E/S
Les signaux analogiques transportent des grandeurs physiques continues — température, pression, débit, position, force — vers l'automate sous forme de signaux électriques. Là où une entrée numérique indique qu'une vanne est ouverte ou fermée, une entrée analogique indique exactement son degré d'ouverture, la pression en amont et le débit. Maîtriser les E/S analogiques, c'est comprendre la physique des transducteurs, les mathématiques de la conversion de signal, l'immunité au bruit, l'étalonnage et le lien entre chaque valeur ingénieur et les comptages bruts du bus automate.
Avant cette leçon, vous devriez connaître :
Un signal analogique est une grandeur électrique à variation continue — tension ou courant — représentant une mesure physique. Contrairement à un signal numérique à deux états, un signal analogique peut prendre n'importe quelle valeur dans sa plage, portant des informations précises sur le monde réel. Comprendre ce que sont les signaux analogiques, comment ils sont normalisés et pourquoi certaines normes existent est la base de tout projet d'instrumentation et de contrôle.
Drag the loop current or raw counts. Watch engineering value, wire-break detection, and percentage position update in real time.
Change bit depth and accuracy. See how quantisation steps relate to the accuracy band — and when adding more bits stops making any practical difference.
Les signaux analogiques industriels sont normalisés pour permettre l'interopérabilité entre instruments de différents fabricants. Les normes dominantes sont la boucle de courant 4–20 mA (norme universelle de l'industrie de procédé), 0–10 V (courant dans les variateurs et le CVC), 0–20 mA (moins courant, sans détection de rupture de fil), ±10 V (contrôle de mouvement), et 1–5 V (anciens systèmes DCS). Les boucles de courant sont préférées aux tensions pour les longues distances : un signal de 4 mA reste exactement 4 mA malgré 500 Ω de résistance de câble. Les signaux en tension subissent une chute V = I × R et nécessitent des récepteurs à haute impédance pour minimiser l'erreur de charge.
// Signal standard comparison
//
// Standard Range Resolution Wire-break? Application
// ─────────── ──────────── ────────────────────────────────────
// 4–20 mA 4–20 mA — YES (< 4mA) Process, safety
// 0–20 mA 0–20 mA — NO Less common
// 0–10 V 0–10 V — NO Drives, HVAC
// ±10 V -10 to +10V — NO Motion/servo
// 1–5 V 1–5 V — YES (< 1V) Legacy DCS
// 0–5 V 0–5 V — NO Sensors, ADC
// Hart 4–20 mA ±0.1% YES Smart instruments
//
// Current loop advantages over voltage:
// Immunity to cable resistance: V_load = I × R_load (not cable)
// Max cable resistance for 4-20mA: V_supply - V_transmitter / I_max
// E.g. 24V supply, 12V transmitter, 20mA max:
// R_max = (24 - 12) / 0.020 = 600 Ω
// At 23 Ω/km (0.75mm²): R_max distance = 600/23 = 26 km (round trip)
// → 13 km one-way maximum cable length
//
// For voltage signals:
// V_at_PLC = V_source × R_input / (R_cable + R_input)
// At R_input = 100kΩ, R_cable = 100Ω:
// Loading error = 100 / (100 + 100000) = 0.001 = 0.1% (acceptable)
// At R_input = 1kΩ (poor design):
// Loading error = 100 / (100 + 1000) = 9.1% (unacceptable!)Chaque carte d'entrée analogique d'automate convertit le signal électrique (mA ou V) en un comptage entier brut via son CAN. Le programme automate doit ensuite convertir ce comptage en valeur ingénieur (bar, °C, m³/h). Cette conversion s'appelle la mise à l'échelle. Obtenir cette formule exactement correcte — y compris le décalage du zéro vivant pour le 4–20 mA — est critique. Une erreur de mise à l'échelle de 1 % sur un débitmètre représente 1 % de tout le débit mal comptabilisé.
// Universal analog scaling function (IEC 61131-3 Structured Text)
// Converts raw ADC count to engineering value
// Works for: 4-20mA, 0-20mA, 0-10V, ±10V — any linear signal
FUNCTION SCALE_ANALOG : REAL
VAR_INPUT
raw : INT; // Raw ADC count from PLC input register
raw_lo : INT; // Count at signal minimum (e.g. 4mA = 6554 on 0-32767 card)
raw_hi : INT; // Count at signal maximum (e.g. 20mA = 32767)
eng_lo : REAL; // Engineering value at signal minimum (e.g. 0 bar)
eng_hi : REAL; // Engineering value at signal maximum (e.g. 100 bar)
END_VAR
VAR
span_raw : REAL;
span_eng : REAL;
END_VAR
span_raw := INT_TO_REAL(raw_hi - raw_lo);
span_eng := eng_hi - eng_lo;
IF span_raw = 0.0 THEN
SCALE_ANALOG := eng_lo; // Prevent division by zero
RETURN;
END_IF;
SCALE_ANALOG := eng_lo + (INT_TO_REAL(raw - raw_lo) / span_raw) * span_eng;
END_FUNCTION
// Usage examples:
// 4-20mA on 16-bit card (0-32767):
// 4mA → raw_lo = 6554 (32767 × 4/20)
// 20mA → raw_hi = 32767
// 0-100 bar:
// pressure := SCALE_ANALOG(raw:=AI_raw, raw_lo:=6554,
// raw_hi:=32767, eng_lo:=0.0, eng_hi:=100.0);
//
// 0-10V on 12-bit card (0-4095):
// temp := SCALE_ANALOG(raw:=AI_raw, raw_lo:=0,
// raw_hi:=4095, eng_lo:=-20.0, eng_hi:=80.0);La résolution est le plus petit changement détectable par le CAN : plage / 2ⁿ bits. Une carte 12 bits lisant 0–10 V a une résolution de 10/4096 = 2,44 mV. La précision indique à quel point la lecture est proche de la vraie valeur — elle inclut l'erreur de quantification, l'erreur de gain, l'erreur de décalage, la dérive thermique et le bruit. Une carte peut avoir une excellente résolution (16 bits = 0,15 mV) mais une mauvaise précision (±0,5 % de plage = ±50 mV). Spécifiez toujours la résolution ET la précision pour votre application.
// Resolution vs accuracy — worked example
// 16-bit analog input card, 4-20mA, 0-100 bar
VAR
n_bits : INT := 16; // ADC bit depth
span_mA : REAL := 16.0; // 4-20mA live span (mA)
span_eng : REAL := 100.0; // Engineering span (bar)
resolution_counts : DINT; // Total counts in span
resolution_mA : REAL; // mA per count
resolution_bar : REAL; // bar per count
accuracy_pct : REAL := 0.1; // Datasheet: ±0.1% of full scale
accuracy_mA : REAL; // ±mA
accuracy_bar : REAL; // ±bar
typical_noise_bits: INT := 2; // Effective bits lost to noise
effective_bits : INT; // Noise-free resolution
effective_res_bar : REAL; // Effective resolution (bar)
END_VAR
resolution_counts := EXPT(2, n_bits) - 1; // = 65535
resolution_mA := span_mA / resolution_counts; // = 0.000244 mA/count
resolution_bar := span_eng / resolution_counts; // = 0.00153 bar/count
accuracy_mA := accuracy_pct / 100.0 * 20.0; // = 0.02 mA = ±0.02 mA
accuracy_bar := accuracy_pct / 100.0 * 100.0; // = 0.1 bar = ±0.1 bar
// Noise limits effective resolution
effective_bits := n_bits - typical_noise_bits; // = 14 effective bits
effective_res_bar := span_eng / EXPT(2, effective_bits); // = 0.006 bar
// Conclusion:
// Resolution per count: 0.00153 bar (theoretical)
// Noise-limited resolution: 0.006 bar (practical)
// Accuracy: ±0.1 bar (dominates everything!)
// → Despite 16-bit resolution, measurement uncertainty = ±0.1 bar
// → A 12-bit card (±0.05% accuracy) would be EQUALLY useful hereUn transducteur convertit une grandeur physique en signal électrique. Le capteur est l'élément sensible ; l'émetteur conditionne la sortie brute du capteur (souvent en millivolts) en un signal normalisé 4–20 mA ou numérique. Comprendre la physique de chaque type de capteur — et ses modes de défaillance — est essentiel pour choisir la bonne technologie et diagnostiquer les pannes sans remplacer du matériel fonctionnel.
Enter temperature to get PT100 resistance and thermocouple EMF. Or enter a measured resistance to calculate temperature. See the effect of 2-wire vs 4-wire connection and cable length.
See the critical difference between linear scaling and square-root extraction for DP flow meters. Toggle the calculation method to see how large the error becomes at mid-range.
Les RTD mesurent la température par le changement prévisible de la résistance métallique. Le PT100 (100 Ω à 0 °C, platine) est le standard mondial : α = 3,85×10⁻³/°C, plage −200 °C à +850 °C, classe A ±0,15 °C à 0 °C. Les thermocouples génèrent une faible FEM (40–60 µV/°C) par effet Seebeck à la jonction de deux métaux dissemblables. Le type K (chromel-alumel) est le plus courant : 41 µV/°C, −200 °C à +1260 °C — robuste et économique mais précision plus faible. Les thermistances sont des composants semi-conducteurs avec une grande variation de résistance par degré — utilisées pour une mesure précise sur des plages étroites.
// RTD resistance calculation and measurement
// PT100 Callendar-Van Dusen equation (IEC 60751)
// Above 0°C: R(T) = R0 × (1 + A×T + B×T²)
// Below 0°C: R(T) = R0 × (1 + A×T + B×T² + C×(T-100)×T³)
// Constants: A = 3.9083×10⁻³, B = -5.775×10⁻⁷, C = -4.183×10⁻¹²
// R0 = 100 Ω for PT100, 1000 Ω for PT1000
// Simplified linear approximation (valid ±0.5°C up to 200°C):
// R(T) ≈ 100 × (1 + 0.00385 × T)
// T ≈ (R - 100) / (100 × 0.00385) = (R - 100) / 0.385
// PLC scaling from RTD transmitter 4-20mA output:
// Transmitter configured: 0°C = 4mA, 200°C = 20mA
FUNCTION RTD_to_Celsius : REAL
VAR_INPUT
raw_count : INT; // 0–32767 (16-bit card, 4–20mA)
T_lo : REAL := 0.0; // °C at 4 mA
T_hi : REAL := 200.0; // °C at 20 mA
END_VAR
RTD_to_Celsius := SCALE_ANALOG(raw:=raw_count,
raw_lo:=6554, raw_hi:=32767, eng_lo:=T_lo, eng_hi:=T_hi);
END_FUNCTION
// Thermocouple cold junction compensation:
// TC output = V_hot_junction - V_cold_junction
// Without CJC: if ambient = 25°C, K-type TC reads 25°C LOW
// CJC measures ambient temperature at transmitter terminals
// Corrected reading = TC_mV + CJC_mV(ambient)
// Modern transmitters perform CJC internally
// Error if CJC fails: ≈ ambient temperature error in reading
// 3-wire vs 2-wire RTD:
// 2-wire: cable resistance adds to measurement
// At 100m, 0.75mm²: Rcable = 24.4×2×0.1 = 4.9Ω → 12.7°C error!
// 3-wire: transmitter subtracts one cable resistance
// Error reduced to ΔR_mismatch ≈ 0.02Ω → 0.05°C
// 4-wire: separate excitation and measurement → zero cable error
// Use for laboratory and custody transfer accuracyLes capteurs de pression convertissent la force par unité de surface en signal électrique. Les capteurs relatifs mesurent par rapport à la pression atmosphérique — utilisés pour cuves, tuyauteries et hydraulique. Les capteurs absolus mesurent par rapport au vide parfait — utilisés pour les références barométriques et les procédés gazeux. Les capteurs différentiels mesurent la différence entre deux pressions de procédé — essentiels pour la mesure de débit (plaque à orifice, Venturi) et la surveillance des filtres. L'élément sensible est presque toujours un pont piézorésistif en silicium ou une membrane capacitive.
// Differential pressure flow measurement
// Orifice plate + DP transmitter: flow ∝ √(ΔP)
// This non-linearity MUST be compensated in the PLC
FUNCTION DP_to_Flow : REAL
VAR_INPUT
dp_raw : INT; // Raw ADC count from DP transmitter
dp_lo : REAL := 0.0; // mbar at 4 mA
dp_hi : REAL := 250.0; // mbar at 20 mA (max DP)
flow_max : REAL := 1000.0; // m³/h at dp_hi
cutoff_pct : REAL := 0.5; // % DP below which flow = 0 (noise)
END_VAR
VAR
dp_mbar : REAL;
dp_ratio : REAL; // dp / dp_max
END_VAR
// Scale DP transmitter output to engineering units
dp_mbar := SCALE_ANALOG(raw:=dp_raw, raw_lo:=6554,
raw_hi:=32767, eng_lo:=dp_lo, eng_hi:=dp_hi);
// Square-root extraction (flow ∝ √ΔP)
dp_ratio := dp_mbar / dp_hi;
// Low-flow cut-off: below cutoff, flow reads 0 (eliminates noise)
IF dp_ratio < (cutoff_pct / 100.0) THEN
DP_to_Flow := 0.0;
RETURN;
END_IF;
DP_to_Flow := flow_max * SQRT(dp_ratio);
END_FUNCTION
// Without square-root extraction:
// At ΔP = 100 mbar (40% of 250 mbar range):
// Linear scaling: flow = 40% × 1000 = 400 m³/h (WRONG)
// Correct: flow = √(100/250) × 1000 = 632 m³/h
// Error = 232 m³/h = 37% — catastrophic for process control!Position linéaire : les LVDT offrent une mesure précise et robuste sans usure par contact — utilisés dans les positionneurs de vanne et la surveillance de presses. Les capteurs magnétostrictifs offrent une résolution de 1 µm sur plusieurs mètres — utilisés dans les vérins hydrauliques. Les cellules de charge (jauges de contrainte en pont de Wheatstone) : excitation 4 fils, sortie différentielle 2 fils (mV/V). Une cellule de 100 kg à 2 mV/V avec 10 V d'alimentation produit 20 mV à pleine charge — nécessitant un amplificateur de précision.
// Load cell signal conditioning
// Full bridge strain gauge: 4-wire excitation, 2-wire signal
// Output: mV proportional to load
VAR
excitation_V : REAL := 10.0; // Supply to bridge (V)
sensitivity : REAL := 2.0; // mV/V rated output
capacity_kg : REAL := 1000.0; // Full scale load (kg)
raw_mV : REAL; // Measured bridge output (mV)
load_kg : REAL; // Calculated load
// ADC for load cell (typically 24-bit sigma-delta)
adc_raw : DINT; // 24-bit count (0 to 16777215)
adc_fullscale : DINT := 16777215;
adc_ref_V : REAL := 0.02; // ADC reference = 20mV = rated output
END_VAR
// Full scale signal:
// V_signal_max = excitation × sensitivity = 10 × 0.002 = 20 mV
// ADC must be configured for ±20 mV range (or use dedicated load cell ADC)
// Convert ADC count to load:
raw_mV := DINT_TO_REAL(adc_raw) / DINT_TO_REAL(adc_fullscale)
* (adc_ref_V * 1000.0); // Convert to mV
load_kg := raw_mV / (excitation_V * sensitivity) * capacity_kg;
// = raw_mV / 20 × 1000 kg
// Important considerations:
// Cable resistance affects bridge balance (use 6-wire for long runs)
// Temperature coefficient of gauge factor: ≈ 0.01%/°C
// Creep: load cell output drifts over time at constant load
// Hysteresis: loading vs. unloading curve mismatch ≈ 0.02% FS
// Shock protection: overload mechanical stop at 150% FS
// pH sensor:
// Output: ~59.16 mV/pH unit at 25°C (Nernst equation)
// At pH 7 (neutral): 0 mV reference
// At pH 0: +414 mV, at pH 14: −414 mV
// Temperature compensation: MANDATORY (sensitivity varies with T)
// Calibration: 2-point minimum (pH 4 and pH 7 buffers)
// Electrode lifetime: 6–12 months typicalLes signaux bruts des capteurs sont souvent trop faibles, trop bruités, non normalisés ou électriquement incompatibles pour être connectés directement à une entrée automate. Le conditionnement du signal prépare le signal pour la numérisation : amplification, filtrage, isolation, linéarisation et adaptation d'impédance. Comprendre ce qui se passe entre les bornes du capteur et le CAN explique la plupart des erreurs de mesure et des problèmes de bruit.
Adjust filter cutoff and order. See the time-domain step response and frequency response simultaneously. Watch how noise is reduced versus how fast the filter responds to real changes.
Un amplificateur d'instrumentation (INA) est la solution standard pour les petits signaux différentiels. Contrairement à un simple amplificateur opérationnel, il possède une très haute impédance d'entrée sur les deux entrées, un gain configurable par une seule résistance et un CMRR élevé (80–120 dB). Il est utilisé pour les thermocouples (20–60 mV pleine échelle), les jauges de contrainte (10–30 mV PE) et tout capteur à haute impédance. La résistance de gain fixe l'amplification : typiquement G = 1 + 50 kΩ/Rg (pour INA128). À G = 100 (Rg = 505 Ω), un signal de 20 mV devient 2,0 V — adapté à une entrée CAN standard.
// Instrumentation amplifier noise budget
// Application: K-type thermocouple, range 0-500°C
// Signal: 0 mV (0°C) to 20.5 mV (500°C) — K-type sensitivity 41µV/°C
// Required temperature resolution: 0.5°C → 20.5µV signal change
VAR
// INA128 specifications:
gain : REAL := 100.0; // G = 1 + 50kΩ/505Ω
en_density : REAL := 8.0; // Input noise: 8 nV/√Hz
bandwidth_Hz : REAL := 10.0; // Useful bandwidth after filtering
// Signal:
signal_mV : REAL := 20.5; // Full scale (500°C)
resolution_uV : REAL := 20.5; // 0.5°C = 20.5 µV
// Noise calculation:
noise_rms_nV : REAL; // Input-referred RMS noise
noise_rms_uV : REAL;
SNR : REAL;
bits_effective : REAL;
END_VAR
// RMS noise = noise_density × √bandwidth
noise_rms_nV := en_density * SQRT(bandwidth_Hz); // = 8 × √10 = 25.3 nV
noise_rms_uV := noise_rms_nV / 1000.0; // = 0.0253 µV
// Signal-to-noise ratio
SNR := 20.0 * LOG(signal_mV * 1000.0 / noise_rms_uV) / LOG(10.0);
// = 20 × log(20500/0.0253) = 20 × log(810,000) = 118 dB
// Effective bits = SNR / 6.02
bits_effective := SNR / 6.02; // = 118/6.02 = 19.6 effective bits
// Conclusion: INA128 noise is far below the 20.5 µV resolution target
// The ADC (12-bit = 72 dB SNR) is the limiting factor, not the amp
// Use ≥ 16-bit ADC to exploit the INA's low noise performanceLes filtres éliminent le contenu fréquentiel indésirable du signal. Pour les E/S analogiques, il faut supprimer : les harmoniques secteur 50/60 Hz, les parasites de commutation haute fréquence des variateurs (2–20 kHz) et le bruit thermique large bande. Les filtres RC matériels avant le CAN sont obligatoires pour éviter le repliement spectral — le théorème de Nyquist exige que la fréquence de coupure du filtre anti-repliement soit inférieure à la moitié de la fréquence d'échantillonnage du CAN. Les filtres numériques dans l'automate ajoutent une réjection du bruit supplémentaire mais introduisent une latence.
// Anti-aliasing filter design
// ADC sample rate: 1000 Hz (1ms cycle PLC analog scan)
// Nyquist frequency: 500 Hz
// Anti-aliasing filter must attenuate signals above 500 Hz
// Choose cutoff fc = 100 Hz (5× safety margin)
// RC filter: R = 1/(2π×fc×C)
// Choose C = 100nF: R = 1/(2π×100×100e-9) = 15.9 kΩ → use 16kΩ
// Actual fc = 1/(2π×16000×100e-9) = 99.5 Hz ≈ 100 Hz
// Attenuation at 500 Hz (Nyquist): 20×log(fc/f) = 20×log(100/500) = -14 dB
// Not enough! For 1% alias rejection need > -40 dB at 500 Hz
// → Need 2nd order filter or lower fc
// 2nd order Sallen-Key: -40 dB/decade → -40 dB at 10×fc = 1 kHz
// Set fc = 50 Hz: -40 dB at 500 Hz ✓ (aliasing suppressed)
// Digital moving average filter in PLC:
FUNCTION MA_Filter : REAL
VAR_INPUT
new_sample : REAL;
n_samples : INT := 16; // Averaging window
END_VAR
VAR_IN_OUT
buffer : ARRAY[0..31] OF REAL;
index : INT;
sum : REAL;
END_VAR
sum := sum - buffer[index] + new_sample;
buffer[index] := new_sample;
index := (index + 1) MOD n_samples;
MA_Filter := sum / INT_TO_REAL(n_samples);
END_FUNCTION
// Exponential filter (IIR first-order) — better for control loops:
// y[n] = α × x[n] + (1-α) × y[n-1]
// α = Tscan / (τ_filter + Tscan)
// For τ = 500ms, Tscan = 10ms: α = 10/(500+10) = 0.0196
// Time constant maintained regardless of scan time changes
FUNCTION EXP_Filter : REAL
VAR_INPUT
new_val : REAL;
tau_ms : REAL := 500.0; // Filter time constant (ms)
scan_ms : REAL := 10.0; // PLC scan time (ms)
END_VAR
VAR_IN_OUT
prev_out : REAL;
END_VAR
VAR
alpha : REAL;
END_VAR
alpha := scan_ms / (tau_ms + scan_ms);
prev_out := alpha * new_val + (1.0 - alpha) * prev_out;
EXP_Filter := prev_out;
END_FUNCTIONL'isolation galvanique interrompt la connexion électrique entre le terrain et le système de contrôle tout en laissant passer le signal — via transformateurs, optocoupleurs ou condensateurs. Essentielle lorsque les appareils de terrain ont des potentiels de terre différents, lorsque des atmosphères explosives nécessitent des barrières de sécurité intrinsèque, et lorsque des transitoires haute tension peuvent apparaître sur le câblage terrain. Le protocole HART superpose un signal numérique FSK ±0,5 mA (1200/2200 Hz) sur la boucle 4–20 mA sans affecter la mesure analogique. Un modem HART peut lire l'identification de l'appareil, les données d'étalonnage, le diagnostic et les variables secondaires.
// HART protocol — what data is accessible
// HART commands (subset of most useful):
//
// CMD 0: Read unique identifier (manufacturer, device type, serial)
// CMD 1: Read primary variable (PV) and units
// CMD 2: Read PV, % range, loop current, span
// CMD 3: Read dynamic variables (PV, SV, TV, QV)
// CMD 12: Read message (user-defined string)
// CMD 13: Read tag, descriptor, date
// CMD 14: Read transducer information (serial, limits, unit code)
// CMD 15: Read device info (range values, signal code)
// CMD 17: Write message
// CMD 35: Write primary variable range values (recalibrate)
// CMD 44: Write primary variable units
// CMD 45: Trim primary variable zero
// CMD 46: Trim primary variable gain
//
// HART modem in PLC (e.g. Siemens AI module with integrated HART):
// Reads CMD 3 data automatically every 500ms
// Results available in extended I/O data area:
VAR
// From HART extended data block:
pv_value : REAL; // Primary variable (same as 4-20mA value)
sv_value : REAL; // Secondary variable (e.g. temperature from DP cell)
loop_mA : REAL; // Actual loop current (diagnostic)
device_status: WORD; // Device health flags
// Bit 0: Primary variable out of limits
// Bit 1: Non-primary variable out of limits
// Bit 2: Loop current saturated
// Bit 4: More status available
// Bit 5: Cold start (device just powered)
// Bit 7: Device malfunction
END_VAR
// HART wire-break detection:
// If transmitter fails: loop_mA → 0 or > 21.5 mA (NAMUR NE43)
// NAMUR NE43 alarm levels:
// < 3.6 mA: sensor/cable failure → substitute value DOWN
// > 21.0 mA: sensor/cable failure → substitute value UP
// These saturate the 4-20mA output to signal the failureLa lecture d'une entrée analogique et l'écriture d'une sortie analogique nécessitent plus de soin que pour les E/S numériques. Chaque voie analogique doit être mise à l'échelle, filtrée, limitée et surveillée par alarme. Les sorties analogiques nécessitent une limitation de vitesse, une gestion de l'état de sécurité et un transfert sans à-coup entre les modes manuel et automatique.
Simulate a live analog process with noise, drift, and fault injection. Watch scaling, filtering, alarms, and wire-break detection react in real time exactly as the AI_Process function block does.
A simulated pressure vessel with an inlet control valve (AO) and a pressure transmitter (AI). Tune the PID, change the setpoint, inject load disturbances, and watch the closed-loop response.
Un bloc de traitement d'entrée analogique de qualité production fait bien plus que convertir des comptages en unités ingénieur. Il applique un filtre, détecte la rupture de fil (pour le 4–20 mA), applique les alarmes haute/basse, limite la sortie à des valeurs sûres et fournit une valeur de substitution en cas de défaillance du capteur. Ce bloc est appelé une fois par voie d'entrée, à chaque cycle de scrutation.
// Analog Input Processing Function Block
// Complete production-quality implementation
FUNCTION_BLOCK AI_Process
VAR_INPUT
raw_count : INT; // PLC hardware input register
raw_lo : INT := 6554; // Count at 4 mA
raw_hi : INT := 32767; // Count at 20 mA
eng_lo : REAL := 0.0;
eng_hi : REAL := 100.0;
filter_tau : REAL := 1000.0; // ms filter time constant
scan_ms : REAL := 10.0; // PLC scan time ms
alarm_hi : REAL := 95.0; // High alarm threshold
alarm_lo : REAL := 5.0; // Low alarm threshold
sub_value : REAL := 50.0; // Substitute value on fault
enable : BOOL := TRUE;
END_VAR
VAR_OUTPUT
pv : REAL; // Process value (engineering units)
pv_raw : REAL; // Unfiltered value
alarm_H : BOOL; // High alarm active
alarm_L : BOOL; // Low alarm active
wire_break : BOOL; // Wire break / under-range detected
status_ok : BOOL; // Channel healthy
END_VAR
VAR
pv_filt : REAL; // Internal filter state
alpha : REAL;
span_raw : REAL;
span_eng : REAL;
WIRE_BREAK_THRESHOLD : INT := 5000; // Below this = wire break
END_VAR
IF NOT enable THEN
pv := sub_value; status_ok := FALSE; RETURN;
END_IF;
// Wire break detection (4-20mA only)
wire_break := raw_count < WIRE_BREAK_THRESHOLD;
IF wire_break THEN
pv := sub_value; status_ok := FALSE;
alarm_H := FALSE; alarm_L := FALSE;
RETURN;
END_IF;
// Scaling
span_raw := INT_TO_REAL(raw_hi - raw_lo);
span_eng := eng_hi - eng_lo;
pv_raw := eng_lo + (INT_TO_REAL(raw_count - raw_lo) / span_raw) * span_eng;
// Clamp to slightly beyond range (allow ±5% over/under-range)
pv_raw := LIMIT(eng_lo - 0.05*span_eng, pv_raw, eng_hi + 0.05*span_eng);
// Exponential filter
alpha := scan_ms / (filter_tau + scan_ms);
pv_filt := alpha * pv_raw + (1.0 - alpha) * pv_filt;
pv := pv_filt;
// Alarms (with 1% hysteresis)
alarm_H := pv >= alarm_hi OR (alarm_H AND pv > alarm_hi * 0.99);
alarm_L := pv <= alarm_lo OR (alarm_L AND pv < alarm_lo * 1.01);
status_ok := TRUE;
END_FUNCTION_BLOCKLes sorties analogiques nécessitent des soins particuliers. Un changement brutal de la sortie (ex. : vanne qui saute de 0 % à 100 %) provoque des coups de bélier hydrauliques, des chocs mécaniques ou des perturbations du procédé. La limitation de vitesse prévient cela. En cas de défaut automate ou d'arrêt CPU, la sortie doit passer à un état de sécurité défini. Le transfert sans à-coup assure une commutation douce entre modes manuel et automatique — l'intégrateur est préchargé avec la consigne manuelle courante avant le passage en automatique.
// Analog Output Processing Function Block
FUNCTION_BLOCK AO_Process
VAR_INPUT
setpoint_eng : REAL; // Commanded value (engineering units)
eng_lo : REAL := 0.0;
eng_hi : REAL := 100.0;
raw_lo : INT := 6554; // DAC count at 4 mA
raw_hi : INT := 32767; // DAC count at 20 mA
rate_limit : REAL := 10.0; // Max change per second (eng units/s)
scan_ms : REAL := 10.0;
safe_value : REAL := 0.0; // Output on fault
fault_active : BOOL := FALSE;
END_VAR
VAR_OUTPUT
raw_out : INT; // Write to PLC hardware output register
actual_eng : REAL; // Actual output in engineering units
END_VAR
VAR
limited_sp : REAL; // Rate-limited setpoint
max_step : REAL; // Max step this scan
span_raw : REAL;
span_eng : REAL;
END_VAR
// On fault: safe state
IF fault_active THEN
actual_eng := safe_value;
limited_sp := safe_value; // Reset rate limiter state
// Convert to raw and write
span_raw := INT_TO_REAL(raw_hi - raw_lo);
span_eng := eng_hi - eng_lo;
raw_out := raw_lo + REAL_TO_INT((actual_eng - eng_lo) / span_eng * span_raw);
RETURN;
END_IF;
// Rate limiting
max_step := rate_limit * scan_ms / 1000.0; // Per scan
limited_sp := LIMIT(limited_sp - max_step,
setpoint_eng,
limited_sp + max_step);
actual_eng := limited_sp;
// Clamp to output range
actual_eng := LIMIT(eng_lo, actual_eng, eng_hi);
// Scale to DAC counts
span_raw := INT_TO_REAL(raw_hi - raw_lo);
span_eng := eng_hi - eng_lo;
raw_out := raw_lo + REAL_TO_INT(
(actual_eng - eng_lo) / span_eng * span_raw);
END_FUNCTION_BLOCKL'utilisation la plus courante des E/S analogiques est la fermeture d'une boucle de régulation : mesurer une variable de procédé (température, pression, niveau), la comparer à la consigne, calculer une correction et agir sur un élément de contrôle final (vanne, chauffage, vitesse de pompe). IEC 61131-3 fournit le bloc fonctionnel CONT_C (régulateur continu). La maîtrise du réglage PID — Kp, Ti, Td et leur interaction avec la dynamique du procédé — est la compétence de base de l'ingénierie de régulation.
// PID control loop — pressure control example
// PV: pressure transmitter 0-10 bar (4-20mA)
// MV: control valve 0-100% (4-20mA positioner)
VAR
pressure_AI : AI_Process; // Analog input function block
valve_AO : AO_Process; // Analog output function block
pid : PID;
// PID parameters (tune for process):
Kp : REAL := 1.5; // Proportional gain
Ti : REAL := 30.0; // Integral time (s) — reset time
Td : REAL := 3.0; // Derivative time (s) — rate time
Tscan : REAL := 0.1; // PLC cycle time (s) = 100ms
// Setpoint and mode
pressure_sp : REAL := 5.0; // Bar setpoint
auto_mode : BOOL := TRUE;
manual_output: REAL := 50.0; // % valve open in manual
// Outputs
valve_pct : REAL; // 0-100% valve demand
END_VAR
// 1. Read and process analog input
pressure_AI(raw_count:=AI_pressure_raw, eng_lo:=0.0, eng_hi:=10.0,
alarm_hi:=9.5, alarm_lo:=0.2, filter_tau:=200.0);
// 2. PID controller
pid(
ACTUAL := pressure_AI.pv, // Process variable
SET_POINT := pressure_sp, // Setpoint
KP := Kp,
TI := Ti,
TD := Td,
CYCLE := Tscan,
MANUAL := NOT auto_mode,
MANUAL_IN := manual_output / 100.0, // Bumpless transfer
LMN => valve_pct_norm // 0.0-1.0 output
);
valve_pct := valve_pct_norm * 100.0;
// 3. Write analog output
valve_AO(setpoint_eng:=valve_pct, rate_limit:=20.0, // 20%/s max
fault_active:=NOT pressure_AI.status_ok);
AO_valve_raw := valve_AO.raw_out;
// Anti-windup: integral is automatically limited in CONT_C
// Bumpless transfer: MANUAL_IN pre-loads integrator
// Derivative filter: CONT_C applies built-in derivative filter
// Output clamping: 0-100% with back-calculation anti-windupL'étalonnage établit la relation entre l'indication d'un instrument de mesure et la vraie valeur, à l'aide d'étalons de référence traçables aux instituts nationaux de métrologie. Dans les industries de procédé, l'étalonnage est une exigence réglementaire. Comprendre les procédures d'étalonnage, les bilans d'erreurs et comment maintenir la traçabilité est essentiel pour tout système de mesure analogique utilisé en sécurité, qualité ou transfert de garde.
Walk through a real two-point calibration. The transmitter has injected zero and span errors. Apply reference signals and correct them. See error before and after calibration.
| Error source | Typical value | Correctable? | Combination method |
|---|---|---|---|
| Transmitter ref. accuracy | ±0.05–0.2% FS | By calibration | RSS (random) |
| Temperature drift | ±0.02–0.1%/10°C | Partial | Systematic (add) |
| Long-term drift | ±0.05–0.2%/year | By recalibration | Systematic |
| ADC quantisation | ±0.5 LSB | No (inherent) | RSS |
| ADC gain error | ±0.05–0.1% FS | By calibration | Systematic |
| Cable noise (EMI) | ±0.01–0.5% FS | By shielding | RSS |
| Ground loop | ±0.5–5% FS | By isolation | Systematic |
L'étalonnage deux points corrige à la fois l'erreur de décalage et l'erreur de gain. Appliquer une entrée au point zéro connu (ex. : 4 mA depuis un calibrateur), lire la valeur automate, ajuster le paramètre de zéro jusqu'à ce que l'automate indique la valeur ingénieur correcte. Puis appliquer une entrée au point d'étendue (ex. : 20 mA) et ajuster le paramètre d'étendue. Cela corrige complètement la fonction de transfert linéaire. Pour les émetteurs HART, CMD 45 ajuste le zéro et CMD 46 ajuste le gain — la correction est mémorisée dans l'émetteur lui-même.
// Two-point calibration procedure — structured text implementation
// For a pressure transmitter 0-100 bar on a 4-20mA loop
VAR
calib_mode : BOOL := FALSE; // Operator enables calibration
calib_step : INT := 0; // 0=idle, 1=zero, 2=span, 3=done
ref_value_zero : REAL := 0.0; // Known reference at zero (bar)
ref_value_span : REAL := 100.0; // Known reference at span (bar)
raw_at_zero : INT; // Captured raw count at zero
raw_at_span : INT; // Captured raw count at span
calibrated_lo : INT; // Calibrated raw_lo
calibrated_hi : INT; // Calibrated raw_hi
calib_confirm : BOOL;
calib_done : BOOL;
// Calculated correction:
ideal_lo : INT := 6554; // Expected 4mA count
ideal_hi : INT := 32767; // Expected 20mA count
zero_error_mA : REAL; // Offset error in mA
span_error_pct : REAL; // Gain error in %
END_VAR
CASE calib_step OF
0: // IDLE
IF calib_mode THEN calib_step := 1; calib_done := FALSE; END_IF;
1: // ZERO POINT — operator applies 4 mA (or 0 bar reference)
// Display instruction on HMI: "Apply zero reference signal"
IF calib_confirm THEN
raw_at_zero := AI_raw_count; // Capture raw count
calibrated_lo := raw_at_zero;
zero_error_mA := INT_TO_REAL(raw_at_zero - ideal_lo)
/ INT_TO_REAL(ideal_hi - ideal_lo) * 16.0;
calib_confirm := FALSE;
calib_step := 2;
END_IF;
2: // SPAN POINT — operator applies 20 mA (or 100 bar reference)
IF calib_confirm THEN
raw_at_span := AI_raw_count;
calibrated_hi := raw_at_span;
span_error_pct := (INT_TO_REAL(raw_at_span - raw_at_zero)
/ INT_TO_REAL(ideal_hi - ideal_lo) - 1.0) * 100.0;
calib_confirm := FALSE;
calib_step := 3;
END_IF;
3: // APPLY calibration and save to retain memory
AI_block.raw_lo := calibrated_lo;
AI_block.raw_hi := calibrated_hi;
calib_done := TRUE;
calib_step := 0;
END_CASE;
// Log calibration: date, technician, before/after values, certificate numberUn bilan d'erreurs quantifie chaque source d'incertitude de mesure et les combine pour prédire la précision totale du système. Sources : précision de l'émetteur (% de plage), dérive thermique de l'émetteur, erreurs de gain et de décalage du CAN, bruit de câble (réjection de mode commun), retard de filtrage automate (erreur dynamique en régime transitoire) et erreur de numérisation. Les erreurs aléatoires indépendantes se combinent en racine carrée de la somme des carrés ; les erreurs systématiques se somment directement.
// Error budget calculation — pressure measurement system
// Transmitter: Endress+Hauser PMC51, 0-100 bar, 4-20mA
// PLC card: Siemens SM331 AI 8×12bit
// Error source breakdown (all as % of full scale):
VAR
// Transmitter errors:
e_transmitter_ref : REAL := 0.075; // ±0.075% FS at reference conditions
e_transmitter_temp : REAL := 0.05; // ±0.05%/10°C × 20°C range = 0.1%
e_transmitter_long : REAL := 0.1; // Long-term drift per year
e_transmitter_vib : REAL := 0.02; // Vibration effect
// Transmission errors:
e_cable_noise : REAL := 0.02; // EMI / noise on cable
e_loop_resistance : REAL := 0.01; // Resistive drop effect
// PLC card errors:
e_adc_gain : REAL := 0.1; // ADC gain error
e_adc_offset : REAL := 0.05; // ADC offset error
e_adc_quantise : REAL := 0.024; // ±0.5 LSB / 2^12 = 0.024%
e_adc_temp : REAL := 0.05; // Temperature drift of ADC
// Combined uncertainty:
e_random : REAL; // RSS of random/independent errors
e_systematic : REAL; // Sum of systematic errors
e_total : REAL; // Total measurement uncertainty
END_VAR
// Random errors (RSS combination):
e_random := SQRT(e_transmitter_ref*e_transmitter_ref
+ e_cable_noise*e_cable_noise
+ e_adc_quantise*e_adc_quantise
+ e_adc_temp*e_adc_temp);
// = √(0.075² + 0.02² + 0.024² + 0.05²) = √(0.00875) = 0.094%
// Systematic errors (direct sum — worst case):
e_systematic := e_transmitter_temp + e_transmitter_long
+ e_adc_gain + e_adc_offset;
// = 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.05 = 0.35%
// Total (random RSS + systematic):
e_total := e_random + e_systematic; // = 0.094 + 0.35 = 0.44% FS
// On 100 bar span: ±0.44 bar total uncertainty
// After calibration: systematic errors reduced → e_total ≈ ±0.12% FSLa traçabilité signifie que les certificats d'étalonnage forment une chaîne ininterrompue jusqu'aux étalons nationaux (NIST, LNE, PTB). Chaque instrument de référence utilisé pour étalonner des instruments de terrain doit lui-même être étalonné par rapport à un étalon de niveau supérieur, avec des certificats documentés. Les intervalles d'étalonnage sont déterminés par les taux de dérive, la criticité du procédé et les exigences réglementaires. Pour l'instrumentation classée SIL, l'intervalle d'essai de prouvabilité doit être suffisamment court pour que la probabilité de défaillance dangereuse non détectée reste en dessous de l'exigence SIL.
// Calibration management data structure
// Store in PLC retain memory or SCADA database
TYPE InstrumentCalibRecord :
STRUCT
tag_id : STRING[16]; // e.g. 'PT-1234'
description : STRING[32]; // 'Reactor inlet pressure'
location : STRING[24];
manufacturer : STRING[16]; // 'Endress+Hauser'
model : STRING[16]; // 'PMC51'
serial : STRING[16];
range_lo : REAL; // 0 bar
range_hi : REAL; // 100 bar
range_units : STRING[8]; // 'bar'
last_calib_date : STRING[12]; // 'YYYY-MM-DD'
next_calib_date : STRING[12];
calib_interval_days : INT := 365;
last_zero_error : REAL; // % FS at last calibration
last_span_error : REAL;
cal_cert_number : STRING[20];
calibrator_id : STRING[16]; // Reference instrument used
calibrator_cert : STRING[20]; // Calibrator certificate number
sil_level : INT := 0; // 0=no SIL, 1=SIL1, 2=SIL2
pti_days : INT := 365; // Proof test interval (safety)
status : STRING[8]; // 'CURRENT', 'DUE', 'OVERDUE'
END_STRUCT
END_TYPE
// ISO 9001 calibration schedule check:
// Run daily in PLC or SCADA:
// IF today > instrument.next_calib_date THEN
// ALARM: 'Calibration overdue: ' + instrument.tag_id
// IF instrument.sil_level >= 2 THEN
// Consider automatic fallback to substitute value
// END_IF
// END_IFLes défauts de signal analogique sont plus subtils que les défauts numériques. Une entrée numérique bloquée est évidente ; une entrée analogique qui lit 2 % de trop haut est invisible sans données de référence. Un diagnostic systématique — comparaison d'instruments, surveillance des niveaux de bruit, suivi des tendances de dérive — révèle les problèmes avant qu'ils ne causent des perturbations du procédé.
An analog measurement system has a fault. Use virtual meter probes to measure at each point. Diagnose the root cause before clicking Reveal.
Drag three independent transmitters. Watch the voted value and fault detection. Inject drift or failure on individual channels.
Tout défaut de mesure analogique appartient à l'une de cinq catégories : pas de signal (rupture de fil, perte d'alimentation), valeur erronée (mauvaise mise à l'échelle, défaillance de l'émetteur), signal bruité (IEM, boucle de masse, connexion desserrée), signal à dérive (dérive thermique, contamination du capteur, vieillissement) ou signal bloqué (émetteur gelé, amplificateur saturé). La procédure de diagnostic suit le signal du capteur au registre automate, en mesurant à chaque étape.
// Analog fault diagnosis tree — systematic approach
//
// FAULT: PLC reads wrong value
//
// Step 1: Check PLC raw count vs expected
// At 4mA (zero): raw should be ~6554 on 16-bit card
// At 20mA (span): raw should be ~32767
// Wrong raw count → problem is in wiring or transmitter
// Correct raw count but wrong PV → scaling error in PLC program
//
// Step 2 (wrong raw): Measure loop current with clamp meter
// Measure mA at PLC input terminals (series in loop)
// Correct mA (e.g. 12mA for 50% process): transmitter OK
// → PLC card fault or scale parameter error
// Wrong mA:
// Measure mA at transmitter output:
// Correct at transmitter, wrong at PLC → cable fault (resistance change)
// Wrong at transmitter:
// Check transmitter supply voltage: should be 18-30V across terminals
// Low voltage: PSU fault, high loop resistance, too many devices in loop
// Correct supply but wrong mA: transmitter fault → replace
//
// FAULT: Signal is noisy (reading oscillates ±X units)
//
// Step 1: Identify noise frequency
// Use HMI trend at fast update rate (100ms)
// 50/60 Hz component → mains coupling (check cable routing/shielding)
// Random high-frequency → VFD switching noise
// Low-frequency drift → temperature, pressure variation, ground loop
//
// Step 2: Noise source isolation
// Disconnect field wiring, short PLC input terminals
// If noise disappears → it came from field cable
// If noise remains → PLC card or backplane noise
// Reconnect cable, remove shield ground:
// If noise decreases → ground loop (multiple ground points)
//
// FAULT: Signal drifts slowly over hours
// Log PV trend for 24 hours
// Correlate with ambient temperature record
// If correlation > 0.8 → temperature drift
// Fix: move transmitter away from heat source, insulate
// If drift is monotonic and accelerating → sensor contamination
// Inspect sensor element, clean or replaceDans les procédés critiques, les mesures importantes sont effectuées deux ou trois fois et les valeurs sont comparées. Un système de vote 2oo3 (deux sur trois) utilise trois émetteurs indépendants — si l'un s'écarte des deux autres, il est signalé défectueux et la moyenne des deux restants est utilisée. L'automate détecte automatiquement le désaccord, lève une alarme et continue à fonctionner sans perturbation. La validation croisée fonctionne aussi entre variables de procédé liées : dans un échangeur de chaleur, les températures d'entrée, de sortie et la puissance thermique doivent satisfaire le bilan énergétique.
// 2oo3 voting and cross-validation
FUNCTION_BLOCK Vote_2oo3
VAR_INPUT
pv1, pv2, pv3 : REAL; // Three independent measurements
deviation_limit : REAL := 2.0; // Max deviation before alarm (eng units)
END_VAR
VAR_OUTPUT
voted_pv : REAL; // Voted (median) process value
ch1_fault : BOOL; // TRUE if channel 1 differs from others
ch2_fault : BOOL;
ch3_fault : BOOL;
vote_degraded : BOOL; // Only 2 channels agreeing
vote_failed : BOOL; // All 3 disagree — cannot vote
END_VAR
VAR
avg12, avg13, avg23 : REAL;
END_VAR
// Check pairwise agreement
avg12 := (pv1 + pv2) / 2.0;
avg13 := (pv1 + pv3) / 2.0;
avg23 := (pv2 + pv3) / 2.0;
ch1_fault := ABS(pv1 - avg23) > deviation_limit;
ch2_fault := ABS(pv2 - avg13) > deviation_limit;
ch3_fault := ABS(pv3 - avg12) > deviation_limit;
vote_failed := ch1_fault AND ch2_fault AND ch3_fault;
IF NOT vote_failed THEN
// Median value from agreeing channels
IF ch1_fault THEN
voted_pv := avg23; // Use channels 2 and 3
vote_degraded := TRUE;
ELSIF ch2_fault THEN
voted_pv := avg13; // Use channels 1 and 3
vote_degraded := TRUE;
ELSIF ch3_fault THEN
voted_pv := avg12; // Use channels 1 and 2
vote_degraded := TRUE;
ELSE
voted_pv := (pv1 + pv2 + pv3) / 3.0; // All agree — use average
vote_degraded := FALSE;
END_IF;
ELSE
voted_pv := (pv1 + pv2 + pv3) / 3.0; // Fallback — no reliable vote
END_IF;
END_FUNCTION_BLOCKIO-Link (IEC 61131-9) a fondamentalement modifié l'intelligence des capteurs analogiques. Un capteur de pression IO-Link transmet non seulement la pression mais aussi : la température interne, le nombre d'événements hors-plage, les heures de fonctionnement cumulées, la pression maximale enregistrée et les indicateurs de diagnostic interne. Ces données permettent la maintenance prédictive sans instruments supplémentaires. Un émetteur ayant subi 10 000 chocs de pression au-dessus de sa plage nominale est proche de la fatigue de membrane — le remplacer avant la défaillance, pas après.
// IO-Link analog sensor extended data
// Example: SICK PBS pressure transmitter with IO-Link
TYPE IO_Link_Pressure_Data :
STRUCT
// Process data (cyclic, every master cycle):
pressure_bar : REAL; // Primary measurement
temperature_C : REAL; // Internal temperature
output_mA : REAL; // Actual 4-20mA output (diagnostic)
// Device status (cyclic status bits):
overrange : BOOL; // PV exceeds calibrated range
underrange : BOOL;
power_fault : BOOL; // Supply voltage out of range
device_error : BOOL;
// Diagnostic data (acyclic, polled every 60s):
operating_hours : DWORD; // Total powered hours
process_shocks : DWORD; // Count of overrange pressure events
peak_pressure : REAL; // Maximum pressure ever seen
min_pressure : REAL; // Minimum pressure ever seen
internal_temp_max: REAL; // Peak internal temperature recorded
signal_quality : REAL; // % signal quality (100=perfect)
calibration_date : DWORD; // Unix timestamp of last calibration
END_STRUCT
END_TYPE
// Predictive alarm logic:
// Run in PLC every 60 seconds:
IF sensor_data.process_shocks > 5000 THEN
ALARM_SET('PT-1234', 'PREDICTIVE', 'Shock count > 5000 — schedule replacement');
END_IF;
IF sensor_data.operating_hours > 35000 THEN // ~4 years
ALARM_SET('PT-1234', 'MAINTENANCE', 'Operating life > 35,000h — verify calibration');
END_IF;
IF sensor_data.signal_quality < 80.0 THEN
ALARM_SET('PT-1234', 'WARNING', 'Signal quality degraded — check process connection');
END_IF;
IF sensor_data.internal_temp_max > 85.0 THEN
ALARM_SET('PT-1234', 'WARNING', 'Transmitter peak temperature exceeded — check installation');
END_IF;4–20 mA maths, RTD physics, filter design, PID, calibration, and fault diagnosis — all tested with full engineering explanations.
Un émetteur de boucle de courant 4–20 mA mesure 0–100 bar. L'automate lit un comptage brut de 11648 sur une carte 16 bits (0–32767 pleine échelle, 0 = 0 mA, 32767 = 20 mA). Quelle est la valeur de pression en unité ingénieur ?
Pourquoi la norme 4–20 mA est-elle préférée au 0–20 mA pour la transmission de signaux industriels longue distance ?
Quelle est la différence entre une connexion émetteur « 2 fils » et « 4 fils » ?
Un RTD PT100 mesure 109,73 Ω à la température de fonctionnement. En utilisant l'approximation R(T) = R0 × (1 + 3,9083×10⁻³T − 5,775×10⁻⁷T²), quelle est la température approximative ?
Qu'est-ce que le « rapport de réjection en mode commun » (CMRR) dans un amplificateur d'entrée analogique, et pourquoi est-il important ?
Qu'est-ce que l'« erreur de gain », l'« erreur de décalage » et l'« erreur de linéarité » dans un CAN ? Lesquelles sont corrigibles par un simple étalonnage ?
Un automate en sortie analogique pilote un positionneur de vanne de régulation. La vanne tremble continuellement. L'augmentation du temps de filtre de sortie élimine le tremblement. Quelle était la cause profonde ?
Vous devez mesurer une pression de 0–10 bar avec une résolution de 0,1 bar. Quelle résolution minimale de CAN est requise ?
Qu'est-ce qui cause les interférences de « boucle de masse » dans les circuits de signal analogique, et comment les éliminer ?
Quel est le but d'un circuit « échantillonneur-bloqueur » en amont d'un CAN dans une carte d'entrée analogique multiplexée ?
Un transmetteur de pression différentielle est installé sur une plaque à orifice. Le transmetteur DP est étalonné pour 0–500 mbar (sortie 4–20 mA). Au débit maximal, l'orifice génère 500 mbar de pression différentielle, correspondant à 2000 m³/h. L'automate lit un comptage brut de 19661 sur une carte 16 bits (0–32767 pleine échelle, 0 = 0 mA, 32767 = 20 mA).
Déterminer :
1. Le courant de boucle en mA
2. La pression différentielle en mbar
3. Le débit volumique en m³/h
Pourquoi une mise à l'échelle linéaire simple est-elle incorrecte pour l'étape 3 ?
Cela mène à : Défi Sélection de Capteurs · Défi Mise à l'Échelle Analogique
Les erreurs les plus courantes observées sur de vraies machines — ingénieurs et étudiants confondus.