Descri??o do produto
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I. Vis?o Geral
O ABB UNS4681V511 é um módulo central para controle de processos industriais da série Industrial IT do Grupo Suí?o ABB. Sua posi??o central é fornecer fun??es de controle em loop fechado de alta precis?o e interbloqueio lógico para processos industriais complexos (como rea??es contínuas, regula??o multivariável e produ??o em lotes) em indústrias incluindo engenharia química, petróleo e gás, energia elétrica e metalurgia. é um componente chave dos Sistemas de Controle Distribuído (DCS) da série ABB AC 800M ou Freelance.
Integrando processamento de sinal de múltiplos canais, algoritmos de controle de alto desempenho e interfaces de comunica??o flexíveis, o módulo permite a coleta, cálculo e saída de controle em tempo real de vários tipos de parametros de processo, como temperatura, press?o, vaz?o e nível de líquido. Isso garante a estabilidade, seguran?a e eficiência dos processos de produ??o industrial. é adequado para cenários como controle de reatores em grandes usinas petroquímicas, regula??o do nível de água do evaporador em usinas de energia elétrica e controle de parametros de processo de lamina??o em usinas metalúrgicas, resolvendo efetivamente desafios de controle como acoplamento multivariável, grande atraso temporal e forte interferência em condi??es de trabalho complexas.
O módulo adota um design padr?o de placa industrial 3U (dimens?es aproximadamente 220mm×160mm×40mm), que é compatível com os slots de gabinete padr?o da ABB e realiza a intera??o de dados de alta velocidade com o controlador principal do sistema via barramento do plano de fundo. Seu invólucro é feito de plástico refor?ado (classifica??o de retardamento de chama UL94 V-0), apresentando excelente desempenho de isolamento e dissipa??o de calor. Com uma faixa de temperatura de opera??o de -10℃~60℃, pode se adaptar à maioria dos ambientes industriais locais. Suporta configura??es redundantes (redundancia de energia, redundancia de comunica??o) e tem um Tempo Médio Entre Falhas (MTBF) de ≥150.000 horas, atendendo aos rigorosos requisitos dos processos industriais para módulos de controle, incluindo "alta confiabilidade, longa vida útil e forte adaptabilidade".
A interface de sinal é compatível com sinais analógicos, digitais e pulsos, permitindo a conex?o direta com sensores locais, atuadores e dispositivos inteligentes de terceiros, possibilitando assim a constru??o e expans?o rápidas de loops de controle.
II. Parametros Técnicos
Parametros Elétricos
2. Parametros Ambientais e de Confiabilidade
3. Parametros de Controle e Comunica??o
III. Características Funcionais
1. Processamento de Sinal de Múltiplos Canais e Tipos
O UNS4681V511 possui capacidades abrangentes de processamento de sinal, cobrindo vários sinais de sensoriamento comuns em processos industriais e atendendo aos requisitos de controle coordenado de múltiplos parametros:
Aquisi??o e Saída de Sinal Analógico
Ele integra 8 canais de entrada analógica (AI) e 4 canais de saída analógica (AO). Os canais AI suportam tipos de sinal como 4-20mA CC, 0-10V CC, PT100/RTD (-200℃~850℃) e termopares (Tipo K/J/T), com resolu??o de convers?o A/D de 16 bits, precis?o de amostragem de ±0,05% FS e período de amostragem ≤100μs. Por exemplo, no controle de reatores químicos, pode coletar simultaneamente parametros como temperatura de rea??o (termopar Tipo K), press?o do reator (4-20mA) e vaz?o de alimenta??o (4-20mA) com um erro de medi??o ≤0,1%, fornecendo dados de entrada precisos para os algoritmos de controle.
Os canais AO suportam saída de 4-20mA CC ou 0-10V CC, com resolu??o D/A de 12 bits e precis?o de saída de ±0,1% FS, que pode acionar atuadores como válvulas de controle e inversores. Por exemplo, ele sai um sinal de 4-20mA para controlar a abertura de uma válvula de controle de vapor com base no desvio de temperatura, alcan?ando a regula??o estável da temperatura de rea??o.
Intera??o de Sinal Digital e de Pulso
Inclui 16 canais de entrada digital (DI) e 8 canais de saída digital (DO). Os canais DI suportam sinais de contato seco/úmido de 24V CC com um tempo de resposta ≤1ms e podem coletar o status de equipamentos locais (como feedback de abertura/fechamento de válvulas, status de opera??o de bombas e contatos de alarme de falha). Por exemplo, no controle de dutos de petróleo, coleta sinais de status como "alarme de sobrepress?o" de interruptores de press?o e "interrup??o de vaz?o" de interruptores de vaz?o.
Os canais DO adotam saída de relé (2A@250V CA/30V CC), suportam a configura??o do modo aberto normalmente/fechado normalmente e podem acionar válvulas solenóides, luzes indicadoras e pequenos relés para realizar o controle de início/parada de equipamentos ou a??es de interbloqueio. Por exemplo, depois de receber um comando de "parada de emergência", ele desliga a fonte de energia da bomba de alimenta??o via canal DO.
Enquanto isso, o módulo é equipado com 2 canais de entrada de pulso (PI) que suportam sinais de pulso de 0-10kHz e podem ser conectados a dispositivos como medidores de vaz?o de vórtice e codificadores para realizar fun??es como acumula??o de vaz?o e medi??o de velocidade de rota??o.
Processamento Anti-Interferência de Sinal
Todos os canais de sinal adotam isolamento óptico-eletr?nico (tens?o de isolamento ≥2,5kVrms) e design de filtragem EMC, conforme a norma industrial anti-interferência IEC 61000-6-2. Eles fornecem prote??o ESD de ±8kV (descarga a ar)/±4kV (descarga por contato) e prote??o EFT (Transiente Elétrico Rápido) de ±2kV, que pode resistir à interferência eletromagnética de alta frequência gerada por inversores e motores de alta tens?o em locais industriais, garantindo a estabilidade da aquisi??o e saída de sinal. Por exemplo, no controle de laminadores em usinas de a?o, o sinal de temperatura coletado pelo módulo flutua em ≤0,1℃, evitando opera??es erradas de controle causadas por interferência.
2. Algoritmos de Controle de Alto Desempenho e Interbloqueio Lógico
O módulo tem vários algoritmos de controle de nível industrial e fun??es de programa??o lógica incorporados para atender aos requisitos de controle de processos complexos:
Algoritmos de Controle Multivariável Avan?ados
Suporta algoritmos como PID (Proporcional-Integral-Derivativo), auto-sintoniza??o de PID, controle em cascata, controle de avan?o e controle de raz?o. A fun??o de auto-sintoniza??o de PID pode otimizar automaticamente os parametros do PID (ganho proporcional, tempo integral, tempo derivativo) com base nas características dinamicas do objeto do processo (como atraso temporal e ganho) sem depura??o manual repetida. Por exemplo, no controle do nível de água do evaporador em usinas de energia elétrica, o módulo usa controle PID em cascata, com "nível de água" como a variável de controle principal e "vaz?o de água de alimenta??o" como a variável de controle secundária, compensando rapidamente o impacto das flutua??es de press?o de água de alimenta??o no nível de água, com uma precis?o de controle de ±5mm (faixa de nível de água: 0-5m).
O controle de avan?o pode pre-compensar interferências conhecidas (como mudan?as na quantidade de alimenta??o). Por exemplo, no controle de colunas de destila??o químicas, a taxa de refluxo é ajustada com antecedência de acordo com as mudan?as na vaz?o de alimenta??o para evitar grandes flutua??es na temperatura da coluna.
Interbloqueio Lógico e Controle em Lotes
Ele integra um ambiente de programa??o padr?o IEC 61131-3, suportando linguagens de programa??o como Diagrama em Escada (LD), Diagrama de Bloco de Fun??o (FBD) e Texto Estruturado (ST), permitindo controle lógico complexo de interbloqueio e controle de produ??o em lotes. Por exemplo, no processo de rea??o em lotes da indústria farmacêutica, a programa??o FBD é usada para realizar o controle sequencial de "alimenta??o→aquecimento→mantenimento de temperatura→resfriamento→descarga", ao mesmo tempo em que define condi??es de interbloqueio (como desligar o aquecimento se a temperatura exceder o limite e alívio de press?o de emergência se a press?o for muito alta) para garantir a consistência e seguran?a da produ??o em lotes. O tempo de resposta da opera??o lógica é ≤1ms, o que pode atender aos requisitos de interbloqueio de alta velocidade (como fechamento de válvulas de emergência em 100ms em caso de vazamento de dutos de petróleo).
Cálculo e Processamento de Dados
Equipado com uma unidade aritmética de ponto flutuante de 32 bits incorporada, suporta fun??es de processamento de dados como as quatro opera??es fundamentais, fun??es trigonométricas e análise estatística (por exemplo, média, máximo, mínimo), permitindo o cálculo em tempo real dos parametros de processo coletados. Por exemplo, no processo de lingotamento contínuo de usinas metalúrgicas, ele calcula a temperatura média dos lingotes medidos por vários termopares, que serve como base para o controle de ajuste de largura e espessura. Ele também suporta o cache de dados históricos (capaz de armazenar os últimos 1.000 registros de parametros -chave), facilitando a rastreabilidade das causas de flutua??o do processo.
3. Design Redundante e Alta Confiabilidade
Para atender à demanda por "produ??o contínua e ininterrupta" em processos industriais, o UNS4681V511 aumenta a confiabilidade do sistema por meio de vários designs de redundancia e prote??o:
Redundancia de Energia e Comunica??o
Ele suporta duas entradas de energia redundantes de 24V CC (faixa de tens?o larga de 18-32V CC) e tem um circuito de monitoramento e comuta??o de energia incorporado. Quando qualquer fonte de energia está com sobretens?o (>32V CC), sub - tens?o (<18V DC), or power-off, it can automatically switch to the standby power supply within 50μs, ensuring uninterrupted power supply to the module's core circuit.
In terms of communication, it supports dual redundant backplane buses or redundant Ethernet (PROFINET/Modbus TCP). When the main communication link fails, it switches to the standby link within 100ms to avoid data transmission interruption. For example, in large petrochemical plants, the redundant design can reduce the system failure shutdown rate to below 0.01%.
Fault Self-Diagnosis and Fault Tolerance
It has a built-in full-link fault diagnosis function that can real-time monitor issues such as AI/AO channel open/short circuits, DI/DO contact faults, power abnormalities, and communication interruptions. The diagnosis results are intuitively displayed via LED indicators (PWR: green for power, RUN: green for operation, ERR: red for fault, COMM: yellow for communication). Meanwhile, fault codes (e.g., "E03: AI1 channel open circuit", "E12: DO4 relay fault") are uploaded to the DCS operator station via the communication interface, allowing maintenance personnel to quickly locate faults.
It also supports fault-tolerant control. When a non-critical channel fails, the module automatically activates a backup control strategy (such as replacing the faulty signal with a backup temperature sensor signal) to ensure the control loop is not interrupted.
Environmental Adaptability
With an operating temperature range of -10℃~60℃ and relative humidity of 5%~95% (non-condensing), it can adapt to high-humidity environments in chemical workshops and high-temperature environments in metallurgical workshops. The module surface is coated with a moisture-proof coating, and the PCB board adopts lead-free soldering technology (complying with RoHS 2.0 standard). Key components (such as operational amplifiers and relays) are industrial-grade long-life devices (service life ≥10 years), ensuring long-term stable operation.
4. Flexible Communication and System Integration
The module has rich communication interfaces, enabling seamless integration with DCS systems, on-site equipment, and industrial Internet platforms:
Local Bus Communication
It connects to the ABB AC 800M or Freelance main controller via a dedicated backplane bus with a transmission rate of 40MB/s, supporting high-speed interaction of real-time control data (such as set values, measured values, output values) and diagnostic information. The data transmission delay is ≤1ms, meeting the real-time control requirements of industrial processes (such as millisecond-level pressure regulation).
Industrial Ethernet and Fieldbus
It is equipped with 1 PROFINET interface (transmission rate: 100Mbps) and 1 Modbus TCP interface, which can be connected to the factory industrial Ethernet to realize data interaction with operator stations, engineer stations, and historians (historical databases). It also supports Modbus RTU (RS485) fieldbus, which can connect to third-party intelligent devices (such as intelligent transmitters and frequency converters). For example, in a water treatment plant, the module collects the frequency of the dosing pump frequency converter via Modbus RTU and uploads it to the central control room via PROFINET, realizing remote monitoring and regulation of the dosing process.
System Compatibility
It is fully compatible with the ABB Industrial IT software platform (such as Control Builder M and Operation Builder). Engineers can use Control Builder M software to configure parameters for the module (such as channel signal type and PID parameters), write programs (logical interlocking and control algorithms), and perform online debugging. It supports the "online downfun??o de "hot - load", permitindo a modifica??o de programas de controle sem desligamento, o que se adapta ao requisito de "manuten??o sem interrup??o da produ??o" dos processos industriais.
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1A.Anshun, Guizhou, China
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