AI设备的基本原理
AI设备用于将输入的模拟量值数字化,用于工业过程可能告知的基本AI设备有三类:热电阻(RTD)输入设备、热电偶(TC)输入设备和变送器信号输入设备,他们都统称为AI输入设备,其中RTD和TC输入由于其信号电平较低,可以统称为低电平(或小信号)AI设备(Low Level AI),而标准变送器的电平值(4-20mA/0-5V/0-10V)AI设备统称为高电平(或大信号)AI设备(High Level AI)。
为了将各种类型和电平的AI信号调整成模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)能够接受的标准电平,同时也为了滤除干扰信号,需要对这些原始信号进行信号调理(Signal Conditioning)处理,经常采用的信号调理技术有:电桥变换滤波、信号放大滤波、电流-电压变化滤波。
2.模数转换(A/D)的基本类型
模数转换技术是模拟信号通向数字世界的桥梁,作为将模拟信号转换成数字信号的模数转换技术种类繁多。但在DCS系统中,从成本和性能的综合考虑,所有DCS厂家的选择一般不超过三种技术:逐次比较型(Successive Approximation)、积分型或其变种、过采样型。
AI设备的技术指标
1.精度
2.分辨率
3.稳定度
4.温度漂移
5.输入阻抗
6.电气隔离
7.共模抑制比
8.差模抑制比
9.采样率
10.阶跃响应
AI设备应用设计
在设计实施DCS项目时,AI设备的应用应注意以下问题:
1.四线制4-20mA,两线制4-20mA,0-5V/0-10V,RTD,TC等不同类型的AI信号分布在不同的AI模块上。
2.TC信号需要设置冷端补偿(Cold Junction Compensation)测温元件,测温元件应靠近TC接入端子。
3.两线制AI设备应设置现场短路保护措施,避免烧毁其内部采样电阻。
4.在某些关键回路上,AI设备应该冗余配置。