Foxboro FBM201 P0914SQ Module d'interface d'entrée analogique

Foxboro FBM201 P0914SQInformations de base

• Origine: états-Unis.

• Poids: Environ 0,5 kg.

• Dimensions: 43 mm × 43 mm × 25 mm.

• Plage de température de fonctionnement: -20 °C à +60 °C.

• Plage d'humidité: 0 à 95 % (sans condensation).

Caractéristiques fonctionnelles

• Nombre de canaux: Fournit 8 canaux d'entrée analogique indépendants.

• Types de signaux d'entrée: Prend en charge plusieurs types de signaux analogiques, tels que des signaux de courant de 0-20 mA, des signaux de tension de 0-10 V, etc.

• Isolation électrique: L'isolation électrique entre les canaux protège efficacement le module contre le bruit électrique et les interférences, garantissant ainsi une transmission de signaux stable et fiable.

Domaines d'application

Principe de fonctionnementI. Positionnement et fonctions de base du module

• Scénarios d'application: En tant que module d'interface de bus de terrain, il est couramment utilisé pour connecter les instruments de terrain (tels que les capteurs et les actionneurs) aux systèmes de contr?le pour réaliser la transmission et le traitement de signaux analogiques ou numériques.

• Fonctions principales:

• Collecte les signaux d'entrée (tels que le courant, la tension, la température, etc.) des dispositifs de terrain et les convertit en signaux numériques reconnaissables par le système.

• Re?oit les commandes de sortie du système de contr?le et les convertit en signaux analogiques ou numériques exécutables par les dispositifs de terrain.

• Prend en charge la communication de données avec d'autres modules ou contr?leurs via le bus de terrain (tel que le FOUNDATION Fieldbus).

II. Architecture matérielle et flux de traitement des signaux

1. Composition matérielle

• Section d'alimentation: Re?oit l'alimentation externe (généralement une alimentation continue) pour fournir une tension de fonctionnement stable aux circuits internes du module.

• Interfaces de signal:

• Canaux d'entrée: Se connectent aux extrémités d'entrée de signal des instruments de terrain, prenant en charge plusieurs types de signaux (tels que le courant de 4-20 mA, la tension de 0-10 V, les signaux de thermocouple/thermistor, etc.).

• Canaux de sortie: Envoient des signaux de contr?le aux dispositifs de terrain, tels que la commande de vannes, de moteurs, etc.

• Processeur et mémoire:

• Microprocesseur intégré (MCU): Responsable de l'exécution des algorithmes de traitement de signal, des protocoles de communication et de la logique de contr?le du module.

• Mémoire (telle que la mémoire flash, la RAM): Stocke les paramètres de configuration du module, les codes de programme et les données temporaires.

• Interface de communication: Se connecte aux contr?leurs ou aux autres modules via le bus de terrain (tel que le bus H1), en suivant des protocoles de communication spécifiques (tel que le protocole FOUNDATION Fieldbus).

2. Principe de traitement des signaux

• Traitement du signal d'entrée:

• Les signaux analogiques (tels que 4-20 mA) sortis par les instruments de terrain entrent dans le module via les canaux d'entrée.

• Après un prétraitement tel que le filtrage et l'amplification, les signaux sont convertis en signaux numériques par un convertisseur analogique-numérique (CAN).

• Les signaux numériques sont traités par le processeur pour la linéarisation, la conversion de plage, le diagnostic de défaut (tel que la détection de dépassement de plage, de déconnexion), etc., et convertis en unités de mesure (telles que les valeurs de température, de pression).

• Les données traitées sont transmises au système de contr?le via le bus de terrain pour que les opérateurs puissent surveiller ou participer aux opérations de logique de contr?le.

• Traitement du signal de sortie:

• Les commandes de contr?le numériques (telles que les valeurs de réglage de l'ouverture de vanne) envoyées par le système de contr?le via le bus de terrain entrent dans le module.

• Après avoir re?u les commandes, le processeur les décode et les vérifie pour garantir la validité des données.

• Les signaux numériques sont convertis en signaux analogiques (tels que 4-20 mA) par un convertisseur numérique-analogique (CNA), ou directement sortis en tant que signaux numériques (tels que les signaux de commutation).

• Les signaux de sortie sont amplifiés par le circuit d'entra?nement et transmis aux dispositifs de terrain pour réaliser le contr?le des actionneurs.

III. Protocole de communication et mécanisme d'interaction de données

1. Communication sur le bus de terrain

• Norme de protocole: Basé sur le protocole FOUNDATION Fieldbus, prenant en charge le bus H1 (bus de terrain à basse vitesse, taux de transmission de 31,25 kbps), adapté aux scénarios de contr?le en temps réel dans les domaines industriels.

• Mode de communication:

• Adopte une topologie en bus, où plusieurs modules peuvent être connectés au même bus, et différents dispositifs sont distingués par codage d'adresse.

• Prend en charge la communication périodique (transmission programmée de données de processus) et la communication apériodique (telle que la configuration de paramètres, l'alarme de défaut).

• Flux de transmission de données:

• En tant que dispositif ma?tre du bus, le contr?leur envoie des commandes d'interrogation à chaque dispositif esclave (tel que FBM201) selon le cycle.

• Après avoir re?u les commandes, FBM201 empaquette les données d'entrée collectées ou les informations d'état et les transmet de retour au contr?leur via le bus.

• Le contr?leur met à jour la stratégie de contr?le en fonction des données re?ues et envoie des commandes de sortie à FBM201.

2. Logique d'interaction de données

• Actualisation des données d'entrée: Le module collecte les signaux de terrain selon le cycle défini (tel que des millisecondes à des centaines de millisecondes) pour garantir la réactivité des données.

• Mise en cache des données de sortie: Après avoir re?u les commandes du contr?leur, les données sont d'abord stockées dans la zone de cache puis sorties après vérification pour éviter les interruptions ou les erreurs de signal.

• Mécanisme de redondance et de tolérance aux pannes: Prend en charge la configuration de redondance (telle que la communication sur double bus) dans certains scénarios. En cas de panne du bus principal, il bascule automatiquement sur le bus de secours pour garantir la fiabilité du système.

IV. Logique de contr?le et gestion des pannes

1. Fonctions de contr?le intégrées

• Certains modules FBM201 prennent en charge une logique de contr?le locale simple (telle que l'alarme de seuil, la sélection de signal, le calcul de linéarisation), qui peut traiter préliminairement les signaux de terrain sans dépendre du contr?leur.

• Par exemple : lorsque le signal d'entrée dépasse la limite supérieure définie, le module peut directement sortir un signal d'alarme ou déclencher une action d'interconnexion locale.

2. Diagnostic et protection contre les pannes

• Fonction d'auto-diagnostic: Le module surveille en permanence son propre état matériel (tel que la tension d'alimentation, la précision du CAN/CNA, la liaison de communication). Lorsqu'une panne est détectée, il envoie des informations d'alarme via les indicateurs lumineux ou le bus.

• Gestion des pannes de signal:

• Lorsque le signal d'entrée est déconnecté ou en dépassement de plage (tel que le courant inférieur à 3,8 mA), le module peut être configuré pour sortir une valeur par défaut (telle que le maintien de la dernière valeur valide, la sortie d'une valeur de sécurité) ou déclencher une alarme.

• Lorsque le canal de sortie est en panne (tel que court-circuit, ouverture), il coupe automatiquement la sortie ou bascule sur le canal de secours (si une configuration de redondance est disponible).

V. Intégration avec les systèmes de contr?le

• Acquisition de données: Acquisition en temps réel des paramètres de processus (tels que la température, la pression, le débit) des instruments de terrain, conversion en signaux numériques et téléchargement au contr?leur.

• Exécution du contr?le: Re?oit la sortie de l'algorithme de contr?le du contr?leur (tel que les résultats d'ajustement PID) et la convertit en signaux de contr?le pour les dispositifs de terrain (tels que l'ouverture de vanne, la vitesse du moteur).

• Collaboration du système: Forme un système de contr?le en boucle fermée avec le contr?leur, l'interface homme-machine (IHM) et d'autres modules pour réaliser la surveillance et la régulation automatiques des processus industriels.

VI. Scénarios d'application typiques

• Industrie des procédés: Contr?le des procédés dans des domaines tels que la pétrochimie, l'énergie, la métallurgie, tels que le contr?le de température des réacteurs, la régulation de pression des pipelines, la protection d'interconnexion de niveau de liquide, etc.

• Fabrication discrète: Scénarios nécessitant l'acquisition de signaux analogiques, tels que la surveillance de l'état des équipements de la cha?ne de production, la synthèse des données des capteurs.

Résumé