Foxboro FBM214 P0922VT Модуль интерфейса ввода связи HART

Подключение и регулировка сигнала
Поддерживает приём токовых сигналов 4-20мА или напряжённых сигналов 0-10В (конкретный тип входа настраивается). После того, как сигналы поступают в модуль через дифференциальные входные каналы, они сначала проходят через цепь регулировки сигнала, включая фильтрацию (для устранения высокочастотного шума), усиление (для соответствия диапазону аналого-цифрового преобразования) и линейзацию (для исправления нелинейных ошибок сигнала).
Например, после преобразования сигнала 4-20мА в напряжённый сигнал резистором, коэффициент усиления регулируется операционным усилителем, чтобы обеспечить соответствие диапазона сигнала, подаваемого на АЦП, измеряемому диапазону модуля.

Аналого-цифровое преобразование (АЦП)
Регулированные аналоговые сигналы преобразуются в цифровые сигналы с помощью высокоточного аналого-цифрового преобразователя (АЦП). FBM214 обычно использует АЦП типа Σ-Δ с разрешением 16 бит или выше, и точность преобразования может достигать ±0,05% от полного диапазона, обеспечивая минимальную квантовую ошибку сигнала.

Калибровка и компенсация
Модуль имеет встроенный механизм самокалибровки, который периодически калибрует нулевую точку и коэффициент усиления АЦП с помощью аппаратного эталонного источника (например, точного источника напряжения), а также поддерживает температурную компенсацию (для учета влияния изменения температуры окружающей среды на сигналы), чтобы обеспечить стабильность измерения.

Цифровой вход (DI)
Полевые переключательные сигналы (например, контакты реле и близкодействующие переключатели) подключаются к модулю через входные каналы, изолируются оптопарыми, преобразуются в сигналы уровня TTL и считываются микропроцессором. Конструкция с изоляцией может предотвратить влияние полевого электрического помеха на работу модуля и защитить внутреннюю схему от воздействия высокого напряжения.
Типичные параметры: диапазон входного напряжения 24В DC ±10%, время отклика ≤10мс.

Цифровой выход (DO)
После получения модулем цифрового управляющего сигнала от контроллера, он выводится через твердотельное реле (ТР) или реле для управления полевыми исполнительными механизмами (например, электромагнитными клапанами и индикаторными лампами). Выходные каналы также имеют электрическую изоляцию (изоляционное напряжение обычно ≥2500Вrms), чтобы избежать влияния неисправностей выходного контура на модуль.
Типы выхода: обычно сухой контактный выход (реле) или выход уровня 24В DC (твердотельный), и максимальный ток нагрузки может достигать 1А/канал.

Механизм электрической изоляции
FBM214 использует конструкцию с изоляцией каждого канала отдельно (аналоговые и цифровые каналы изолируются независимо), и реализует электрическую изоляцию между каналами и от источника питания системы с помощью трансформаторной связи (аналоговая) или оптоэлектронной связи (цифровая), предотвращая общий модовый шум и эффекты замыкания земли, чтобы обеспечить стабильность в сложных электромагнитных условиях.
Показатель изоляции: изоляционное напряжение между каналами ≥2500Вrms, изоляционное напряжение между источником питания и сигнальной землей ≥1500Вrms.

Антиинтерференционные меры
Кроме изоляции, модуль также содержит внутри ЭМИ-фильтр (фильтр электромагнитных помех), и внешний кабель должен быть экранированным парным кабелем, чтобы уменьшить влияние внешнего электромагнитного излучения на сигнал. В то же время он соответствует требованиям к вибро- и ударостойкости в промышленных условиях (например, допустимое виброускорение 5g rms, 20-500Гц).

Подключение к полевой шине
FBM214 подключается к контроллеру DeltaV (CP) через FOUNDATION Fieldbus или специальную шину связи. Протокол связи соответствует IEEE 1118, скорость передачи данных 268,75кбит/с, и максимальная длина связи может достигать 1800 метров (при использовании экранированного парного кабеля).
Режим связи: мастер-рабочая полудуплексная связь, и контроллер периодически опрашивает модуль FBM для получения входных данных или выдачи выходных команд.

Управление микропроцессором
Модуль имеет встроенный микропроцессор (например, ARM или специальный МК), который отвечает за координацию АЦП/ЦАП преобразования, обработки сигналов, анализа протокола связи и диагностики неисправностей. После обработки входных данных (например, преобразования инженерных единиц и единиц измерения), они упаковываются и отправляются контроллеру по протоколу. После получения инструкций от контроллера, он анализирует и выполняет выходной контроль или настройку параметров (например, установка диапазона и настройка коэффициента фильтра).

Реaltime и надежность
Протокол связи имеет механизм проверки ошибок (например, контрольная сумма CRC), чтобы обеспечить точность передачи данных. Также поддерживается горячее замена, и онлайн замена модуля не влияет на работу других частей системы, что повышает ремонтопригодность промышленной системы.