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WT301远程数据采集前端使用说明


发布时间:2009年5月16日 1时9分

 

第一章  概述

 

体积最小

操作空间最大

拆卸、更换最简单

WT301是目前世界上:    唯一使用CAN现场总线!           的远程数据采集前端!

唯一直接通讯距离达10公里

唯一允许温度元件接地

唯一允许使用非屏蔽信号电缆

唯一使用超过15年且还在正常运行

………………

WT30120路模拟量采集前端,WT30332路数字量远程数据采集前端,其使用方法和网络参数相同,下述除特殊指明型号外,用WT300泛指两种型号。

WT300带有CAN现场总线接口,网络波特率自适应,10公里直接通讯距离。

WT300远程数据采集前端为全钢壁挂结构,防尘、防水、防电磁干扰,适合分布式安装。

强抗干扰能力是该系列远程数据采集前端的最大特点,远程数据采集前端采用独特的软、硬件抗干扰措施,特别适合强干扰环境使用,尤其用于发电机线圈温度测量等强电磁干扰环境下,抗干扰性能更为出色,为众多工程解决了困扰多年的干扰难题。通常情况下,该系列远程数据采集前端的信号输入线不需要屏蔽。

                         

输入通道采用双端差动输入。输入、电源、网络及通道之间电气隔离,有效抑制各类共模干扰,消除通道间的相互影响。每个通道的信号类型可以任意设置,都可用来采集各种类型热电偶、热电阻、电压、电流、毫伏等模拟量信号。

热电阻、热电偶输入有断路检测功能,采集结果为温度值,对热电偶输入自动进行冷端温度补偿。

远程数据采集前端具有自动校准、系统校准功能,随时修正由于环境温度变化引起的测量误差,保证远程数据采集前端在整个工作温度范围内的采集精度。

该系列远程数据采集前端主要用于热电偶温度采集、热电阻温度采集、0-5V电压信号采集、4-20mA电流信号采集等场合,尤其在分布式安装、强干扰环境及远距离通讯等场合更适合。

 

第二章  技术指标

通道数量:20路

信号类型:(每个通道独立组态)

热电偶:K、E、T、J、S、EA2

热电阻:pt100、Cu100、Cu50、G、Ba1、Ba2

  他:0~40mV,0~5V,4-20mA,0-10mA

    度:温度:±(0.1%FS+0.1)℃

其他:±0.1%FS

分 辨 率:20位A/D

采集周期:20路/ 1秒

通讯速率:自适应波特率(4kbps/10km、1Mbps/40M)

通讯协议:CAN2.0A协议

通讯介质:普通双绞线

通讯距离:10km(4kbps)

    离:网络1500V,通道400V

外型尺寸:210X210X65mm

    源:165VAC~265VAC/1瓦

    境:温度-20~70℃,湿度≤85% RH

 

第三章                 原理框图

    WT301远程数据采集前端的原理框图如图1所示。

 

 

 

第四章  网络通讯

WT300系列远程数据采集前端具有两个冗余的CAN总线通讯接口,通过H、L端子直接连接到CAN现场总线,通讯介质为普通双绞线,通讯波特率自适应,直接通讯距离达10公里。

 

    每个CAN总线网络中最多可以连接63个WT300远程数据采集前端,每个远程数据采集前端在网络中有唯一一个地址,网络的两个末端分别连接一个120欧姆的阻抗匹配电阻,CAN总线网络为总线拓扑型网络,即“一”字型网络或理解成串联型网络,网络不允许有分支,不支持星型连接,支线长度小于1米。

WT300系列远程数据采集前端的CAN总线网络为冗余网络,2条CAN总线网络独立存在,同时工作,自动识别网络故障,冗余过程自动进行,不需外界判断、处理。在简单的应用场合,可以使用单总线工作,工作方式自动识别,不需任何设置。

2为普通CAN网络系统,只用WT300的一个CAN通讯接口构成现场总线网络,通过WT306通讯控制器与DCS系统连接,构成一个单总线网络系统。

3为一般冗余网络系统,使用WT300的两个CAN通讯接口,分别构成两个CAN总线网络,分别连接至WT306的两个CAN通讯接口,WT306通过2个RS485接口与DCS通讯,两个CAN网络、两个RS485网络独立存在,同时工作,其中一个CAN或RS485出现故障,另一个CAN或RS485同样工作,保证系统可靠运行。

4为具有硬件冗余的网络系统,该系统使用两个WT306通讯控制器与DCS通讯,可靠性比图3的系统更高,一般用于发电厂等重要场合。

 

WT300系列远程数据采集前端的CAN总线网络为多主机网络,每个WT300远程数据采集前端都是一个主机,采集的数据自动向网络上发送,数据冲突按地址编号的优先级别自动仲裁,地址编号越小优先级别越高。即只要网络连接正确,WT300远程数据采集前端即可自动向网络上发送数据,网络开始正常工作,不需任何网络设置、组态等工作。

WT300系列远程数据采集前端的状态指示灯可以指示网络通讯状态,若网络通讯正常,指示灯平稳闪烁,若网络通讯异常(网络异常、通讯失败),指示灯间歇闪烁(10秒闪亮1次)。

注意网络中没有WT306通讯控制器时,或WT306通讯控制器工作异常时,也视为网络异常,WT300远程数据采集前端同样指示网络失败信息。

WT306通讯控制器是个协议转换器,也是通讯数据缓冲器,又是网络冗余控制器。WT306有2个CAN总线接口,分别与2个冗余的CAN总线网络连接,自动接收各WT300远程数据采集前端发送的数据,存储在数据缓冲器中,同时WT306通讯控制器还有2个RS485通讯接口,负责与上位主机(DCS设备等)进行通讯,通讯协议为MODBUS协议。参见WT306通讯控制器的使用说明书。

注:每个CAN总线网络的屏蔽线应连接在一起,并连接至WT300的E接线端子上,最后选择一点连接大地;在CAN总线网络距离很长,通讯电缆有在户外的情况下,CAN总线网络容易遭受雷击,此时应将每个WT300处的网络屏蔽线分别连接大地(多电接地),可以有效防止雷击。

 

第五章  使用方法

5.1端子定义:

    图5为WT301 远程数据采集前端的内部结构示意图,图6为内部端子接线示意图。

                     

      

A、N:        供电电源接线端子,A、N连接220VAC电源。

BUS1、BUS2:  2个冗余的CAN总线接口,可以构成2个冗余的CAN总线网络。

H、L、E:   CAN总线接口通讯端子,使用时将H、L端分别与CAN网络的H、L端相连,CAN总线网络使用屏蔽双绞线连接,网络屏蔽线连接至每个WT301的E端子上,整个网络选择一点将屏蔽线连接至大地。

A、B、C: 模拟输入通道接线端子,每个通道有三个接线端子,共有20个输入通道。

CH1CH20:   通道1至通道20。

SW:        WT301设置跳线,SW短路时,WT301允许通过网络对地址编号、通道类型、补偿通道等进行设置,SW断路时,WT301所有设置数据处于保护状态,不允许设置。正常使用时,SW处于断开状态。参见“远程数据采集前端设置”章节。

指示灯:      指示WT301远程数据采集前端的工作、通讯状态。

接地:      WT301接地端子,所有通道信号线的屏蔽线连接于此,最后可靠连接大地。

5.2远程数据采集前端状态指示:

远程数据采集前端的状态指示灯有下面几种工作状态指示:

电源指示:指示灯闪亮(平稳闪烁、间歇闪烁),表示工作电源正常。

通道扫描:指示灯闪亮(平稳闪烁、间歇闪烁),通道扫描工作正常。

通讯指示:指示灯平稳闪烁,表示网络通讯正常;指示灯间歇闪烁(10秒闪烁1次),表示网络通讯异常。

5.3电压输入

WT301的每个通道均可直接输入直流电压信号,信号范围为05V,对应的采集结果为:050000。接线方式见图7。使用时需将对应通道设置成电压信号类型。

 

5.4电流输入

WT301的每个通道均可直接输入直流电流信号,电流信号的输入范围为020mA,电流输入的通道,在A、B端子间需并联250欧姆精密采样电阻,将电流转换成电压,最后以电压方式采集,对应的采集结果为:050000,接线方式见图8。使用时需将对应通道设置成电压信号类型。

5.5毫伏输入

WT301的每个通道均可直接输入直流040mV信号,对应的采集结果为:040000。接线方式见图9。使用时需将对应通道设置成毫伏信号类型。

5.6三线制热电阻温度输入

WT301的每个通道均可以接受三线制热电阻温度输入,自动消除引线电阻误差,采集结果直接转换成实际温度值。接线方式见图10。

共有6种类型的热电阻可供选择,使用时相应通道需设置成对应的热电阻类型,设置时必须指明“3线制”,采集结果为10倍温度值,即数据单位为0.1℃。

注意:为消除导线电阻的误差,应尽量保证A、B、C三根导线的电阻相等(导线材质相同、长度相同、线径相同)。

针对工业现场的特殊情况,WT301使用了特殊技术,允许热电阻元件接地,热电阻元件绝缘已经不是问题。

5.7两线制热电阻温度输入

除通常的三线制热电阻温度输入之外,在特定的条件下,WT301也可以接受两线制热电阻温度输入,同样可以自动消除引线电阻误差,接线方式见图11。通道设置时除选择正确的热电阻型号外,还必须指明“2线制”,设置完成后还需对该通道进行“两线制热电阻设置”,参见WT306-P手操器使用说明。后续的使用方法同三线制热电阻方法相同。

5.8具有公共端的多路热电阻温度输入

在某些特定的场合,热电阻引出线即非三线制也非两线制,而是具有公共端的两线制,每个热电阻只有一端有引线,另一端全部连接在一起引出一条线。此种情况按图12所示接线,通道设置时按“3线制”设置,使用方法与三线制完全相同,同样可以自动消除导线电阻的误差。

国产200MW发电机线圈温度、冷却水温度等场合经常遇到这种情况。

5.9热电偶温度输入

WT301的所有通道可以直接连接热电偶温度输入,采集结果直接转换成实际温度值。有热电偶输入时,需使用第21通道采集环境温度(热电阻输入),用于热电偶冷端温度补偿,该通道称作补偿通道,同一个WT301的所有热电偶输入通道可同时使用该补偿通道。接线方式见图13。

补偿通道应使用热电阻采集冷端温度,补偿通道应设置成正确的热电阻类型。出厂时根据使用要求,21通道已经连接pt100热电阻。

21通道只能做补偿通道,该通道数据不向网络传输,只有SW短路状态下,21通道默认成63号数据采集前端的21通道,向网络发送数据,此时通过网络可以监视到补偿温度。

共有6种型号的热电偶可以选择,使用时相应通道需设置成对应的热电偶类型,同时必须指明补偿通道号,补偿通道按“热电阻温度输入”章节正确连接和设置。采集结果为10倍温度值,即数据单位为0.1℃。

WT301根据设置的补偿通道,将补偿通道采集的温度值作为热电偶的冷端温度,自动进行冷端温度补偿,采集结果为补偿后的温度值。

  

5.10接地热电偶温度输入

在某些应用场合,为测量某物体的表面温度,经常将热电偶的工作端直接焊接在物体表面,这种热电偶直接和大地连接,称做接地热电偶,通常温度采集设备在绝缘下降时采集精度已经受到影响,接地时将影响正常工作。

WT301由于采用特殊的技术,接地热电偶同样可以采集,而且精度不受影响,与通常的热电偶使用方法相同。图14是接地热电偶输入接线图。

WT301而言,热电阻、热电阻元件的绝缘已经不再是问题。

5.11具有中间端子箱的热电偶温度输入

当温度测点距离WT301数据采集前端很远(有时由于环境原因WT301不允许靠近测点安装),直接用补偿导线将热电偶温度信号引入WT301机箱,将会使用很多补偿导线,成本很高,通常的做法是用补偿导线将热电偶温度信号就近引入温度补偿箱(中间接线端子箱),然后再用普通铜导线将信号引入WT301机箱,由于此时热电偶的冷端温度在中间接线端子箱内,所以补偿通道不能使用WT301的21通道,需使用120之间的任意通道,接线方法如图15所示,设置时注意输入正确的补偿通道号。

每个WT301可以有多个不同的中间端子箱,每个中间端子箱需占用一个补偿通道。

注:所有模拟量信号线的屏蔽线应可靠连接大地;WT301的机箱也必须可靠连接大地。

 

第六章                 远程数据采集前端的设置

 

参见《WT300工具软件使用说明》、《WT306-P手操器使用说明》。

 

第七章  安装

 

WT301远程数据采集前端采用壁挂式安装,安装尺寸如图16所示。

      

 




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