Harmony 输入/输出 (I/O) 系统利用各种输入和输出块将过程信号连接到 Symphony ™ 企业管理和控制系统。模拟输入 (AIN) 块可连接现场输入，如压力和流量变送器信号、热电偶 (TC) 输入和电阻温度装置 (RTD) 输入。模拟输出 (AOT) 块提供输出信号，用于调节控制阀、泵、定位器、执行器等最终控制元件。这些模拟量模块与其他类型的模块（用于数字和控制 I/O 接口以及远程 I/O 通信）共同组成一个完整的 I/O 系统（图 1）。参考 和谐输入/输出系统概述，了解完整的系统描述。

操作

每个模拟输入/输出模块都有一个板载微处理器，用于控制和执行模块的以下功能：

Hnet 通信。

模拟输入/输出处理。

冗余链路通信。

块诊断。

状态报告。

除这些功能外，微处理器还负责执行控制配置的 I/O 块部分。由链接功能代码组成的完整控制配置始终保留在 Harmony 控制器中。控制器只卸载一部分配置，由各个 I/O 块执行。

功能代码是预定义的固定功能算法。在连接模拟 I/O 块时，控制器使用以下功能代码：

I/O 设备定义（FC 221）。

模拟输入/通道（FC 222）。

模拟输出/通道（FC 223）。

规格是按每个通道而不是按 I/O 组设置的。功能代码提供寻址、启动、执行（即运行时间）、覆盖、模拟和故障模式操作规范。I/O 通道功能代码是异常报告功能代码。

模拟输入

Harmony I/O 系统通过 AIN 块支持 4 至 20 毫安、高电平 -10 至 +10 VDC、低电平 -100 至 +100 毫伏 (DC)、热电偶 (TC) 和电阻式温度装置 (RTD) 输入：

AIN-120 - 高电平电压、电流输入。

AIN-200 - 隔离 TC、高电平电压、低电平电压输入。

AIN-220 - 隔离式 TC、高电平电压、低电平电压、电流（单位：千瓦） ■ AIN-300 - 隔离式 RTD（单位：千瓦

AIN-300 - 隔离 RTD，单位：千欧姆。

数据转换

AIN 块读取其输入通道的电流或电压，按比例将输入转换为工程单位的实际值，然后将输入值报告给控制器。该模块在报告每个输入值的同时，还提供通道状态信息。

高电平和低电平输入会根据输入类型和工程单位高低值规格转换为适当的工程单位。热电偶和 RTD 输入将使用预定义的转换表转换为适当的工程单位（摄氏度或华氏度），这些转换表适用于所支持的每种热电偶和 RTD 类型。

AIN-120 模块使用单个逐次逼近模数转换器，通过该转换器对所有通道进行多路复用。这种模数转换方法速度很快（每次转换 10 微秒），因此可以通过一个转换器连续复用多个通道。

冗余提供了备用模数转换。

AIN-200、AIN-220 和 AIN-300 块的每个通道都有专用的 Delta-Sigma 模数转换器。这些转换器的转换速度较慢（每次转换 50 毫秒），但由于每个通道都执行独立的转换，因此无需进行多路复用。这些转换器还具有内置数字信号处理功能，可提供低通滤波器。AIN-200、AIN-220 和 AIN-300 块具有光隔离输入通道。

数字信号处理

AIN-120 模块使用浮点数字信号处理器 (DSP) 实现低通滤波器。

使用 DSP 设备实现这一功能的优势在于，可以实现显著的噪声抑制（优于 70 dB），同时保持输入阶跃响应的快速沉淀时间（75 毫秒）。

如前所述，AIN-200、AIN-220 和 AIN-200 中使用的 Delta-Sigma 模数转换器可以实现很高的噪声抑制（优于 70 dB），同时保持输入阶跃响应（75 毫秒）的快速稳定时间、

AIN-220 和 AIN-300 块中使用的 Delta-Sigma 模数转换器具有内置数字信号处理功能，可提供低通滤波器。

校准

无需现场校准。根据输入类型，电子元件会自动对原始模拟输入进行以下调整：

使用板载零点和量程参考电压进行漂移校正。

低电平、热电偶和 RTD 输入的导线电阻调整。

使用内部或外部冷结基准对热电偶输入进行冷结温度补偿。

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