I datainsamlingssystem kan en multiplexer definieras som en krets eller anordning som väljer och kombinerar flera ingångssignaler till en enda utgångslinje.
Signalen som genereras av givarna i ett datainsamlingssystem lämpar sig i allmänhet inte för direkt bearbetning av den enhet som genererar en styralgoritm. Det måste normalt finnas ett signalbehandlingssteg där alla operationer som behövs för att överföra signalen på rätt sätt utförs. Mätning innebär också att data lagras direkt i minnet i en numerisk processor.
Den konditionerade signalen genomgår vanligen frekvensdelningsmultiplexering (FDM) eller tidsdelningsmultiplexering (TDM). I den senare av dessa är anslutningen av utgångarna från de olika kedjorna till systemets minne sekventiell, dvs. i en förutbestämd ordning.
I varje mätkedja omvandlas de analoga signalerna till digitala signaler med hjälp av en analog-till-digitalomvandlare (ADC) och kodas sedan i enlighet med representationen av värdet av magnituden och anpassas till amplitudområdet (programmerad förstärkning).
I kontrollerade industriella processer finns det vanligtvis dussintals sensorer, så det är inte kostnadseffektivt att reservera ett särskilt system för datainsamling – inklusive förstärkning, A/D-omvandling etc. – för varje signal. Därför kräver datainsamling ett signalmultiplexeringssteg vid ingången till en enda insamlingskanal, vilket genomförs med hjälp av särskilda anordningar som kallas multiplexer.
Definition
En multiplexer är ett system med flera ingångar och bara en utgång för att ta emot signaler som kommer från flera insamlingsnätverk. Enheten överför alla ingångssignaler till en mikroprocessor som tar emot och bearbetar data, överför dem till utdataenheterna och styr systemet som helhet.
Med multiplexering kan ett mätsystem sekventiellt kanalisera flera signaler till en enda digital omvandlare, vilket ger ett billigt sätt att öka antalet kanaler i systemet. En multiplexer består av en uppsättning switchar och ger en betydande kostnadsminskning genom att använda endast en A/D-omvandlare för flera ingångar. Som sådan kan en multiplexer betraktas som en krets eller anordning som gör det möjligt att dela den tillgängliga kapaciteten i en enda anslutning mellan flera överföringskanaler.
Med hjälp av selektorstift tillåts en och endast en ingång att kommunicera med den enda utgången. Styrenheten skannar alla ingångar i tur och ordning och läser dem med en hastighet som respekterar samplingsteoremet för den givna signalen.
I huvudsak används multiplexer för att öka mängden data som kan överföras över ett nätverk med en given bandbredd under en given tidsperiod.
Typer
Det finns multiplexer för både digitala och analoga signaler. En digital multiplexer har digitala ingångssignaler som kommer från flera datainsamlingsnätverk. Enheten överför dessa ingångssignaler till ett behandlingssystem, vanligen en mikroprocessor, som tar emot och bearbetar data, överför dem till utmatningsenheterna och styr systemet som helhet. En analog multiplexer är en anordning som gör det möjligt att omvandla n analoga kanaler till en enda analog utgångskanal. Denna omvandling styrs av en digital signal som kodar den ingångskanal som ska väljas. En analog multiplexer kan vara enkelriktad eller hantera differentiella ingångar. I en enkelriktad multiplexer är enheten inställd för att kommutera enskilda analoga kanaler, medan en differentiell multiplexer kan användas för differentiella signaler.
G.M. International D2000 Intrinsically Safe Multiplexing System finns tillgänglig för digitala eller temperaturfältstillämpningar. Mer specifikt omfattar serien en gateway-enhet (D2050M), expansionskort med 16 ingångar för att ta emot temperaturer från termoelement, RTD:er, mV- eller mA-signaler (D2010M, D2011M), ett digitalt expansionskort med 32 ingångar (D2030M) och signalrepeatrar med SPDT-reläutgångar (D2052M) eller med öppna kollektorsutgångar (D2053M).
I typiska tillämpningar erbjuder gatewayen (D2050M) som är installerad i den säkra zonen 2-trådig egensäker kommunikation och förser I/O-korten (D2010M, D2011M, D2030M) med både signal och ström. Dessa I/O-kort, som är placerade nära sensorerna, samlar in och överför data till gatewayen, som sedan skickar en fältbuss (redundant Modbus) eller en seriell (RS232) utsignal till en PLC/DCS i den säkra zonen. Kostnadsbesparingarna i fråga om ledningar och inbyggda I/O-kort i styrenheten är betydande, i kombination med optimering av systemet för datainsamling.