O AI930S (AI4H‑Ex) é um módulo de entrada analógica de alto desempenho e altamente confiável da família ABB Ability™ System 800xA® e S900 Remote I/O, projetado especificamente para controle de processos industriais e aplicações de automação. O módulo possui quatro canais independentes de entrada de sinal de corrente de 4 a 20 mA e suporte integrado ao protocolo de comunicação HART®, permitindo conexão direta a transmissores inteligentes para funcionalidade dupla de aquisição de sinal analógico e troca de informações digitais.
Pertencente à série S900 I/O Tipo S, o AI930S foi projetado para instalação em áreas classificadas (Zona 1) e pode ser conectado a dispositivos de campo intrinsecamente seguros (Ex i). É adequado para indústrias com requisitos rigorosos de segurança e confiabilidade, como petróleo e gás, petroquímica, farmacêutica e geração de energia. O módulo suporta comunicação fieldbus PROFIBUS‑DP/DPV1, permitindo integração perfeita com sistemas de controle ABB como AC800M, AC800F e AC870P, bem como sistemas mestres PROFIBUS de terceiros por meio de arquivos GSD ou ferramentas DTM.
O módulo incorpora recursos avançados como isolamento elétrico, monitoramento de linha, diagnóstico de falhas, Hot Swap e Hot Configuration In Run (HCIR), melhorando a disponibilidade do sistema e reduzindo significativamente os custos de instalação, comissionamento e manutenção. A sua construção robusta é complementada por um revestimento de proteção contra corrosão G3, tornando-o adequado para ambientes industriais agressivos.
2. Principais recursos e benefícios
2.1 Design Intrinsecamente Seguro e Alta Confiabilidade
O AI930S possui certificação ATEX para uso em áreas perigosas da Zona 1. Ele pode ser instalado diretamente no campo, reduzindo o comprimento dos cabos de sinal, a organização de gabinetes, os custos do sistema e possíveis pontos de falha. O isolamento elétrico total (energia do barramento de entrada) dentro do módulo evita efetivamente a interferência do loop de aterramento e os efeitos de tensão de modo comum, garantindo a aquisição precisa do sinal.
2.2 Capacidade Integrada de Comunicação HART
O módulo possui um mestre HART primário integrado, permitindo a comunicação direta com dispositivos inteligentes HART por meio do loop de 4 a 20 mA, suportando:
Leitura de variáveis HART cíclicas (até 8 variáveis de ponto flutuante, por exemplo, temperatura, pressão, vazão)
Pesquisa de status HART (detecção em tempo real de alarmes de dispositivos, alterações de configuração, erros de comunicação)
Configuração de parâmetros HART acíclicos (via ferramentas DTM ou mestres compatíveis com DPV1)
2.3 Alta Precisão e Estabilidade
O módulo utiliza um conversor ADC de 16 bits. Os valores medidos são transmitidos em μA (por exemplo, 4 mA corresponde a 4000). Ele suporta duas faixas de medição selecionáveis: 0 a 20 mA e 4 a 20 mA. Um algoritmo de filtro PT1 configurável (constantes de tempo: 0,1 sa 29,2 s) está integrado para suprimir efetivamente o ruído de campo e melhorar a estabilidade do sinal.
2.4 Configuração Flexível e Parametrização
Dois modos de parametrização são suportados:
Modo 1: Configurações de parâmetros unificadas no nível do módulo, adequadas para implantação rápida.
Modo 2: Configurações independentes de parâmetros por canal, permitindo configuração flexível de faixas de medição, tempos de filtro, valores substitutos de falhas, etc.
2.5 Diagnóstico e Monitoramento Abrangentes
Monitoramento de Linha: Suporta diagnóstico de ruptura de fio (< 2 mA), curto-circuito (< 1,5 V), sobrecarga, etc.
Monitoramento de status de comunicação HART: fornece feedback em tempo real sobre anomalias de comunicação do dispositivo ou alterações de bits de status.
Status de integridade do módulo: Relata falhas do módulo e do canal por meio de telegramas de diagnóstico PROFIBUS padrão.
2.6 Redundância e Alta Disponibilidade
Suporta redundância de energia e redundância de comunicação (requer uma interface de comunicação redundante CI920). Possui Hot Swap e Hot Configuration In Run (HCIR), permitindo a substituição do módulo ou alterações de configuração durante a operação do sistema, melhorando significativamente o tempo de atividade do sistema.
2.7 Fácil instalação e manutenção
Utiliza o design mecânico unificado e os blocos terminais da série S900, suportando montagem em trilho DIN. Os LEDs de status na frente do módulo facilitam o diagnóstico rápido no local. Quando usado com as ferramentas DTM da ABB ou com o software SMART VISION, a configuração gráfica, o monitoramento em tempo real e a análise de dados históricos são habilitados.
2.8 Vantagens da Integração de Sistemas
Totalmente compatível com sistemas DCS de grande escala, como ABB System 800xA e Symphony Plus.
Arquivos GSD padrão fornecidos para fácil integração em redes PROFIBUS de terceiros.
Suporta a estrutura FDT/DTM para gerenciamento unificado de tipos de dispositivos e configuração de parâmetros.
3. Áreas de Aplicação
O módulo AI930S é amplamente utilizado nos seguintes cenários industriais:
Controle de Processo
Para adquirir sinais analógicos como temperatura, pressão, vazão e nível. Aplicável nas indústrias de refino, química, farmacêutica e de tratamento de água.
Sistemas de monitoramento de segurança
Conexão de sensores intrinsecamente seguros em áreas perigosas para monitoramento em tempo real de parâmetros de segurança como concentração de gás, chama e vibração.
Monitoramento Ambiental e Gestão de Energia
Coleta de dados de consumo de energia (por exemplo, corrente, fator de potência) e parâmetros de emissão (por exemplo, SO₂, NOₓ) para apoiar a análise de eficiência energética e conformidade ambiental.
Gerenciamento da integridade do equipamento
Leitura do status interno do dispositivo por meio de variáveis HART (por exemplo, posição da válvula, temperatura do atuador, vida útil do sensor) para permitir a manutenção preditiva.
4. Diretrizes de instalação e conexão
4.1 Considerações sobre Conexão Elétrica
O AI930S é um módulo de entrada ativo que fornece alimentação de loop (aprox. 15 VCC) para transmissores de 2 fios.
A queda total de tensão do loop deve ser calculada:
Utotal=Utransmissor+Imax×Rcable≤15VUtotal=Utransmitter+Imax×Rcable≤15V
Se vários transmissores compartilharem um aterramento comum, é recomendado que os transmissores tenham isolamento elétrico no lado da saída para evitar erros de medição causados por loops de aterramento.
4.2 Conexão de Dispositivos Intrinsecamente Seguros
Ao conectar dispositivos intrinsecamente seguros na Zona 0/1, os padrões EN 50039 devem ser seguidos. Compare os seguintes parâmetros:
Saída do módulo: Uo,Io,Po,Lo,CoUo,Io,Po,Lo,Co
Entrada do dispositivo: Ui,Ii,Pi,Li,CiUi,Ii,Pi,Li,Ci
Parâmetros do cabo: Lc,CcLc,Cc
Certifique-se de Uo≤UiUo≤Ui, Io≤IiIo≤Ii, Lo≥Li+LcLo≥Li+Lc, Co≥Ci+CcCo≥Ci+Cc.
4.3 Seleção e Fiação de Cabos
Use cabos de par trançado blindados com aterramento de ponto único da blindagem.
Evite passar paralelamente aos cabos de alimentação; mantenha uma separação mínima de ≥30 cm.
Mantenha os comprimentos dos cabos tão curtos quanto possível para minimizar a queda de tensão e a interferência de ruído.
5. Configuração de parâmetros e mapeamento de dados
5.1 Seleção de arquivo GSD
ABB_04D2.GSD : Modo 2 (parametrização por canal, inglês)
ABB_04D2.GSG : Modo 2 (Alemão)
ABB104D2.GSD : Modo 1 (parametrização por módulo, inglês)
ABB104D2.GSG : Modo 1 (Alemão)
5.2 Faixa de Medição e Habilitação HART
| da faixa de medição |
do status HART |
Descrição |
| 0…20 mA |
DESLIGADO |
Apenas sinal analógico, comunicação HART não suportada |
| 4…20 mA |
DESLIGADO |
Sinal analógico + monitoramento de linha, HART não ativo |
| 4…20 mA |
SOBRE |
Pesquisa de status HART e leitura de variáveis ativadas |
5.3 Configuração de filtro/amortecimento
Constantes de tempo de filtro selecionáveis: OFF, 0,1 s, 2,6 s, 29,2 s.
Quando a comunicação HART está habilitada, recomenda-se uma configuração de filtro ≥100 ms para garantir a estabilidade do sinal.
5.4 Estratégia de Valor Substituto de Falhas
Valor mínimo: Saída de 3,6 mA (para faixa de 4 a 20 mA) ou 0 mA (para faixa de 0 a 20 mA) em caso de erro.
Valor máximo: Emite 22 mA em caso de erro.
Último valor válido: contém o último valor amostrado válido.
6. Diagnóstico e Manutenção
6.1 Monitoramento de Status e Alarmes
O módulo reporta o status em tempo real através de telegramas de diagnóstico PROFIBUS, incluindo:
Anomalias na fonte de alimentação
Interrupções de comunicação
Quebra do fio do canal/curto-circuito/sobrecarga
Falhas de comunicação do dispositivo HART
Superaquecimento do módulo
6.2 Etapas de solução de problemas
Verifique a fonte de alimentação e as conexões da fiação.
Verifique o endereço PROFIBUS e as configurações de taxa de transmissão.
Use DTM ou SMART VISION para ler informações detalhadas de diagnóstico.
Verifique se a tensão de alimentação do transmissor atende aos requisitos.
Confirme o endereço do dispositivo HART e os parâmetros de comunicação.
6.3 Procedimento de troca a quente
Certifique-se de que a função Hot Swap esteja habilitada no sistema de controle.
Desenergize ou coloque a parte afetada do sistema de controle em modo de manutenção.
Remova o módulo defeituoso e insira o módulo de substituição.
O sistema reconhece e restaura automaticamente a comunicação sem exigir download de configuração.
7. Compatibilidade e integração de sistemas
7.1 Integração com Sistemas de Controle ABB
AC870P: Integrado via DTM, suporta formato de status LSB, escalonamento automático de dados.
AC800F: Utiliza importação ou templates GSD; O formato de status MSB é recomendado.
AC800M: Integrado via arquivos HWD, suporta escala percentual e fusão de status.
7.2 Integração de Sistemas de Terceiros
São fornecidos arquivos PROFIBUS GSD padrão, compatíveis com a maioria dos PLCs e DCSs convencionais.
Configuração e diagnóstico avançados podem ser obtidos através da estrutura FDT/DTM.
7.3 Suporte à ferramenta de software
Biblioteca de dispositivos ABB: Contém conjunto completo de DTM e ícones.
SMART VISION: Para configuração e monitoramento de dispositivos HART.
Control Builder: Para programação e configuração de hardware da série AC800.
