Модули аналогового ввода

Условное обозначение	Наименование модуля
R200 AI 04 011-000-AAA	Модуль аналогового ввода, 4 канала диапазон измерения — 0…20 мА, 4…20 мА; погрешность измерения в нормальных условиях работы — ±0,1%; общая гальваническая изоляция.
R200 AI 02 031-000-AAA	Модуль аналогового ввода, 2 канала 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.
R200 AI 02 041-000-AAA	Модуль аналогового ввода, 2 канала диапазон измерения (программно-конфигурируемый) — 0…+10 В, -10…+10 В; 0…20 мА, 4…20 мА; погрешность измерения в нормальных условиях работы — ±0,025%; поканальная гальваническая изоляция; индивидуальный АЦП на каждый канал.
R200 AI 04 051-000-AAA	Модуль аналогового ввода, 4 канала диапазон измерения (программно-конфигурируемый) — 0…+10 В, -10…+10 В; 0…20 мА, 4…20 мА; погрешность измерения в нормальных условиях работы — ±0,1%; поканальная гальваническая изоляция; один АЦП на все каналы.
R200 AI 04 081-000-AAA	Модуль аналогового ввода, 4 канала диапазон измерения — 4…20 мА; погрешность измерения в нормальных условиях работы — ±0,1 %; поддержка HART-протокола; один АЦП и один HART-модем на все каналы; общая 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.).

Вычисление электрической величины Y_i 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 Y_i, производится вычисление текущего усредненного значения электрической величины U_i как экспоненциальное взвешенное скользящее среднее по формуле

(2)

где λ – коэффициент усреднения (задается пользователем).

Рисунок 1 - Зависимость аналогового сигнала от коэффициента усреднения λ

Инженерная величина X_i рассчитывается по формуле

(3)

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 Y_i минимально возможного Y_min (например, меньше 4 мА), выставляется признак выхода сигнала за нижнюю границу измерения электрической величины. Если значение Y_i выше максимально возможного Y_max (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 изменения инженерного значения V_max. Под скоростью изменения инженерной величины V_i 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 V_max.

Если текущая скорость изменения V_i больше по модулю, чем V_max, 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 X_i рассчитывается некоторое X′_i – теоретическое возможное значение инженерной величины, изменяющееся со скоростью V_max в том же направлении, в котором зафиксирован выброс.

Теоретическое значение X′_i рассчитывается по формуле

(4)

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

Варианты окончания обработки выброса

Как только достигнуто условие

проверяем направление дальнейшего изменения величины:

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

Рисунок 2 - Направление изменения величины X_i совпадает с направлением выброса

если направление изменения величины X_i 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 изменения величины X_i не совпадает с направлением 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 X_0. 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.

Индикация

Соответствие свечения функциональных индикаторов модуля состоянию входного канала представлено в таблице.

Индикация состояния каналов модулей аналогового ввода

Состояние индикатора	Состояние канала
Не горит	Канал замаскирован либо отсутствует питание внешних цепей модуля
Горит зеленым	Входной сигнал в границе измерения электрической величины
Горит желтым	Входной сигнал вышел за границу измерения электрической величины
Горит красным	Входной сигнал вышел за границу измерения АЦП, возможные причины – обрыв линий датчика либо короткое замыкание на линии

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).

Модули аналогового ввода

Обработка входного сигнала в модулях аналогового ввода

Рисунок 1 - Зависимость аналогового сигнала от коэффициента усреднения λ

Контроль границ диапазонов измерения

Контроль выбросов сигнала

Варианты окончания обработки выброса

Рисунок 2 - Направление изменения величины Xi совпадает с направлением выброса

Рисунок 3 - Направление изменения величины Xi не совпадает с направлением выброса

Статус бракования канала по выбросу

Индикация

Индикация состояния каналов модулей аналогового ввода

Защита от короткого замыкания

Ваш заказ

Контактные данные

Связаться с нами

Техническая поддержка

Связаться с нами

Рисунок 2 - Направление изменения величины X_i совпадает с направлением выброса

Рисунок 3 - Направление изменения величины X_i не совпадает с направлением выброса