در یک کارخانهٔ مجهز به تجهیزات ابزار دقیق (Instrumentation)، سیگنال از لحظهای که در فیلد (Field) توسط حسگر تولید میشود تا زمانی که به اتاق کنترل (CCR / Control Room) برسد، یک مسیر کاملاً مهندسیشده و استاندارد را طی میکند.
در ادامه، اساس کارکرد و مسیر انتقال سیگنال از میدان تا اتاق کنترل را بهصورت کاملاً شفاف و کاربردی توضیح میدهیم.
———————————————————————
## 1. تولید سیگنال در فیلد (Field)
هر تجهیز اندازهگیری مثل:
– لودسل
– فشارسنج (Transmitter)
– دما (RTD / Thermocouple)
– فلو (Flowmeter)
– سطح (Level Transmitter)
ابتدا سیگنال خام تولید میکند.
دو حالت اصلی تولید سیگنال:
1. سیگنال آنالوگ
– سیگنال ولتاژی: 1-5V یا 0-10V
– سیگنال جریانی: 4-20 mA (رایجترین در صنعت)
– مقاومت (مثل RTD)
2. سیگنال دیجیتال :
– HART
– Modbus
– Profibus
– Fieldbus Foundation
– Ethernet/IP
لودسلها معمولاً:
– خودشون سیگنال میلیولت (mV) تولید میکنند
– بعد توسط تقویت کننده / ترانسمیتر وزن → تبدیل به 4-20mA یا پروتکل دیجیتال میشن
– سپس وارد سیستم کنترل میشن
———————————————————————
2. عبور از Junction Box (باکس اتصال)
در فیلد، کابل سنسورها معمولاً وارد یک جعبه اتصال میشود:
کارکردهای Junction Box:
– جمع کردن چند سیگنال در یک نقطه
– ترمینالگذاری استاندارد
– امکان تست، شیلدگذاری، زمین (Earthing)
– جلوگیری از نویز
برای لودسلها این مرحله بسیار رایج است (Load Cell Summing Box).
———————————————————————
3. کابلکشی بین فیلد و اتاق کنترل
این مسیر معمولاً در سینیهای کابل یا لوله (Conduit) انجام میشود.
نوع کابلها:
– کابل شیلددار (Screened Cable)
– کابل Twisted Pair
– کابل مقاوم در برابر نویز و تداخل EMC
– کابل ضدآب، ضدحریق یا ضدانفجار در صورت نیاز
مسیر عبور:
Field → Trench / Rack → Cable Tray → Control Building → Marshaling Cabinet
———————————————————————
4. ورود به اتاق کنترل (Control Room)
وقتی کابل وارد اتاق کنترل میشود، ابتدا وارد:
4.1. تابلو مارشالینگ (Marshalling Cabinet)
اینجا سیگنالها مرتب میشوند:
– ترمینالگذاری مجدد
– همنام سازی
– جلوگیری از اشتباه wiring
– جداسازی آنالوگ، دیجیتال، ایمنی، فیدرها
———————————————————————
5. تابلو سیستم کنترل (PLC / DCS)
پس از مارشالینگ، سیگنال وارد تابلو اصلی کنترل میشود:
ورودیهای آنالوگ (AI — Analog Input Modules)
– سیگنال 4-20mA → توسط کارت AI خوانده و تبدیل به دیتا میشود
– ولتاژ، دما، مقاومت نیز به همین شکل
ورودیهای دیجیتال (DI)
– وضعیتها (On/Off)
ورودیهای Fieldbus/Digital
– HART → روی همان 4-20mA سوار است
– Modbus/Profibus → مستقیم وارد کارت شبکه DCS میشود
DCS/PLC:
– سیگنال را فیلتر، مقیاسگذاری و خطی سازی میکند
– در نرمافزار به مقدار مهندسی (Engineering Value) تبدیل میشود:
مثلاً
4mA = 0 kg
20mA = 5000 kg
———————————————————————
6. سرور کنترل و HMI/SCADA
در مرحله نهایی:
– داده به سرور DCS/PLC منتقل میشود
– سپس اپراتور آن را در HMI یا SCADA میبیند
– اعلانها، آلارمها و نمودارها نمایش داده میشود
– ممکن است دستورهای کنترلی برگشتی نیز صادر شود (Control Loop)
———————————————————————
7. مسیر کامل سیگنال به صورت خلاصه و مهندسی
Field Device → Junction Box → Field Cable → Tray/Conduit → Control Room → Marshalling Cabinet → System Cabinet (DCS/PLC) → Analog/Digital Input Module → CPU → Server → HMI/SCADA