Senzori și Traductoare

1. TR inteligente

Ca definitie generala traductorul este un convertor de energie, transformând un semnal de o anumita natura fizica, în alt semnal de alta natura fizica.

- extensia notiunii si la dispozitivul de actionare, care returneaza comanda necesara pentru automatizarea procesului în concordanta cu cerintele de conducere (reglare) impuse

Vom atribui notiunea de traductor atât elementului care preia informatia de la parametrul de proces – traductorul propriu-zis în accestiunea clasica – cât si celui care genereaza marimea de executie catre proces (dispozitivul de actionare sau actuatorul).

Integrarea în structura traductorului a unei unitati de calcul de tip microprocesor sau microcontroler, împreuna cu blocurile de conditionare, conversie si interfata de comunicatie, a permis obtinerea de traductoare inteligente.

Notiunea de traductor / senzor inteligent

Un traductor inteligent este “un traductor care realizeaza functii suplimentare fata de cele necesare reprezentarii corecte a cantitatii trimise sau controlate; aceasta functionalitate simplifica integrarea traductorului în aplicatii dintr-un mediu ‘retelizat’.”

Standardul se refera la termenul general de “traductor” atribuit atât senzorilor cât si dispozitivelor de actionare (actuatoare) - un senzor inteligent este “o versiune de senzor a unui traductor inteligent”.

Un senzor inteligent trebuie sa faca mai mult decât sa dea un raspuns corect sau sa comunice într-un format digital - un senzor inteligent adauga valoare datelor, în sensul de a permite sau suporta procese distribuite si de a lua decizii.

Facilitatile dorite de la un senzor inteligent pot include:

- autoidentificarea;

- autodiagnosticarea;

- “constienta timpului”, în sensul marcarii timpului corelat cu canalul de pe care se colecteaza datele;

- “constienta locatiei”, în sensul marcarii pozitiei spatiale pentru fiecare canal;

- functii de ordin superior ca: prelucrare de semnale, colectare si stocare de date, detectarea evenimentelor si raportarea lor, fusiunea datelor, adica a masurarilor provenite de la canale multiple;

- conformitatea cu standarde de comunicatie a datelor si protocoale de control a corectitudinii acestora.

În figura… se prezina un model general de senzor inteligent

Modelul arata domeniul complet al functiilor senzorului inteligent plecând de la elementul sensibil din lumea reala – din stânga – prin conditionare si conversie catre domeniul digital si – în final – catre reteaua de comunicatie din dreapta.

Blocul central, denumit “Algoritmi de aplicatie”, realizeaza inteligenta, care face din senzor un dispozitiv inteligent. Acest bloc poate include masina de corectie care realizeaza compensarea si corectia neliniaritatilor, ca si o serie de functii de nivel înalt cum ar fi: procesarea complexa a semnalului digital, istoricul semnalului dupa un algoritm impus, detectia evenimentului la situatii critice, fusiunea datelor, realizarea unor algoritmi de reglare de tip PID etc.

Multitudinea algoritmilor de aplicatie implementati la nivelul senzorului inteligent face posibila migrarea inteligentei catre punctul de masurare/comanda, degrevând astfel serverul de aplicatie de aceste operatii consumatoare de resurse si timp.

Figura… arata configuratia unui dispozitiv cu un singur canal, în realitate fiind posibile configuratii cu canale multiple.

2. Retele industriale

Cele mai multe din retelele industriale functioneaza independent de liniile analogice 4÷20mA, însa multe dintre ele sunt dezvoltate în ideea interfatarii (directe sau indirecte) cu traductoare inteligente (figura…)

Aceste retele industriale pot lua diverse forme. Notatia “retea de câmp” din figura… reprezinta o retea distribuita de banda larga cum ar fi Ethernet sau Lonwork. O retea de câmp astfel definita nu este, în general, destinata sa se interfateze direct cu traductoare inteligente.

Printre cele mai cunoscute (populare) standarde de retele industriale se numara: Ethernet, Foundation Fieldbus, Lonwork, Profibus, Interbus-S, Universal Serial Bus (USB), CAN-bus, Device-Net, World FIP, P-Net, HART, ASI - fiecare dintre acestea ofera avantaje si dezavantaje, având o implementare hardware unica si un protocol serial unic - un traductor inteligent proiectat pentru o anumita retea industriala nu este – în mod necesar – compatibil cu un alt tip de retea.

O “retea de dispozitive” este destinata în mod special sa se interfateze cu traductoare inteligente. Multe din “retelele de dispozitive” (cum ar fi magistrala ASI, magistrala CAN, HART) realizeaza, de asemenea, alimentarea traductoarelor inteligente pe aceleasi linii pe care circula datele seriale digitale.

Întrucât fabricile si multe alte medii retelizate au adesea multiple retele si subretele, o solutie mult mai flexibila este aceea în care traductoarele sunt compatibile “plug and play” cu toate tipurile de retele de câmp si retele de dispozitive - scopul familiei de standarde IEEE 1451.x este de a transpune în realitate cerinta traductoarelor de a le face independente de retea.