РЕАЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛА ИНТЕРФЕЙСА «ТОКОВАЯ ПЕТЛЯ»

IMPLEMENTATION OF THE "CURRENT LOOP" INTERFACE FUNCTIONALITY

Andrey Vasilev

student, department of Automation of production processes, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Статья описывает структуру интерфейса «Токовая петля».

ABSTRACT

The article describes the structure of the "Current Loop" interface.

Ключевые слова: ток, интерфейс, цепь.

Keywords: current, interface, circuit.

Свое применение в автоматизации процессов интерфейс 4-20 мА нашел еще в 50-е годы прошлого столетия. Первое время интерфейс работал на токе 60 мА, после чего широко распространился интерфейс токовой петли с током 20 мА.  В восьмидесятые годы двадцатого века с ростом количества технологических процессов и ростом спроса на их автоматизацию стали востребованы различные первичные преобразователи, средства автоматики, исполнительные механизмы. В это время «токовая петля» модернизировалась и стала работать на диапазоне 4-20мА.

С созданием интерфейсного стандарта RS-485 «токовая петля» отошла на второй план, и к настоящему времени мало где используется. Основное отличие интерфейсов заключается в различных источниках питания: интерфейс 4-20мА использует источник тока, а RS-485 источник напряжения.

Стоит отметить, что ток, двигаясь по электрической цепи от источника тока, не меняет своих параметров в зависимости от нагрузки. Поэтому «токовая петля» не воспринимает сопротивление провода, сопротивление нагрузки и даже ЭДС индуктивной помехи. Можно добавить, что на ток петли не влияет напряжение питания источника, и изменится ток может лишь из-за утечек через кабель, которые очень малы.

Первый весомый минус данного интерфейса – это низкое быстродействие. Ограничивается быстродействие скоростью зарядки конденсатора от источника тока, находящегося в цепи. Ниже на графике изображена зависимость максимальной скорости передачи информации по «4-20 мА» от длины используемого провода при различных уровнях помех. Данная зависимость также изображена и для RS-485.

Рисунок 1. Принцип действия "токовой петли"

С развитием электротехники, в частности микропроцессорных контроллеров, электронные системы выходили на передний план, перегоняя пневматические системы управления. Учитывая развивающуюся тенденцию внедрения автоматики в технологические процессы, можно заметить, что множество устройств все также управляются посредством пневматики. Это объясняется тем, что использование электрических приводов достаточно дорого и технически сложно реализуемо. В таких случаях энергию питания с помощью преобразователя конвертируют из тока 4-20 мА в давление 3-12 Бар и наоборот.

Современные устройства, требующие использования интерфейса «токовая петля», используют интерфейс 4-20 мА зачастую для упрощения диагностики обрыва линии. Также данный интерфейс существует в двух исполнениях:

- аналоговый,

- дискретный.

Плюсы низкой скорости передачи данных по интерфейсу «ток 4-20мА» все же есть. Благодаря низкому быстродействию «токовая петля» функционирует сразу с несколькими последовательно соединенными приемниками.

Список литературы:

1. https://www.compel.ru/lib/97023 (дата обращения 28.04.2022)
2. http://electricalschool.info/automation/2248-kak-rabotaet-tokovaya-petlya-4-20-ma.html (дата обращения 28.04.2022)