2023-04-06
Instrumentgränssnitt

Det finns många sätt att få ut mätresultat från övervakningsenheter. Om man bortser från manuella avläsningar från indikatorer är den enklaste formen kablar med signaler som representerar värdet och varierar i realtid.
Parametervärdet återges vanligtvis på ett dedikerat par ledningar i form av en spänning eller ström som är proportionell mot värdet. På motsvarande sätt kan statussignaler förmedlas med hjälp av mekaniska reläer som öppnas och stängs vid statusförändringar.
Fast kopplade signaler kontra kommunikationsprotokoll
Trådbundna signaler var en gång i tiden industristandard och de kan fortfarande användas idag, särskilt för enklare mätinstrument som temperatur- och tryckgivare. För mer komplexa typer av monitorer där en enda enhet kan producera flera utsignaler, både analoga värden och statussignaler, är det dock opraktiskt och felbenäget att använda en uppsättning kablar för var och en av signalerna. I stället överförs data med hjälp av digitala kommunikationsprotokoll. Detta är numera industristandard för de flesta mätinstrument och används även för många typer av enklare sensorer.
4-20 mA-standarden
Ett mätresultat som kan anta vilket värde som helst inom ett rimligt intervall, t.ex. en temperatur, kan kallas ett flytande värde. När det gäller sådana flytande värden kan resultatet representeras på elektriska ledningar antingen med en spänning eller med en ström. Den vanligaste standarden är en "4-20 mA”-ström, linjärt proportionell mot ett mätområde som anges i databladet för givaren. Det kallas ofta för en "strömslinga" eftersom den elektriska strömmen går ut på ett terminalstift, passerar en eller flera avkänningsanordningar på sin väg och sedan återvänder på ett annat terminalstift för att sluta slingan.
Genom att börja vid 4 mA och inte 0 mA kan man upptäcka en bruten anslutning. Om avläsningen är 0 mA beror det inte på en låg temperatur utan på ett givar- eller kabelfel. I vissa fall kan strömmar under 4 men över 0 mA användas för enklare signalering av felstatus.
Det finns också sensorer som använder hela mätområdet 0-20 mA för att representera avläsningen. Det ger något bättre precision i de data som överförs för ett givet mätområde men det kan då vara mindre lätt att upptäcka ett kabelbrott.
Andra äldre typer av signaler
Vissa enheter erbjuder fast anslutna spänningssignaler, vanligtvis 0-10 eller 0-24 VDC, som är linjärt proportionella mot mätområdet. Det är dock mindre vanligt än strömsignaler, främst eftersom ett inre motstånd i kabeln mellan sensorn och mottagaren/avkänningsenheten kommer att resultera i ett spänningsfall som gör att mätvärdet visas lägre än det borde. Detta händer inte i strömslingor, upp till gränsen för den spänning som är tillgänglig för att driva strömmen.
Fast anslutna statussignaler genereras vanligtvis av mekaniska öppna/stängda reläer. Vanligtvis representeras "allt bra" av en aktivt sluten krets vilket ger ett enkelt sätt att upptäcka en trasig ledning.
Digital kommunikation
Numera har de flesta övervakningsenheter digitala kommunikationsgränssnitt som gör att en mängd olika mätvärden och statussignaler kan överföras med hjälp av kommunikationsprotokoll via kablar eller trådlösa anslutningar. Det finns också "enkla" mätinstrument som har digitala kommunikationsgränssnitt.
Digital kommunikation handlar mest om seriell kommunikation, det vill säga en ström av bitar (0/1) som flödar mellan två noder. Hårdvarumässigt har standarderna RS-232 och dess syskon RS-485 ofta använts och används fortfarande i många typer av enheter. Numera har många enheter också stöd för Ethernet-gränssnittet som framför allt används i TCP/IP och liknande kommunikationsprotokoll över Internet- och Intranet-nätverk.
Kommunikationsprotokoll
Det måste också finnas protokoll på kommunikationsledningarna. Ett protokoll är det språk som två noder (dvs. de två enheterna i ändarna av en kommunikationslinje) använder för att tala med varandra. Många tillverkare av enheter har sina egna protokoll. Vissa kan vara hemliga medan andra offentliggörs för att leverantörer av datahanteringsenheter ska kunna koppla samman enheterna. I bästa fall är protokollet ett av de standardprotokoll som har vunnit mark inom branschen under det senaste decenniet eller så. Exempel på sådana protokoll (eller familjer av protokoll - det finns ofta "dialekter" inom en protokollstandard) är Modbus, Profibus och Profinet.
Du kan vara säker på att det finns sätt att få tillgång till de data som genereras av ett instrument, men var beredd på att det kan krävas lite ingenjörskunskaper för att få allt att fungera!