Que es un modulo de E/S de alta densidad y como se termina?
Un modulo de E/S estandar le da ocho o dieciseis puntos y una fila de terminales de tornillo donde puede aterrizar cables directamente. Cuando los conteos de canales suben a los cientos, ese arreglo se queda sin espacio de panel, y los modulos de alta densidad toman el control. Una tarjeta de 32 o 64 puntos empaca muchos mas canales en la misma ranura, pero no puede acomodar tantas terminales de tornillo en su cara, asi que se cablea de una forma distinta. Esta guia explica como se construye la E/S de alta densidad, como los conectores de terminacion masiva y los cables preconstruidos sacan las senales a terminales de campo, y las realidades de espacio, mano de obra, reduccion de corriente y diagnostico de empacar tantos canales juntos.
E/S de alta densidad en una línea: Un modulo de E/S de alta densidad pone 32, 64 o mas puntos en la huella de un modulo estandar al reemplazar las terminales de tornillo individuales con un conector compacto de terminacion masiva. El cableado de campo no se aterriza en el modulo mismo; en su lugar, un cable preconstruido corre de ese conector a un modulo de interfaz de bloque de terminales separado, a veces llamado bloque de brazo articulado o TBIM, donde se terminan los cables individuales. Esto ahorra espacio de panel y mano de obra de cableado a costa de un acceso de diagnostico mas ajustado y, en algunas tarjetas, reduccion de corriente a lo largo de los canales.
Por que los modulos de alta densidad renuncian a las terminales de tornillo
La cara de un modulo es finita, y una terminal de tornillo ocupa un ancho fisico real. Acomode dieciseis de ellas en una tarjeta y tiene un modulo convencional; intente acomodar sesenta y cuatro y sencillamente no hay donde poner los tornillos, el cable o el rotulado. Los modulos de alta densidad resuelven esto al no terminar los cables de campo en el modulo en absoluto. En su lugar, el modulo presenta un solo conector de alto conteo de pines - una interfaz de terminacion masiva, en algunas lineas de producto un conector multipin ELCO o similar - que lleva todos los canales a traves de un solo enchufe en lugar de docenas de tornillos individuales.
Ese conector se disena para acoplarse con un cable preconstruido en lugar de con cables de campo desnudos. Todas las conexiones electricas entre el modulo y ese cable se hacen de una vez cuando el enchufe se asienta, que es de donde viene la densidad: una accion mecanica reemplaza docenas de terminaciones individuales en el modulo. El cableado de campo en si aun tiene que aterrizar en terminales de tornillo o de resorte en algun lado, pero ese algun lado se mueve fuera del modulo y a un dispositivo separado dimensionado para sostener tantas terminales.
El resultado es una ranura que hace el trabajo de varios modulos estandar. Para aplicaciones con conteos de canales grandes y uniformes - bancos de entradas discretas de una maquina grande, docenas de salidas de contacto similares, o un rack de transmisores similares - la alta densidad reduce dramaticamente el numero de ranuras, el ancho del rack y, en ultima instancia, el tamano del gabinete necesario para alojar un conteo de puntos dado. Esa reduccion de huella es la razon principal para recurrir a la E/S de alta densidad en primer lugar.
Cables preconstruidos y modulos de interfaz de bloque de terminales
El acompanante de un modulo de alta densidad es el lugar donde los cables de campo realmente aterrizan: un modulo de interfaz de bloque de terminales, muchas veces llamado TBIM, un bloque de terminales de brazo articulado, o un bloque de derivacion. Es un dispositivo montado en riel DIN o en panel con un conector de alta densidad acoplable de un lado y un arreglo de terminales de tornillo o de resorte individuales del otro, una por canal. Un cable preconstruido de fabrica, terminado con el conector correcto en cada extremo, se enchufa en el modulo y en el bloque de interfaz, llevando todos los canales entre ellos en un solo ensamble.
Este arreglo mueve la mano de obra de cableado y la reorganiza. En lugar de que un tecnico aterrice docenas de cables directamente en un modulo en un rack apretado, los cables de campo se aterrizan en el bloque de interfaz, que puede posicionarse donde sea conveniente - mas abajo en el panel, en un subpanel separado, o agrupado para acceso mas facil. El cable preconstruido es un ensamble conocido y probado, asi que se elimina el paso propenso a errores de cablear a mano el conector de alta densidad. Para proyectos grandes esta es una ventaja genuina de cronograma y calidad: la ruta de terminacion masiva reduce el tiempo de cableado por punto y los errores de mal aterrizaje que vienen con cientos de terminaciones individuales.
El compromiso es que ha agregado componentes y una capa de indireccion. Ahora hay un cable y un bloque de interfaz entre el modulo y el campo, cada uno de los cuales es otra cosa que especificar, comprar, montar y documentar, y otro conector que debe estar correcto. El diagrama de cableado tiene que dar cuenta del mapeo del pin del conector del modulo a la terminal del bloque de interfaz, y ese mapeo debe estar bien o los canales aterrizan en el lugar equivocado. Para conteos de puntos pequenos esta sobrecarga no vale la pena, que es por lo que la alta densidad y su hardware de terminacion pertenecen a instalaciones lo bastante grandes para amortizar las piezas extra.
Reduccion de corriente, diagnostico y cuando encaja en operaciones de campo
Empacar muchos canales en una tarjeta tiene consecuencias electricas y practicas. En los modulos de salida especialmente, el modulo tiene un presupuesto total de corriente y un limite termico, y muchas veces no puede llevar cada canal a su corriente clasificada completa de forma simultanea sin excederlo. Eso es la reduccion de corriente: la corriente por canal en la que puede confiar baja conforme sube el numero de canales activos simultaneamente y la temperatura ambiente, y la curva de reduccion del modulo le dice cuanto. Ignorarla - suponer que las 32 salidas pueden llevar carga completa a una ambiente caliente - es una forma clasica de cocinar una tarjeta de alta densidad. La misma densidad que ahorra espacio concentra calor, asi que los limites de temperatura del modulo merecen mas atencion que los de una tarjeta estandar ligeramente cargada.
El diagnostico es la otra realidad. Con terminales de tornillo individuales puede probar el cable de un solo canal directo en el modulo; con la terminacion masiva el punto de prueba fisico se mueve al bloque de interfaz, y el conector compartido significa que un enchufe o cable danado puede afectar todo un grupo de canales a la vez. Diagnosticar una falla requiere entender el mapeo de pin a terminal y revisar en el bloque de interfaz en lugar de en la tarjeta. Del lado positivo, el mismo ensamble preconstruido que una falla podria culpar puede intercambiarse como unidad, y un modulo sospechoso puede reemplazarse al desenchufar un conector en lugar de desconectar docenas de cables, lo que acorta la interrupcion cuando si tiene que intervenir.
Para operaciones de campo, la alta densidad encaja donde el conteo de puntos es lo bastante grande y uniforme para justificar el hardware y la cuadrilla es disciplinada con la documentacion - una instalacion central, un paquete de compresion grande, un edificio de proceso bien instrumentado. En sitios remotos pequenos con un punado de senales, los modulos estandar con terminacion directa son mas simples y baratos. Cuando se usan racks de alta densidad, traer el diagnostico por canal y la salud del modulo hacia una plataforma SCADA de nube como Merobix importa aun mas de lo usual, porque con la terminacion masiva no puede medir con facilidad un solo canal en un panel remoto - la pantalla de SCADA que le dice cual punto esta en falla, y la capacidad de intercambiar un ensamble preconstruido en lugar de recablear, es lo que mantiene mantenible a distancia un nodo remoto denso.
Preguntas frecuentes
Como se cablea un modulo de E/S de 64 puntos?
No aterriza los cables de campo en el modulo mismo. Un modulo de alta densidad presenta un solo conector de terminacion masiva, y un cable preconstruido corre de el a un modulo de interfaz de bloque de terminales separado, a veces llamado bloque de brazo articulado o TBIM, donde cada canal recibe su propia terminal de tornillo o de resorte para el cable de campo. Todas las conexiones del lado del modulo se hacen de una vez cuando el conector se asienta, que es lo que permite a una tarjeta llevar 64 puntos.
Necesitan reduccion de corriente los modulos de alta densidad?
Muchas veces si, sobre todo en las tarjetas de salida. El modulo tiene un presupuesto total de corriente y termico, asi que puede no ser capaz de llevar cada canal a corriente clasificada completa al mismo tiempo, en particular a temperaturas ambiente altas. La curva de reduccion del modulo muestra cuanta corriente por canal puede confiar conforme suben el numero de canales activos y la temperatura. Ignorarla puede sobrecalentar y danar la tarjeta.
Son mas dificiles de diagnosticar los modulos de E/S de alta densidad?
Cambian como diagnostica. Los puntos de prueba fisicos se mueven del modulo al bloque de interfaz, y un conector o cable compartido puede afectar todo un grupo de canales a la vez, asi que necesita el mapeo de pin a terminal para rastrear una falla. La ventaja es que un modulo sospechoso o un cable preconstruido puede intercambiarse como unidad al desenchufar un conector, que es mas rapido que desconectar docenas de cables individuales.
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