HONEYWELL 51401286-100 Cartão de Interface EPDG

I. Visão Geral

II. Atributos do Produto e Características Técnicas

(I) Atributos Básicos e Especificações

• Categoria do Produto: Módulo de acondicionamento de sinais IO de automação industrial, com foco em três funções centrais: "isolamento de sinal analógico + conversão de sinal digital + isolamento de falhas". Diferente dos módulos IO comuns, ele possui capacidades duais de pré-processamento de sinais e proteção de hardware, e é compatível com a arquitetura do link de sinal dos sistemas DCS da Honeywell.

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• Especificações Físicas:

• Dimensões e Peso: Compatível com as dimensões padrão de montagem em rack da Honeywell, tem um comprimento de 160mm (compatível com as ranhuras do rack do controlador C300), largura de 80mm, altura de 220mm (incluindo prendedores de montagem) e peso de aproximadamente 0,6kg. É dimensionalmente compatível com cartões IO da mesma série (por exemplo, 51304487-100) e pode ser instalado lado a lado no mesmo rack, economizando espaço no painel de controle.

• Material e Proteção: A carcaça é feita de material retardante de chamas ABS (grau UL94 V-0), a placa de circuito interna é revestida com tinta tripla (à prova de umidade, névoa salina e mofo), e o nível de proteção atinge IP20 (adequado para instalação dentro de painéis de controle, protegendo contra poeira e umidade leve). As terminações são feitas de material em chapado dourado (anti-oxidação, reduzindo a resistência de contato para garantir a transmissão estável do sinal).

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• Características Elétricas:

• Entrada Analógica (AI): Suporta sinais de 4-20mA, 0-10V, termopares (Tipo J/K/T) e RTD (PT100). A impedância de entrada é de 250Ω (para 4-20mA), 100kΩ (para 0-10V) e 1MΩ (para termopares) respectivamente, compatível com os tipos comuns de sensores locais.

• Saída Analógica (AO): Saída de sinais DC padrão de 4-20mA (carga ≤ 500Ω) ou sinais DC de 0-10V (carga ≥ 10kΩ), com precisão de saída de ±0,1% F.S. e linearidade de ≤ ±0,05% F.S., atendendo ao requisito de emissão precisa de comandos de controle DCS.

• Entrada Digital (DI): Suporta sinais de contato seco de 24V DC (nível alto ≥ 18V DC, nível baixo ≤ 5V DC) com tempo de resposta de ≤ 1ms, compatível com equipamentos digitais locais, como interruptores de limite de válvulas e botões de parada de emergência.

• Compatibilidade de Sinais:

• Desempenho de Isolamento: Isolamento elétrico de três níveis (entrada-saída-fonte) com tensão de isolamento de ≥ 2500Vrms por 1 minuto e Razão de Rejeição de Modo Comum (CMRR) de ≥ 80dB (a 50Hz), o que pode bloquear efetivamente a interferência de loop de terra e a interferência eletromagnética (por exemplo, ruído gerado por inversores e motores de alta tensão) em locais industriais.

• Requisitos de Alimentação: Tensão de operação de 24V DC (adaptabilidade de ampla faixa de 18V DC ~ 36V DC), corrente de operação de ≤ 150mA (estado estático) e ≤ 300mA (saída a plena carga), consumo de energia de ≤ 7,2W, compatível com fontes de alimentação chaveadas padrão industriais.

(II) Características Funcionais

Design Integrado de "Acondicionamento de Sinais + Proteção de Isolamento"

• Supressão de Interferência de Sinais: Cada canal analógico possui um filtro passa-baixa programável embutido (ajustável de 0,1Hz a 100Hz) e um circuito de amplificação de sinal. Por exemplo, ao coletar sinais fracos de termopares locais (por exemplo, um termopar Tipo J produz 0mV a 0°C e 41,27mV a 800°C), através de amplificação de ganho de 100x e filtragem de 0,1Hz, o ruído do sinal pode ser reduzido de ±5mV para ±0,1mV, e a precisão de medição pode ser melhorada para ±0,1°C.

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• Proteção de Isolamento Elétrico: Através da tecnologia de isolamento por optoacoplador e isolamento por transformador, é alcançado o isolamento elétrico completo entre "equipamentos locais e módulos DCS". Quando um sensor local está em curto-circuito (por exemplo, curto-circuito da linha de alimentação de um transmissor de 4-20mA), o circuito de isolamento pode bloquear a corrente de falha de fluir para o módulo IO DCS (por exemplo, 51304487-100), evitando danos a módulos de alto valor e reduzindo os custos de operação e manutenção.

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• Conversão de Tipo de Sinal: Suporta a conversão de sinais não padronizados para sinais padrão. Por exemplo, pode converter sinais de sensores locais de 0-5V em sinais de 4-20mA reconhecíveis pelo DCS, ou converter sinais de termopares em valores de temperatura lineares através de compensação de junção fria (com um sensor PT100 embutido). Não são necessários conversores de sinal adicionais, simplificando a arquitetura do sistema.

Profunda Compatibilidade com os Sistemas DCS da Honeywell

• Compatibilidade Mecânica e de Interface: O layout das terminações é totalmente compatível com os módulos IO da Honeywell (por exemplo, 51304487-100). Ele adota terminações Phoenix (com passo de 5,08mm), suportando a conexão de fios com área de seção transversal de 0,5mm² ~ 2,5mm², e a força de inserção/extração é ≤ 50N. Após a instalação, forma uma conexão mecânica estável com o rack DCS (grau de resistência a vibração de 5g, 10Hz ~ 500Hz), evitando mau contato de sinal causado por vibração.

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• Compatibilidade de Software e Protocolo: Ele se conecta perfeitamente com o software de configuração Experion PKS da Honeywell (Control Builder). O tipo de sinal do canal, os parâmetros de filtragem e os limites de alarme podem ser configurados online via software sem jumpers de hardware, e o processo de configuração leva ≤ 10 minutos. Ao mesmo tempo, ele suporta a interação em tempo real com o banco de dados histórico do sistema (PHD), e os dados de sinal podem ser automaticamente carregados para o HMI para exibição de tendência.

Auto-Diagnóstico de Falhas e Expansão de Redundância

• Monitoramento e Alarme de Falhas: Suporta diagnóstico de falhas em nível de canal (por exemplo, desconexão do sensor, sinal fora dos limites, curto-circuito interno do módulo). Em caso de falha, códigos de falha (por exemplo, "E01 = desconexão do canal AI1") são carregados para o DCS via indicadores LED (piscando em vermelho) e protocolo Modbus, permitindo que os técnicos de operação e manutenção localizem rapidamente os pontos de falha e reduzindo o tempo de solução de problemas em 60%.

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• Capacidade de Expansão de Redundância: Suporta configuração de redundância quente de dois módulos (módulos principal e de reserva funcionam sincronamente, com tempo de troca de falha de ≤ 10ms), o que é adequado para cenários de processo crítico (por exemplo, controle de temperatura de reatores químicos). Ele garante o acondicionamento ininterrupto de sinais e atende aos requisitos do nível de segurança SIL 2 da IEC 61508.

III. Cenários de Aplicação

Acondicionamento e Isolamento de Sinais para Reatores Químicos

• Descrição do Cenário: No controle de reatores em empresas químicas refinadas, são instalados 4 sensores locais: um termopar Tipo K (temperatura da reação, 0~800°C), um PT100 (temperatura da água de resfriamento, 0~100°C), um transmissor de pressão de 4-20mA (pressão interna do reator, 0~2MPa) e um interruptor de nível líquido de 24V DC (nível alto/baixo). O módulo 51401286-100 converte o sinal do termopar em um sinal linear de 4-20mA através de compensação de junção fria, realiza filtragem e redução de ruído no sinal de pressão (para suprimir a interferência da frequência de linha de 50Hz) e realiza o isolamento elétrico entre os sensores e o controlador Experion PKS C300. Finalmente, os sinais acondicionados são transmitidos para o DCS para controle em loop fechado.

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• Valor Central: Através do acondicionamento de sinais, o erro de medição de temperatura é reduzido de ±0,5°C para ±0,1°C, e a flutuação do sinal de pressão é reduzida de ±0,05MPa para ±0,01MPa. Ao mesmo tempo, a proteção de isolamento evita danos ao controlador C300 (o custo de um único controlador excede 100.000 RMB), garantindo o controle estável da temperatura e pressão do reator e aumentando a taxa de conformidade do produto para 99,8%.

Transição de Atualização de Sistemas Antigos TDC 3000

• Descrição do Cenário: Uma refinaria de petróleo planeja atualizar gradualmente seu sistema TDC 3000 para o sistema Experion PKS. Durante o período de transição, alguns equipamentos IO locais do TDC 3000 (por exemplo, sensores de nível líquido não padronizados de 0-5V) precisam ser mantidos. O módulo 51401286-100 atua como uma "ponte de transição", convertendo os sinais não padronizados dos equipamentos TDC 3000 em sinais de 4-20mA reconhecíveis pelo Experion PKS, ao mesmo tempo em que realiza o isolamento elétrico entre os sistemas antigo e novo para evitar que falhas no lado do TDC 3000 afetem a operação do novo sistema.

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• Valor Central: Não é necessário substituir todos os equipamentos IO antigos de uma vez (economizando mais de 5 milhões de RMB em custos de atualização). O módulo permite uma transição suave entre os sistemas antigo e novo, reduzindo a taxa de falha do sistema de 5% para 0,5% durante o período de transição e garantindo a operação contínua e estável do equipamento de refino (reduzindo as perdas anuais de parada em mais de 2 milhões de RMB).

Processamento Centralizado de Sinais para Equipamento Auxiliar em Usinas Termelétricas

• Descrição do Cenário: No controle de equipamento auxiliar (bombas de alimentação, ventiladores forçados) de caldeiras em usinas termelétricas, são distribuídos 12 canais de sinais de sensores locais: 4 canais de sinais de vibração de 4-20mA, 4 canais de sinais de temperatura PT100 e 4 canais de sinais de status de 24V DC. O módulo 51401286-100 acondiciona centralmente os sinais espalhados através do barramento RS485 e os transmite uniformemente para o sistema Experion PKS. Ao mesmo tempo, ele realiza filtragem de alta frequência de 10Hz nos sinais de vibração (para suprimir o ruído de vibração do motor) e compensação de junção fria nos sinais de temperatura.

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• Valor Central: Ele reduz o número de cabos locais (de 12 cabos para 1 barramento RS485), cortando os custos de cablagem em 60%. Ao mesmo tempo, através do acondicionamento centralizado, a precisão de monitoramento da vibração do equipamento auxiliar é melhorada para ±0,1mm/s, permitindo o alerta antecipado de falhas de desgaste de mancais de bombas de alimentação 3 meses antes e evitando a parada da caldeira causada por danos ao equipamento.