Задать вопрос
+7 (343) 270-23-35 sales@reglab.ru
лого Reglab

Модули аналогового ввода

Изменить стиль таблицы:

 

Условное обозначение

Наименование модуля

R600 AI 16 011-000-ААА

Модуль аналогового ввода, 16 каналов

  • диапазоны измерения — 0…20 мА, 4…20 мА;
  • погрешность измерения в нормальных условиях работы — ±0,1%;
  • общая гальваническая изоляция.


R600 AI 08 021-000-ААА

Модуль аналогового ввода, 8 каналов

  • диапазон измерения — 0…20 мА, 4…20 мА;
  • поддержка HART-протокола;
  • погрешность измерения в нормальных условиях работы — ±0,1 %;
  • поканальная гальваническая изоляция.

R600 AI 08 031-000-ААА

Модуль аналогового ввода, 8 каналов

  • диапазон измерения термосопротивления — 1…450 Ом;
  • поддержка термосопротивлений — 50М, 100М, 50П, 100П, Pt50, Pt100, 50Н, 100Н;
  • поддержка термопар - R, S, B, J, T, E, K, N, A-1, A-2, A-3, L;
  • погрешность измерения в нормальных условиях работы — ±0,1 %;
  • общая гальваническая изоляция.

R600 AI 08 041-000-ААА

Модуль аналогового ввода, 8 каналов

  • диапазон формирования управляющего сигнала — 0…20 мА, 4…20 мА;
  • погрешность формирования управляющего сигнала в нормальных условиях работы — ±0,1 %;
  • поканальная гальваническая изоляция.

 

Обработка входного сигнала в модулях аналогового ввода

Модули аналогового ввода предоставляют пользователю информацию о входном сигнале в трех вариантах:

  • непосредственно код аналого-цифрового преобразователя (АЦП);
  • значение электрической величины входного сигнала (мА, В, Ом);
  • значения инженерной величины, измеренной первичным преобразователем (давление, температура, масса, уровень и т.д.).

Алгоритм преобразования сигнала следующий: аналоговый сигнал, поступающий на вход АЦП, преобразуется в мгновенное значение кода Сi, соответствующее входному сигналу.

Вычисление электрической величины Yi производится по формуле

(1)

где k0 и k1 – коэффициенты преобразования кода АЦП в электрическую величину, которые являются параметрами калибровки канала и индивидуальны для каждого диапазона измерений каждого аналогового канала.

После того, как получена электрическая величина Yi, производится вычисление текущего усредненного значения электрической величины Ui как экспоненциальное взвешенное скользящее среднее по формуле

 (2)

где λ – коэффициент усреднения (задается пользователем).

Рисунок 1 - Зависимость аналогового сигнала от коэффициента усреднения λ

Коэффициент усреднения рассчитывается по формуле

  (3)

где tпр  – время преобразования на канал в мс (указывается в описании модуля),

Nакт – количество активных (незамаскированных) каналов (для модулей с параллельным опросом каналов данный параметр равен «1»),

tуср – время (период) усреднения, задается пользователем в мс; если равно «0», то усреднение отключено. Значение параметра «Время усреднения, мс» должно быть таким, чтобы рассчитанное от него количество циклов усреднения было больше «1». Например, для модуля R600 AI 08 041 усреднение включено, если значение «Времени усреднения, мс» не менее «4», т.к. цикл измерения на модуль – 2 мс.

Инженерная величина Xi рассчитывается по формуле

(4)

где K0 и K1 – коэффициенты преобразования электрической величины в инженерную. Данные коэффициенты задаются пользователем. Они индивидуальны для каждого аналогового канала.

Контроль границ диапазонов измерения

На каждом из трех этапов преобразования входного аналогового сигнала функционирует алгоритм проверки сигнала на выход за границы:

  • при достижении сигналом границ измерения АЦП (приходит максимальный или минимальный код АЦП), значение физической величины приравнивается максимальному или минимальному возможному значению для данного типа данных соответственно и выставляется признак недостоверности канала по выходу за нижнюю или верхнюю границы АЦП;
  • при достижении электрической величины Yi минимально возможного Ymin (например, меньше 4 мА), выставляется признак выхода сигнала за нижнюю границу измерения электрической величины. Если значение Yi выше максимально возможного Ymax (например, больше 20 мА), то выставляется признак выхода сигнала за верхнюю границу измерения электрической величины;
  • выход за пределы инженерной величины обрабатывается аналогично выходу за пределы электрической величины. Пределы инженерной величины задаются пользователем.

Контроль выбросов сигнала

Помимо отслеживания выхода сигнала за пределы измерения, производится также контроль выбросов сигнала и бракование канала при достижении определенных условий.

Выброс обнаруживается следующим образом: 

Первоначально пользователь задает максимальную скорость Vmax изменения инженерной величины. Под скоростью Vi изменения инженерной величины подразумевается прирост ΔX величины X за время одного цикла опроса всех незамаскированных каналов (максимальное значение цикла равняется величине параметра «Время преобразования на модуль, мс»). При параллельном опросе каналов время цикла не зависит от количества замаскированных каналов и всегда равняется времени преобразования на модуль.

Пример 

Имеется емкость с жидкостью. Пользователю известно, что уровень жидкости не может увеличиваться или уменьшаться быстрее, чем на 1 м за 30 сек. Исходя из этого вычисляется, как может измениться уровень за цикл опроса (например, 2 мс) и указывается в качестве максимальной скорости Vmax..

 Если текущая скорость изменения Vi больше по модулю, чем Vmax, то считается, что начался выброс и до его окончания все мгновенные значения бракуются. В момент начала выброса запоминается последнее достоверное мгновенное значение X0, которое подставляется в каждый цикл измерения до окончания выброса.

 Для каждого нового Xi рассчитывается некоторое X’i – теоретическое возможное значение инженерной величины, изменяющее со скоростью Vmax в том же направлении, в котором зафиксирован выброс.

Теоретическое значение X’i рассчитывается по формуле

 (5)

при этом X’0 равно X0, а знак перед ΔXmax зависит от направления выброса.

Варианты окончания обработки выброса

Как только достигнуто условие 

проверяем направление дальнейшего изменения величины:

  •  если направление изменения величины Xi совпадает с направлением выброса (пример на рисунке 2), либо Xi перестает изменяться (const), обработка выброса заканчивается сразу;

Рисунок 2 - Направление изменения величины Xi совпадает с направлением выброса

  •  если направление изменения величины Xi не совпадает с направлением выброса, то ожидаем 100 мс, после чего принудительно заканчиваем обработку выброса (пример на рисунке 3).

Если по истечении 100 мс выброс не закончился, то в первом же цикле измерения, после отключения предыдущей обработки выброса, процедура начнется заново.


Рисунок 3 – Направление изменение величины Xi не совпадает с направление выброса

На рисунках, зеленым цветом показан сигнал на входе, красным – обработка в модуле.

В ходе обработки выброса усреднение не производится, передается последнее достоверное мгновенное значение X0. Когда обработка выброса заканчивается, цикл усреднения начинается с начала, первым значение берется последнее достоверное мгновенное значение X0, зафиксированное до выброса.

Признак бракования канала, если он был выставлен при обработке выброса, по окончанию обработки снимается.

Статус бракования канала по выбросу

Статус бракования канала по выбросу формируется только при включенном алгоритме усреднения. Статус бракования канала формируется после того, как время от начала выброса сигнала превысило время нечувствительности к выбросам, определяемое в мс (параметр «Время нечувствительности»). Время нечувствительности к выбросам сигнала дает пользователям возможность настроить изменение так, чтобы формирование статуса бракования канала происходило с задержкой.

Если «Время нечувствительности» равняется «0», то статус бракования канала будет выставляться сразу по факту начала выброса.

Если пользователь допускает наличие в усредненной измеряемой величине определенной доли недостоверных значений, появившихся в результате замораживания текущего значения на время выброса, он может выставить значение времени нечувствительности отличное от «0». Так, при цикле усреднения 100 мс, пользователь, выставляя значение времени нечувствительности равное 10 мс, допускает наличие в итоговом усредненном значении 10 % недостоверных значений. Однако нужно учесть, что благодаря определению такой зоны нечувствительности появляется возможность того, что выброс закончится раньше, чем истечет время нечувствительности и статус бракования сигнала выставлен не будет.

 

Защита от короткого замыкания

Входные цепи модулей аналогового ввода оборудованы самовосстанавливающимся предохранителем, обеспечивающим защиту от короткого замыкания в измерительной цепи. Предохранитель срабатывает в том случае если ток, протекающий через измерительную цепь, превысит значение токовой отсечки предохранителя (от 50 до 100 мА, в зависимости от температуры окружающей среды). Восстановление предохранителя произойдет после того, как напряжение на входных клеммах измерительного канала опустится ниже порога сброса предохранителя (от 12 до 20 В, в зависимости от характеристик конкретного экземпляра предохранителя).

Контактные данные

Комментарии