Практика: подбор и подключение датчика

Это практическое задание. Теории минимум — максимум работы руками и на бумаге. Выполняется без оборудования, нужен только доступ к интернету (каталоги датчиков) и калькулятор.

Цель

Научиться подбирать реальный датчик по паспорту (datasheet) и переводить его сигнал 4–20 мА в физическую величину — то, что инженер АСУ ТП делает на каждом новом объекте ещё до того, как купить хоть один прибор.

Понадобится

Доступ в интернет (любой каталог датчиков — ОВЕН или другой вендор) и калькулятор. Оборудование не нужно — задание полностью выполняется на бумаге и по даташитам.

Предложить правку

Документы и ресурсы

Практическое задание

Контекст задачи

Ты проектируешь автоматику бака-накопителя горячей воды котельной. Нужно завести в ПЛК два измерения:

температуру воды в баке (рабочий диапазон 0…100 °C, нужна точность около ±1 °C);
уровень воды в баке (высота бака 3 метра, плотность воды стабильна).

Шаг 1. Подбор датчиков

Зайди в любой реальный каталог (ОВЕН или другой вендор) и подбери два прибора:

датчик температуры — определись: термопара или Pt100? Какое исполнение, какой выходной сигнал?
датчик уровня — какой принцип измерения подойдёт для воды стабильной плотности и почему?

Для каждого выпиши из паспорта: диапазон измерения, выходной сигнал, погрешность/класс точности, напряжение питания.

Шаг 2. Проверка по требованиям

Сверь подобранные приборы с задачей:

покрывает ли диапазон датчика рабочий диапазон процесса (с запасом)?
укладывается ли погрешность в требуемые ±1 °C для температуры?
выходной сигнал — это 4–20 мА (аналоговый вход AI ПЛК)?

Если что-то не сходится — вернись к шагу 1 и подбери другой прибор. Это нормальный рабочий цикл инженера.

Шаг 3. Расчёт масштабирования 4–20 мА

Датчик уровня выдаёт 4–20 мА на диапазоне 0…3 м. ПЛК читает ток и должен показать уровень в метрах.

Запиши формулу пересчёта тока I (мА) в уровень H (м):
H = (I − 4) / (20 − 4) × 3
Заполни таблицу контрольных точек:

Ток, мА	Уровень, м
4	?
8	?
12	?
20	?

ПЛК прочитал 15 мА — какой уровень в баке? Бак почти полон?
ПЛК прочитал 0 мА — что это значит и что должна сделать система?

Шаг 4. Схема подключения

Нарисуй от руки схему подключения обоих датчиков к ПЛК:

датчик температуры → вход AI (если Pt100 — покажи 3 провода и поясни зачем);
датчик уровня → вход AI (двухпроводная токовая петля с питанием 24 В);
подпиши на схеме сигналы и питание.

Что сдать

Запись в журнал: какие два датчика выбрал (модель, диапазон, выходной сигнал, погрешность) и почему; заполненная таблица масштабирования из шага 3; и текстовое описание подключения обоих датчиков — сколько проводов у каждого и что идёт по какому проводу.

Критерии самопроверки

Задание выполнено, если ты можешь:

обосновать выбор каждого датчика одной фразой («взял Pt100, потому что…»);
без подсказки заполнить таблицу масштабирования и пересчитать любой ток в физическую величину;
объяснить, почему 0 мА — это авария, а не ноль уровня;
нарисовать подключение Pt100 по трём проводам и токовой петли по двум.

Сохрани расчёт масштабирования — точно такую же формулу ты впишешь в программу ПЛК в следующем разделе.