Foxboro P0916CC I/A Series Module

• Alta confiabilidad: Dise?ado para entornos industriales y fabricado con materiales de alta calidad, puede adaptarse a sitios industriales difíciles, caracterizándose por alta confiabilidad y estabilidad.

• Configuración redundante: Permite la disponibilidad de los activos, mejora la confiabilidad y estabilidad del sistema y reduce el riesgo de tiempo de inactividad del sistema causado por fallas en un solo punto.

• Configurable por software: Se puede configurar a través del software sin necesidad de hardware adicional, ofreciendo comodidad y flexibilidad para ajustes personalizados según los requisitos de la aplicación real.

1. Procesamiento de entrada de se?al analógica (Canal de entrada)

• Adquisición y acondicionamiento de se?ales:
  Soporta entradas de se?ales de corriente industrial estándar, como 0-20mA/4-20mA. Después de conectarse a través de terminales, las se?ales de corriente se convierten primero en se?ales de voltaje por un circuito de acondicionamiento de se?ales (como una red de resistencias precisas) y luego se filtran (para eliminar la interferencia de alta frecuencia) y se amplifican (para coincidir con el nivel del circuito posterior).

• Conversión analógico-digital (Conversión A/D):
  Utilizando tecnología de modulación sigma-delta (similar a P0916AJ), se logra una conversión de alta precisión (generalmente con una resolución de 16 bits o superior) a través de sobremuestreo y modelado de ruido. Las se?ales digitales convertidas se procesan adicionalmente por un filtro digital para reducir los errores de cuantificación y el ruido aleatorio.

• Aislamiento eléctrico:
  Cada canal de entrada utiliza tecnología de aislamiento por transformador o optoacoplador para aislar eléctricamente las se?ales de campo del sistema de control (voltaje de aislamiento normalmente ≥500V), evitando que interferencias como lazos de tierra y sobretensiones afecten la estabilidad del sistema mientras protege el circuito interno del módulo.

2. Procesamiento de salida de se?al analógica (Canal de salida)

• Conversión digital-analógico (Conversión D/A):
  Recibiendo se?ales de control digitales (como comandos de PLC o DCS) del sistema de control, las convierte en se?ales de voltaje analógicas a través de un chip DAC y luego las convierte en se?ales de corriente de 0-20mA/4-20mA a través de un circuito de impulsión de corriente para accionar actuadores (como válvulas y motores).

• Amplificación y conducción de se?ales:
  El circuito de salida incluye un módulo de amplificación de potencia para garantizar que la se?al de corriente se mantenga estable durante la transmisión a larga distancia (como entre dispositivos de campo y gabinetes de control) y evitar la atenuación de la se?al.

• Protección contra fallas:
  Tiene mecanismos de protección contra sobrecorriente y cortocircuito incorporados. Cuando la carga de salida es anormal, la se?al se corta automáticamente para evitar da?os al módulo.

3. Procesamiento de comunicación y protocolo

• Interfaz de comunicación de bus:
  Se comunica con el host del sistema de control a través de protocolos de bus de campo (como el bus de la serie I/A de Foxboro y Modbus), recibiendo comandos de configuración (como parámetros de canal y rango) y cargando datos en tiempo real.

• Mecanismo de transmisión de datos:
  Adopta modos de barrido periódico o activados por evento:

• Barrido periódico: Recopila se?ales de entrada a una frecuencia fija y las envía al host.

• Activado por evento: Carga datos activamente cuando el cambio de se?al supera un umbral establecido (como limitación de tasa de cambio) para reducir la carga del bus.

4. Alimentación y control lógico

• Administración de energía:
  Por lo general, utiliza una alimentación de 24VDC. Internamente, un convertidor DC-DC genera múltiples fuentes de alimentación aisladas (como para circuitos analógicos, digitales y dispositivos de aislamiento) para garantizar el funcionamiento independiente de cada módulo y reducir la interferencia de la alimentación.

• Unidad de control lógico:
  Está equipado con un microprocesador o FPGA incorporado, responsable de coordinar el trabajo de cada módulo funcional, ejecutar comandos de configuración (como calibración de canal y ajuste de rango) y devolver el estado de funcionamiento (como alimentación, comunicación y falla) a través de luces indicadoras de estado (LED).

1. Principio de conversión de se?al de alta precisión

• Detalles de la tecnología Sigma-Delta:
  A través de muestreo de alta frecuencia (como por encima de 1MHz) y modelado de ruido, el ruido de cuantificación se empuja a la banda de alta frecuencia y luego se filtra por un filtro pasa-bajos para lograr una conversión de alta precisión (error ≤0.05% FS). Por ejemplo, cuando se introduce una se?al de 20mA, la desviación entre el valor digital convertido y el valor teórico es menor de 0.01mA.

2. Modos de implementación del aislamiento eléctrico

• Aislamiento por transformador: Adecuado para el aislamiento de se?ales de CA, transmite se?ales a través de acoplamiento electromagnético con un ancho de banda de aislamiento amplio.

• Aislamiento por optoacoplador: Utilizando transmisión de se?al óptica, tiene una velocidad de respuesta rápida, se utiliza a menudo para el aislamiento de se?ales de CC y el voltaje de aislamiento puede alcanzar más de 1000V.

3. Principios del dise?o anti-interferencia

• Nivel de hardware:

• La placa de circuito utiliza cableado en capas múltiples y la tierra analógica se separa de la tierra digital para reducir la interferencia mutua.

• Se agregan dispositivos de protección contra sobretensiones, como diodos TVS y varistores, a los canales de entrada y salida.

• Nivel de software:
  Algoritmos de filtrado digital (como filtrado de media y filtrado de mediana) eliminan aún más el ruido aleatorio para garantizar la estabilidad de la se?al.

• Flujo de trabajo de entrada de se?al:
  Se?al de corriente de 4-20mA de salida de sensores de campo (como transmisores de presión) → conectada a los terminales de entrada de P0916CC → convertida en voltaje por el circuito de acondicionamiento de se?ales → convertida en valores digitales por el ADC sigma-delta → transmitida a la unidad de control lógico a través del circuito de aislamiento → enviada al sistema DCS a través del bus.

• Flujo de trabajo de salida de se?al:
  El DCS envía comandos de control (valores digitales) → se transmiten a P0916CC a través del bus → la unidad de control lógico analiza los comandos → el DAC los convierte en se?ales de voltaje → el circuito de impulsión de corriente genera se?ales de 4-20mA → se envían a actuadores (como válvulas de control) después del aislamiento.