Moduł wejść/wyjść VersaPoint

Transkrypt

1 Analogowy wejściowy, napięciowo-prądowy o rozdzielczości 15 bitów, 2 kanałowy Moduł jest stosowany do pomiaru napięć lub prądów. Parametry techniczne modułu Wymiary (szerokość x wysokość x głębokość) Rodzaj połączeń Zasilanie czujników Temperatura pracy 12.2mm x 120mm x 71.5mm (0.480in. x 4.724in. x 2.795in.) 2- i 3-przewodowe Zewnętrzne źródło zasilania -25 C do +55 C (-13 F do +131 F) Temperatura przechowywania Wilgotność w miejscu pracy Wilgotność w miejscu przechowywania -25 C do +85 C (-13 F do +185 F) Średnio 75%. Należy przeprowadzić odpowiednie pomiary wilgotności (>85%). Średnio 75%. Stopień ochrony IP 20 według IEC Klasa ochrony Class 3 według VDE 0106, IEC Moduł z wpiętym terminalem wejść/wyjść Moduł wymaga jednego terminala wejść/wyjść, IC200TBK061, zamawianego dodatkowo. Patrz: informacje potrzebne przy zamówieniu. Charakterystyka Dwa pojedyncze wejścia prądowo-napięciowe. Możliwość połączenia 2- i 3-przewodowych czujników Trzy zakresy prądowe: 0 do 20mA, -20mA do +20mA, 4 do 20mA Dwa zakresy napięciowe: 0V do 10V, -10V do +10V Niezależna konfiguracja kanałów Mierzona wartość może być przedstawiona w dwóch formatach Rozdzielczość niezależna od formatu i zakresu pomiarowego Przetwarzanie danych obu kanałów maksymalnie w 1.5ms Wskaźniki stanu modułu Pobór mocy Napięcie zasilające magistralę komunikacyjną UL Pobór prądu z lokalnej (wewnętrznej) magistrali komunikacyjnej U L Napięcie zasilania obwodów we/wy UANA Pobór prądu z magistrali analogowej UANA 7.5V Typowo około 45mA 24VDC Typowo około 12mA Całkowity pobór mocy Typowo około 0.63W Informacje potrzebne przy zamówieniu Moduł wejść analogowych, o rozdzielczości 15 bitów, napięciowo/prądowy, 2 kanałowy IC220TBK061 Ekranowany terminal wejść/wyjść, ilość 5 1

2 Instrukcje instalacji Przepływ dużego prądu przez magistralę zasilającą powoduje wzrost temperatury elementów modułu. Aby utrzymać jak najmniejszy przepływ prądu przez magistralę zasilającą należy zastosować oddzielny obwód główny dla modułów analogowych. Jeśli występuje potrzeba zastosowania modułów analogowych razem z innymi modułami w obwodzie głównym należy umieścić moduły analogowe po prawej stronie obwodu głównego. Połączenia Połączyć czujniki przy użyciu kabla ekranowanego ze skręconą parą przewodów. Połączyć ekran kabla z zaciskiem ekranowania. Ekran kabla przez zacisk, wysoką impedancję i pojemność jest połączony z potencjałem FE GND na magistrali. Dodatkowe połączenia nie są konieczne. Nie należy podłączać napięcia powyżej ± 5V do wejścia prądowego. Może to spowodować zniszczenie elektroniki modułu poprzez przekroczenie maksymalnego prądu ±100mA. Należy używać połączeń ekranowanych do podłączenia czujników. Poniższy schemat przedstawia połączenie (bez ekranowanych złącz). UWAGA: Nie wolno równocześnie podłączać sygnałów prądowych i napięciowych do jednego kanału wejściowego. Styk Sygnał Opis 1.1 +U1 Napięcie wejściowe kanału U2 Napięcie wejściowe kanału I1 Prąd wejściowy kanału I2 Prąd wejściowy kanału Powrotny dla kanału 1 (wspólne dla prądu i napięcia) Powrotny dla kanału 2 (wspólne dla prądu i napięcia) 1.4, 2.4 Ekran Połączenie ekranu Dioda Kolor Opis LED D Zielony Diagnostyka magistrali lokalnej Przykład: Podłączenie czujników aktywnych Podłączenie dwóch czujników aktywnych dwu przewodowych z ekranem: Przykład: Podłączenie czujników pasywnych Podłączenie dwóch czujników pasywnych dwu przewodowych z ekranem, pokazujące zasilenie czujnika. A. Czujnik aktywny z wyjściem napięciowym (kanał 1) Czujniki są zasilane z modułu Segment Terminal (lewy). Mogą także być zasilane z zewnętrznego zasilacza. B. Czujnik aktywny z wyjściem prądowym (kanał 2) 2

3 Schemat obwodów wewnętrznych Izolacja elektryczna Układ komunikacji z magistralą lokalną oraz formowaniem napięcia Transoptor Dane do programowania Przetwornica DC/DC z izolacją elektryczną Kod ID 7H heksadecymalnie (127 dziesiętnie) Mikroprocesor z multiplekserem i przetwornikiem analogowo-cyfrowym Długość kodu 02 (heksadecymalnie) Napięcie odniesienia Pamięć EEPROM Wzmacniacz Układ separacji ekranów Obszar adresów wejściowych Obszar adresów wyjściowych Protokół komunikacyjny z urządzeniami peryferyjnymi (PCP) Długość rejestru (magistrala) 4 bajty 4 bajty 0 bajtów 4 bajty 3

4 Dane do konfiguracji kanałów Moduł otrzymuje dwa słowa danych. Słowa te są wykorzystywane do konfiguracji modułu. Można wykorzystywać domyślaną konfigurację modułu bez zmian, lub skonfigurować każdy kanał niezależnie. Konfiguracja ta nie jest zapisywana i musi zostać przesłana w każdym skanie. Domyślna konfiguracja kanału: : 0 do 10 V Uśrednianie: Włączone, 16 ostatnich próbek Format wyjściowy: 15 bitów ze znakiem Następujące parametry mogą być modyfikowane: sygnału wejściowego. (Typ wejścia prądowy lub napięciowy jest uzależniony od wykorzystywanego zacisku w terminalu). Uśrednianie włączone/wyłączone Format danych wejściowych Po zasileniu modułu pojawi się komunikat measured value invalid ( błędna wartość mierzona ) (error code 8004 hex). Po 1 sekundzie (maksymalnie) zostanie zaakceptowana aktualna konfiguracja i będzie dostępna pierwsza wartość pomiaru. Jeśli konfiguracja kanału zostanie zmieniona kanał zostanie ponownie zainicjowany. Komunikat measured value invalid (error code 8004 hex) pojawi się przez 100ms. Format danych wyjściowych do konfiguracji kanałów Każdy kanał posiada jedno słowo konfiguracji. Należy ustawić bit 15 odpowiadającego słowa na 1 aby dokonać rekonfigurację kanału. Jeśli bit 15 ma wartość logiczną 0 wykorzystywana będzie konfiguracja domyślana. Bit Opis Kod Opis 15 Konfigurowanie 9, 8 Filtr 5, 4 Format danych 3-0 Zakres pomiarowy (Napięcie) Zakres pomiarowy (Prąd) 0 Wartość domyślna 1 Dane konfiguracyjne 00 Uśrednianie 16 ostatnich pomiarów 01 Bez uśredniania 10, 11 Zarezerwowane 00 Rozdzielczość 15 bitów ze znakiem 01, 10 Nie wykorzystywane 11 Ujednolicona reprezentacja V do 10V mA do 10V 0010 to 0111 Zarezerwowane mA do 20mA mA do +20mA mA do 20mA 1011 do 1111 Zarezerwowane 4

5 Format danych wejściowych do przesyłania wyników pomiarów Wartości mierzone z każdego kanału są przesyłane do kontrolera. Poniższy rysunek przedstawia sekwencję danych wejściowych. Kanał 1 (2 bajty) Kanał 2 (2 bajty) Dla każdego kanału format danych wejściowych może zostać skonfigurowany niezależnie na dwa sposoby, jak pokazano poniżej. W obu przypadkach wartość mierzona jest przedstawiana za pomocą bitów Bit 15 jest bitem znaku. Domyślny format danych wejściowych Znak Wartość analogowa Ujednolicona reprezentacja formatu danych wejściowych W tym formacie, wartość mierzona jest przedstawiana bez konwersji. Jeden bit ma wartość 1 mv lub 1 µa (w zależności od wykorzystanych zacisków na terminalu przyłączeniowym) Znak Porównywanie wartości danych w obu formatach Wartość analogowa Formaty te wykorzystują tą samą wejściową wartość w różny sposób, jak pokazano na poniższym przykładzie. Formaty danych wejściowych zostały szczegółowo przedstawione na następnych stronach. Przykładowy zakres pomiarowy: 0mA do 20mA Przykładowa wartość zmierzona: 10mA Kody błędów kanału Format danych Wartość zmierzona Wartość wejściowa HEX Wartość wejściowa dziesiętnie Wartość domyślna 10mA 3A Ujednolicona reprezentacja 10mA Wartość większa niż 8000H przy obu formatach wskazuje błąd. Hex Dziesiętnie Opis błędu Przekroczenie zakresu Otwarty obwód Zła wartość zmierzona/brak poprawnej wartości Zła konfiguracja Wadliwy moduł Poniżej zakresu 5

6 Istotne wartości mierzone Poniższe tabele podsumowują wartości znaczące w obu formatach danych. Wartości znaczące w domyślnym formacie danych Wejściowe słowo danych 0mA do 20mA lub 0V do 10V 0mA do 20mA 0V do 10V -20mA do +20mA / -10V do +10V -20mA do +20mA -10V do +10V 4mA do 20mA 4mA do 20mA Hex Dziesiętnie ma W ma W ma 8001 poza zakresem > > > F µA µV µA µV ,0 do 3, <0 < FFFF µA µV 8002 Otwarty obwód <+3.2 8AD Poniżej zakresu < < Istotne wartości zmierzone w formacie ujednoliconym W formacie ujednoliconym, jeden bit ma wartość 1 mv lub 1 µa. Z powodu ujednolicenia nie wszystkie możliwe kody są wykorzystywane. Wejściowe słowo danych 0mA do 20mA lub 0V do 10V 0mA do 20mA 0V do 10V -20mA do +20mA / -10V do +10V -20mA do +20mA -10V do +10V 4mA do 20mA 4mA do 20mA Hex Dziesiętnie ma W ma W ma 8001 poza zakresem > > > > > AA E BB E A <?0 <? ,0 do 3,2 FFFF B1E AB D8F D5AB Poniżej < < zakresu 8002 Otwarty obwód < 3.2 6

7 Parametry techniczne Różnice danych technicznych zawartych w podręczniku użytkownika Odporność na zakłócenia według EN Wyładowania elektrostatyczne (ESD) według IEC Kryterium B 6kV przy zetknięciu 6kV przez powietrze Wymagania mechaniczne Test wstrząsowy według IEC g przez 11ms, cykl pół sinusoidalny, trzy uderzenia w każdym kierunku, 25g przez 6ms, cykl pół sinusoidalny, trzy uderzenia w każdym kierunku. Wejścia analogowe Ilość 2 pojedyncze analogowe wejścia Projekt wejść Według EN , Type 1 Napięcie 0 do 10V 0 do 10,837V (Format domyślny) 0.333mV/LSB 0 do 10,837V (Format ujednolicony) 1.000mV/LSB -20mA do 10V -20mA do 10,837V (Format domyślny) 0.333mV/LSB -20mA do 10,837V (Format ujednolicony) 1.000mV/LSB Prąd 0 do 20mA 0 do 21,6746mA (Format domyślny) µA/LSB 0 do 21,6746mA (Format ujednolicony) 1.000µA/LSB -20mA do +20mA -20mA do 21,6746mA (Format domyślny) µA/LSB -20mA do 21,6746mA (Format ujednolicony) 1.000µA/LSB 4mA do 20mA 4 do 21,339mA (Format domyślny) 0.533µA/LSB 4 do 21,339mA (Format ujednolicony) 1.000µA/LSB Przedstawienie wartości mierzonej Wartość domyślna (15 bitów z bitem znaku) Format ujednolicony (15 bitów z bitem znaku, jeden bit = 1mV lub 1mA) Generowanie wartości średniej Ponad 16 wartości mierzonych (wyłączalne) Czas przetwarzania A/C Około 120µs 7

8 Wejścia analogowe Wejścia napięciowe Rezystancja wejścia Częstotliwość odcięcia filtra wejściowego (-3dB) Uaktualnienie danych obu kanałów Zachowanie po uszkodzeniu czujnika Maksymalne dopuszczalne napięcie pomiędzy napięciem analogowych wejść a potencjałem odniesienia Tłumienie sygnału wspólnego (CMR) Odniesienie: Napięcie sygnału wejściowego, zgodne z dopuszczalnym wspólnym zakresem napięciowym DC. Dopuszczalne napięcie wspólne dla CMR Wejścia prądowe Rezystancja wejścia Częstotliwość odcięcia filtra wejściowego (-3dB) Uaktualnienie danych obu kanałów Zachowanie po uszkodzeniu czujnika Maksymalne dopuszczalne napięcie pomiędzy napięciem analogowych wejść prądowych a potencjałem odniesienia Tłumienie sygnału wspólnego (CMR) Odniesienie: Prąd sygnału wejściowego, zgodne z dopuszczalnym wspólnym zakresem napięciowym DC. Dopuszczalne napięcie wspólne dla CMR Dopuszczalny prąd maksymalny > 220kΩ 40Hz < 1.5ms Przejście do 0V -20mA do 32V Minimalnie9 0dB Typowo 110dB 40V pomiędzy napięciem wejściowym a FE 50Ω (bocznik) 40Hz < 1.5ms Przejście do 0mA / 4mA ±5V (odpowiadające 100mA na rezystancji czujnika) Minimalnie 90dB Typowo 110dB 40V pomiędzy prądem wejściowym a FE -20mA do 100mA Dokładność i wpływ temperatury Błąd przy 23 C (73.4 F) Wejścia napięciowe Wejścia prądowe Typowy Maksymalny Typowy Maksymalny Błąd ustalony ±0.03% ±0.06% ±0.03% ±0.06% Błąd wzmocnienia ±0.05% ±0.10% ±0.10% ±0.10% Błąd nieliniowości ±0.10% ±0.20% ±0.10% ±0.30% Całkowity błąd wejść przy 23 C (73.4 F) Błąd ustalony + błąd wzmocnienia + błąd nieliniowości ±0.15% ±0.30% ±0.20% ±0.40% Wpływ zmiany temperatury otocznia na błędy przy 25 C do +55 C (-13 F do +131 F) Dryft błędu ustalonego ±6ppm/K ±12ppm/K ±6ppm/K ±12ppm/K Dryft błędu wzmocnienia ±30ppm/K ±50ppm/K ±30ppm/K ±50ppm/K Całkowity dryft napięcie = dryft błędu ustalonego + dryft błędu wzmocnienia Całkowity błąd wejść przy (-25 C [-13 F] do +55 C [+131 F]) Błąd ustalony + błąd wzmocnienia + błąd liniowości + dryft błędu ±36ppm/K ±62ppm/K ±36ppm/K ±62ppm/K ±0.30% ±0.50% ±0.35% ±0.650% Dla wejścia napięciowego wskaźniki błędu odnoszą się do maksymalnej wartości zakresu pomiarowego tj. 10V. Dla wejścia prądowego wskaźniki błędu odnoszą się do maksymalnej wartości zakresu pomiarowego tj. 20mA. 8

9 Dodatkowe błędy spowodowane wpływem pola elektromagnetycznego Rodzaj zakłócenia elektromagnetycznego Typowe odchylenie wartości pomiarowej (wejście napięciowe) Typowe odchylenie wartości pomiarowej (wejście prądowe) Pola elektromagnetyczne; natężenie pola 10V/m według IEC Zakłócenia przewodzące (napięcie sprawdzające 10V) według IEC Szybkie impulsy 4kV na zasilaniu, 2kV na wejściach według IEC Względne Całkowite Względne Całkowite < ±2% < ±200mV < ±2% < ±400µA < ±1% < ±100mV < ±1% < ±100µA < ±1% < ±100mV < ±1% < ±100µA Urządzenia zabezpieczające Udary napięciowe Diody tłumiące w wejściach analogowych Izolacja elektryczna Aby zapewnić izolację elektryczną pomiędzy obwodem logicznym a obwodem wejść/wyjść konieczne jest zasilanie modułu obsługującego magistralę i czujniki oddzielnymi zasilaczami. Połączenie 24V źródeł zasilania jest niedopuszczalne. (Szczegółowe informacje dostępne są w instrukcji użytkownika NIU). Potencjały wspólne Zasilanie główne 24V, napięcie 24V na segmencie oraz GND posiadają ten sam potencjał. FE (uziemienie funkcjonalne) posiada inny potencjał. Oddzielne układy potencjałów składają się z modułu magistrali/terminala zasilania i terminala wejść/wyjść. - Sprawdzane potencjały - Napięcie sprawdzające Zasilanie 5V z magistrali zewnętrznej / Zasilanie 7.5V elektroniki modułu 500VAC, 50Hz, 1min. Zasilanie 5V na magistralę zewnętrzną / Zasilanie 7.5V elektroniki modułu Zasilanie 7.5V elektroniki modułu / Zasilanie 24V obwodów analogowych UANA we/wy / Układy we/wy Zasilanie 7.5V elektroniki modułu / Zasilanie 24V obwodów analogowych UANA we/wy / Potencjał FE Układy we/wy / Potencjał FE 500VAC, 50Hz, 1min. 500VAC, 50Hz, 1min. 500VAC, 50Hz, 1min. 500VAC, 50Hz, 1min. Komunikaty błędów Awaria wewnętrznego źródła napięcia Błąd WE/WY / błąd użytkownika Tak Tak, komunikat błędu bezpośrednio przez słowa danych wejściowych 9