Převodník sériového rozhraní SLC-60

Transkript

1 8 Převodník sériového rozhraní SLC-0 Převodníky SLC-0 jsou určeny k převodu a galvanickému oddělení signálůrozhraní RS22C (V.2,V.28) na rozhraní RS22C, RS22, RS85 nebo proudovou smyčku 20mA. Typ galvanicky oddělené strany je určen osazením převodního modulu "piggy". Výměnou modulu "piggy" je možné kdykoliv změnit typ rozhraní. Napájení je externí, 20V AC. Převodník je v těsné krabici a je určen k instalaci do průmyslového prostředí. Krytí je podle modifikace IP (s indikačními LD) nebo (indikační LD nejsou osazeny). Pro utěsnění kabelů jsou osazeny vývodky PG9. Obj. číslo kompletu převodníku vč. piggy I I500.9 I500.0 I500. I500.0 I500. I500.0 I500. krytí IP IP IP IP Rozhraní Typ piggy Obj. číslo samostatného modulu piggy použité signály strany RS22 RS22C P22GS I5055.0,,, RS22 P22GS I5052.0,,, RS85 P85GS I505.0,, 20mA loop PL20GS PL20G I505.0 I50, deska napájecího zdroje deska převodníku svorky RS22 (nahoře) vývodka pro síťové napájení indikační svorky odděleného LD rozhraní (dole) Obr.. Vnitřní uspořádání převodníku SLC-0 vývodky pro datové kabely

2 Základní popis Převodníky SLC-0 jsou řešeny jako modulární zařízení, umožňující vytváření sestav podle konkrétních požadavků. Vnitřní uspořádání převodníku je zřejmé z obr.. V krabičce jsou umístěny dvě desky, propojené plochým kabelem. Deska napájecího zdroje obsahuje síťový zdroj s transformátorem a zajišťuje potřebná napětí pro napájení převodníku. Deska převodníku obsahuje svorkovnice a obvody pro převod signálůrs22 na logické úrovně TTL. Na základní desce je nasazen modul "piggy", který realizuje galvanické oddělení a převod na signály příslušného rozhraní. Moduly "piggy" jsou dodávány také samostatně. Datové signály obou rozhraní jsou vyvedeny na šroubovací svorky. Převodníky s rozhraním RS85 jsou na straně RS85 vybaveny jednostupňovou ochranou prvky transil, která zvyšuje odolnost proti přepětí na lince. Technické parametry Napájení: 20 V AC ±0%, 50 Hz, VA Izolační napětí galvanického oddělení mezi rozhraními: I500.20, I V AC I500.0, I V AC -2- RS22C TTL GO rozhraní Piggy Back 5 P22G P85G P22G PL20G XC +2V 20V AC Deska napájecího zdroje 8 2 Rozměry 50x2x5 mm Stupeň krytí s indikačními LD IP bez indikačních LD Rozsah pracovních teplot C Rozhraní RS22 Max. přenosová rychlost 5,2 kbd Vstupní odpor přijímače min kω Výstupní napětí vysílače typ. ±8V Max. délka připojeného vedení 5 m Rozhraní RS22 Max. přenosová rychlost 2 MBd Vstupní odpor přijímače 2 kω Citlivost přijímače min. ±200 mv Výstupní dif. napětí vysílače typ., V min.,5 V Max. délka připojeného vedení 200 m Rozhraní RS85 Max. přenosová rychlost 2 MBd Vstupní odpor přijímače 2 kω Citlivost přijímače min. ±200 mv Výstupní dif. napětí vysílače typ., V min.,5 V Max. délka připojeného vedení 200 m X2 X Obr. 2. Blokové schéma zapojení převodníku XC2

3 Max. napětí signálových vodičů proti trvale V špičkově V Max. napětí proti uzemnění trvale 2 V špičkově V Rozhraní smyčka 20mA Max. přenosová rychlost 8, kbd Vstupní proud pro úroveň L < ma Vstupní proud pro úroveň H > 5 ma špička označení signálu pro rozhraní DB5 RS22 RS22 RS85 20 ma 2 COM Iout I2out Rx +Rx Rx + +Rx Tab.. Zapojení svorek pro různá rozhraní Max. délka připojeného vedení 500 m Připojení signálů, konektory Signály rozhraní RS22 základní desky převodníku jsou vyvedeny na 5 šroubovacích svorek. Pojmenování signálůstrany RS22 souhlasí s COM portem PC - jedná se typicky o prodloužení. Signál je tedy na straně RS22 převodníku výstupem a vede na stejnojmenný vstup portu PC, signál je na převodníku vstupem a je připojen ke výstupu PC atd. Strana galvanicky odděleného rozhraní je vyvedena na jedenáct šroubovacích svorek. Rozmístění signálůna svorkách pro všechny typy rozhraní je uvedeno v tabulce. SLC-0 PC označení signálu označení signálu konektor - pinů typ typ 9 25 výstup vstup 2 vstup výstup 2 společný vodič 5 vstup výstup výstup vstup 8 5 Tab. 2. Připojení strany RS22 k PC COM svorky pro rozhraní RS22 (spodní strana) XC indikační LD konektor pro připojení desky zdroje propojky volby napájení "piggy" místo pro převodník "piggy" pro "piggy" PL20.. pro "piggy" P22.., P22.., P85.. X2 X X2 X POZOR! nesprávné zapojení propojek může způsobit destrukci modulu "piggy" Obr.. Umístění prvků na základní desce převodníku X2 X XC2 svorky pro galvanicky oddělené rozhraní (spodní strana) --

4 Převodník RS22 I RS22 Pro rozhraní RS22 je převodník osazen modulem "piggy" P22GS. Moduly "piggy" pro RS22 neobsahují žádné propojky. Celkové zapojení převodníku RS22 uvádí obrázek. Doporučené kabely a propojení RS22 RS22 je napěťové rozhraní, které je možné použít pouze na krátké vzdálenosti (do 5m). Na propojení je možné použít jakýkoliv kabel, např. SYKFY, RO, SRO ap. V prostředí s vyšší hladinou rušení je vhodné použít stíněný. Pokud je použit kabel s kroucenými páry, je vhodné vždy jeden vodič z páru použít jako signálový a druhý jako společný, to do jisté míry nahrazuje stínění. Převodník RS22 I500.0 RS22 S modulem "piggy" P22GS převádí dva vstupní a dva výstupní signály (,,, ). S dvěma převodníky je možné realizovat plně duplexní spojení - např. pro "prodloužení" linky RS22. Propojky na modulu P22GS jsou zřejmé z obr. 5. Propojka TC dovoluje ovládání vysílače - standardně je rozpojena a vysílač je na linku připojen trvale (pro duplexní režim). Pokud je spojena, je vysílač ovládán signálem, polaritu určuje propojka. S pomocí ovládání vysílače je možné realizovat vícebodové spojení dvoudrátové (typu RS85) nebo čtyřdrátové. Propojka modulu P22GS dovoluje zakázat příjem v době vysílání. -- XC RS RS22 XC2 Obr.. Převodník s modulem P22GS (I500.90) příjem i v době vysílání (standardně) po dobu vysílání je příjem blokován vysílač připojen na výstup trvale (standardně) připojení vysílače řídí Standardní zapojení propojek P22GS: =0 TC a rozpojeny. vysílání při = vysílání při =0 (standardně) Obr. 5. Propojky na modulu P22GS XC TC RS RS22 0 XC2 Obr.. Převodník s modulem P22GS pro duplexní provoz (I500.0) master + + slave + slave2 Obr.. Vícebodová síť RS22 Zapojení pro duplexní provoz Na modulu P22GS jsou propojky TC, rozpojeny a =0. Celkové zapojení převodníku uvádí obrázek

5 Zapojení pro poloduplexní provoz Na modulu "piggy" P22GS je spojena propojka TC, která dovoluje ovládání vysílače. Aktivní stav vysílače se řídí signálem. Převodník pak může pracovat ve vícebodových sítích čtyřdrátových (multidrop RS22 viz obr. ) nebo dvoudrátových (RS85). Pro dvoudrátové zapojení je nutné vnější spojení vysílače a přijímače. Situaci představuje obr. 8. Zakončení linky Ze signálového hlediska by kroucený pár měl být zakončen na obou koncích. Zakončovací odpory mají dvě funkce - upravují neaktivní stav linky a impedančně zakončují vedení. Pokud je převodník používán v duplexním režimu, je ke každému vstupu připojen trvale jeden výstupní budič a vedení nepřechází do TC RS XC RS22 RS22 XC2 Obr. 8. Převodník s modulem P22GS pro poloduplexní provoz (náhrada RS85) 5 + a) do 00kBd RF RD RA 5 + b) nad 00kBd RF R RD RB RA Obr. 9. Zakončovací odpory signálů a pro různé komunikační rychlosti neaktivního stavu. Pokud je na linku připojeno více vysílačů, jsou aktivní pouze v době vysílání, neaktivní stav proto musí být ošetřen zakončovacími odpory. Bez zakončení může být přijímačem od rušivých impulsůsnadno detekován start bit, což způsobuje náhodné přijímání znaků. Impedanční přizpůsobení je důležité spíše při vysokých rychlostech přenosu (nad 00kBd), kde zabraňuje odrazům signálu od konce vedení. Pro většinu aplikací je vhodnější spíše zapojení pro nižší rychlosti s vynechaným středním odporem (zapojení dle obr. 9a), protože zajišťuje vyšší úroveň přijímaného signálu. Pokud není vstup použit, je vhodné jej na straně RS22 spojit s. Zakončovací odpory signálu a se připojují přímo do svorek rozhraní RS22 a jsou přibaleny k převodníku v samostatném sáčku. Doporučené kabely pro vedení RS22 Pro vedení RS22 na krátké vzdálenosti a nízké komunikační rychlosti (desítky metrůs rychlostí cca 9200Bd) je v podstatě možné použít jakýkoliv kabel, který má kroucené páry vodičů - např. SYKFY, SRO, DATAX YCY ap. Na větší vzdálenosti a vyšší komunikační rychlosti je vhodné použít UTP kabely pro počítačové sítě nebo kabely, konstruované pro diferenciální signály RS22/85, např. BLDN UTP/FTP, LAM TWIN UTP/FTP, LAM TWIN FLXO ap. Pro zvýšení odolnosti proti rušení je vhodnější kabel stíněný. Při použití nekroucených vodičůnebo kabelů, které nejsou konstruovány pro datové spoje (např. vícežilové nepárové kabely) nelze zaručit funkčnost a parametry propojení na větší vzdálenosti než několik metrů, výsledek je nutno ověřit experimentálně. V každém případě bude při použití nepárových kabelůlinka podstatně méně odolná proti vnějšímu elektromagnetickému rušení. Propojování zařízení RS22 Pro spojení zařízení principiálně postačuje propojení párůvodičů(±, ±), vyrovnání datových linek vzhledem k napájecímu napětí zajistí zakončovací odpory. Lepší je však propojit i signálovou zem () všech připojených přístrojů. Jako společný vodič může být použito i stínění kabelu. -5-

6 Pokud je linka RS22 vedena venkovním prostředím, je vhodné na vstupu do objektu (rozvaděče) osadit prvek vícestupňové ochrany, který zajistí svod atmosférického přepětí. Je možné použít např. ochrany LSACO OVPM-2//2, které jsou dodávány i ve vícepárovém provedení. Převodník RS22 I500.0 RS85 Pro rozhraní RS85 je převodník osazen modulem "piggy" P85GS. Propojky na desce P85GS jsou zřejmé z obr. 0. Standardní zapojení propojek je následující: signál spojen s vysílač aktivován =0 příjem po dobu vysílání blokován. Přepínání vysílání/příjem RS85 se ovládá signálem strany RS22. Zařízení připojené na straně RS22 musí být schopné aktivovat signál a udržet jej až do odvysílání celého posledního znaku zprávy. Pokud je řídicím zařízením počítač PC, je stav signálu vhodné prověřit. Ne všechny programy (obzvláště v prostředí Windows) jsou schopné provádět ovládání korektně a bez časových prodlev. Pokud signál zůstane aktivní i po ukončení vysílání, vede to obvykle k destrukci přijímané zprávy (odpovědi). Celkové schéma zapojení převodníku uvádí obr.. Zakončení linky RS85 Linka RS85 má charakter sběrnice a měla by být zakončena na obou koncích vedení. Zakončovací odpory mají dvě funkce - upravují neaktivní stav linky a impedančně zakončují vedení. Pokud na linku nevysílá žádná stanice, je vedení "ve vzduchu" a bez zakončovacích odporů může být přijímačem snadno detekován start bit, což způsobuje náhodné přijímání znaků. Impedanční přizpůsobení je důležité spíše při vysokých rychlostech přenosu (nad 00kBd), kde zabraňuje odrazům signálu od konce vedení. Pro většinu aplikací je vhodnější spíše zapojení pro nižší rychlosti bez středního odporu (zapojení dle obr. 2a), protože zajišťuje vyšší úroveň přijímaného signálu. -- je spojen s (standardně) = 0 trvale = trvale Vysílač je aktivován =0 (standardně) Vysílač je aktivován = po dobu vysílání je příjem blokován (standardně) příjem i v době vysílání Obr. 0. Propojky na modulu P85GS +Tx, D Tx,0 COM 2 XC RS22 RS85 XC2 Obr.. Převodník s modulem P85GS, (I500.0) RA RB RA a) do 00kBd b) nad 00kBd Obr. 2. Zakončení linky RS85 pro různé komunikační rychlosti Zakončovací odpory signálu se připojují přímo do svorek rozhraní RS85 a jsou přibaleny k převodníku v samostatném sáčku. Doporučené kabely pro linku RS85 Pro vedení linky RS85 na krátké vzdálenosti a nízké komunikační rychlosti (desítky metrůs rychlostí cca 9200Bd) je v podstatě možné použít jakýkoliv kabel, který má kroucený pár vodičů- např. SYKFY, SRO, DATAX YCY ap. Na větší vzdálenosti a vyšší komunikační rychlosti je vhodné použít UTP kabely pro počítačové sítě nebo kabely konstruované pro RS85,

7 např. BLDN UTP/FTP, LAM TWIN UTP/FTP, LAM TWIN FLXO ap. Pro zvýšení odolnosti proti rušení je vhodnější kabel stíněný. Při použití nekroucených vodičůnebo kabelů, které nejsou konstruovány pro datové spoje (např. zvonková dvoulinka) nelze zaručit funkčnost a parametry propojení, výsledek je nutno ověřit experimentálně. Propojování zařízení RS85 Pro spojení zařízení linkou RS85 principiálně postačuje jeden pár vodičů(pouze ±Tx), vyrovnání datové linky vzhledem k napájecímu napětí zajistí zakončovací odpory. Lepší je však propojit i signálovou zem () všech připojených přístrojů. Jako společný vodič může být použito i stínění kabelu. Převodník je na modulu P85GS vybaven ochrannými prvky transil, které zajišťují omezení diferenciálního napětí mezi vodiči a také omezení napětí proti zemi. Pro funkci ochrany musí být připojena svorka 2 (COM) převodníku na zemní potenciál. Pokud je vedení linky RS85 vedeno venkovním prostředím, je vhodné na vstupu do budovy osadit doplňkový ochranný prvek sdružené ochrany, který zajistí svod atmosférického přepětí s větší intenzitou. Je možné použít např. ochranu LSACO OVPM-2//2. Převodník RS22 I mA Pro rozhraní proudové smyčky je převodník osazen modulem "piggy" PL20GS nebo starším provedením PL20G. Na rozhraní proudové smyčky se přenáší pouze datové signály a. Propojky na modulu PL20GS jsou zřejmé z obr.. Propojka umožňuje interně spojit signál s (na modulu PL20G propojka není, signál je trvale spojen s ). Propojky T a R umožňují obrátit polaritu vysílače a přijímače. To je nutné při spojování některých zařízení (např. PLC NS905), která mají nestandardní signály. Převodník má samostatně vyvedeny dva proudové zdroje. To dovoluje zapojovat libovolné kombinace pro aktivní nebo pasivní vysílač a přijímač. a) nové provedení (PL20GS) negovaný přijímač přímý přijímač je spojen s (standardně) = 0 trvale = trvale negovaný vysílač přímý vysílač negovaný přijímač přímý přijímač negovaný vysílač přímý vysílač b) staré provedení (PL20G) Obr.. Propojky na modulu PL20G/GS R* T T* R + 2V Iout 2 I2out + + XC RS22 loop 20mA XC2 Obr.. Převodník s modulem PL20GS (I500.0) Připojení proudové smyčky Pro funkci proudové smyčky musí být uzavřena proudová cesta mezi zdrojem proudu, vysílačem (spínací tranzistor), přijímačem (obvykle LD optronu) a společným vodičem. Na straně převodníku na pořadí prvkův obvodu nezáleží, na straně připojeného zařízení může být důležité zajistit společnou zem vysílače a přijímače v případě, že přijímač není realizován optronem, ale např. spínacím tranzistorem. 9 --

8 + 2V Iout 2 I2out + + 2V Iout 2 + 2V Iout 2 I2out I2out SLC-0 XC2 Obr. 5. Zapojení pasivního vysílače a přijímače 2V R x 0,02A + 2V I=20mA SLC-0 9 2V R x 0,02A Obr.. Rozložení úbytků napětí na vedení proudové smyčky V SLC-0 XC2 SLC-0 XC2 Obr.. Různá zapojení aktivního vysílače a přijímače Podle toho, kde je zařazen zdroj proudu, rozlišujeme spojení aktivní vysílač - pasivní přijímač a pasivní vysílač - aktivní přijímač. Na převodníku SLC-0 vytvoříme aktivní vysílač či přijímač tak, že zapojíme výstup proudového zdroje do série se spínacím tranzistorem resp. LD optronu. Proud z výstupu proudového zdroje, prochází vysílačem a přes pasivní přijímač připojeného zařízení se vrací do společné svorky. Různá zapojení aktivních vysílačů a přijímačů jsou uvedena na obr.. Pro pasivní zapojení vysílače nebo přijímače zůstane proudový zdroj nepoužit a použije se pouze tranzistor a LD optronu - situaci demonstruje obr. 5. Konkrétní kombinace vysílače a přijímače záleží na připojovaném zařízení. Při připojování proudové smyčky neznámého zařízení je možné provést snadno identifikaci obvodůměřením klidového proudu. Pokud miliampérmetr zapojený mezi svorky + a vysílače indikuje protékající proud je vysílač aktivní, pokud ne, je s největší pravděpodobností pasivní. Pro přijímač je situace obdobná. Doporučené kabely pro vedení proudové smyčky Proudová smyčka pracuje s poměrně nízkou přenosovou rychlostí. Pro výběr kabelu tedy nejsou rozhodující signálové vlastnosti kabelu ale spíše celkový odpor vedení. Proudový zdroj je v převodníku napájen napětím 2V, na cestě signálu je nutno počítat s úbytky napětí na vlastním proudovém zdroji (cca 2V), spínacím tranzistoru (cca V), LD optronu přijímače a vlastním vedení. Situaci znázorňuje obrázek. Celkový ohmický odpor vedení dvou vodičů(2xr) tedy nesmí přesáhnout V/0,2A=50Ω, tj. 5Ω na jeden vodič (žíly kabelu SYKFY 2x2x0,5 mají průběžný odpor jednoho vodiče cca 00Ω/km). Pro vedení je možné použít např. kabely SYKY, SYKFY, UFaU, LAM FLXO i jiné. Kroucení vodičůdo páru není na závadu. Stínění kabelu je potřebné pouze v případě, že linka prochází prostředím s vysokou hladinou elektromagnetického rušení. Pro venkovní vedení proudové smyčky je vhodné použít ochrany LSACO OVPM-2/2/2 nebo OVPM-2/2/8. Vyrábí: LSACO, Polepská 2, Kolín, CZ tel. +20 (2) 25, fax +20 (2) elsaco@elsaco.cz, na výrobek bylo vydáno prohlášení o shodě Č.J. 20/