Foxboro FBM214 P0922VT HART-Kommunikations-Eingangs-Schnittstellenmodul

Signalzugang und -aufbereitung
Es unterstützt das Empfangen von 4-20mA-Stromsignalen oder 0-10V-Spannungssignalen (der genaue Eingangstyp ist konfigurierbar). Nachdem die Signale über die differentiellen Eingangskan?le in das Modul gelangen, durchlaufen sie zun?chst die Signalaufbereitungsschaltung, einschlie?lich Filterung (zur Eliminierung von Hochfrequenzrauschen), Verst?rkung (zur Anpassung an den Analog-Digital-Umwandlungsbereich) und Linearisierung (zur Korrektur von Signal-Nichtlinearit?tsfehlern).
Beispielsweise wird nach der Umwandlung des 4-20mA-Signals in ein Spannungssignal durch einen Widerstand die Verst?rkung durch einen Operationsverst?rker eingestellt, um sicherzustellen, dass der Signalbereich, der in den ADC eingegeben wird, mit dem Messbereich des Moduls übereinstimmt.

Analog-Digital-Umwandlung (ADC)
Die aufbereiteten analogen Signale werden durch einen hochpr?zisen Analog-Digital-Umwandler (ADC) in digitale Signale umgewandelt. Der FBM214 verwendet typischerweise einen Σ-Δ-Typ-ADC mit einer Aufl?sung von 16 Bit oder h?her, und die Umwandlungsgenauigkeit kann bis zu ±0,05% des vollen Skalenbereichs erreichen, was eine minimale Signalquantisierungsfehler gew?hrleistet.

Kalibrierung und Kompensation
Das Modul verfügt über einen eingebauten Selbstkalibrierungsmechanismus, der regelm??ig den Nullpunkt und die Verst?rkung des ADC über eine Hardware-Referenzquelle (z. B. eine Pr?zisionsspannungsquelle) kalibriert und auch Temperaturkompensation (für die Auswirkungen von Umgebungstemperatur?nderungen auf die Signale) unterstützt, um die Stabilit?t der Messgenauigkeit sicherzustellen.

Digitaleingang (DI)
Feldschaltsignale (z. B. Relaiskontakte und N?herungsschalter) werden über Eingangskan?le an das Modul angeschlossen, durch Optokoppler isoliert, in TTL-Pegelsignale umgewandelt und vom Mikroprozessor gelesen. Das Isolationsdesign kann verhindern, dass elektrische St?rungen auf dem Feld die Funktion des Moduls beeintr?chtigen und das interne Schaltkreis von Hochspannungsst??en schützen.
Typische Parameter: Eingangsspannungsbereich 24VDC ±10%, Ansprechzeit ≤10ms.

Digitalausgang (DO)
Nachdem das Modul das digitale Steuersignal vom Controller empfangen hat, wird es über ein Festk?rperrelais (SSR) oder ein Relais ausgegeben, um Feldaktoren (z. B. Magnetventile und Indikatorlichter) anzusteuern. Die Ausgangskan?le haben ebenfalls elektrische Isolierung (Isolationsspannung ist normalerweise ≥2500Vrms), um die Auswirkungen von Ausgangskreisfehlern auf das Modul zu vermeiden.
Ausgangstypen: normalerweise Trockenkontaktausgang (Relais-Typ) oder 24VDC-Pegelausgang (Festk?rper-Typ), und der maximale Laststrom kann bis zu 1A/Kanal erreichen.

Elektrisches Isolierungsverfahren
Der FBM214 verwendet ein Einzelkanalisolierungsdesign (analoge und digitale Kan?le werden unabh?ngig voneinander isoliert) und realisiert die elektrische Isolierung zwischen den Kan?len und von der Systemstromversorgung durch Transformatorkopplung (analog) oder optoelektronische Kopplung (digital), um Gleichtaktst?rungen und Erdschleifeneffekte zu verhindern und die Stabilit?t in komplexen elektromagnetischen Umgebungen sicherzustellen.
Isolationsindex: Isolationsspannung zwischen den Kan?len ≥2500Vrms, Isolationsspannung zwischen der Stromversorgung und dem Signalmass ≥1500Vrms.

St?rfestigkeitsma?nahmen
Neben der Isolierung integriert das Modul auch eine EMI (elektromagnetische St?rung)-Filterungsschaltung, und es wird empfohlen, abgeschirmte Twisted-Pair-Kabel für die externen Kabel zu verwenden, um die St?rungen durch elektromagnetische Strahlung von au?en auf das Signal zu reduzieren. Gleichzeitig erfüllt es die Umweltanforderungen an Schwingungs- und Sto?festigkeit in industriellen Bereichen (z. B. Schwingungsfestigkeit von 5g rms, 20-500Hz).

Feldbusverbindung
Der FBM214 ist über den FOUNDATION Fieldbus oder einen dedizierten Kommunikationsbus mit dem DeltaV-Controller (CP) verbunden. Das Kommunikationsprotokoll folgt IEEE 1118, die übertragungsrate betr?gt 268,75kbps, und die maximale Kommunikationsdistanz kann bis zu 1800 Meter erreichen (unter Verwendung von abgeschirmten Twisted-Pair-Kabeln).
Kommunikationsmodus: Master-Slave-Halbduplex-Kommunikation, und der Controller fragt das FBM-Modul regelm??ig ab, um Eingangsdaten zu erhalten oder Ausgangsbefehle zu erteilen.

Mikroprozessorsteuerung
Das Modul verfügt über einen eingebauten Mikroprozessor (z. B. ARM oder ein dedizierter MCU), der für die Koordination der ADC/DAC-Umwandlung, der Signalverarbeitung, der Analyse des Kommunikationsprotokolls und der Fehlersdiagnose verantwortlich ist. Nachdem die Eingangsdaten verarbeitet wurden (z. B. Engineering-Gr??enumwandlung und Einheitenumwandlung), werden sie gem?? dem Protokoll verpackt und an den Controller gesendet. Nach dem Empfang der Anweisungen des Controllers werden sie analysiert und die Ausgangssteuerung oder die Parameterkonfiguration (z. B. Bereichseinstellung und Filterkoeffizientenanpassung) ausgeführt.

Echtzeitleistung und Zuverl?ssigkeit
Das Kommunikationsprotokoll verfügt über einen Fehlerprüfmechanismus (z. B. CRC-Prüfung), um die Genauigkeit der Datenübertragung sicherzustellen. Es unterstützt auch das Hot-Swapping, und der Online-Austausch des Moduls beeintr?chtigt die Funktion anderer Teile des Systems nicht, was die Wartbarkeit des industriellen Systems verbessert.