MODUL 3 KANÁLOVÉHO D/A VLASTNOSTI 3 galvanicky oddělené pasivní proudové výstupy izolační napětí mezi kanály 600V () 16-ti bitový D/A převod kontrola integrity proudové smyčky definovaná hodnota výstupu při zapnutí a vypnutí napájení ELEKTROSTATICKY CITLIVÁ KOMPONENTA Při manipulaci, montáži a skladování modulu je nutno dbát všech předpisů pro zacházení s elektrostaticky citlivými součástkami. POPIS Moduly jsou určené pro použití v deskách DV459. Modul obsahuje tři galvanicky izolované pasivní proudové výstupy 0 25 ma s kontrolou a signalizací nedostatečné úrovně napájení v proudové smyčce. Při vypnutém napájení, jeho náběhu a poklesu je výstup modulu v rozpojeném stavu. Výstupní hodnoty uložené do desky DV459 z nadřazeného procesoru jsou periodicky přenášeny do řadiče modulu přes jeho sériové rozhranní. Řadič modulu pak zajišťuje periodický přenos dat k výstupním D/A převodníkům, přitom kontroluje jejich platnost. V případě že výstupní data kanálu jsou starší než povolený limit přeruší řadič jejich odesílání do D/A převodníku což posléze způsobí odpojení příslušného výstupu. Tímto mechanizmem je zajištěno jen nastavení nulové výstupní hodnoty např. v případě trvalé chyby komunikace mezi modulem a deskou. Výstupní hodnota uložená do desky se do výstupu desky normálně přenáší až do jejího přepsání další hodnotou, nebo resetu či softwarové rekonfigurace desky. 1 Připojení signálů Po osazení modulu do některého z externích slotů desky DV459 je kanál č.1, 2 a 3 modulu připojen na kanál č. 1, 2 a 3 tohoto slotu desky. Pro připojení analogových kanálů desek DV459 lze použít typizovaný kabel s volným koncem K102, resp. K602. Přípojné moduly, MD413 a MD415 nabízí možnost strukturovaného připojení signálů technologie, dále obsahují galvanicky izolované napáječe které lze výhodně použít pro napájení proudových smyček a doplňkové přepěťové ochrany proti přepěťovým pulsům s amplitudou vyšší než 200 V. Výstupní napáječe těchto modulů mají omezení výstupního proudu s vizuální signalizací stavu omezování a jsou odolné proti trvalému zkratu výstupu. Napájecí moduly MD414 a MD416 obsahují jen 9 galvanicky izolovaných napáječů proudových smyček a jsou vhodné zejména v případech s velmi omezeným prostorem. ZAT a.s., 261 80 Příbram VI, K Podlesí 541, tel. +420318652111, fax +420318620979 _KL-03041-REV01-6-1-CZ-JAK.
KANÁL 1 NAPÁJENÍ NAPÁJENÍ DESKY +12 V + VÝSTUP 1 D/A MONITOR KOMUNIKACE KANÁL 2 NAPÁJENÍ + VÝSTUP 2 D/A MONITOR KOMUNIKACE KANÁL 3 + VÝSTUP 3 D/A MONITOR KOMUNIKACE KONTROLER SPI ROZHRANÍ Obr. 1 : Blokové schéma modulu Zabezpečení výstupu Pomocí výstupního spínače je zajištěno rozepnutí proudové smyčky v případech kdy nelze zajistit správnou hodnotu na výstupu. Rozepnutí spínače je zajištěno v těchto případech: je-li modul bez napájení nebo při poklesu napájení při a po zapnutí napájení, výstup zůstává rozpojen až do okamžiku prvního zápisu výstupní hodnoty kanálu do řadiče modulu a posléze D/A převodníku (nastane po provedení softwarové konfigurace desky DV459) do 100 ms od okamžiku poslední aktualizace výstupní hodnoty kanálu v řadiči modulu z desky DV459 (nastane např. v případě chyby desky nebo resetu systému) do 20 ms od porušení komunikace mezi řadičem modulu a D/A převodníkem kanálu Signalizace chyb specifických modulu Nedostatečná úroveň napájení proudové smyčky výstupního kanálu je signalizována nastavením příznaku v programovém rozhranní desky DV459. Chyba v komunikaci s D/A převodníkem kanálu modulu je signalizována nastavením příznaku ve specifické části programového rozhranní DV459 a protože jde o specifickou hardwarovou chybu modulu způsobí rovněž nastavení SPC_ v informacích o slotu a signalizaci HW chyby na panelu desky. 15 14 13 12 11 10 9 8 COM3 DRV3 COM2 DRV2 COM1 DRV1 2 ZAT a.s., 261 80 Příbram VI, K Podlesí 541, tel. +420318652111, fax +420318620979 _KL-03041-REV01-6-2-CZ-JAK.
7 6 5 4 3 2 1 0 Část programového rozhranní DV459 specifická typu modulu 1) Informace s významem specifickým typu modulu instalovaného ve slotu DV459 jsou obsaženy ve struktuře ModInputs tohoto slotu (viz. katalogový list desky DV459). V případě výstupních modulů má z této struktury jen význam složka Inf jenž obsahuje chybové příznaky modulu: Chybě komunikace na kanálu odpovídá nastavení příznaku COM#, chybě nedostatečné úrovně napájení smyčky odpovídá nastavení příznaku DRV#. Formát dat výstupních hodnot, převodní charakteristika výstupu Hodnota výstupu je kódovaná v 16-ti bitovém binárním kódu. Minimální hodnota proudu tekoucí výstupem je v procesu kalibrace nastavena na 1/1024 maximální hodnoty rozsahu. Tento nenulový proud umožňuje testování vodivosti proudové smyčky i při nastavení nulové výstupní hodnoty. Výstup nabývá zcela nulové hodnoty jen v případech kdy je odpojen výstupním spínačem. 1) Přístup k těmto položkám zajišťují vyšší vrstvy řídícího systému 1/1024 FS 0 FS 0x0000 0x0040 Kalibrace modulu Převodní charakteristiky kanálů modulu jsou softwarově kalibrovány v bodě 0x0040 posunem její lineární části a v bodě 0xCCCC nastavením její strmosti. Kalibrační data jsou včetně datumu provedení kalibrace trvale uložena v paměti modulu. Informace o datumu kalibrace je čitelná z komunikačního rozhranní DV459 Podpora modulů v DV459 Desky DV459 podporují moduly od verze jejich FW 1.01. Verze nižší než 2.00 však neumožňují autodetekci tohoto typu modulu a je proto nutno použít fixní mód konfigurace slotu. Od verze 2.00 je zajištěna jejich plná podpora. 3 ZAT a.s., 261 80 Příbram VI, K Podlesí 541, tel. +420318652111, fax +420318620979 _KL-03041-REV01-6-3-CZ-JAK.
Napájecí napětí proudových smyček Číselná hodnota výstupu Podpis modulu Analogová hodnota výstupu [ma] 0x0000 0,024 0x0040 0,024 0x0A3D 1,000 0x28F6 4,000 0x6666 10,000 0xCCCC 20,000 0xF5C2 24,000 0xFFFF 25,000 V paměti modulu je trvale uloženo jeho výrobní číslo jenž lze číst z komunikačního rozhranní desky DV459. Desky DV459 mohou integrovat až 9 proudových výstupů přičemž každý výstup uvolňuje tepelný výkon úměrný úbytku napětí na výstupu a regulovaném proudu. Na druhé straně však tento úbytek nesmí za běžných okolností klesnout pod mez zajišťující spolehlivou regulaci výstupního proudu. Uvedené teplo lze omezit nastavením napájecího napětí proudové smyčky podle maximálního úbytku na řízeném obvodu. Použitím přípojných modulů z řady až MD416 lze toto realizovat volbou plného či redukovaného výstupního napětí napáječe. Odpovídající napěťové poměry v proudové smyčce jsou znázorněny na obr. 2, úbytek na řízeném obvodu zde může s rezervou 1,2V dosáhnout až 1. V případech kdy daný řízený obvod zaručuje že při běžných podmínkách a maximálním proudu výstupu 20 ma nepřekročí napětí na tomto obvodu 10 V, lze pro napájení smyčky bezpečně použít napětí redukované, v případě opačném je pak nutno použít napětí plné. Případ s úbytkem na řízeném obvodu v rozmezí 2 10 V @ 20 ma. Napájení z je redukované o, suma vybarvených částí dává maximální napětí na výstupu DV459, celkem 19,3 V. 0,7 V DV459 Umin= 4,1V rezerva 1,2 V ř. o. min 2 V ř. o. 2-10 V redukce napětí v napáječi d Ucc max = 6 V Napájení z Umax = 30V 0,7 V DV459 Umin= 4,1V řízený obvod 19,2 V Napájení z d Umax = 6 V rezerva 1,2 V ř. o. min 2 V ř. o. 2-10 V ř. o. 10-1 Případ s úbytkem na řízeném obvodu v rozmezí 10 1 @ 20 ma. Napáječ dává plné napětí. Suma vybarvených částí dává maximální napětí na výstupu DV459, celkem 19,3 V. 0,7 V DV459 Umin= 4,1V rezerva 1,2 V řízený obvod min. 10 V tech. 10-1 d Ucc max = 6 V Obr. 2 : Napájení proudové smyčky z při proudu 20 ma 4 ZAT a.s., 261 80 Příbram VI, K Podlesí 541, tel. +420318652111, fax +420318620979 _KL-03041-REV01-6-4-CZ-JAK.
Tepelná bilance V případech kdy řízený obvod zaručuje úbytek napětí vyšší než 10 V při 20 ma, nebo naopak 2 10 V a je použito redukované napětí, napětí na výstupu DV459 při tomto proudu zaručeně nepřekročí 19,3 V. Tomu odpovídá maximální tepelný výkon uvolněný v DV459 z jedné proudové smyčky 390 mw. V desce se může rovněž uvolňovat teplo 72 mw při 20 ma na proudových vstupech desky. Uvážíme-li např. desku DV459A2-B3B3B3 s 18 proudovými vstupy a 9 výstupy, činí maximální hodnota tepelného výkonu uvolněného v desce z proudových smyček 4,8W za splnění výše uvedené podmínky omezení napětí výstupů. Maximální příkon uvedené desky ze systému je 4,8 W, takže celkový tepelný výkon desky nepřesáhne hranici 9,6 W. V některých případech může úbytek na řízeném obvodu záviset na dalších okolnostech a nelze jej proto zařadit do žádné ze skupin s se zaručeným úbytkem pod či nad 10 V, pro napájení takového obvodu je nutno zvolit plné napájecí napětí. Pro dané tepelné ztráty a maximální teplotu okolí systému je nutné zajistit odpovídající chlazení systému. Sortiment modulů Moduly jsou dodávány jen v třídě B s dvoubodovou kalibrací (viz. katalogový list DV459). Platný objednací kód B 5 ZAT a.s., 261 80 Příbram VI, K Podlesí 541, tel. +420318652111, fax +420318620979 _KL-03041-REV01-6-5-CZ-JAK.
TECHNICKÉ PARAMETRY MODULU Parametr Podmínky Min. Typ Max. Jednotky Napájecí napětí (VME) +12 V Spotřeba 48 56 ma Příkon modulu 0,58 0,68 W Elektrická pevnost výstup / systém Elektrická pevnost výstup / výstup Izolační odpor vstupu proti systému 1 min. 2150 V 1 min. 600 V 100 MΩ Výstupní odpor 25 MΩ Rozlišení 16 bit Integrální nelinearita 0,012 % Chyba v nule T A = 25 C 0,1 % Přídavná chyba nuly vlivem změny teploty 20 ppm / C Chyba zesílení T A = 25 C 0,2 % Přídavná chyba zesílení vlivem změny teploty 80 ppm / C Maximální chyba T A = 0 70 C 0,5 % Doba převodu 3 ms Provozní teplotní rozsah 5 +70 C Hmotnost 40 g Rozměr 1 modul 6 ZAT a.s., 261 80 Příbram VI, K Podlesí 541, tel. +420318652111, fax +420318620979 _KL-03041-REV01-6-6-CZ-JAK.