Analogový vstupní modul, 15 bitový, napětí/proud 2 kanály Modul slouží pro měření analogových napěťových nebo proudových signálů. Specifikace modulu Rozměry pouzdra (šířka x výška x hloubka) Připojení Napájení čidel 12,2 mm x 120 mm x 71,5 mm dvou- a třídrátové Externí napájecí zdroj Provozní teplota -25 C až +55 C Skladovací teplota -25 C až +85 C Provozní vlhkost Skladovací vlhkost 75 % průměrně. Proveďte příslušná opatření proti zvýšení vlhkosti (> 85%). 75 % průměrně Stupeň krytí IP 20 v souladu s IEC 60529 Třída ochrany Class 3 v souladu s VDE 0106, IEC 60536 Modul s připojenou I/O svorkovnicí Modul vyžaduje jednu (1) I/O svorkovnici (IC220TBK061), objednávanou samostatně. Viz níže uvedené údaje pro objednávku. Vlastnosti Dva analogové jednodrátové vstupy pro napěťové nebo proudové signály. Připojení dvou- a třídrátových čidel. Tři proudové rozsahy: 0 až 20 ma, ±20 ma, 4 až 20 ma. Dva napěťové rozsahy: 0 V až 10 V, ±10 V. Konfigurace nezávislých kanálů. Naměřené hodnoty lze interpretovat ve dvou formátech. Rozlišení je nezávislé na formátu interpretace a na měřicím rozsahu. Aktualizace procesních dat obou kanálů trvá maximálně 1,5 ms. Diagnostické kontrolky Údaje pro objednávku IC220TBK061 Analogový vstupní modul, 15 bitové napětí/proud, 2 kanály Stíněná I/O svorkovnice, 5 ks Spotřeba Komunikační napájení UL Odběr proudu z lokální sběrnice U L I/O napájecí napětí U ANA Odběr proudu z analogové sběrnice U ANA Celková spotřeba 7,5 V Přibližně 45 ma (typicky) 24 Vss Přibližně 12 ma (typicky) Přibližně 0,63 W (typicky) 1
Pokyny pro instalaci Velký proud protékající segmentem a napájecími přípojnicemi zvyšuje teplotu součástí uvnitř modulu. Pro dosažení co nejnižšího proudu, protékajícího napájecími přípojnicemi analogových modulů, je nutno použít pro analogové moduly samostatný hlavní obvod. Pokud musí být analogové moduly použity v rámci hlavního obvodu společně s dalšími moduly, umístěte analogové moduly na konec hlavního obvodu, vpravo od standardních modulů. Připojení Pro připojení čidel používejte stíněné kabely s kroucenou dvojlinkou. Připojte stínění kabelu ke stínicí svorce konektoru. Přes tuto svorku je stínění připojeno s vysokým odporem a kapacitou k funkční zemi modulu. Další spoje nejsou nutné. Nepřipojujte k proudovému vstupu napětí nad ± 5 V. Mohlo by tím dojít ke zničení elektroniky modulu překročením maximálního proudu ±100 ma. Při instalaci čidel používejte konektory s přípojkou pro stínění. Na uvedených obrázcích jsou připojení zobrazena pouze schematicky (bez stíněného konektoru). Svorka Signál Přiřazení 1.1 +U1 Napěťový vstupní kanál 1 2.1 +U2 Napěťový vstupní kanál 2 1.2 +I1 Proudový vstupní kanál 1 2.2 +I2 Proudový vstupní kanál 2 1.3-1 Druhá svorka pro kanál 1 (společná pro napětí a proud) 2.3-2 Druhá svorka pro kanál 2 (společná pro napětí a proud) 1.4, 2.4 Stínění Přípojka stínění POZOR: Nepřivádějte do vstupního kanálu Kontrolka Barva Význam současně proudové a napěťové signály. D Zelená Diagnostika sběrnice Příklad: Připojení aktivních čidel Připojení dvoudrátových aktivních čidel se stíněnou přípojkou: Příklad: Připojení pasivních čidel Připojení dvou dvoudrátových pasivních čidel se stíněnou přípojkou s ukázkou pasivního napájení čidla: A. Aktivní čidlo s napěťovým výstupem (kanál 1) B. Aktivní čidlo s proudovým výstupem (kanál 2) Čidla jsou napájena z modulu segmentového terminálu (vlevo). Mohou však být rovněž napájena z externího napájecího zdroje. 2
Schéma vnitřního zapojení Elektrické oddělení Čip protokolu (logika sběrnice včetně napěťového přizpůsobení) Optoelektronický vazební člen Programovací data Převodník ss/ss s elektrickým oddělením ID kód 7F hex (127 desítkově) Mikroprocesor s multiplexorem a s A/D převodníkem Kód délky 02 hex Referenční napětí Vstupní adresová oblast 4 bajty Elektricky mazatelná programovatelná paměť ROM Výstupní adresová oblast 4 bajty Zesilovač Parametrický kanál (PCP) 0 bajtů Vazba do sítě Délka registru (sběrnice) 4 bajty 3
Slova výstupních dat pro konfigurování kanálu Modul přijímá dvě slova výstupních dat. Tato datová slova slouží pro konfigurování modulu. Výchozí konfiguraci modulu je možno použít beze změny, případně lze každý kanál nezávisle konfigurovat. Toto nastavení konfigurace se neukládá a musí být vysíláno v každém logickém cyklu. Výchozí konfigurace kanálu: : Průměrování: Výstupní formát: 0 až 10 V Zapnuto, 16-vzorků 15 bitů se znaménkem Následující parametry nelze nastavit: pro vstupní signál. (Výběr proudového nebo napěťového režimu je určen fyzickým připojením vstupních svorek modulu.) Zapnutí / vypnutí průměrování Formát výstupních dat Po zapnutí se ve vstupních datech objeví zpráva measured value invalid (kód chyby 8004 hex). Po uplynutí 1 sekundy (maximálně) je přijmuta předvolená konfigurace a první měřená hodnota je k dispozici. Pokud je změněna konfigurace kanálu, odpovídající kanál se reinicializuje. Zpráva measured value invalid (kód chyby 8004 hex) se objeví ve vstupních datech na dobu 100 ms. Formát výstupních procesních dat Každému kanálu je přidruženo jedno slovo výstupních procesních dat. Pro rekonfiguraci kanálu je nutno nastavit v bitu 15 odpovídajícího výstupního slova hodnotu 1. Pokud je bit 15 = 0, použije se výchozí konfigurace. Bit Přiřazení Kód Popis 15 Konfigurace 9, 8 Filtr 5, 4 Formát 3-0 (napětí) (proud) 0 Výchozí 1 Konfigurační data 00 Průměr 16 vzorků 01 Bez filtru 10, 11 Rezervováno 00 Rozlišení 15 bitů, se znaménkem 01, 10 Nepoužito 11 Standardizovaná reprezentace 0000 0 V až 10 V 0001 ±10 V 0010 až 0111 Rezervováno 1000 0 ma až 20 ma 1001 ±20 ma 1010 4 ma až 20 ma 1011 až 1111 Rezervováno 4
Slova procesních dat vstupu Naměřené vstupní hodnoty jsou po jednotlivých kanálech odeslány do řídicí jednotky. Na následujícím obrázku je uvedena posloupnost slov vstupních dat. Channel 1 (2 bytes) Channel 2 (2 bytes) Pro každý kanál lze formát vstupních dat nezávisle konfigurovat do dvou vstupních datových formátů (viz dále). Pro oba formáty je naměřená hodnota reprezentována v bitech 14 až 0. Další bit (bit 15) je k dispozici jako znaménkový. Výchozí formát vstupních dat 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Znam énko Standardizovaná reprezentace formátu vstupních dat Analogová hodnota V tomto formátu jsou naměřená data standardizována pro reprezentaci odpovídajících hodnot bez převodu. Jeden bit má hodnotu 1 mv nebo 1 µa (v závislosti na použitých svorkách modulu). 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Znaménko Porovnání datových hodnot v obou formátech Analogová hodnota Uvedené datové formáty zpracovávají stejné naměřené vstupní hodnoty různým způsobem, jak je uvedeno v následujícím příkladu. Na dalších stránkách jsou vstupní datové formáty popsány podrobněji. Příklad rozsahu měření: 0 ma až 20 ma Příklad měřené hodnoty: 10 ma Kódy chyb kanálů Formát Měřená hodnota Hexadecimální vstupní hodnota Desítková vstupní hodnota Výchozí ma 3A98 15000 Standardizovaná reprezentace Hodnoty vyšší než 8000H indikují v obou formátech chybu. ma 2710 10000 Hex Desítkově Chyba 8001-32767 Překročení rozsahu nahoru 8002-32766 Přerušený obvod 8004-32764 Neplatná měřená hodnota/není k dispozici platná měřená hodnota 8010-32752 Neplatná konfigurace 8040-32704 Vadný modul 8080-32640 Překročení rozsahu dolů 5
Významné měřené hodnoty V dále uvedených tabulkách jsou shrnuty významné hodnoty v obou datových formátech. Významné hodnoty ve výchozím datovém formátu Slovo vstupních dat (dvojkové doplňky) 0 ma až 20 ma nebo 0 V až 10 V Vstup 0 ma až 20 ma Vstup 0 V až 10 V -20 ma až +20 ma / -10 V až +10 V Vstup -20 ma až +20 ma Vstup -10 V až +10 V 4 ma až 20 ma Vstup 4 ma až 20 ma Hex Desítkově ma V ma V ma 8001 Překroč. nahoru +21,6746 +10,837 > +21,6746 > +10,837 > +21,339733 7F00 32512 +21,6746 +10,837 +21,6746 +10,837 +21,339733 7530 30000 +20,0 +10.0 +20.0 +10.0 +20.0 0001 1 +0,66667 µa +333,33 µv +0,66667 µa +333,33 µv +4,00053333 0000 0 0 0 +4,0 až 3,2 0000 0 <0 <0 0000 0 0 0 FFFF -1-0,66667 µa -333,33 µv 8002 Přeruš. obvod <+3,2 8AD0-30000 -20,0-10,0 8100-32000 -21,6746-10,837 8080 Překročení dolů <-21,6746 <-10,837 Významné měřené hodnoty ve formátu standardizované reprezentace Ve formátu standardizované reprezentace má jeden bit hodnotu 1 mv nebo 1 µa. Vzhledem ke standardizaci nejsou použity všechny možné kódy. Slovo vstupních dat (dvojkové doplňky) 0 ma až 20 ma nebo 0 V až 10 V Vstup 0 ma až 20 ma Vstup 0 V až 10 V -20 ma až +20 ma / -10 V až +10 V Vstup -20 ma až +20 ma Vstup -10 V až +10 V 4 ma až 20 ma Vstup 4 ma až 20 ma Hex Desítkově ma V ma V ma 8001 Překroč. nahoru >+21,674 >+10,837 >+21,674 >+10,837 >21,339 54AA 21674 +21,674 +21,674 4E20 20000 +20,0 +20,0 43BB 17339 21,339 3E80 16000 20,00 2A55 10837 +10,837 +10,837 2710 10000 +10,0 +10,0 0001 1 +0,001 +0,001 +0,001 +0,001 4,001 0000 0 < 0 < 0 0 0 4,0 až 3,2 FFFF -1-0,001-0,001 B1E0-20000 -20,0 AB56-21674 -21.674 D8F0-10000 -10,0 D5AB -10837-10,837 8080 Překročení dolů <-21,674 <-10,837 8002 Přeruš. obvod < 3,2 6
Technická data Odchylky od obecných technických dat uvedených v uživatelském manuálu Test odolnosti proti rušení dle EN 50082-2 Elektrostatický výboj (ESD) dle IEC 61000-4-2 Podmínka B 6 kv kontaktní výboj 6 kv vzdušný výboj Mechanické požadavky Rázová zkouška dle IEC 60068-2-27 Zatížení 15 g po dobu 11 ms, polosinusová vlna, tři rázy v každém směru a orientaci; zatížení 25 g po dobu 6 ms, polosinusová vlna, tři rázy v každém směru a orientaci. Analogové vstupy Počet 2 analogové jednodrátové vstupy Konstrukce vstupu V souladu s EN 61131-2, typ 1 Napětí 0 až +10 V 0 až 10,837 V (výchozí formát) 0,333 mv/lsb 0 až 10,837 V (standardizovaná rep.) 1,000 mv/lsb ±10 V ±10,837 V (výchozí formát) 0,333 mv/lsb ±10,837 V (standardizovaná rep.) 1,000 mv/lsb Proud 0 až 20 ma 0 až 21,6746 ma (výchozí formát) 0,6666 µa/lsb 0 až 21,6746 ma (standardizovaná rep.) 1,000 µa/lsb ±20 ma ±21,6746 ma (výchozí formát) 0,6666µA/LSB ±21,6746 ma (standardizovaná rep.) 1,000 µa/lsb 4 ma až 20 ma 4 až 21,339 ma (výchozí formát) 0,533 µa/lsb 4 až 21,339 ma (standardizovaná rep.) 1,000 µa/lsb Reprezentace měřených hodnot Výchozí (15 bitů se znaménkovým bitem) Standardizovaná reprez. (15 bitů se znaménkovým bitem, jeden bit = 1 mv nebo 1 ma) Generování střední hodnoty Z 16 měřených hodnot (přepínatelné) Převodní čas A/D převodníku Přibližně 120 µs 7
Analogové vstupy Napěťové vstupy Vstupní odpor Mezní frekvence (-3 db) vstupního filtru Aktualizace procesních dat obou kanálů Chování při závadě čidla Maximální povolené napětí mezi analogovými napěťovými vstupy a analogovým referenčním potenciálem Potlačení v režimu se společnou zemí (CMR) Reference: Napěťový vstupní signál, platný pro přípustný napěťový rozsah v režimu se společnou zemí Přípustné ss napětí pro CMR při režimu se společnou zemí Proudové vstupy Vstupní odpor Mezní frekvence (-3 db) vstupního filtru Aktualizace procesních dat obou kanálů Chování při závadě čidla Maximální povolené napětí mezi analogovými proudovými vstupy a analogovým referenčním potenciálem Potlačení v režimu se společnou zemí (CMR) Reference: Proudový vstupní signál, platný pro přípustný napěťový rozsah v režimu se společnou zemí Přípustné ss napětí pro CMR při režimu se společnou zemí Přípustný proud, maximálně > 220 kω 40 Hz < 1,5 ms Přejde na úroveň 0 V ±32 V minimálně 90 db typicky 110 db 40 V mezi napěťovým vstupem a funkční zemí 50 Ω (bočník) 40 Hz < 1,5 ms Přejde na úroveň 0 ma / 4 ma ±5V (odpovídá 100 ma přes odpory čidla) minimálně 90 db typicky 110 db 40 V mezi proudovým vstupem a funkční zemí ±100 ma Tolerance a teplotní odezva Chyba při 23 C Napěťové vstupy Proudové vstupy Typicky Maximálně Typicky Maximálně Chyba ofsetu ±0,03 % ±0,06% ±0,03% ±0,06% Chyba zisku ±0,05% ±0,10% ±0,10% ±0,10% Diferenciální nelinearita ±0,10% ±0,20% ±0,10% ±0,30% Celková chyba vstupů při 23 C Chyba ofsetu + chyba zisku + chyba linearity Teplotní odezva při 25 C až +55 C ±0,15% ±0,30% ±0,20% ±0,40% Drift ofsetu ±6 ppm/k ±12 ppm/k ±6 ppm/k ±12 ppm/k Drift zisku ±30 ppm/k ±50 ppm/k ±30 ppm/k ±50 ppm/k Celkový napěťový drift = drift ofsetu + drift zisku ±36 ppm/k ±62 ppm/k ±36 ppm/k ±62 ppm/k Celková chyba vstupů (-25 C až +55 C) Chyba ofsetu + chyba zisku + chyba linearity + chyba driftu ±0,30% ±0,50% ±0,35% ±0,650% Pro napěťové vstupy odpovídají indikace chyb měřicímu rozsahu konečné hodnoty 10 V. Pro proudové vstupy odpovídají indikace chyb měřicímu rozsahu konečné hodnoty 20 ma. 8
Další tolerance ovlivněné elektromagnetickými poli Typy elektromagnetického rušení Elektromagnetická pole; síla pole 10 V/m dle IEC 61000-4-3 Rušení vedením třída 3 (zkušební napětí 10 V) dle IEC 61000-4-6 Přechodová špičky 4 kv napájení, 2 kv vstup dle IEC 61000-4-4 Typické odchylky konečných hodnot rozsahu měření (napěťový vstup) Typické odchylky konečných hodnot rozsahu měření (proudový vstup) Relativní Absolutní Relativní Absolutní < ±2 % < ±200 mv < ±2 % < ±400 µa < ±1% < ±100 mv < ±1% < ±100 µa < ±1% < ±100 mv < ±1% < ±100 µa Bezpečnostní zařízení Napěťový ráz Útlumové diody v analogových vstupech Elektrické oddělení Pro zabezpečení elektrického oddělení logické úrovně a oblasti I/O je nutno napájet sběrnicový modul a čidla ze svorkovnice samostatného napájecího zdroje. Propojování napájecích zdrojů v rozsahu 24 V není dovoleno. (Podrobné informace viz publikace NIU User s Manual.) Společné potenciály Hlavní napájení 24 V, segmentové napětí 24 V a země (GND) mají stejný potenciál. FE (funkční uzemnění) je oblastí samostatného potenciálu. Samostatné potenciály systému sestávající z modulu sběrnice/napájecího terminálu a I/O modulu - Zkušební vzdálenost - Zkušební napětí Napájení 5 V vstupní vzdálené sběrnice / napájení 7,5 V (logika sběrnice) 500 V stříd., 50 Hz, 1 min. Napájení 5 V výstupní vzdálené sběrnice / napájení 7,5 V (logika sběrnice) 500 V stříd., 50 Hz, 1 min. Napájení 7,5 V (logika sběrnice) / napájení 24 V UANA / I/O 500 V stříd., 50 Hz, 1 min. Napájení 7,5 V (logika sběrnice) / napájení 24 V UANA / funkční uzemnění 500 V stříd., 50 Hz, 1 min. I/O / funkční uzemnění 500 V stříd., 50 Hz, 1 min. Chybová hlášení do řídicího systému Zhroucení interního zdroje napětí Ano Chyba I/O / chyba uživatele Ano, chybové hlášení přes procesní data vstupních slov 9