Emerson 5X00121G01 tarjeta de entrada de resistencia térmica

Emerson 5X00121G01 tarjeta de entrada de resistencia térmica

Características funcionales:

Entrada multicanal: Equipada con 8 canales, puede recibir y procesar simultáneamente las se?ales de entrada de 8 sensores RTD, lo que permite la monitorización de la temperatura en múltiples puntos clave, logrando una cobertura integral de datos y un control efectivo del proceso.

Amplio soporte de tipos de entrada: Admite tipos comunes de resistencias térmicas, como PT100 (α=0.00385), con un rango de medición de temperatura de -200 °C a + 850°C, lo que puede satisfacer diversas necesidades de medición de temperatura industrial.

Medición de alta precisión: Con una precisión de ±0.1% FS (escala completa), puede garantizar la alta precisión de la medición de temperatura, lo que es útil para optimizar el proceso de producción y prevenir situaciones como sobrecalentamiento o enfriamiento insuficiente.

Fuerte adaptabilidad ambiental: El rango de temperatura de funcionamiento es de -40 °C a + 85°C, y la humedad relativa es del 5% al 95% (sin condensación). Puede mantener un funcionamiento fiable en entornos industriales hostiles y adaptarse a diversas condiciones como alta temperatura, baja temperatura y humedad.

Aislamiento eléctrico: Cada canal de entrada está equipado con una función de aislamiento eléctrico, que puede prevenir la interferencia eléctrica, garantizar la seguridad e integridad de la transmisión de datos y mejorar la capacidad de anti-interferencia y la fiabilidad del módulo.

Campo de aplicación:

Control de procesos: Ampliamen aplicado en industrias como petroquímica, energía y acero, se utiliza para la monitorización y control de la temperatura para garantizar la producción segura y la calidad del producto. Con datos de temperatura precisos, el sistema de control puede ajustar el proceso de calentamiento o enfriamiento en tiempo real para mantener condiciones de trabajo ideales.

Sistema de adquisición de datos: Puede utilizarse para tareas de adquisición de datos a gran escala, resumiendo datos de temperatura de múltiples puntos y cargándolos al sistema de computadora superior para su procesamiento y análisis centralizados, lo que ayuda a los ingenieros a localizar rápidamente problemas y tomar medidas correspondientes.

Sistema de automatización: A menudo se combina con sistemas PLC y DCS para lograr el control en bucle cerrado de la temperatura en la automatización industrial. Por ejemplo, en grandes refinerías de petróleo, los datos de temperatura obtenidos se pueden enviar de vuelta al sistema de control para ajustar las condiciones de combustión del horno de calentamiento y garantizar una calidad constante del producto.

Estado de las luces indicadoras:

Luz P (verde): Se enciende cuando hay suministro de energía normal, lo que indica que el suministro de energía del módulo es normal.

Luz C (verde): Se enciende cuando el controlador se comunica normalmente y el monitor de tiempo de comunicación no muestra tiempo de espera de comunicación agotado, lo que indica que la comunicación del módulo es normal.

Luz E (roja): Es una luz indicadora de falla externa.

Luz I (roja): Esta es una luz indicadora de falla interna. Se enciende cuando se produce una falla dentro del módulo. Generalmente, en este momento se debe reemplazar el módulo electrónico.

Principio de funcionamiento

Marco lógico de funcionamiento central

El 5X00121G01 funciona como un módulo de adquisición de se?ales de resistencia térmica (RTD). Su principio de funcionamiento se basa en las características de resistencia-temperatura de la resistencia térmica. A través de circuitos puente, acondicionamiento de se?ales, conversión analógico-digital y transmisión de comunicación, convierte la magnitud física de temperatura en una se?al digital que puede ser reconocida por el sistema de control. El proceso específico es el siguiente:

Análisis de detalles del principio clave

El principio básico de medición de temperatura por resistencia térmica

Características del sensor RTD: El módulo admite resistencias térmicas como PT100 (por ejemplo, PT100 con α=0.00385), y sus valores de resistencia muestran una relación lineal con los cambios de temperatura (por ejemplo, la resistencia es de 100Ω a 0℃, y por cada aumento de 1℃ en la temperatura, la resistencia aumenta aproximadamente 0.385Ω).

Método de medición: A través de conexiones de 2 hilos / 3 hilos / 4 hilos (el módulo admite múltiples métodos de cableado), se utiliza una fuente de corriente constante o una fuente de voltaje constante para alimentar el RTD, convirtiendo los cambios de resistencia en se?ales de voltaje.

2. Proceso de adquisición y acondicionamiento de se?ales

Conversión de circuito puente

El módulo integra internamente un puente Wheatstone y utiliza el RTD como uno de los brazos del puente. Cuando la temperatura cambia, el valor de resistencia del RTD cambia, el puente se desequilibra y produce una peque?a diferencia de voltaje (por ejemplo, nivel μV).

Amplificación y filtrado de se?ales

La se?al de voltaje débil de salida se amplifica a un rango adecuado (por ejemplo, ±10V) por un amplificador operacional (OP Amp), y al mismo tiempo, se elimina la interferencia de alta frecuencia (por ejemplo, ruido electromagnético) a través de un filtro pasa-bajos para garantizar la pureza de la se?al.

3. Conversión analógico-digital (Conversión A/D)

La se?al de voltaje analógica acondicionada se convierte en una cantidad digital por el convertidor A/D de alta precisión (por ejemplo, resolución de 16 bits o superior) integrado en el módulo. Tomando PT100 como ejemplo, el rango de medición de temperatura de -200℃ a + 850℃ corresponde a valores de código digital específicos (por ejemplo, 0-65535), y la precisión de conversión alcanza ±0.1% FS (escala completa).

4. Procesamiento de datos y transmisión de comunicación

Corrección de linealización

Debido a la no linealidad de la relación resistencia-temperatura de la resistencia térmica (especialmente en la sección de alta temperatura), el módulo linealiza los datos a través de compensación de circuito de hardware o algoritmos de software (por ejemplo, ajuste polinomial) para garantizar la precisión de la correspondencia entre el valor de temperatura y el valor de código digital.

Interfaz de comunicación y Protocolo:

Los datos digitales de temperatura convertidos se transmiten al sistema PLC o DCS a través de la interfaz CANBUS o RS485 del módulo, admitiendo protocolos de comunicación como HART 7.0, y permitiendo la interacción bidireccional de datos (por ejemplo, configuración de parámetros y lectura de estado).

5. Dise?o de aislamiento eléctrico y anti-interferencia

Cada canal de entrada del módulo adopta tecnología de aislamiento óptico o magnético para aislar eléctricamente el lado de entrada (sensor RTD) del lado de salida (sistema de control), previniendo la interferencia de modo común y la tensión de sobretensión que da?en el circuito interno, y al mismo tiempo evitando la interferencia cruzada de se?ales entre canales.

Mecanismo de trabajo colaborativo de módulos funcionales clave

Las funciones y roles de los componentes del módulo

La fuente de corriente constante/puente proporciona una excitación estable para el RTD, convirtiendo los cambios de resistencia en se?ales de voltaje

El circuito de acondicionamiento de se?ales amplifica y filtra se?ales débiles para mejorar la relación se?al-ruido

El convertidor A/D convierte el voltaje analógico en una cantidad digital, determinando la resolución y precisión de la medición

El microprocesador realiza cálculos linealizados, diagnóstico de fallas (por ejemplo, detección de desconexión) y procesamiento de protocolos de comunicación

El circuito de aislamiento previene la interferencia y garantiza la fiabilidad de la transmisión de se?ales

Mecanismo de diagnóstico de fallas y autocalibración

Detección de desconexión: Cuando el RTD se desconecta del módulo y el desequilibrio del puente supera el umbral, el módulo reporta la falla a través de la "luz e" (falla externa) o la interfaz de comunicación.

Función de autocalibración: El módulo admite la calibración de cero/escala completa de forma regular o manual. Al comparar con la fuente de resistencia estándar interna, corrige el error de deriva durante el uso a largo plazo para mantener la precisión de la medición.