AI930S (AI4H‑Ex) è un modulo di ingresso analogico ad alte prestazioni e altamente affidabile della famiglia ABB Ability™ System 800xA® e S900 Remote I/O, progettato specificamente per applicazioni di controllo di processi industriali e automazione. Il modulo è dotato di quattro canali di ingresso del segnale di corrente indipendenti da 4…20 mA e supporto del protocollo di comunicazione HART® integrato, consentendo la connessione diretta a trasmettitori intelligenti per la doppia funzionalità di acquisizione del segnale analogico e scambio di informazioni digitali.
Appartenente alla serie S900 I/O Type S, l'AI930S è progettato per l'installazione in aree pericolose (Zona 1) e può collegarsi a dispositivi di campo a sicurezza intrinseca (Ex i). È adatto per settori con severi requisiti di sicurezza e affidabilità, come petrolio e gas, petrolchimico, farmaceutico e produzione di energia. Il modulo supporta la comunicazione bus di campo Profibus-DP/DPV1, consentendo un'integrazione perfetta con i sistemi di controllo ABB come AC800M, AC800F e AC870P, nonché con i sistemi master Profibus di terze parti tramite file GSD o strumenti DTM.
Il modulo incorpora funzionalità avanzate come isolamento elettrico, monitoraggio della linea, diagnostica dei guasti, Hot Swap e Hot Configuration In Run (HCIR), migliorando la disponibilità del sistema riducendo significativamente i costi di installazione, messa in servizio e manutenzione. La sua struttura robusta è completata da un rivestimento protettivo contro la corrosione G3, che lo rende adatto ad ambienti industriali difficili.
2. Caratteristiche e vantaggi principali
2.1 Design intrinsecamente sicuro ed elevata affidabilità
L'AI930S è certificato ATEX per l'uso in aree pericolose della Zona 1. Può essere installato direttamente sul campo, riducendo la lunghezza dei cavi di segnale, gli armadi di smistamento, i costi di sistema e i potenziali punti di guasto. L'isolamento elettrico completo (alimentazione del bus di ingresso) all'interno del modulo previene efficacemente le interferenze del circuito di terra e gli effetti della tensione di modo comune, garantendo un'acquisizione precisa del segnale.
2.2 Funzionalità di comunicazione HART integrata
Il modulo è dotato di un master HART primario integrato, che consente la comunicazione diretta con i dispositivi intelligenti HART tramite il loop da 4…20 mA, supportando:
Lettura ciclica delle variabili HART (fino a 8 variabili a virgola mobile, ad esempio temperatura, pressione, flusso)
HART Status Polling (rilevamento in tempo reale di allarmi del dispositivo, modifiche alla configurazione, errori di comunicazione)
Configurazione dei parametri HART aciclici (tramite strumenti DTM o master compatibili con DPV1)
2.3 Elevata precisione e stabilità
Il modulo utilizza un convertitore ADC a 16 bit. I valori misurati vengono trasmessi in μA (ad es. 4 mA corrisponde a 4000). Supporta due campi di misura selezionabili: 0…20 mA e 4…20 mA. È integrato un algoritmo di filtro PT1 configurabile (costanti di tempo: da 0,1 s a 29,2 s) per sopprimere efficacemente il rumore di campo e migliorare la stabilità del segnale.
2.4 Configurazione flessibile e parametrizzazione
Sono supportate due modalità di parametrizzazione:
Modalità 1: impostazioni dei parametri unificate a livello di modulo, adatte per una distribuzione rapida.
Modalità 2: impostazione dei parametri indipendente per canale, che consente la configurazione flessibile di campi di misura, tempi di filtro, valori sostitutivi di errore, ecc.
2.5 Diagnostica e monitoraggio completi
Monitoraggio della linea: supporta la diagnostica per rottura cavo (< 2 mA), cortocircuito (< 1,5 V), sovraccarico, ecc.
Monitoraggio dello stato della comunicazione HART: fornisce feedback in tempo reale sulle anomalie di comunicazione del dispositivo o sulle modifiche dei bit di stato.
Stato di salute del modulo: segnala gli errori del modulo e del canale tramite telegrammi diagnostici Profibus standard.
2.6 Ridondanza ed elevata disponibilità
Supporta la ridondanza di alimentazione e la ridondanza di comunicazione (richiede un'interfaccia di comunicazione ridondante CI920). Dispone di Hot Swap e Hot Configuration In Run (HCIR), che consentono la sostituzione del modulo o modifiche alla configurazione durante il funzionamento del sistema, migliorando significativamente il tempo di attività del sistema.
2.7 Facilità di installazione e manutenzione
Utilizza il design meccanico e le morsettiere unificati della serie S900, supportando il montaggio su guida DIN. I LED di stato sulla parte anteriore del modulo facilitano una rapida diagnostica in loco. Se utilizzato con gli strumenti DTM di ABB o il software SMART VISION, sono abilitati la configurazione grafica, il monitoraggio in tempo reale e l'analisi dei dati storici.
2.8 Vantaggi dell'integrazione del sistema
Pienamente compatibile con i sistemi DCS su larga scala come ABB System 800xA e Symphony Plus.
File GSD standard forniti per una facile integrazione in reti Profibus di terze parti.
Supporta il framework FDT/DTM per la gestione unificata dei tipi di dispositivi e la configurazione dei parametri.
3. Aree di applicazione
Il modulo AI930S è ampiamente utilizzato nei seguenti scenari industriali:
Controllo di processo
Per l'acquisizione di segnali analogici come temperatura, pressione, flusso e livello. Applicabile nelle industrie di raffinazione, chimiche, farmaceutiche e di trattamento delle acque.
Sistemi di monitoraggio della sicurezza
Collegamento di sensori a sicurezza intrinseca in aree pericolose per il monitoraggio in tempo reale di parametri di sicurezza come concentrazione di gas, fiamma e vibrazioni.
Monitoraggio ambientale e gestione energetica
Raccolta di dati sul consumo energetico (ad es. corrente, fattore di potenza) e parametri di emissione (ad es. SO₂, NOₓ) per supportare l'analisi dell'efficienza energetica e la conformità ambientale.
Gestione dello stato dell'apparecchiatura
Lettura dello stato interno del dispositivo tramite variabili HART (ad esempio, posizione della valvola, temperatura dell'attuatore, durata del sensore) per consentire la manutenzione predittiva.
4. Linee guida per l'installazione e il collegamento
4.1 Considerazioni sul collegamento elettrico
L'AI930S è un modulo di ingresso attivo che fornisce alimentazione di circuito (circa 15 V CC) per trasmettitori a 2 fili.
La caduta di tensione totale del loop deve essere calcolata:
Utotal=Utransmitter+Imax×Rcable≤15VUtotal=Utransmitter+Imax×Rcable≤15V
Se più trasmettitori condividono una terra comune, si consiglia di dotare i trasmettitori di un isolamento elettrico sul lato di uscita per evitare errori di misurazione causati da anelli di terra.
4.2 Collegamento di dispositivi a sicurezza intrinseca
Quando si collegano dispositivi a sicurezza intrinseca in Zona 0/1, è necessario seguire gli standard EN 50039. Confronta i seguenti parametri:
Uscita del modulo: Uo,Io,Po,Lo,CoUo,Io,Po,Lo,Co
Ingresso dispositivo: Ui,Ii,Pi,Li,CiUi,Ii,Pi,Li,Ci
Parametri del cavo: Lc,CcLc,Cc
Assicurarsi che Uo≤UiUo≤Ui, Io≤IiIo≤Ii, Lo≥Li+LcLo≥Li+Lc, Co≥Ci+CcCo≥Ci+Cc.
4.3 Selezione e cablaggio dei cavi
Utilizzare cavi schermati a doppino intrecciato con messa a terra a punto singolo della schermatura.
Evitare la posa parallela ai cavi di alimentazione; mantenere una separazione minima di ≥30 cm.
Mantenere la lunghezza dei cavi quanto più corta possibile per ridurre al minimo la caduta di tensione e l'interferenza del rumore.
5. Configurazione dei parametri e mappatura dei dati
5.1 Selezione del file GSD
ABB_04D2.GSD : Modalità 2 (parametrizzazione per canale, inglese)
ABB_04D2.GSG : Modalità 2 (tedesco)
ABB104D2.GSD : Modalità 1 (parametrizzazione a livello di modulo, inglese)
ABB104D2.GSG : Modalità 1 (tedesco)
5.2 Campo di misura e abilitazione HART
| del campo di misura |
dello stato HART |
Descrizione |
| 0…20 mA |
SPENTO |
Solo segnale analogico, comunicazione HART non supportata |
| 4…20 mA |
SPENTO |
Segnale analogico + monitoraggio linea, HART non attivo |
| 4…20 mA |
SU |
Interrogazione dello stato HART e lettura delle variabili attivate |
5.3 Impostazione filtro/smorzamento
Costanti di tempo del filtro selezionabili: OFF, 0,1 s, 2,6 s, 29,2 s.
Quando la comunicazione HART è abilitata, si consiglia un'impostazione del filtro ≥100 ms per garantire la stabilità del segnale.
5.4 Strategia del valore sostitutivo del guasto
Valore minimo: emette 3,6 mA (per range 4…20 mA) o 0 mA (per range 0…20 mA) in caso di errore.
Valore massimo: emette 22 mA in caso di errore.
Ultimo valore valido: contiene l'ultimo valore campionato valido.
6. Diagnostica e Manutenzione
6.1 Monitoraggio dello stato e allarmi
Il modulo segnala lo stato in tempo reale tramite telegrammi diagnostici Profibus, tra cui:
Anomalie dell'alimentazione
Interruzioni della comunicazione
Rottura del cavo del canale/cortocircuito/sovraccarico
Errori di comunicazione del dispositivo HART
Sovratemperatura del modulo
6.2 Passaggi per la risoluzione dei problemi
Controllare l'alimentazione e i collegamenti del cablaggio.
Verificare le impostazioni dell'indirizzo Profibus e della velocità di trasmissione.
Utilizzare DTM o SMART VISION per leggere informazioni diagnostiche dettagliate.
Verificare se la tensione di alimentazione del trasmettitore soddisfa i requisiti.
Confermare l'indirizzo del dispositivo HART e i parametri di comunicazione.
6.3 Procedura di sostituzione a caldo
Assicurarsi che la funzione Hot Swap sia abilitata nel sistema di controllo.
Togliere tensione o mettere la parte interessata del sistema di controllo in modalità di manutenzione.
Rimuovere il modulo difettoso e inserire il modulo sostitutivo.
Il sistema riconosce e ripristina automaticamente la comunicazione senza richiedere il download della configurazione.
7. Compatibilità e integrazione del sistema
7.1 Integrazione con i sistemi di controllo ABB
AC870P: integrato tramite DTM, supporta il formato di stato LSB, ridimensionamento automatico dei dati.
AC800F: utilizza l'importazione o i modelli GSD; Si consiglia il formato di stato MSB.
AC800M: integrato tramite file HWD, supporta il ridimensionamento percentuale e la fusione degli stati.
7.2 Integrazione di sistemi di terze parti
Vengono forniti file GSD Profibus standard, compatibili con la maggior parte dei PLC e DCS tradizionali.
La configurazione e la diagnostica avanzate possono essere ottenute tramite il framework FDT/DTM.
7.3 Supporto degli strumenti software
Libreria dispositivi ABB: contiene la suite DTM completa e le icone.
SMART VISION: per la configurazione e il monitoraggio dei dispositivi HART.
Control Builder: per la programmazione e la configurazione hardware della serie AC800.
