CFP-AI-100

NI CFP-AI-100 是美国国家仪器（National Instruments, NI）公司生产的的一款模拟量输入模块，属于其Compact FieldPoint 分布式I/O系统。该模块提供8路差分输入通道，专为在恶劣工业环境下直接连接各种传感器（如热电偶、RTD、电压/电流变送器）而设计，将模拟信号高精度地转换为数字量，并通过网络传输给上位机，是构建可靠分布式数据采集系统的前端核心。

应用场景

在边远地区的石油管道加压站，需要实时监测管道压力、储罐液位、环境温度和设备振动等多个关键参数。这些监测点分散在站内各处，环境恶劣，且与中央控制室距离较远。通过在现场安装一个NI CFP-AI-100模块（集成在Compact FieldPoint机箱中），完美解决了这一难题。CFP-AI-100直接连接各个压力变送器（4-20mA）和热电偶，利用其高精度ADC进行模数转换和信号调理。采集到的数据通过以太网实时上传至站内SCADA系统。CFP-AI-100的IP67防护等级使其能直接安装在现场，无需额外的防护箱，极大地简化了布线，其坚固的设计也保证了在温差大、振动强的环境下长期稳定运行，为管道安全监测提供了可靠的前端数据。

核心参数速览

技术原理与创新价值

NI CFP-AI-100 的核心价值在于其将高精度数据采集与工业级坚固性融为一体，实现了真正的分布式智能传感。创新点1：高精度ADC与智能信号调理。 模块采用16位高精度模数转换器（ADC），并对每路通道配备独立的可编程增益放大器（PGA），可根据选择的量程自动调整放大倍数，最大化利用ADC的动态范围，从而获得极高的测量精度。其内置的灵活信号调理能力，可直接连接热电偶（冷端补偿）、RTD（引线补偿）、电压和电流信号，无需外部变送器，简化了系统结构。创新点2：卓越的IP67防护与宽温工作能力。 CFP-AI-100 本身与其Compact FieldPoint机箱共同构成了一个坚固的系统，达到IP67防护等级。这意味着它可以承受高压水冲洗、暂时浸没以及粉尘侵入，并能工作在-40°C至70°C的极端温度下。这种“将I/O放置到传感器旁边”的能力，显著减少了长距离模拟信号传输带来的噪声和信号衰减问题。创新点3：无缝集成NI生态系统。 该模块与NI的软件（如LabVIEW、LabVIEW NXG）和硬件（如Compact FieldPoint控制器cFP-22xx系列）深度集成。用户可以在熟悉的LabVIEW图形化编程环境中，使用专为FieldPoint优化的函数库，快速完成硬件配置、数据采集和逻辑控制程序的开发，大大缩短了项目周期。

应用案例与行业价值

案例：大型风电场风机状态监测系统一座大型风电场需要对其上百台风机齿轮箱和发电机的轴承温度、振动进行在线监测，以实现预测性维护，避免 catastrophic failure。应用流程： 在每台风机的机舱内，安装一个包含NI CFP-AI-100模块的Compact FieldPoint采集站。CFP-AI-100 直接连接安装在齿轮箱和发电机上的振动加速度传感器（输出±5V）和PT100温度传感器。采集站通过光纤以太网将处理后的振动频谱和温度数据实时传输到中央监控中心。带来的改进： 该系统实现了对风机关键部件运行状态的7x24小时不间断监测。基于CFP-AI-100 提供的高质量数据，数据分析软件能够早期识别出轴承的微弱损伤特征，提前数周发出预警，使运维团队能有计划地安排停机检修，避免了非计划停机和昂贵的部件更换费用。风场业主评价：“NI CFP-AI-100 的可靠性和精度，是我们状态监测系统成功的基石。”

相关产品组合方案

为构建完整的Compact FieldPoint分布式系统，以下产品常与CFP-AI-100协同工作：

· •Compact FieldPoint 控制器：如cFP-2220，作为本地智能核心，运行LabVIEW Real-Time系统。

· •Compact FieldPoint 机箱：如cFP-180x，为模块提供电源、通信和物理安装。

· •其他C系列I/O模块：如CFP-DO-400（数字量输出）、CFP-RTD-124（RTD专用输入），扩展系统功能。

· •NI LabVIEW 软件：用于系统编程、配置和数据可视化的统一平台。

· •NI MAX (Measurement & Automation Explorer)：用于硬件识别和初始配置的系统工具。

· •工业以太网交换机：用于连接各采集站至中央网络。

安装维护与全周期支持

NI CFP-AI-100的安装非常简便：将其插入Compact FieldPoint机箱的空槽位即可。接线通过可插拔的端子排完成，支持热插拔（在系统支持的情况下），极大方便了维护。日常维护主要是确保端子连接牢固，并定期清除模块表面的灰尘。