Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования

Сопряжение технических средств автоматизации с АСУТП

3.2.1. Принципы подключения ТСА к АСУТП

Технические средства автоматизации (ТСА) подключаются к АСУТП посредством специальных интерфейсных карт (плат ввода-вывода). Интерфейсные карты монтируются на шасси (стойках, «корзинах»), предназначенных для адаптации инструментальных сигналов к системе. Типы карт условно подразделяются на модули ввода (получают информацию от датчиков или преобразователей) и модули вывода (управляют исполнительными механизмами).

Конструкция всех типов интерфейсных карт однотипна. Верхний разъем карты подключается к шине шасси на ее задней панели; к нижнему подключаются информационные световые индикаторы, расположенные на передней панели шасси (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Шасси-стойка для интерфейсных карт

На передней панели шасси также расположены выключатели, предназначенные для возможности отключения карт или замены одной карты на другую.

Интерфейсные карты также выполняют важную роль защиты системы от электромагнитного шума и помех, поскольку кабели, соединяющие ТСА с системой являются наиболее слабым местом для наводок электромагнитных помех (интерференции). Интерфейсы системы оборудованы фильтрами и ограничителями для очистки сигналов от индуктивных и емкостных наводок. Проникновение большинства видов помех ограничено применением низкоемкостной, высоковольтной изоляцией между соединительными кабелями и электроникой.

В рассматриваемой АСУТП используются 4 типа интерфейсных карт (рис. 3.3.).

Рис. 3.3. Модули ввода-вывода аналоговых и цифровых сигналов

Цифровые карты обладают всеми необходимыми функциями сопряжения, минимизируя необходимость в предохранителях, ограничителях и в других внешних устройствах. Входные-выходные сигналы приняты стандартными для обеспечения совместимости с большинством приборов.

Обеспечение точности автоматизированной системы основывается на точности аналоговых интерфейсов. Токовые аналоговые сигналы могут достигать 20 мА и на входе и на выходе. Также, и на входе и на выходе применяются аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования с высоким разрешением (не менее 12 бит).

3.2.2. Плата вывода цифровых сигналов (BOU, Binary output). Имеет 16 транзисторных выходов, способных управлять продолжительным током до 1 А или 5 А, если ток длиться не более 1 с. Выходные каналы могут работать как управляемые переключатели, а также как управляемые силовые выходы. Каналы также могут работать параллельно, если необходимо управлять большими токами.

Таблица 3.1. Спецификация интерфейсной карты BOU/24 V

Характеристика	Значение
Число каналов
Управление продолжительным током	до 1 А
Управление коротким током	до 5 А в течение 1 с
Изоляция	выдерживает до 1,5 кВ
Емкость изоляции	< 12 пФ на канал
Изоляция между каналами	выдерживает до 500 В
Рассеиваемая мощность	< 4 Вт
Напряжение каналов	до 30 В

3.2.3. Плата ввода цифровых сигналов (SWI, Switch input). Имеет 16 каналов для чтения двоичной информации с механических контактов и с 2-х или 3-хпроводных датчиков. Плата не требует внешнего питания и работает от напряжения, которое обеспечивают подключенные к ней устройства; вследствие этого почти не потребляет энергии и не выделяет тепла.

Таблица 3.2. Спецификация интерфейсной карты SWI/24 V

Характеристика	Значение
Число каналов
Разрешение	14 бит
Изоляция	выдерживает до 1,5 кВ
Емкость изоляции	< 10 пФ на канал
Изоляция между каналами	выдерживает до 500 В
Рассеиваемая мощность	< 2 Вт
Защита по напряжению	+60 В, -40 В
Номинальное напряжение	22…26 В
Состояние «открыт» (лог. 1)	> 16 В
Состояние «закрыт» (лог. 0)	< 8 В

3.2.4. Плата вывода аналоговых сигналов (ACO, Analog current output). Имеет 10 каналов, каждый из которых может выводить сигнал до 24 В. Выходные сигналы линеаризуются. Доковый сигнал может изменяться в диапазоне 0…20 мА или 4…20 мА.

Таблица 3.3. Спецификация интерфейсной карты ACO

Характеристика	Значение
Число каналов
Время отклика при токе 20 мА	20 мс
Ошибка линеаризации	< 0,1%
Ошибка превышения сигнала	< 0,15%
Ошибка масштабирования	< 0,3%
Общая ошибка	< 0,5%
Напряжение каналов	15…30 В
Допустимое превышение напряжения	+200 В / -50 В
Рассеиваемая мощность	6,5 Вт
Изоляция	выдерживает до 1,5 кВ
Емкость изоляции	< 75 пФ

3.2.5. Плата ввода аналоговых сигналов (MAI, Multichannel analog input). Плата обеспечивает линеаризованное и устойчивое чтение до 10 аналоговых сигналов. Плата может считывать сигналы по току или по напряжению.

Таблица 3.4. Спецификация интерфейсной карты MAI

Характеристика	Значение
Число каналов
Разрешение	12 бит
Диапазон сигнала	0…23,5 мА или 0…11,7 В
Ошибка линеаризации	< 0,1%
Напряжение каналов	10…30 В
Допустимое превышение напряжения	+50 В / -50 В
Рассеиваемая мощность	< 5 Вт
Изоляция	выдерживает до 1 кВ
Емкость изоляции	< 120 пФ

Дата добавления: 2015-04-29