og hvordan kvittering av meldinger skal skje.

Nivå 3 – Nettverk
Dette nivået sørger for at dataene strømmer riktige veier gjennom datanettet. Dette nivået kan i enkle nett bestå av direkte kobling av data mellom lag 2 og 4.

Nivå 4 – Transport
På nivå 4 settes oppdelte meldinger sammen i riktig rekkefølge. Dette nivået tar seg av prioritet og adgangskontroll.

Nivå 5 – Dataflyt
På nivå 5 beskrives styringen av dataflyten mellom enhetene.

Nivå 6 – Presentasjon
For kommunikasjon mellom forskjellige enheter er det ofte behov for omforming av data til andre formater. Nivå 6 sørger for denne oppgaven.

Nivå 7 – Anvendelse
I distribuerte datasystemer for prosessindustrien kan filer ligge på forskjellige stasjoner. For brukeren kan det virke som om de ligger samlet. Nivå 7 sørger for koblingen mellom brukerens forståelse av filorganisering og den virkelige plassering.

 



1.4.11  Industrielle feltbusser


Figur 1. Industrielle feltbusser.

Innen kontorautomasjon er busser av typen Ethernet mest vanlig, men Ethernet får større og større utbredelse også innenfor industriell automatisering.

Ofte er kommunikasjonskravene enklere i industrien, mens kravene til sikkerhet er større. Samtidig skal utstyret virke i et tøffere miljø og mye påvirkning av støy. Det er kravspesifikasjonene som bestemmer hvilken nettløsning og hvilken kommunikasjonsprotokoll man anvender. Feltbusser som de enklere ASI og Can håndterer enkel kommunikasjon mot enkle I/O-enheter. De mer komplekse Interbus-S, Profibus og Foundation kan håndtere kommunikasjon mellom et eller flere styresystemer, mellom datamaskiner, måleomformere, frekvensomformere og ventilstyringer. Dessuten fins flere mer eller mindre standardiserte feltbusser samt en mengde unike leverandører av styresystembusser.

Industrielle datakommunikasjonsløsninger kombinerer ofte ulike feltbusstandarder.

Multidropp
En vanlig industriell løsning er et såkalt multidroppnett, der en overordnet datamaskin kommuniserer med et større antall undersentraler. Det kan for eksempel være et antall PLS-er eller en annen type målesystem.

figur
Figur 2.

figur
Figur 3. Figuren viser eksempler på multidroppsystemer.

Kommunikasjonsprodukter for industrielle nett
Nettverkets byggestener består av fysisk kabel, utstyr som skal kommunisere, programvare, kommunikasjonsenheter, sikkerhetsutstyr og datanett.

Modem
Omformer digitale data til definerte signaler for de media som skal overføre data (fireleder, fiber og så videre). Et modem arbeider på første nivå i OSI-modellen.

Repeater
Forsterker signalet ved lang overføringsavstand. RS-422 og RS-485 tillater en kommunikasjonsforbindelse på maksimalt 1 200 m og maksimum 32 laster. Ved å installere en repeater kan vi bygge videre med et nytt segment på 1 200 m og 31 laster.

figur
Flash Figur 4. Figuren viser eksempel på bruk av repeater
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Multiplekser
Anvendes når vi skal overføre mange signaler og vi samtidig ønsker å bruke bare én overføringslinje.

figur
Figur 5. Figuren viser prinsippet for en multiplekser.

I stedet for å installere for eksempel 16 forbindelser med modem og kabel kan samme funksjoner fås med to multipleksere og en kabel. Multiplekserens såkalte tidsmultipleks gjenskaper de 16 kanalene, og hver kanal kan kommunisere som om det hadde vært en uavhengig fast forbindelse i full dupleks og fast hastighet.

figur
Flash Figur 6. Figuren viser eksempel på bruk av multiplekser.
Klikk her for å laste ned Flash animasjon.

Isolator
En isolator er en enhet som galvanisk separerer sammenkoblede enheter fra hverandre. Dette skjer ofte via optisk overføring.

Grensesnittomformer
Dette er enheter som anvendes for å gi utrustning med forskjellige grensesnitt mulighet til å kommunisere med hverandre, for eksempel RS-422/485 til RS-232/V.24 eller fra fiber til RS-422/485.

Linjedeler
Et modem med tre eller flere kanaler, der hver kanal har en egen modemfunksjon, anvendes blant annet til å forlenge et multidropp.

Ruter
Forbinder lokale nettverk med forskjellige standarder, for eksempel Ethernet, Token Ring eller Profibus. Ruteren forandrer og omformer de elektriske signalene og dataene for de forskjellige standardene. En ruter kan også anvendes for å separere forskjellige segmenter i et nettverk for å gi høyere ytelse og sikkerhet.

Bro (bridge)
En intelligent forbindelse mellom to lokale nettverk med samme standard, men med forskjellig kabeltype.

 



1.4.12  Radiokommunikasjon

Figur 1.

Trådløs datakommunikasjon via radiomodem gir mulighet til å opprettholde kommunikasjon med utstyr over lange avstander uten kabelforbindelser, for eksempel:

  • Pumpestasjoner for drikkevann og avløpsvann
  • Damanlegg
  • Målestasjoner
  • Bygninger
  • Midlertidige eller mobile prosjekter

Målet kan være å samle inn måleverdier, styre eller regulere anlegg. Overføringer av alarmer og utfall er også eksempler på anvendelse.

Teknikken med radiokommunikasjon, hvordan man planlegger, dimensjonerer og hvordan man håndterer forstyrrelser skiller seg vesentlig fra lokal kommunikasjon på datanett.

Virkemåte
Kommuniserende utstyr utrustes med et radiomodem som omvandler datasignalene til radiobølger for en bestemt kanal med en bestemt båndbredde. Datasignalene kan trenge en form for signalbehandling eller filtrering før de kan overføres av radiokanalen. Så moduleres signalet med et modem til riktig bærefrekvens. Signalene overføres så via en radioforbindelse til mottakeren. Man benytter da både analog og digital overføring, men analog overføring benyttes mest. Mottakerens utstyr dekoder og rekonstruerer den originale meldingen. De tilgjengelige frekvensområdene for radiokommunikasjon er begrenset og reguleres gjennom internasjonale overenskomster (ITU).

Radiobølger brer seg i atmosfæren, både langs bakken og i atmosfæren. Ionosfæren og jordskorpen danner grensene. Forutsetningene for kommunikasjon er avhengig av det frekvenseområdet som benyttes. Forskjellige frekvensbånd vises i tabell 1.

ELF

300-3000 Hz

VLF

3-30 KHz

LF

30-300 KHz

MF

300-3000 KHz

HF

3-30 MHz

VHF

3-300 MHz

UHF

300-3000 MHz

SHF

3-30 GHz

EHF

30-300 GHz

Tabell 1.

For ELF-båndet er bølgelengdene opp til 1 000 m og for EHF-båndet er bølgelengdene 10 mm.

Radiomodem arbeider i UHF-båndet på et frekvensområde rundt 440 MHz. I UHF-båndets frekvensområde mellom 300 til 3 000 MHz arbeider også radar, radio, TV, NMT, mobilradio, satelittkommunikasjon, amatørradio, GSM og trådløse telefoner på ulike frekvenser.

Demping og brus
En radiobølge som brer seg i atmosfæren og langs bakken, påvirkes både av bakken og luftlagene. I frekvensområdet der radiomodem arbeider, med bølgelengder på om lag 1 m, finnes mange objekter som kan forårsake radioskygge. Eksempel på dette er fjell og bygninger. I tillegg til dette har vi forstyrrelser fra annet utstyr. Disse forstyrrelsene kalles skyggefedding og interferensfedding. Disse forstyrrelsene forårsaker demping og forvrengning av signalene.

Det signalet som når mottakeren, er ofte meget svakt sammenliknet med signalene som sendes. Det innebærer i og for seg ikke noen reduksjon av kvaliteten på kommunikasjonen. Det som kan gi problemer er forstyrrelser vi ikke har kontroll over: Brus (støy) som legges til signalet. Brus adderes ikke minst fra mottakerens egen mottakerenhet, men også i form av termisk brus. Termisk brus skapes av ladede partikler som er i bevegelse på grunn av varme.

Atmosfærisk brus, som forårsakes av elektriske partikler, atmosfæren og tordenvær, er også et problem. Vi har også kosmisk brus, galvanisk brus og lokalt dannet brus. Kosmisk brus er radiofekvent stråling fra sola. Lokalt brus er støy i fra mottakerens omgivelser.

Signal/støyforhold
Et mål for kvalitet på kommunikasjonen er hvor sterkt det sendte signalet (informasjonssignalet) er i forhold til forstyrrelsene. Dette kalles for signal/støyforholdet, SNR (signal-til-støyforhold). Likningen for dette er:

SNR=S/N=Pm

der S er lik med den mottatte signaleffekten og N er effekten til forstyrrelsene i mottakeren.

Antenner
For at radiokommunikasjonen skal virke må man ha en eller annen form for antenne som stråler ut den radiofrekvente energien som dannes i senderen og som skal fanges opp i mottakerens antenne.

Det finnes et stort utvalg av antenner. Valget av antenner bestemmes av avstanden til mottakeren og av topografien. Ved installasjon av større systemer og lange avstander bør man utføre målinger for å finne ut hvilken antenne som egner seg best. På figur 1.74 vises de to typene antenner som brukes mest.

Dipolantennen er en rundstrålende antenne. For å skjerme av forstyrrelser og/eller konsentrere den radiofrekvente energien i en spesiell retning anvender man antenner med nettringsvirkning. En regel er at man alltid etterstreber å oppnå så fri sikt som mulig for å minimere demping.

Figur
Figur 2. Figuren viser antenner og strålingsdiagrammer.

 



Valg av kabel
Den fysiske kabelen er ofte det svakeste leddet innen datakommunikasjon. Det er kabelen som skal håndtere det støyfølsomme analogsignalet. Det er kabelen som ved sin konstruksjon, installasjon og lengde, sammen med omkringliggende elektrisk påvirkning, avgjør hastigheten og kvaliteten på kommunikasjonen.

Partvinnede ledninger


Figur 1. Figuren viser partvinnet kabel.

Partvinnede ledninger er den enkleste, billigste og mest benyttede kabeltypen. Det finnes ulike typer kabler med forskjellig ytelse som man bør ta hensyn til ved kabelvalg. Det finnes også forskjellig isolasjonssjikt som er tilpasset forskjellige miljøer. Tre viktige parametre som påvirker overføringens kvalitet er:
1  resistans
2  kapasitans
3  demping

Resistans
Angir kabelens elektriske motstand. Den angis i W/km og varierer med trådens materiale og tverrsnitt. Kabelresisansen oppgis i databladet for kabelen. Kabler med hele ledere bør ikke ha diameter mindre enn 0,5 mm. Flertrådige ledere bør ikke ha mindre diameter enn 0,2 mm. Ved lave overføringshastigheter er det resistansen som setter begrensningen.

Kapasitans
Siden lederene er isolert fra hverandre danner lederne en kapasitans. Kapasitansen demper signalene ulikt ved ulike frekvenser. Kapasitansen oppgis i datablader oftest ved en frekvens på 800 Hz. Kapasitansen måles i pF/m. Et eksempel er ca. 50-70 pF/m. Ved høye overføringsfrekvenser er det kapasitansen som setter begrensninger.

Demping
Angir kabelens totale demping av signalet fra sender til mottaker. Dempningen for en kabel angis i dB/km og øker med stigende frekvens. En økning av dempningen med 3 dB innebærer en halvering av effekten.

150 KHz

8 dB/km

1 MHz

20 dB/km

4 MHz

40 dB/km

10 MHz

65 dB/km

16 MHz

82 dB/km

25 MHz

105 dB/km

Tabell 1.  Tabellen viser eksempel på signaldemping i én type kabel.

Koaksialkabel

figur
Figur 2. Figuren viser en koaksialkabel.

Koaksialkabel består av en enkel kobberleder omgitt av en skjerm. For å holde avstanden konstant til skjermen er mellomrommet fylt med et isolerende materiale, dieelektrikum. Skjermen anvendes som en beskyttelse og for retursignaler. Koaksialkabel har gode elektriske egenskaper og passer for kommunikasjon med høye hastigheter.

Ethernet anvendte i starten bare koaksialkabel. I dag anvender Ethernet i økende omfang en spesiell firelederkabel.

Koaksialkabelen har den fordelen sammenliknet med firelederkabel at den er bredbåndet. Det vil si at man kan sende flere kanaler samtidig (som for eksempel kabel-TV).

Fiberoptisk kabel
I stedet for de elektriske signalene i kobberlederen leder den fiberoptiske kabelen lyssignaler. Fiberoptisk kabel kan ha en lysledende kjerne av glass eller plast. Rundt kjernen fins et sjikt med større tetthet som gjør kjernens overflate totalreflekterende. Rundt dette har man et beskyttende lag som skal beskytte kjernen mot støt. Man skiller mellom singelmode og multimode fiber. Singelmode har en meget tynn kjerne som ofte anvendes sammen med laser for å ivareta lysets nøyaktighet.

figur
Figur 3. Figuren viser en fiberoptisk kabel og prinsippet for signaloverføring.

Multimode derimot, består av grove fibre som gjør at lyset reflekteres i fiberen. I datakommunikasjon er det multimode som brukes mest.

Fiberkabelens store fordeler er at den er ufølsom for elektriske og magnetiske forstyrrelser i vanskelige miljøer. Derfor er den svært anvendelig for industrielt miljø med mye støy. Den gir sikker overføring og har meget stor overføringskapasitet. Fiberkabelen kan kombineres via modem med for eksempel firelederkabel i nettet.

Et modem for fiberoptisk overføring omvandler de elektriske spenningene til lyssignaler som sendes ut på kabelen med hjelp av lysdioder og tas i mot av en fotodiode som gjenskaper signalene.

figur
Figur 4. Figuren viser bruk av fiberkabel for datakommunikasjon i en produksjonshall med roboter.

Signalene kan moduleres med forskjellige bærebølger (frekvenser) som gir overføringskanaler i begge retninger. Fiberkabelen kan også anvendes for bredbåndteknikk, det vil si overføre flere kanaler (frekvensbånd) parallelt for å blande datakanaler, for eksempel styresignaler, målesignaler, alarmer og bilder. Det er mer kostbart å installere fibernett enn kobberkabler, men fiberkabler gir store fordeler på grunn av støyimmunitet og bredbånd.

Overføringsavstand ved ulike typer kabelmedia og hastigheter
I diagrammet nedenfor vises den overføringsavstanden man kan oppnå med ulike typer kabelmedia og hastigheter.

figur
Figur 5. Linjene med svart, blå og grønn farge er partvinnede kabler med spesifikasjonene 0,3m2 og 42 pF/m.  I og med at kvalitet og dimensjon varierer mellom ulike typer kabler, har kablene i figur 5 0,2mm2 2dm og ca. 1,1 dB/km.

Linjene med svart, blå og grønn farge er partvinnede kabler med spesifikasjonene 0,3 mm2 og 42 pF/m. I og med at kvalitet og dimensjon varierer mellom ulike typer kabler, har kablene på figur 1.79 en diameter på 0,2 mm2 og ca. 1,1 dB/km.

Dimensjonering av fiberkabel
Glassfiberkabel finnes i flere ulike dimensjoner og de vanligste er 50/125 og 62,5/125. Enheten er mm/reflekterende lag. Etter FDDI-standard (Fiber Distribuert Data Interface) eller ISO 9314 anvendes 62,5/125 multimode kabel med glassfiberkjerne i ringnett med maksimalt 1 000 tilkoblede stasjoner og maksimalt 200 km overføringsavstand.

Plastfiberkabel og PCS-kabel er en enklere fiberkabel som er lettere å installere og bøye. Den er mer egnet for kortere avstander og lavere overføringshastigheter.

Foruten diameter er det to ting som påvirker dempningen til signalene i kabelen. Dels er det kabelens lengde og dels antall kontakter som finnes ute i nettet. Ved å beregne forskjellen mellom senderens utgangseffekt og mottakerens følsomhet kan man fastsette hvor stor demping man har for rette strekk og kontakter.

Eksempel
En seriekanal skal overføres fra en PC til en terminal via fiberoptisk modem. Modemet kobles til fiberkabel 62,5/125 via krysskoblingspanel i hver ende. Modemets utgangseffekt er -15 dB, og mottakerens utgangseffekt er -26 dB. Signalet kommer derfor til å passere to krysskoblinger. Dette innebærer fire stykker tilkoblinger av typen SMA. Hver av disse gir en demping på 1,5 dB. Dempingen i kabelen blir da:

(-15 dB) – (-26 dB) – (4 · 1,5 dB) = 5 dB

Dette gir en mulig kommunikasjonsavstand på opptil

5 dB/3,5 dB/km = 1,42 km

Tilkobling av kontakter til kabel
Det finnes flere muligheter å koble kontakter til fiberen på.

Den vanligste måten til nå er å klemme fast kontakten på fiberen. Dette krever en spesiell tang og avbiterverktøy for fiberkjernen.

figur
Figur 6. Figuren viser eksempler på kontakter for fiberkabler.

Det som blir mer og mer vanlig er kontakter som limes. Man kjøper kontakter med limet i kontakten. Kontakten varmes i om lag ett minutt, slik at limet flyter. Fiberen stikkes inn i kontakten og man lar limet størkne.

Begge typer sammenkobling krever verktøy for å klippe fiberen og slipe den. Liming gir den sterkeste sammenkoblingen.

Innhold:

• Fysiske grunnlover
• Trykkluftproduksjon
• Pneumatiske pådragsorgan
• Hastighetsstyring
• Logiske betingelser
• Pneumatisk forløp
• Sperresignaler
• PLS - Programmerbar logisk styring
• Pneumatikkstyring - øvinger
• Hydraulikk og PLS-styring – øvinger
• Andre programmeringsdetaljer


Fysiske grunnlover

Mål
Etter å ha studert dette kapittelet skal du kjenne til fysiske lover og standardbetegnelser for fysiske størrelser brukt i forbindelse med pneumatikk og hydraulikk.

2.1
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="357" direct_download="true"]Figur 2.1[/rokdownload]

Fig. 2.2
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="375" direct_download="true"]Figur 2.2[/rokdownload]
Følgende eksempel klargjør Boyle-Mariottes lov.

Luftas volum forandres med temperaturen
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="401" direct_download="true"]Figur 2.3[/rokdownload]
Luftas volum forandres med temperaturen

 


Trykkluftproduksjon

Mål
Etter å ha studert dette kapittelet skal du kunne kjenne til tryktluftproduksjon og luftbehandling.

Ulike
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="413" direct_download="true"]Figur 2.4[/rokdownload]
Ulike tørkemetoder

Trykkluftkvalitet
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="419" direct_download="true"]Figur 2.5[/rokdownload]
Trykkluftkvalitet

Filter med vannutskiller
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="420" direct_download="true"]Figur 2.6[/rokdownload]
Filter med vannutskiller

Trykkregulator
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="421" direct_download="true"]Figur 2.7[/rokdownload]
Trykkregulator

Smøreapparat
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="422" direct_download="true"]Figur 2.8[/rokdownload]
Smøreapparat

Luftfordelingsnett
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="423" direct_download="true"]Figur 2.9[/rokdownload]
Luftfordelingsnett

Tegnesymboler
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="358" direct_download="true"]Figur 2.10[/rokdownload]
Tegnesymboler


Pneumatiske pådragsorgan

Mål
Etter å ha studert dette kapittelet skal du ha kjennskap til oppbygning og virkemåte for de vanligste typene pådragsorgan (sylindrer) og hvordan de styres av pneumatiske ventiler.

Enkeltvirkende sylinder
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="359" direct_download="true"]Figur 2.11[/rokdownload]
Enkeltvirkende sylinder

3/2-ventil med symbol
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="361" direct_download="true"]Figur 2.12[/rokdownload]
3/2-ventil med symbol

Direktestyring av enkeltvirkende sylinder
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="363" direct_download="true"]Figur 2.13[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="381" direct_download="true"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Direktestyring av enkeltvirkende sylinder

Monostabil luftstyrt 3/2-ventil
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="364" direct_download="true"]Figur 2.14[/rokdownload]
Monostabil luftstyrt 3/2-ventil

Indirekte styring av enkeltvirkende sylinder
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="366" direct_download="true"]Figur 2.15[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="382" direct_download="true"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Indirekte styring av enkeltvirkende sylinder

Monostabil luftstyrt 3/2-ventil
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="368" direct_download="false"]Figur 2.16[/rokdownload]
Monostabil luftstyrt 3/2-ventil

Figur 2.17
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="370" direct_download="false"]Figur 2.17[/rokdownload]
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="369" direct_download="false"]Figur 2.17[/rokdownload]

Pneumatisk styrt 5/2-retningsventil, bistabil
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="372" direct_download="false"]Figur 2.18[/rokdownload]
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="373" direct_download="false"]Figur 2.18[/rokdownload]
Pneumatisk styrt 5/2-retningsventil, bistabil

Figur 2.19
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="374" direct_download="false"]Figur 2.19[/rokdownload]

Elektropneumatisk forstyrt 5/2-retningsventil, monostabil
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="376" direct_download="false"]Figur 2.20[/rokdownload]
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="377" direct_download="false"]Figur 2.20[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="383" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Elektropneumatisk forstyrt 5/2-retningsventil, monostabil

Elektromagnetisk bistabil 5/2-retningsventil
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="378" direct_download="false"]Figur 2.22[/rokdownload]
Elektromagnetisk bistabil 5/2-retningsventil

Automatisk retur
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="379" direct_download="false"]Figur 2.23[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="384" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Automatisk retur

 


Hastighetsstyring

Mål
Etter å ha studert dette kapittelet skal du kjenne til hvordan du kan påvirke sylinderens stempelhastighet, lage tidsforsinkelse og impulsavbryting.

Hurtigtømmeventil
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="380" direct_download="false"]Figur 2.24[/rokdownload]
Hurtigtømmeventil

Indirekte styring av enkeltvirkende sylinder
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="395" direct_download="false"]Figur 2.25[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="385" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Indirekte styring av enkeltvirkende sylinder

Strupe-/tilbakeslagsventil
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="397" direct_download="false"]Figur 2.26[/rokdownload]
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="396" direct_download="false"]Figur 2.26[/rokdownload]
Strupe-/tilbakeslagsventil

Bruk av strupe-/tilbakealagsventiler
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="398" direct_download="false"]Figur 2.27[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="386" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Bruk av strupe-/tilbakeslagsventiler

Kombinasjon av hurtigtømmeventil og strupe-/tilbakeslagsventil
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="399" direct_download="false"]Figur 2.28[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="387" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Kombinasjon av hurtigtømmeventil og strupe-/tilbakeslagsventil

Tidsforsinkelse av returslag
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="400" direct_download="false"]Figur 2.29[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="388" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Tidsforsinkelse av returslag

Forsinkelsesventil
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="402" direct_download="false"]Figur 2.30[/rokdownload]
Forsinkelsesventil

Styring med pulsavbryter – oscillerende styring
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="403" direct_download="false"]Figur 2.31[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="389" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Styring med pulsavbryter – oscillerende styring
NB! Det er feil i bokas illustrasjon, ventilen innen rammen skulle vært en normalt åpen ventil.
Riktig symbol finnes i illustrasjon 2.49, der merket med posisjonsnummer 1.5 (pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="418" direct_download="false"]Figur 2.49[/rokdownload] Løsning med vikende rulle og pulsavbryter).

 


Logiske betingelser

Mål
Etter å ha studert dette kapittelet skal du kjenne til de logiske betingelsene vi bruker mest i pneumatikk.

Elektroteknisk, logisk og pneumatisk OG-funksjon
Figur [rokdownload menuitem="96" downloaditem="404" direct_download="false"]Figur 2.32[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="390" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Elektroteknisk, logisk og pneumatisk OG-funksjon

Som over men aktivert
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="405" direct_download="false"]Figur 2.33[/rokdownload]
Som over, men aktivert

OG- element
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="406" direct_download="false"]Figur 2.34[/rokdownload]
OG-element

Pneumatisk styring med OG-element
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="408" direct_download="false"]Figur 2.35 [/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="391" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Pneumatisk styring med OG-element

Elektroteknisk, logisk og pneumatisk ELLER-funksjon
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="409" direct_download="false"]Figur 2.36[/rokdownload]
PowerPoint [rokdownload menuitem="96" downloaditem="356" direct_download="false"]ELLER-funksjon[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="392" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Elektroteknisk, logisk og pneumatisk ELLER-funksjon

ELLER-element
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="410" direct_download="false"]Figur 2.37[/rokdownload]
ELLER-element

Logisk IKKE-funksjon
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="411" direct_download="false"]Figur 2.38[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="393" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Logisk IKKE-funksjon

JA-funksjon, elektrisk, logisk og pneuumatisk
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="412" direct_download="false"]Figur 2.39[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="394" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
JA-funksjon, elektrisk, logisk og pneumatisk

 


Pneumatisk forløp

Mål
Etter å ha studert dette kapittelet skal du kjenne til hva et sekvensielt pneumatisk forløp er, og hvordan du kan beskrive forløpet.

Anlegg med to sylindre
Figur [rokdownload menuitem="96" downloaditem="414" direct_download="false"]Figur 2.40[/rokdownload]
Anlegg med to sylindere

Figur fra 2.41 til 2.46
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="415" direct_download="false"]Figur 2.41 til Figur 2.46[/rokdownload]
Figur fra 2.41 til 2.46

Elektroteknisk, logisk og pneumatisk ELLER-funksjon
Figur 2.47
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="416" direct_download="false"]Figur 2.47[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="429" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Elektroteknisk, logisk og pneumatisk ELLER-funksjon

 


Sperresignaler

Mål
Etter å ha studert dette kapittelet skal du kjenne til hva sperrende signaler er, og en enkel metode for å løse problemet.

ABBA
Figur [rokdownload menuitem="96" downloaditem="417" direct_download="false"]Figur 2.48[/rokdownload]
Denne sekvensen kalles ofte ABBA, fordi med bokstavbetegnelser på sekvensen blir den i kortform til A+, B+, B-, A-.

Løsning med vikende rulle og pulsavbryter

pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="418" direct_download="false"]Figur 2.49[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="430" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]


PLS - Programmerbar logisk styring

Mål
Etter å ha studert dette kapittelet skal du kjenne til begrepene og de mest elementære funksjonene i forbindelse med PLS-er (programmerbare logiske styringer).

PC
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="433" direct_download="false"]Figur 2.50 [/rokdownload]
PC brukt som programmeringsenhet, her vist med en Siemens Micro PLS

fig251
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="434" direct_download="false"]Figur 2.51 [/rokdownload]
Signalflyt

Oppkobling
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="435" direct_download="false"]Figur 2.52 [/rokdownload]
Oppkobling av en PLS med periferiutstyr

253
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="436" direct_download="false"]Figur 2.53[/rokdownload]

2.54
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="437" direct_download="false"]Figur 2.54[/rokdownload]

2.55
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="438" direct_download="false"]Figur 2.55[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="462" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]

Utskrift
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="439" direct_download="false"]Figur 2.56[/rokdownload]
Utskrift av dataprogram i kontaktplan (ladderdiagram)

2.57
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="440" direct_download="false"]Figur 2.57[/rokdownload]

Symbolliste
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="441" direct_download="false"]Figur 2.58[/rokdownload]
Symbolliste

2.59
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="442" direct_download="false"]Figur 2.59[/rokdownload]

Kryssreferanse
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="443" direct_download="false"]Figur 2.60[/rokdownload]
Kryssreferanse

FBD
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="444" direct_download="false"]Figur 2.61[/rokdownload]
FBD

STL
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="445" direct_download="false"]Figur 2.62[/rokdownload]
STL (IL)

2.63
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="446" direct_download="false"]Figur 2.63[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="463" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]

 


Pneumatikkstyring - øvinger

Mål
I dette kapittelet skal du arbeide deg igjennom et eksempel på en pneumatisk prosess. I dokumentasjonen finner du alle elementene for den styretekniske løsningen. I en fullstendig dokumentasjon vil du også finne en maskintegning og en komponentliste.

Matestasjon
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="447" direct_download="false"]Figur 2.64[/rokdownload]
Matestasjon

Fallmagasin
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="448" direct_download="false"]Figur 2.65[/rokdownload]
Fallmagasin

Veg-steg

pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="449" direct_download="false"]Figur 2.66[/rokdownload]
Veg-steg diagram

Pneumatikkskjema
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="449" direct_download="false"]Figur 2.67[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="464" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Pneumatikkskjema

Veg-steg
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="451" direct_download="false"]Figur 2.68 [/rokdownload]
Veg-steg -diagram

Avkjenning
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="452" direct_download="false"]Figur 2.69 [/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="466" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Avkjenning av utmatet arbeidsstykke

Elektropneumatisk
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="453" direct_download="false"]Figur 2.70 [/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="467" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Elektropneumatisk løsning

Vri-enhet
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="454" direct_download="false"]Figur 2.71[/rokdownload]
Vri-enhet

Pneumatisk
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="455" direct_download="false"]Figur 2.72 [/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="468" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Pneumatisk løsning

Pneumatisk
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="456" direct_download="false"]Figur 2.73 [/rokdownload]
Pneumatisk løsning

Pneumatisk
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="457" direct_download="false"]Figur 2.74 [/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="470" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Pneumatisk løsning

Elektropneumatisk
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="477" direct_download="false"]Figur 2.75[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="471" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Elektropneumatisk løsning

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="478" direct_download="false"]Figur 2.76 og 2.77 [/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="472" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Figur 2.76 Funksjonsdiagram og pneumatikkskjema
Figur 2.77 Styrestrømsskjema

 


Hydraulikk og PLS-styring – øvinger

Mål
Dette er en forlengelse av den pneumatiske prosessen. Her skal det imidlertid brukes hydraulikk istedenfor pneumatikk, og styringen utføres med en PLS.

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="479" direct_download="false"]Figur 2.78 [/rokdownload]

Pneumatisk
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="480" direct_download="false"]Figur 2.79[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="459" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Pneumatisk løsning

Pneumatisk
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="481" direct_download="false"]Figur 2.80 [/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="460" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Pneumatisk løsning

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="482" direct_download="false"]Figur 2.81 [/rokdownload]

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="483" direct_download="false"]Figur 2.82, 2.83, 2.84[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="461" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]

Adresseliste
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="484" direct_download="false"]Figur 2.85 [/rokdownload]
Adresseliste (symbol table)

Sekvensstyringens
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="485" direct_download="false"]Figur 2.86 til 89[/rokdownload]
Sekvensstyringens betingelser

Kryssreferanse
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="487" direct_download="false"]Figur 2.90[/rokdownload]
Kryssreferanse

Tilleggsoppgaver
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="493" direct_download="false"]Fig. Tilleggsoppgaver[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="476" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]
Tilleggsoppgaver

 


Andre programmeringsdetaljer

Mål
Etter å ha gjennomgått dette kapittelet skal du vite forskjellen på positiv og negativ logikk, benytte funksjonsplan som programmeringsspråk og utnytte tellere og tidsstyringer.

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="488" direct_download="false"]Fig. 2.92[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="473" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="489" direct_download="false"]Fig. 2.93[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="474" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="490" direct_download="false"]Fig. 2.94[/rokdownload]

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="491" direct_download="false"]Fig. 2.95[/rokdownload]

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="492" direct_download="false"]Fig. 2.96[/rokdownload]
FluidSim [rokdownload menuitem="96" downloaditem="475" direct_download="false"]FluidSim- fil[/rokdownload]

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="498" direct_download="false"]Fig. 2.97[/rokdownload]

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="500" direct_download="false"]Fig. 2.98[/rokdownload]

Fig
pdf [rokdownload menuitem="96" downloaditem="501" direct_download="false"]Fig. 2.99 og Fig. 2.100[/rokdownload]

Styreteknikk

Hydraulikk - bokmål
• Hydraulikk - nynorsk

Pneumatik - bokmål
• Pneumatik - nynorsk

Industriell måleteknikk

• Industriell måleteknikk - bokmål
• Industriell måleteknikk - nynorsk

Reguleringsteknikk

Reguleringsteknikk - bokmål

• NB! Simulator kan kjøpes fra IKM Instrutek (webside: http://www.instrutek.no). Kontakt Denne e-postadressen er beskyttet mot programmer som samler e-postadresser. Du må aktivere javaskript for å kunne se den. eller direkte fra forfatter Denne e-postadressen er beskyttet mot programmer som samler e-postadresser. Du må aktivere javaskript for å kunne se den.

Innledning

FluidSIM® H og FluidSIM® P er utviklet av Festo Didactic, og demo kan lastes ned fra våre sider, direkte fra :
http://www.festo.com eller fra: http://www.festo.com/didactic, hvor en blar seg fram i produktmenyen.
Det er to ulike programmer (funksjonsmessig) fordi fysikken og matematikken bak hydraulikk er basert på væskefysikk, mens det bak pneumatikken ligger gassfysikk til grunn. Dette er årsaken til at filer laget med hydraulikkversjonen må åpnes fra denne, og tilsvarende gjelder for pneumatikk. Alle funksjonseksemplene for boken er merket med henholdsvis H og P i navnet. Grensesnittet og måten å benytte de to programmene på er imidlertid identisk.
Filene som ligger på nettet, må lastes ned for så å åpnes i FluidSIM.

Når FluidSim startes, kommer det opp et bibliotek med alle symbolene (i demoversjonen; student- og fullversjonen har flere biblioteker). For å utvikle egne skjemaer må det først opprettes en ny fil. Når det gjøres, kommer tegneflaten opp. De enkelte symbolene kan så trekkes inn på tegneflaten. For å konfigurere de enkelte symbolene (valg av betjening, trykkinnstillinger, struping osv.) dobbeltklikkes det på symbolet.

Demoversjonen har alle de normale funksjonene bortsett fra lagring og utskrift. Det innebærer blant annet at hjelpemenyen er komplett med i realiteten en komplett håndbok.

 


 

MÅL
Etter å ha studert dette kapittelet skal du kunne forklare begreper og fysiske sammenhenger innenfor hydraulikken.

Du bør bruke en del tid på størrelsene for trykk og kraft, fordi det innenfor hydraulikken og pneumatikken er mest alminnelig å bruke bar som enhet for trykk.


4
Figur 2 Hydrostatisk trykk

[rokdownload menuitem="96" downloaditem="329" direct_download="true"]Fig.2 - Last ned her[/rokdownload]


8
Figur 3 viser forskjellen på overtrykk, undertrykk og absolutt trykk
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="340" direct_download="true"]Figur 3 - Last ned her[/rokdownload]

Trykk


9
Figur 4 Trykk
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="349" direct_download="true"]Figur.4 - Last ned her[/rokdownload]


13
Figur 5 Forskjellen på lavtrykk og høytrykk
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="350" direct_download="true"]Figur 5 - Last ned her[/rokdownload]

Pascals lov


15
Figur 6 illustrerer at trykk i et kammer virker like mye i alle retninger.
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="351" direct_download="true"]Figur 6 - Last ned her[/rokdownload]


Fig7

Figur 7 Prinsippet for den hydrauliske vektstangen
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="352" direct_download="true"]Figur 7 - Last ned her[/rokdownload]

 


tank
Figur 8 Tank
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="353" direct_download="true"]Figur 8 - Last ned her[/rokdownload]

 



Figur 10 Viser forholdet mellom renhetsklasser og filterfinhet
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="316" direct_download="true"]Figur 10 - Last ned her[/rokdownload]



Figur 11 Typiske ledningsmonterte filter
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="317" direct_download="true"]Figur 11 - Last ned her[/rokdownload]

Figur 12 Vanlig filterkonstruksjon
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="318" direct_download="true"]Figur 12 - Last ned her[/rokdownload]

 


MÅL
Etter å ha studert dette kapittelet skal du kunne forstå pumpens oppgave i et hydraulisk system.

Funksjon

Figur 13 Tannhjulspumpe
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="319" direct_download="true"]Figur 13 - Last ned her[/rokdownload]

 


 

Trykkbegrensningsventilen

Trykkbegrensningsventil

Figur 14 Trykkbegrensningsventil
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="320" direct_download="true"]Figur 14 - Last ned her[/rokdownload]

Retningsventiler

Retningsventiler

Figur 15 Retningsventiler
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="321" direct_download="true"]Figur 15 A - Last ned her[/rokdownload]
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="322" direct_download="true"]Figur 15 B - Last ned her[/rokdownload]

Forstyrte ventiler

Retningsventiler

Figur 16 Forstyrt retningsventil med symbol
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="323" direct_download="true"]Figur 16 A Microsoft PowerPoint animasjon[/rokdownload]
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="324" direct_download="true"]Figur 16 B Adobe Acrobat[/rokdownload]
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="341" direct_download="true"]Figur 16 C FluidSimH (Hydraulikk) fil[/rokdownload]. Skal brukes sammen med [rokdownload menuitem="96" downloaditem="355" direct_download="true"]FluidSimH_demo[/rokdownload]

 

Retningsventiler

Figur 17 Eksempel på bruk av retningsventiler
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="342" direct_download="true"]Figur 17 A - Last ned her[/rokdownload] FluidSimH (Hydraulikk) fil. Skal brukes sammen med [rokdownload menuitem="96" downloaditem="355" direct_download="true"]FluidSimH_demo[/rokdownload]
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="325" direct_download="true"]Figur 17 B Adobe Acrobat - Last ned her[/rokdownload]

 


MÅL
Etter å ha studert dette kapittelet skal du kunne forstå, hva ventilens hensikt og hvilke fordeler og ulemper bruken innebærer, avhengig av hvilken teknikk som brukes til volumstyringen.

Trykkbegrensningsventil
Figur 18 Volumstrømsdeling
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="326" direct_download="true"]Figur 18 A Adobe Acrobat[/rokdownload]
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="343" direct_download="true"]Figur 18 B FluidSimH (Hydraulikk) fil[/rokdownload]. Skal brukes sammen med [rokdownload menuitem="96" downloaditem="355" direct_download="true"]FluidSimH_demo[/rokdownload]

Trykkbegrensningsventil

Figur 19 Strupeventiler
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="327" direct_download="true"]Figur 19 A Adobe Acrobat[/rokdownload]
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="344" direct_download="true"]Figur 19 B FluidSimH (Hydraulikk) fil[/rokdownload]. Skal brukes sammen med [rokdownload menuitem="96" downloaditem="355" direct_download="true"]FluidSimH_demo[/rokdownload]

Trykkbegrensningsventil
Figur 20 Strupeventil
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="330" direct_download="true"]Figur 20 Last ned her[/rokdownload]

Volumstrømsregulering

Trykkbegrensningsventil
Figur 21 Volumstrømsregulator
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="332" direct_download="true"]Figur 21 A Last ned her - PowerPoint animasjon[/rokdownload]
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="345" direct_download="true"]Figur 21 B Adobe Acrobat[/rokdownload]

Trykkbegrensningsventil

Figur 22 Symbol, forenklet og komplett
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="333" direct_download="true"]Figur 22 Adobe Acrobat[/rokdownload]

Trykkbegrensningsventil

Figur 23 Volumstrømsregulator, tilbakeslagsventil og likeretter
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="334" direct_download="true"]Figur 23 A Adobe Acrobat[/rokdownload]
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="345" direct_download="true"]Figur 23 B FluidSimH (Hydraulikk) fil[/rokdownload]. Skal brukes sammen med [rokdownload menuitem="96" downloaditem="355" direct_download="true"]FluidSimH_demo[/rokdownload]

 


MÅL
Etter å ha studert dette kapittelet skal du kunne forstå oppbygningen og bruken av enkelt- og dobbeltvirkende sylindrer.



Figur 24 Enkeltvirkende sylinder
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="335" direct_download="true"]Figur 24 Last ned her[/rokdownload]

 

Figur 25 Enkeltvirkende sylinder med fjærretur
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="336" direct_download="true"]Figur 25 Last ned her[/rokdownload]

 

Figur 26a Dobbeltvirkende sylinder
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="337" direct_download="true"]Figur 26A Last ned her[/rokdownload]

Endedemping

Figur 26b Endedemping
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="337" direct_download="true"]Figur 26B (samme fil som Figur 26A) Last ned her [/rokdownload]

Figur 27 Lukestyring med dobbeltvirkende sylinder
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="338" direct_download="true"]Figur 27 Last ned her[/rokdownload]

To systemer

 

Figur 28 Innløp og utløp med beregning av trykk
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="339" direct_download="true"]Figur 28 A Last ned her[/rokdownload]
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="346" direct_download="true"]Figur 28 B FluidSimH (Hydraulikk) fil[/rokdownload]. Skal brukes sammen med [rokdownload menuitem="96" downloaditem="355" direct_download="true"]FluidSimH_demo[/rokdownload]

Kontrollspørsmål


[rokdownload menuitem="96" downloaditem="348" direct_download="true"]Kontrollspørsmål A Last ned her [/rokdownload]
[rokdownload menuitem="96" downloaditem="347" direct_download="false"]Kontrollspørsmål B FluidSimH (Hydraulikk) fil[/rokdownload]. Skal brukes sammen med [rokdownload menuitem="96" downloaditem="355" direct_download="true"]FluidSimH_demo[/rokdownload]