I dataindsamlingssystemer kan en multiplexer defineres som et kredsløb eller en anordning, der vælger og kombinerer flere indgangssignaler til en enkelt udgangsledning.
Det signal, der genereres af transducere i et dataindsamlingssystem, er generelt ikke egnet til direkte behandling i den enhed, der genererer en kontrolalgoritme. Der skal normalt være et signalbehandlingsstadium, hvor alle de operationer, der er nødvendige for at transmittere signalet korrekt, udføres. Måling indebærer også direkte lagring af data i en numerisk processors hukommelse.
Det konditionerede signal gennemgår typisk frekvensdivisionsmultiplexering (FDM) eller tidsdivisionsmultiplexering (TDM). I sidstnævnte er tilslutningen af udgangene fra de forskellige kæder til systemets hukommelse sekventiel, dvs. i en forudbestemt rækkefølge.
I hver målekæde omdannes de analoge signaler til digitale signaler ved hjælp af en analog-digital-konverter (ADC) og kodes derefter i overensstemmelse med repræsentationen af størrelsesværdien og tilpasses til amplitudeområdet (programmeret forstærkning).
I kontrollerede industrielle processer er der normalt snesevis af sensorer, så det er ikke omkostningseffektivt at reservere et dedikeret system til dataindsamling – herunder forstærkning, A/D-konvertering osv. Derfor kræver dataindsamling et signalmultiplexeringsstadie ved indgangen til en enkelt indsamlingskanal, hvilket gennemføres ved hjælp af særlige enheder, der kaldes multiplexere.
Definition
En multiplexer er et system med flere indgange og kun én udgang til at modtage signaler, der kommer fra flere indsamlingsnetværk. Enheden overfører alle indgangssignaler til en mikroprocessor, som modtager og behandler dataene, sender dem til udgangsenhederne og styrer systemet som helhed.
Med multiplexing er et målesystem i stand til sekventielt at kanalisere flere signaler til en enkelt digital konverter og dermed give et billigt middel til at øge antallet af kanaler i systemet. En multiplexer består af et sæt af switches og giver en betydelig omkostningsreduktion ved at gøre brug af kun én A/D-konverter til flere indgange. Som sådan kan en multiplexer betragtes som et kredsløb eller en anordning, der gør det muligt at dele den tilgængelige kapacitet i en enkelt forbindelse mellem flere transmissionskanaler.
Ved hjælp af selektorstifter kan en og kun én indgang kommunikere med den eneste udgang. Kontrolenheden scanner alle indgange i rækkefølge og læser dem med en hastighed, der respekterer samplingsteoremet for det givne signal.
I det væsentlige anvendes multiplexere til at øge den datamængde, der kan overføres over et netværk med en given båndbredde i et givet tidsrum.
Typer
Der findes multiplexere til både digitale og analoge signaler. En digital multiplexer har digitale indgangssignaler, der kommer fra flere dataindsamlingsnetværk. Enheden overfører disse indgangssignaler til et behandlingssystem, typisk en mikroprocessor, som modtager og behandler dataene, overfører dem til udgangsenhederne og styrer systemet som helhed. En analog multiplexer er en anordning, der gør det muligt at omdanne n analoge kanaler til en enkelt analog udgangskanal. Denne omformning styres af et digitalt signal, der koder den indgangskanal, der skal vælges. En analog multiplexer kan være single-ended eller håndtere differentielle indgange. I en single-ended multiplexer er enheden indstillet til at commutere individuelle analoge kanaler, mens en differentiel multiplexer kan anvendes til differentielle signaler.
G.M. International D2000 Intrinsically Safe Multiplexing System er tilgængelig til digitale eller temperaturfeltanvendelser. Mere specifikt omfatter serien en gateway-enhed (D2050M), udvidelseskort med 16 indgange til modtagelse af temperaturer fra termoelementer, RTD’er, mV- eller mA-signaler (D2010M, D2011M), et digitalt udvidelseskort med 32 indgange (D2030M) og signalrepeatere med SPDT-relæudgange (D2052M) eller med open-collector-udgange (D2053M).
I typiske anvendelser tilbyder gatewayen (D2050M), der er installeret i den sikre zone, 2-tråds egensikker kommunikation og forsyner I/O-kortene (D2010M, D2011M, D2030M) med både signal og strøm. Disse I/O-kort, der er placeret i nærheden af sensorerne, indsamler og overfører dataene til gatewayen, som derefter sender et feltbus- (redundant Modbus) eller serielt (RS232) udgangssignal til en PLC/DCS i den sikre zone. Omkostningsbesparelserne i forbindelse med ledningsføring og indbyggede I/O-kort i kontrolenheden er betydelige, kombineret med optimering af systemet til dataindsamling.