Блок I/O

Блок ввода/вывода (I/O) представляет собой аппаратное устройство, которое выполняет преобразование сигналов между системой DCS и устройствами технологической установки.

Внутри системы DCS применяются цифровые сигналы с бинарным кодированием.

Устройства в составе установки имеют два типа сигналов, аналоговыеи дискретные.

- Аналоговый сигналобычно представляет собой сигнал постоянного тока, DC, и передает значение в непрерывном режиме работы. Аналоговые сигналы бывают разных типов. Наиболее широко используемыми типами являются:

- Электрический сигнал постоянного тока на (4 - 20) мА

- Электрический сигнал постоянного тока на (1 - 5) В

Тип используемого электрического сигнала зависит от конкретного устройства установки.

- Дискретный сигналпредставляет собой логический статус, то есть либо включен (on), либо выключен (off).

Входящий дискретный сигнал распознается путем измерения статуса контакта или релейной цепи.

Исходящий дискретный сигнал передается путем возбуждения контактного реле.

Большинство датчиков, передатчиков и конечных контрольных элементов, включая клапаны, являются аналоговыми устройствами. Таким аналоговым устройствам требуется связь с цифровыми блоками управления, а значит, необходимо выполнять преобразование сигналов связи между ними.

Сигнал, передаваемый между переключателем и блоком I/O, относится к дискретному типу и также известен как цифровой тип. Такие дискретные сигналы передаются в аналоговой форме с использованием электротока, и потому они должны быть преобразованы в цифровую форму для передачи в DCS.

Обратите внимание на то, что сигнал между передатчиком статуса и блоком I/O также относится к дискретному типу.

Преобразование аналогового сигнала в цифровой ( A/D ) требуется для аналоговых сигналов, которые передаются с аналоговых устройств в составе установки, включая передатчики, и принимаются системой DCS.

Преобразование цифрового сигнала в аналоговый ( D/A ) требуется для цифровых сигналов, которые отправляются из системы DCS, например, выход контроллера, и принимаются аналоговыми устройствами в составе установки, например, регулирующими клапанами.

На любой установке многие сигналы требуется преобразовывать из цифровых значений и обратно, при этом стоимость преобразования A/D или D/A становится непомерно высокой. Поэтому аппаратные средства преобразования D/A и A/D имеют режим разделения времени с помощью мультиплексора между различными аналоговыми сигналами.

Блок мультиплексора имеет несколько входных или выходных аналоговых сигналов. Эти сигналы последовательно сканируются и преобразуются из аналогового сигнала в цифровой или обратно.

Блок I/O (ввода/вывода) может иметь несколько входных и выходных точек, при этом они могут включать следующее:

- точки аналогового ввода,

- точки дискретного или цифрового ввода,

- точки аналогового вывода и

- точки дискретного или цифрового вывода.

Пример аналогового входа

Измеренные контролируемые переменные и другие переменные процесса, включая температуру, расход и давление, отправляются на блок I/O в виде аналоговых входных сигналов с датчиков в составе установки. В блоке I/O эти сигналы преобразуются в приведенные цифровые значения в диапазоне от -5 до 105 %, а затем отправляются на соответствующие приборы в блоке управления, включая PID-контроллеры или индикаторы.

Пример аналогового выхода

Выход контроллера из блока управления выражен в процентных единицах, обычно в диапазоне от -5 до +105 %, и означает открытие клапана. Цифровое значение преобразуется в аналоговый выходнойсигнал, скажем, в 4 - 20 мА, в блоке I/O и затем отправляется на конечный контрольный элемент, например, регулирующий клапан, в составе установки.

Пример цифрового входа

Цифровой входной сигнал, поступающий от установки, как правило, используется для обозначения статуса клапанов, электродвигателей, переключателей и т.п.

Пример цифрового выхода

Цифровой выходной сигнал от системы DCS на установку обычно используется для включения и выключения электродвигателей, открытия и закрытия электромагнитных клапанов и т.п.