ماژول خروجی آنالوگ ABB AO801 جزء کلیدی سیستم اتوماسیون ABB Ability™ System 800xA® است که به خانواده سختافزار ورودی/خروجی سری S800L تعلق دارد. این ماژول که برای کاربردهای کنترل اتوماسیون صنعتی نیاز به خروجی سیگنال آنالوگ با دقت بالا و قابلیت اطمینان بالا دارد، 8 کانال خروجی جریان آنالوگ تک قطبی مستقل را ارائه می دهد که از فرمت های سیگنال صنعتی استاندارد 0...20 میلی آمپر و 4...20 میلی آمپر پشتیبانی می کند. ماژول AO801 مکانیزم های پیشرفته خود عیب یابی و حفاظت از خطا را ادغام می کند و عملکرد پایدار و مداوم را در محیط های صنعتی خشن تضمین می کند. این یک انتخاب ایده آل برای کنترل دقیق فرآیند در زمینه هایی مانند صنایع فرآیندی، تولید و انرژی است.
به عنوان بخشی از سیستم کنترل توزیع شده ABB System 800xA، ماژول AO801 به طور یکپارچه با سایر اجزای سیستم یکپارچه می شود. از طریق ماژول باس با سرعت بالا ارتباط برقرار می کند و کنترل دقیق محرک های میدانی را امکان پذیر می کند (به عنوان مثال، شیرهای کنترل، درایوهای فرکانس متغیر، استارت موتور). طراحی ماژولار و فشرده آن نصب و نگهداری را تسهیل می کند، در حالی که گواهینامه های ایمنی جامع آن (به عنوان مثال، CE، ATEX، cULus، و انجمن های اصلی طبقه بندی دریایی) انطباق و مناسب بودن را برای استفاده در محیط های مختلف صنعتی و خطرناک در سراسر جهان تضمین می کند.
2. ویژگی ها و مزایای کلیدی
طراحی اصلی ماژول AO801 حول محور قابلیت اطمینان، دقت و ایمنی می چرخد. کارکردها و مزایای اصلی آن در جنبه های زیر نشان داده شده است:
خروجی چند کاناله با کارایی بالا:
8 کانال خروجی جریان آنالوگ ایزوله متقابل را فراهم می کند.
هر کانال را می توان به طور مستقل برای خروجی 0...20 میلی آمپر یا 4...20 میلی آمپر پیکربندی کرد. محدوده 4 ... 20 میلی آمپر توسط کنترل کننده سطح بالا یا رابط ارتباط میدانی (FCI)، مطابق با استانداردهای صنعتی و پشتیبانی از سیگنال 'صفر زنده' کنترل می شود.
طراحی خروجی تک سر سیم کشی را ساده می کند.
افزایش ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم:
عملکرد تنظیم خروجی به عنوان از پیش تعیین شده (OSP): با تشخیص یک خطای داخلی (به عنوان مثال، قطع ارتباط، خطای تشخیص داخلی)، ماژول می تواند به طور خودکار تمام کانال های خروجی را در حالت ایمن از پیش تعریف شده توسط کاربر تنظیم کند (به عنوان مثال، آخرین مقدار را نگه دارید، سقوط را به حداقل یا حداکثر برسانید)، از فرار فرآیند جلوگیری می کند. این یک ویژگی کلیدی برای اطمینان از ایمنی عملیاتی است.
خود تشخیصی جامع: ماژول به صورت دوره ای خودآزمایی های داخلی، نظارت بر منبع تغذیه، مدار داخلی و وضعیت کانال را انجام می دهد. وضعیت ماژول، خطاها و خطاهای سطح کانال به صورت بلادرنگ از طریق LED های وضعیت پنل جلویی و نرم افزار سیستم گزارش می شوند.
حفاظت از اتصال کوتاه: مرحله خروجی به عنوان یک نوع مقاوم در برابر اتصال کوتاه و جریان محدود طراحی شده است. حتی اگر خروجی به طور تصادفی به پتانسیل صفر (ZP) یا منبع تغذیه 24 ولت کوتاه شود، باعث آسیب دائمی ماژول نمی شود و استحکام سیستم را تا حد زیادی افزایش می دهد.
جداسازی گروهی: همه کانالهای خروجی بهصورت گروهی از زمین سیستم جدا شدهاند و به طور موثر تداخل حالت مشترک را سرکوب میکنند و یکپارچگی سیگنال و ایمنی سیستم را بهبود میبخشند.
عملکرد دینامیکی عالی و دقت:
وضوح بالا: از یک مبدل دیجیتال به آنالوگ 12 بیتی (DAC) برای کنترل دقیق خروجی استفاده می کند.
پاسخ سریع: زمان تثبیت سیگنال (زمان افزایش) معمولاً تنها 10 میکرو ثانیه است و چرخه به روز رسانی ماژول 1 میلی ثانیه است که الزامات حلقه های کنترل سریع را برآورده می کند.
دقت بالا و رانش دمای پایین: در 25 درجه سانتی گراد، حداکثر خطای مقیاس کامل از 0.1٪ تجاوز نمی کند. ضریب رانش دما معمولاً 30 ppm/°C، با حداکثر 60 ppm/°C است که خروجی پایدار را در محدوده دمایی وسیع تضمین میکند.
اتصال و نصب انعطاف پذیر:
سیگنال فرآیند و اتصالات منبع تغذیه از بلوک های ترمینال جداشدنی استفاده می کنند که نصب، راه اندازی و نگهداری را تسهیل می کند.
طیف وسیعی از اندازههای سیم (جامد: 0.05-2.5 میلیمتر مربع؛ رشتهای: 0.05-1.5 میلیمتر مربع) را پشتیبانی میکند و مقادیر گشتاور توصیهشده (0.5-0.6 نیوتن متر) و طولهای جداسازی (6-7.5 میلیمتر) را برای کار استاندارد ارائه میکند.
اندازه ماژول جمع و جور (W 86.1mm x D 58.5mm x H 110mm) و سبک (0.24kg) است که برای نصب ریل با چگالی بالا مناسب است.
سازگاری قوی با محیط زیست:
محدوده دمای عملیاتی گسترده: 0 تا +55 درجه سانتیگراد (گواهی شده برای +5 تا +55 درجه سانتیگراد). محدوده دمای نگهداری از -40 تا +70 درجه سانتیگراد است.
درجه حفاظت بالا: IP20 (محافظت در برابر تماس انگشت و اجسام جامد با قطر ≥12.5 میلی متر)، مطابق با الزامات نصب در داخل کابینت های کنترل.
تحمل رطوبت خوب: رطوبت نسبی 5٪ تا 95٪ (غیر متراکم) را پشتیبانی می کند.
حفاظت جامع در برابر خوردگی: مطابق با سطح ISA-571.04 G3، مناسب برای محیط های صنعتی با جو های خفیف خورنده.
گواهینامه های صنعتی گسترده:
سازگاری الکترومغناطیسی (EMC): مطابق با EN 61000-6-2 (ایمنی برای محیط های صنعتی) و EN 61000-6-4 (انتشار برای محیط های صنعتی).
ایمنی الکتریکی: مطابق با EN/UL 61010-1 و EN/UL 61010-2-201 است.
گواهینامه های مناطق خطرناک: مناسب برای کلاس I بخش 2 (cULus) و مناطق خطرناک ATEX/IECEx Zone 2، ارائه مجوز دسترسی برای برنامه های کاربردی در صنایع نفت و گاز، شیمیایی و صنایع مشابه.
گواهینامه های دریایی: تایید شده توسط انجمن های طبقه بندی اصلی از جمله ABS (ایالات متحده آمریکا)، BV (فرانسه)، DNV (نروژ)، LR (بریتانیا)، مناسب برای کاربردهای دریایی.
انطباق با محیط زیست: مطابق با دستورالعمل های اتحادیه اروپا RoHS (2011/65/EU) و WEEE (2012/19/EU).
3. اصل طراحی و محاسبه اتلاف نیرو
1. نمای کلی نمودار بلوک ماژول:
بلوک دیاگرام عملکردی نشان می دهد که هسته ماژول AO801 یک ریزپردازنده (CPU) است که مسئول ارتباط با کنترل کننده برتر از طریق رابط ماژول (MBI) و مدیریت مبدل های D/A برای هر 8 کانال است. مرحله خروجی هر کانال مجهز به مدار حفاظتی EMC برای اطمینان از کیفیت سیگنال است. ماژول به صورت داخلی وضعیت منبع تغذیه 5 ولت و 24 ولت (Power_ok) را نظارت می کند، که اساس خود تشخیصی و نشان دادن وضعیت را تشکیل می دهد.
2. محاسبه اتلاف توان (ملاحظه کلیدی):
مجموع اتلاف توان ماژول (معمولاً 3.8 وات) عمدتاً از مراحل خروجی سرچشمه می گیرد. برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد طولانی مدت ماژول (حفظ MTBF بالا)، اتلاف توان واقعی مراحل خروجی باید محاسبه شود تا از گرمای بیش از حد به دلیل بار زیاد جلوگیری شود. اتلاف توان مرحله خروجی به صورت زیر محاسبه می شود:
هنگامی که ولتاژ تغذیه خارجی برای مراحل خروجی، UP، < 24 ولت است:
P_output = Σ [ (UP - 4.7 - (R_Li + 100) × I_CHi) × I_CHi] (i=1 تا 8)
هنگامی که ولتاژ تغذیه خارجی برای مراحل خروجی، UP، ≥ 24 ولت است:
P_output = Σ [ (19.3 - (R_Li + 100) × I_CHi) × I_CHi] (i=1 تا 8)
کجا:
UP : ولتاژ منبع تغذیه به مراحل خروجی
I_CHi : میانگین جریان خروجی کانال i (A)
R_Li : مقاومت بار کانال i (Ω)
100 Ω در فرمول نشان دهنده امپدانس ثابت حلقه خروجی داخلی ماژول است.
معیار محاسبه: مجموع اتلاف توان از هر 8 کانال، P_output ، باید کمتر از 1.2 وات باشد. این بررسی به ویژه زمانی ضروری است که بار خروجی کمتر از 250 اهم باشد و از ولتاژ تغذیه بالاتر استفاده شود. اضافه بار یا اتصال کوتاه کوتاه مدت به ماژول آسیب نمی رساند، اما اضافه بار طولانی مدت به طور قابل توجهی میانگین زمان بین خرابی ها (MTBF) ماژول را کاهش می دهد.
4. نصب، سیم کشی و کاربرد
1. تخصیص ترمینال:
16 پایانه فرآیند ماژول (10، 1-، 20، 2- … 80، 8-) به ترتیب با خروجی مثبت و بازگشت (ZP) برای هر یک از 8 کانال مطابقت دارند. علامتگذاریهای پاک، سیمکشی و بررسی مدار را تسهیل میکنند.
2. نمودار سیم کشی معمولی:
هر کانال در یک پیکربندی 2 سیم به دستگاه فیلد متصل می شود (مثلاً موقعیت دهنده سوپاپ). ترمینال '+ خروجی' ماژول به ترمینال سیگنال مثبت دستگاه و ترمینال منفی یا مشترک دستگاه به ترمینال 'بازگشت (ZP)' مربوطه در ماژول متصل می شود. این سیم کشی نشان دهنده روش استاندارد اتصال حلقه جریان است.
3. زمینه های کاربردی:
ماژول ABB AO801 به طور گسترده در سناریوهایی استفاده می شود که نیاز به کنترل آنالوگ با دقت بالا دارند، به عنوان مثال:
صنایع فرآیندی: کنترل شیرهای کنترل جریان، فشار، دما و سطح در تصفیه خانه های شیمیایی، پتروشیمی، دارویی و آب.
قدرت و انرژی: کنترل آب تغذیه بویلر، کنترل سرعت توربین، کنترل تامین سوخت.
ساخت: کنترل سرعت خط تولید، کنترل تنش، کنترل دما.
دریایی و دریایی: کنترل موتور، سیستم های آب بالاست، کنترل دنده فرمان.
اتوماسیون ساختمان: کنترل دمپرها و دریچه های آب در سیستم های بزرگ HVAC.
