Tiedonkeruujärjestelmissä multiplekseri voidaan määritellä piiriksi tai laitteeksi, joka valitsee ja yhdistää useita tulosignaaleja yhdeksi ulostulojohdoksi.
Tiedonkeruujärjestelmän muuntimien tuottama signaali ei yleensä sovellu suoraan käsiteltäväksi ohjausalgoritmin tuottavassa yksikössä. Tavallisesti tarvitaan signaalinkäsittelyvaihe, jossa suoritetaan kaikki signaalin asianmukaiseen lähettämiseen tarvittavat operaatiot. Mittaaminen edellyttää myös tietojen tallentamista suoraan numeerisen prosessorin muistiin.
Kunnostettuun signaaliin tehdään tyypillisesti taajuusjakomultipleksointi (FDM) tai aikamultipleksointi (TDM). Jälkimmäisessä eri ketjujen ulostulojen kytkeminen järjestelmän muistiin tapahtuu peräkkäin eli ennalta määrätyssä järjestyksessä.
Kussakin mittausketjussa analogiset signaalit muunnetaan digitaalisiksi signaaleiksi analogi-digitaalimuunnoksella (ADC), minkä jälkeen ne koodataan suuruusluokan arvon esityksen mukaisesti ja sovitetaan amplitudialueen mukaan (ohjelmoitu vahvistus).
Valvotuissa teollisuusprosesseissa on yleensä kymmeniä antureita, joten ei ole kustannustehokasta varata kullekin signaalille oma tiedonkeruujärjestelmä – mukaan lukien vahvistus, A/D-muunnos jne. Tämän vuoksi tiedonhankinta edellyttää signaalien multipleksointivaihetta syötössä yhteen hankintakanavaan, mikä toteutetaan erityisten multipleksereiksi kutsuttujen laitteiden avulla.
Määritelmä
Multiplekseri on järjestelmä, jossa on useita sisääntuloja ja vain yksi ulostulo useista hankintaverkoista tulevien signaalien vastaanottamiseksi. Laite siirtää kaikki tulosignaalit mikroprosessorille, joka vastaanottaa ja käsittelee tiedot, lähettää ne lähtölaitteisiin ja ohjaa koko järjestelmää.
Multiplekserillä mittausjärjestelmä pystyy kanavoimaan useita signaaleja peräkkäin yhteen digitaaliseen muuntimeen, mikä tarjoaa edullisen keinon lisätä järjestelmän kanavien määrää. Multiplekseri koostuu joukosta kytkimiä ja tarjoaa merkittävän kustannussäästön käyttämällä vain yhtä A/D-muunninta useille tuloille. Multiplekseriä voidaan sellaisenaan pitää piirinä tai laitteena, joka mahdollistaa yhden yhteyden käytettävissä olevan kapasiteetin jakamisen useiden siirtokanavien kesken.
Valintanastojen avulla yksi ja vain yksi tulo saa olla yhteydessä ainoaan lähtöön. Ohjausyksikkö skannaa kaikki tulot peräkkäin ja lukee ne nopeudella, joka noudattaa kyseisen signaalin näytteenottoteoriaa.
Multipleksereitä käytetään pohjimmiltaan kasvattamaan datan määrää, joka voidaan välittää verkossa tietyllä kaistanleveydellä tietyssä ajassa.
Tyyppejä
Multipleksereitä on sekä digitaalisille että analogisille signaaleille. Digitaalisessa multiplekserissä on digitaalisia tulosignaaleja, jotka tulevat useista tiedonhankintaverkoista. Laite siirtää nämä tulosignaalit käsittelyjärjestelmään, tyypillisesti mikroprosessoriin, joka vastaanottaa ja käsittelee tiedot, välittää ne lähtölaitteisiin ja ohjaa koko järjestelmää. Analoginen multiplekseri on laite, joka mahdollistaa n analogisen kanavan yhdistämisen yhdeksi analogiseksi lähtökanavaksi. Tätä yhdistämistä ohjataan digitaalisella signaalilla, joka koodaa valitun tulokanavan. Analoginen multiplekseri voi olla yksipäätteinen tai käsitellä differentiaalituloja. Yksipäätteisessä multiplekserissä laite asetetaan kommutoimaan yksittäisiä analogisia kanavia, kun taas differentiaalista multiplekseriä voidaan käyttää differentiaalisille signaaleille.
G.M. International D2000 Intrinsically Safe Multiplexing System on saatavana digitaalisiin tai lämpötilakenttäsovelluksiin. Tarkemmin sanottuna sarjaan kuuluu yhdyskäytäväyksikkö (D2050M), 16-tuloiset laajennuskortit lämpötilojen vastaanottamiseksi termopareista, RTD:istä, mV- tai mA-signaaleista (D2010M, D2011M), 32-tuloinen digitaalinen laajennuskortti (D2030M) ja signaalin toistimet SPDT-releulostuloilla (D2052M) tai avokollektorilähdöillä (D2053M).
Tyypillisissä sovelluksissa turvalliseen vyöhykkeeseen asennettu yhdyskäytävä (D2050M) tarjoaa 2-johtimisen luonnostaan turvallisen tiedonsiirron ja syöttää I/O-levyille (D2010M, D2011M, D2030M) sekä signaalin että virran. Nämä antureiden läheisyyteen sijoitetut I/O-kortit keräävät ja lähettävät tiedot yhdyskäytävälle, joka sitten lähettää kenttäväylän (redundantti Modbus) tai sarjalähtösignaalin (RS232) turvallisella vyöhykkeellä sijaitsevaan PLC/DCS-järjestelmään. Kustannussäästöt ohjausyksikön johdotuksissa ja sisäisissä I/O-levyissä ovat huomattavat yhdessä tiedonkeruujärjestelmän optimoinnin kanssa.