Das AI820 ist ein leistungsstarkes, multifunktionales differenzielles Analogeingangsmodul, Teil der ABB Ability™ System 800xA®-Hardwarefamilie, das für die hochpräzise Signalerfassung in industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen entwickelt wurde. Dieses Modul bietet 4 vollständig isolierte Differenzeingangskanäle. Jeder Kanal kann unabhängig als Strom- oder Spannungseingang konfiguriert werden und unterstützt verschiedene industrielle Standardsignalbereiche, einschließlich ±20 mA, 4…20 mA, ±10 V, 2…10 V usw., was eine hohe Kompatibilität und Flexibilität bietet.
Der AI820 verfügt über ein differenzielles Eingangsdesign, das Gleichtaktstörungen effektiv unterdrückt und die Genauigkeit und Stabilität der Signalerfassung in rauen Industrieumgebungen gewährleistet. Das Modul verfügt über einen hochpräzisen Analog-Digital-Wandler mit 14-Bit-Auflösung plus Vorzeichenbit. In Kombination mit geringer Temperaturdrift und hoher Störfestigkeit eignet es sich für verschiedene anspruchsvolle Anwendungen wie Prozesssteuerung, Überwachungssysteme und Datenprotokollierung.
Das Modul integriert auch die Stromverteilung für externe Zweidrahtsender. Bei Verwendung mit Extended Module Termination Units (MTUs) vereinfacht es die Feldverkabelung und reduziert die Komplexität der Systemintegration. Alle Kanäle sind mit Gruppenisolierung ausgelegt, um Signalsicherheit und Systemzuverlässigkeit zu gewährleisten.
2. Hauptmerkmale und
| Funktionsbeschreibung |
Vorteile |
| Unterstützung mehrerer Signaltypen |
Unterstützt Strom- (-20 bis +20 mA, 0 bis 20 mA, 4 bis 20 mA) und Spannungseingänge (-10 bis +10 V, 0 bis 10 V, 2 bis 10 V, -5 bis +5 V, 0 bis 5 V, 1 bis 5 V) mit hervorragender Kompatibilität. |
| Differenzeingang und hohe Isolierung |
4 differenzielle Eingangskanäle, alle Kanäle innerhalb einer Gruppe sind von der Erde isoliert. Nennisolationsspannung: 50 V. Hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR > 80 dB). |
| Hohe Genauigkeit und Auflösung |
14-Bit-Auflösung plus Vorzeichenbit. Gesamtfehler ≤ 0,1 %. Geringe Temperaturdrift (Strom: 50 ppm/°C, Spannung: 70 ppm/°C). |
| Eingebaute Schutzmechanismen |
Eingangs-Shunt-Widerstände widerstehen versehentlichem Anschließen bis zu 30 V DC. Die 250-Ω-Strommesswiderstände verfügen über eine sofortige Überlastfähigkeit von 5 W, um den Eingangskreis zu schützen. |
| HART-Kommunikationskompatibilität |
Der Eingangsschaltkreis kann HART-Kommunikationssignale übertragen und unterstützt so die Integration mit intelligenten Instrumenten. |
| Externe Senderstromversorgung |
Das Modul kann über die MTU 24-V-Gleichstrom an externe Zweidrahtsender verteilen und so die Verkabelung vereinfachen. |
| Schnelle Reaktion |
Aktualisierungszyklus für alle 4 Kanäle < 26 ms. Anstiegszeit des Eingangsfilters: 40 ms. Geeignet für die schnelle Prozesssignalerfassung. |
| Umfassende Diagnostik |
Frontplatte mit LEDs F (Fehler), R (Betrieb) und W (Warnung). Unterstützt die Statusüberwachung auf Modul- und Kanalebene. |
| Breite Umweltverträglichkeit |
Geeignet für Gefahrenbereiche der Klasse I, Div. 2/Zone 2. Zertifiziert von mehreren Schifffahrtsklassifizierungsgesellschaften. Betriebstemperaturbereich: 0…+55°C. |
| Modulare Installation |
Kompatibel mit verschiedenen MTUs (TU810, TU812, TU814, TU830, TU833). Flexible Installation, geeignet für kompakte oder erweiterte Schrankanordnungen. |
3. Funktions- und Designbeschreibung
3.1 Konfiguration des Eingangskanals
Jeder Kanal des AI820 kann über Hardware-Verkabelung und Softwareeinstellungen unabhängig als Spannungs- oder Stromeingang konfiguriert werden. Spannungseingänge nutzen eine hochohmige Differentialstruktur, um Belastungseffekte zu minimieren. Stromeingänge werden zur Messung über einen internen 250-Ω-Präzisionswiderstand in Spannungssignale umgewandelt. Das Modul unterstützt die Überlagerung digitaler HART-Signale und eignet sich daher für Smart-Transmitter-Systeme.
3.2 Isolation und Störfestigkeit
Alle 4 Kanäle sind als eine Gruppe elektrisch vom ModuleBus und der Erde isoliert, mit einer Nennisolationsspannung von 50 V und einer Spannungsfestigkeit von 500 V AC. Das hohe Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (≥80 dB) und Normalmodusunterdrückungsverhältnis (33 dB) gewährleisten die Signalintegrität auch in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Störungen.
3.3 Stromversorgung und -verteilung
Das Modul erhält 24 V DC-Strom vom ModuleBus und sorgt für die Stromverteilung für externe Zweidrahtsender. Bei Verwendung mit erweiterten MTUs (z. B. TU830) können Feldgeräte ohne zusätzliche Anschlüsse direkt mit Strom versorgt werden. Die Stromversorgungsleitungen verfügen über keine Strombegrenzung; Der Schutz beruht auf Sicherungen innerhalb der MTU oder externen Schaltkreisen.
3.4 Schutzmechanismen
Überspannungsschutz: Stromeingänge können einem versehentlichen Anschluss von bis zu 30 V DC standhalten. Die 250-Ω-Messwiderstände verfügen über eine sofortige Überlastfähigkeit von 5 W.
Filterung und Stabilität: Jeder Kanal ist mit einem Tiefpassfilter (LPF) mit einer Anstiegszeit von 40 ms ausgestattet, der hochfrequentes Rauschen effektiv unterdrückt.
Statusüberwachung: Das Modul umfasst eine interne Stromversorgungsüberwachung und Kanaldiagnose. Fehler werden über LEDs auf der Vorderseite und Systembus-Alarme angezeigt.
3.5 Verkabelung und MTU-Kompatibilität
Der AI820 ist mit verschiedenen Modulabschlusseinheiten kompatibel, darunter:
TU830/TU833 Erweiterte MTU: Integriert Stromverteilung und Sicherungen und unterstützt den direkten Anschluss von Dreileiterinstrumenten.
TU810/TU814 Compact MTU: Bietet Anschlüsse für den 24-V-Prozessspannungseingang; erfordert eine externe Stromverteilung.
TU812 Compact MTU: Verfügt über einen 25-poligen D-Sub-Anschluss, geeignet für Anwendungen mit hoher Verkabelungsdichte.
4. Typische Anwendungsszenarien
Der AI820 eignet sich für verschiedene industrielle Prozesssteuerungs- und Überwachungssysteme, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:
Erfassung von Prozessvariablen: Präzise Messung analoger Signale wie Temperatur, Druck, Durchfluss und Füllstand.
Energiemanagementsysteme: Überwachung und Aufzeichnung elektrischer Parameter wie Spannung, Strom und Leistung.
Gerätezustandsüberwachung: Signalerfassung von mechanischen Sensoren für Vibration, Weg, Geschwindigkeit usw.
Labor- und Prüfstände: Mehrkanalige, hochpräzise Datenerfassungssysteme.
Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen: Geeignet für Umgebungen, die für Klasse I, Div. 2/Zone 2 zertifiziert sind, z. B. in der Chemie-, Öl- und Gasindustrie.
5. Installations- und Konfigurationsempfehlungen
MTU-Auswahl: Wählen Sie den geeigneten MTU-Typ basierend auf der Komplexität der Feldverkabelung und den Anforderungen an die Stromversorgung.
Erdung und Abschirmung: Es wird empfohlen, abgeschirmte Twisted-Pair-Kabel zu verwenden und eine Einzelpunkterdung auf der Schrankseite zu implementieren, um Störgeräusche zu reduzieren.
Stromverteilung: Wenn Sie mehrere Zweidrahtsender mit Strom versorgen, berechnen Sie den Gesamtstrom und stellen Sie sicher, dass die MTU-Sicherungskapazität ausreichend ist.
Umweltaspekte: Stellen Sie bei Hochtemperatur- oder dicht gepackten Installationen eine ausreichende Wärmeableitung sicher, um das Modul innerhalb seines Nenntemperaturbereichs zu halten.
Softwarekonfiguration: Konfigurieren Sie den Signaltyp, den Bereich und die Filterparameter jedes Kanals über das System 800xA oder die entsprechende Controller-Plattform.
