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YOKOGAWA
YOKOGAWA NFAI143-H00模拟输入模块
产品详情
YOKOGAWA NFAI143-H00模拟输入模块
产品概述
YOKOGAWA NFAI143-H00是日本横河电机（Yokogawa）专为工业自动化领域研发的16通道隔离型模拟输入模块，隶属于横河经典的Centum VP/VX系列分布式控制系统（DCS）I/O模块家族。该模块作为工业控制系统中的“数据采集枢纽”，核心功能是将现场传感器、变送器输出的连续模拟信号（如电流、电压信号）精准转换为数字信号，再通过系统总线传输至Centum VP/VX控制器进行运算处理与逻辑控制，为工业生产过程的实时监测、精准调控提供可靠的数据支撑。
NFAI143-H00模块凭借高精度、高可靠性及强抗干扰能力的设计优势，经过严格的工业环境适应性测试，能稳定运行于高温、高干扰、多粉尘等严苛工业场景，广泛应用于化工、电力、冶金、石油炼化等关键工业领域。需要特别说明的是，该模块目前已正式停产，其替代型号为NFAI143-H50，替代型号在保持原有核心功能兼容性的基础上，进一步优化了通信性能与环境适应性。
核心技术参数
NFAI143-H00模块的技术参数经过精准标定，确保在工业场景下的测量精度与运行稳定性，具体详细参数如下：
（一）输入参数
- 通道配置：16个独立模拟输入通道，通道间采用电气隔离设计，隔离电压≥500V AC，有效避免通道间信号串扰；
- 支持信号类型：兼容工业标准模拟信号，包括4-20mA、0-20mA电流信号，0-10V、2-10V电压信号，可直接匹配压力变送器、温度变送器、流量传感器等主流工业现场设备的信号输出格式；
- 输入阻抗：电流信号输入时，阻抗范围为270Ω（20mA输入）至350Ω（4mA输入）；电压信号输入时阻抗≥1MΩ，确保不会对现场变送器信号产生负载影响；
- 允许输入范围：最大允许输入电流≤24mA，超出范围时模块具备过流保护功能，避免内部电路损坏。
（二）精度与分辨率
- 分辨率：16位高精度模数转换（ADC），可实现对模拟信号的精细化采集，最小可分辨信号增量低至满量程的1/65536，确保微小信号变化的精准捕捉；
- 测量精度：±0.1%满量程（FS），在-10℃至70℃工作温度范围内，温度漂移≤0.005%/℃，有效降低环境温度变化对测量精度的影响；
- 数据更新周期：10ms/通道，可快速完成16通道信号的循环采集与转换，满足工业生产过程实时监测的响应需求。
（三）供电与功耗
- 供电电压：宽电压输入设计，支持12VDC至36VDC供电，额定供电电压为24VDC（±10%波动），适配工业现场标准24VDC电源系统；
- 功耗参数：24VDC供电时，最大电流消耗≤540mA，功耗≤15W；5VDC辅助供电时，最大电流消耗≤230mA，低功耗设计可减少系统整体能耗。
（四）环境适应性参数
- 工作温度：-10℃至70℃，可适应大多数工业厂房、户外控制柜等环境的温度变化；
- 存储温度：-20℃至85℃，满足仓储、运输过程中的低温、高温环境要求；
- 相对湿度：10%至90%RH（无冷凝），避免潮湿环境导致的电路短路或绝缘性能下降；
- 防护等级：IP50，可有效防止粉尘侵入，同时具备一定的防溅水能力，适用于安装在控制柜内的非露天场景。
（五）物理参数
- 安装方式：标准DIN导轨安装，适配35mm DIN导轨，安装便捷且牢固，便于系统集成与后期维护；
- 外形尺寸：40mm（宽度）×78mm（高度）×110mm（深度），紧凑的尺寸设计可节省控制柜内安装空间；
- 重量：约150g，轻量化设计降低导轨承重压力，便于多模块密集安装。
核心产品特点
（一）全通道隔离设计，抗干扰能力优异
模块采用通道间、通道与系统间双重电气隔离技术，隔离电压可达1500V AC（1分钟耐压测试），能有效抑制工业现场的电磁干扰（EMI）、静电干扰（ESD）及共模干扰。在化工、电力等强电磁环境中，可避免变频器、高压设备等产生的干扰信号影响模拟信号采集精度，确保数据传输的稳定性与准确性。同时，隔离设计还能防止现场设备故障（如短路、过压）时的风险传导至控制系统，提升整个自动化系统的安全性。
（二）高精度数据采集，测量性能稳定
搭载高性能16位ADC芯片，结合横河专利的信号调理电路与线性化算法，实现±0.1%FS的高精度测量。模块内置多种数字滤波模式（如低通滤波、滑动平均滤波），用户可根据现场信号噪声情况灵活配置滤波参数，有效过滤高频干扰信号，提升信号稳定性。此外，模块具备良好的长期稳定性，年漂移量≤0.01%FS，减少频繁校准带来的维护成本。
（三）模块化与灵活配置，适配多场景需求
采用标准化模块化设计，不仅安装便捷，还支持与Centum VP/VX系统的其他I/O模块（如模拟输出模块、数字量输入/输出模块）无缝兼容，可根据工业控制需求灵活组合成不同规模的I/O系统。模块支持通过横河PRM（Plant Resource Manager）工具进行远程参数配置，包括输入信号类型、测量范围、滤波强度、断线检测阈值等，无需现场拆卸模块即可完成参数调整，大幅提升调试与维护效率。同时，模块支持HART通信协议（需启用对应功能），可与HART智能变送器实现双向通信，不仅能采集测量数据，还能远程读取变送器状态、诊断故障信息并配置变送器参数。
（四）完善的保护机制，可靠性大幅提升
内置过流保护、过压保护、反接保护等多重安全机制：当输入电流超过24mA时，过流保护电路快速启动，切断输入回路；供电电压异常（如过压、反接）时，保护电路可防止内部芯片损坏。此外，模块具备故障自诊断功能，可实时监测自身工作状态（如电源故障、ADC故障、通信故障），并将故障信息上传至控制器，便于运维人员及时发现并处理问题。针对信号异常场景，模块支持HOLD（保持故障前输出值）或SETV（输出预设安全值）两种故障输出模式，用户可按通道独立设置，确保故障时系统能维持安全运行状态。
功能与工作原理
（一）核心功能
- 模拟信号采集与转换：接收现场传感器、变送器输出的模拟信号，通过内部ADC芯片将其转换为数字信号，完成“模拟量-数字量”的精准转换；
- 信号预处理与滤波：对采集到的原始信号进行调理（如放大、电平转换）和数字滤波，去除噪声干扰，优化信号质量；
- 数据传输与通信：通过横河Vnet/IP或ESB总线将处理后的数字信号传输至Centum VP/VX控制器，同时支持与控制器的双向通信，接收配置指令与故障查询指令；
- 故障诊断与报警：实时监测模块自身状态及输入信号状态，当检测到故障（如信号断线、过流、电源异常）时，立即触发报警并上传故障代码；
- HART通信（可选）：与HART智能设备通信，实现测量数据采集与设备参数配置、状态诊断的双重功能。
（二）工作原理
1. 信号输入阶段：现场传感器/变送器输出的模拟信号（如4-20mA电流信号）通过屏蔽电缆接入模块的对应通道端子，通道隔离电路将输入信号与模块内部电路、其他通道信号隔离开，防止干扰与风险传导；
2. 信号调理阶段：输入信号经信号调理电路进行放大、电平匹配，将信号调整至ADC芯片的最佳采样范围，同时初步过滤部分低频干扰；
3. 模数转换阶段：调理后的模拟信号送入16位ADC芯片，ADC芯片按10ms/通道的周期完成信号采样与数字化转换，将模拟信号转换为对应的数字量；
4. 数据处理与传输阶段：数字信号经模块内部微处理器进行滤波、线性化处理，消除信号噪声与非线性误差，随后通过系统总线传输至Centum VP/VX控制器；
5. 状态监测与反馈阶段：微处理器实时监测模块供电状态、ADC工作状态、通道信号状态，若检测到异常（如信号断线、过压），立即生成故障代码并上传至控制器，同时执行预设的故障输出策略（HOLD/SETV）。
核心注意事项
- 电源供电规范：必须向电源模块的模拟现场电源端子提供稳定的24VDC电源，电源电压波动不得超出12-36VDC范围，否则可能导致模块工作异常或损坏；严禁将交流电源接入模块电源端子，接入前需确认电源极性正确；
- 安全栅使用要求：该模块不支持连接齐纳安全栅，在本质安全型应用场景（如防爆Zone 2区域）中，必须选用符合防爆等级要求的隔离式安全栅，且安全栅需安装在安全区。安全栅参数需与模块及现场设备匹配，满足Uo≤Ui、Io≤Ii、Po≤Pi、Co≥Ci+Cc、Lo≥Li+Lc的匹配原则，确保本质安全性能；
- 停产替代说明：模块已停产，新系统搭建或旧模块更换时，建议选用替代型号NFAI143-H50。替换时需确认替代型号与原有系统的兼容性（如通信协议、安装尺寸、接线方式），避免出现系统集成故障；旧模块维修时，需优先采购原厂备件或选择专业的工业自动化设备维修服务商；
- 维护与校准：建议每12个月对模块进行一次全面校准，确保测量精度；日常维护时，需定期检查模块接线端子是否松动、屏蔽层接地是否良好，清理控制柜内粉尘，保障模块散热通畅；严禁用兆欧表直接测试模块端子之间的绝缘强度，若需检测系统绝缘性能，需先断开所有接线；
- 故障处理规范：模块出现故障时，应先断开电源与信号输入，再进行故障排查，避免带电操作导致故障扩大；故障排查可通过PRM工具读取故障代码，结合手册定位故障原因（如电源故障、通道故障、通信故障），处理完成后需重新进行参数校准与通信测试；
- 线缆铺设要求：本安侧导线与非本安侧导线需分开铺设在汇线槽内，不得混放；本安侧配线套管内严禁敷设其他电源线，本安导线建议选用蓝色作为标识，便于区分与维护。
