ГлавнаяКарта сайтаПечатьE-mail
КонтрАвт
Увлекая к успеху
Поиск продукции КонтрАвт
Поиск по сайту
Подписка
формаКаталог по почте
Оформите подписку и получайте по почте Каталог продукции и буклеты о Новинках


MDS-модули. Описание. Номенклатура. Технические характеристики. Области применения


Дмитрий Громов, главный инженер "КонтрАвт"

 


MDS-модули. Общее описание

Что такое MDS-модули. Назначение. Принципы функционирования

В 2006 году Научно-Производственная Фирма КонтрАвт начала производство модулей удалённого ввода-вывода MDS (Modules for Distributed System). Модули серии MDS предназначены для работы в составе распределённых систем сбора данных и управления технологическими объектами. В составе серии есть модули ввода, модули вывода и модули ввода-вывода. Модули ввода предназначены для сбора информации от первичных датчиков, её первичной обработки (например, фильтрации, линеаризации и подсчета событий) и передачи информации управляющему устройству по цифровому интерфейсу. Модули вывода – для получения информации от управляющего устройства в цифровом виде через интерфейс и, в соответствии с ней, формирования выходных дискретных или унифицированных аналоговых сигналов. Модули ввода-вывода совмещают в себе обе эти функции.

В качестве источников дискретных сигналов для модулей могут выступать датчики положения, приближения, энкодеры, кнопки, контакты реле и пускателей. В качестве источников аналоговых сигналов – термопары, термосопротивления, датчики с унифицированными выходными сигналами и т.п.

Дискретные выходные сигналы используются для подключения устройств, имеющих только два состояния («включено», «выключено»). К двухпозиционным или бинарным механизмам относятся магнитные клапаны, электромагнитные реле, электронные твердотельные выключатели и т.п. Аналоговые выходные сигналы управления аналоговыми выходными устройствами: частотно-регулируемые приводы асинхронных двигателей, регуляторы мощности, освещённости и т.д.

Вкачестве управляющего устройства может использоваться либо промышленный компьютер, либо контроллер. С точки зрения управляющего устройства модули выглядят как наборы регистров, в которые помещаются измеренные значения, значения выходных сигналов, различные параметры. Названия этих регистров, их относительные адреса в памяти модуля, типы хранящихся данных, назначение этих данных составляют так называемую регистровую модель модуля и приводятся в приложениях к Руководствам по эксплуатации. Регистровые модели всех MDS-модулей основаны на одинаковых принципах и совпадают в части одинаковых параметров, что упрощает их изучение и использование.  

Номенклатура MDS-модулей

Модули удалённого ввода-вывода, выпускаемые НПФ КонтрАвт, можно разбить на две основные группы: аналоговые и дискретные.
Аналоговые модули предназначены для работы с аналоговыми входными и выходными сигналами, дискретные модули – с дискретными.

Дискретные модули

В эту группу входят 4 типа модулей:

  • MDS DIO-16BD – шестнадцатиканальный модуль ввода-вывода дискретных сигналов. Каждый из каналов может быть сконфигурирован
    пользователем либо как вход, либо как выход.
  • MDS DIO-4/4R – восьмиканальный модуль ввода-вывода дискретных сигналов. Имеет четыре входных канала и четыре выходных. Выходы – электромагнитные реле с группой контактов на переключение.
  • MDS DIO-4/4T – восьмиканальный модуль ввода-вывода дискретных сигналов. Имеет четыре входных канала и четыре выходных. Выходы – npn транзисторы с открытыми коллекторами.
  • MDS DIO-4/4S – восьмиканальный модуль ввода-вывода дискретных сигналов. Имеет четыре входных канала и четыре выходных. Выходы – симисторные ключи.

Аналоговые модули

В эту группу входят 6 типов модулей:

  • MDS AO-2UI – двухканальный модуль вывода аналоговых унифицированных сигналов тока и напряжения.
  • MDS AI-8TC – восьмиканальный модуль ввода аналоговых сигналов. Предназначен для работы с сигналами от термопар и унифицированными сигналами тока и напряжения.
  • MDS AI-3RTD – трёхканальный модуль ввода аналоговых сигналов термометров сопротивления и потенциометрических датчиков.
  • MDS AO-2UI/D, AI-8TC/D, AI-3RTD/D – функциональные аналоги соответствующих модулей. Отличаются наличием 4-разрядного цифрового дисплея.

Все модули имеют светодиодную индикацию состояния канала и самодиагностики. Кроме вышеперечисленных модулей, в линейке  DS-модулей
есть ещё вспомогательный модуль ##7126##PSM-24#. Это источник питания на 24 В мощностью 15 Вт.

Технические характеристики

В этой главе будут рассмотрены не все технические характеристики, а только те, которые требуют определенного внимания и должны быть прокомментированы. Со всеми техническими характеристиками любого из модулей можно ознакомиться в руководствах по эксплуатации на соответствующий модуль. Руководства по эксплуатации поставляются вместе с модулями на CD диске, а также их можно найти на сайте НПФ КонтрАвт www.contravt.ru.

Технические характеристики, общие для всей серии MDS Некоторые технические характеристики являются общими для всей серии MDS-модулей. Это характеристики питания, характеристики информационного обмена, конструктивные характеристики. Все они приведены ниже.

Характеристики питания

  • Номинальное напряжение питания постоянное 10-30 В
  • Допустимая амплитуда пульсаций питающего напряжения 1,5 В (100 Гц)
  • Мощность, потребляемая от источника питания, не более 2,5 ВА
  • Защита от перемены полярности напряжения питания до 35 В

Некоторые комментарии к характеристикам питания

Диапазон напряжений 10-30 В является для всех модулей линейки MDS номинальным. Это означает, что изменение напряжения питания модуля в пределах данного диапазона никак не скажется на характеристиках модуля. Нечувствительность модуля к пульсациям питающего напряжения амплитудой до 1,5 В означает, что для его питания можно использовать нестабилизированный источник. Величина допустимых
пульсаций 1,5 В может быть использована для расчета выходной ёмкости этого источника.

Для питания модулей серии MDS предназначен модуль PSM-24. Это модуль – источник питания 24 В, 15 Вт. Выходной ток внутри модуля делится на два канала. При необходимости каналы могут быть подключены параллельно. В каждом канале установлена отдельная защита от
перегрузки по току, рассчитанная на рабочий ток 0,3 А. Таким образом, каждый из каналов по отдельности может питать нагрузку током 0,3 А, а каналы объединенные параллельно – 0,6 А. Каждый канал модуля PSM-24 может питать по три модуля серии MDS, всего PSM-24 может быть использования для питания шести модулей MDS.

При случайной смене полярности питающего напряжения (например, при ошибке подключения) ничего страшного не произойдет. MDS-модули просто не будут работать, пока полярность напряжения не будет сменена на правильную. В таком состоянии с неправильно подключенным напряжением питания модули могут находиться сколь угодно долго без ущерба для функционирования. Подключение цепей  питания одинаково для всех типов MDS-модулей.

Подключение цепей питания одинаково для всех типов MDS-модулей

Характеристики информационного обмена

  • Физический интерфейс RS-485 
  • Скорость передачи данных до 115,2 Кбод
  • Время отклика на запрос управляющего компьютера, не более 25 мс
  • Диапазон задания адресов 1-247
  • Тип линии связи экранированная витая пара
  • Длина линии связи, не более 1000 м
  • Напряжение гальванической изоляции 900 В
  • Число модулей, объединяемых в одну сеть (без репитера) 32
  • Структура сети общая шина
  • Поддерживаемые протоколы канального уровня RNet, Modbus, DCS


Протоколы

MDS-модули могут обмениваться данными по трём протоколам: RNet, Modbus RTU и DCS. Выбор протокола обмена производится DIP-переключателями, расположенными на верхней плате модулей. Протокол RNet целесообразно выбирать, когда MDS-модули работают в одной сети с регуляторами МЕТАКОН. Протокол Modbus RTU – очень распространённый протокол от фирмы Schnaider Electric. Для этого протокола разработаны драйверы практически для всех SCADA-систем. Modbus RTU позволяет достичь гораздо большей реальной скорости обмена, чем протокол RNet. Поэтому в сети, где нет регуляторов МЕТАКОН, наиболее целесообразным будет использование именно Modbus RTU. Протокол DCS поддерживают модули удаленного ввода-вывода серии ADAM 4000 фирмы Advantech. Поэтому модули MDS могут использоваться в одной сети с модулями ADAM 4000 и успешно заменять их.

Аналоговые модули серии MDS используют для представления дробных чисел формат IEEE 754 – 32 битный float. При передаче по сети первым отправляется старший байт младшего слова, затем младший байт младшего слова, затем старший байт старшего слова, и младший байт старшего слова.

Комментарии к характеристикам информационного обмена

Выбор скорости обмена по сети RS-485 зависит от множества факторов. Важнейшими являются расстояние между управляющим устройством и самым дальним из модулей, качество кабеля и электромагнитная обстановка. Можно утверждать, что на большинстве промышленных предприятий предельная реально достижимая скорость – 115,2 кБод.

Время отклика – временной интервал между последним битом последнего байта запроса и первым битом первого байта ответа. Время отклика не более 25 мс гарантируется только для протоколов RNet и DCS.  Для протокола Modbus время отклика 25 мс гарантируется лишь в том случае, если за один запрос читается не более 20 регистров. Если читается за один запрос 255 байт, то время отклика составляет около 50 мс. Но необходимо отметить, что никакой практической надобности в чтении за один раз более чем 20 регистров в данной серии модулей нет.

Указанный диапазон задания адресов от 1 до 247 обусловлен стандартом MODBUS на разрешённые адреса Slave-устройств. При попытке назначить устройству запрещённый адрес он будет автоматически скорректирован. Например, при попытке назначить устройству адрес 250, адрес автоматически преобразуется в значение 247.

MDS-модули

Конструктивные характеристики модулей

MDS-модули выполнены в конструктивах двух типов: c 36 клеммами («большой» модуль) и с 24 клеммами («малый» модуль). К «большим» относятся MDS AI-8TC(/D), DIO-16BD, DIO-4/4, PSM-24. К «малым» – MDS AI-3RTD(/D), AO-2UI(/D). Все MDS-модули предназначены для монтажа на шину (DIN-рельс) типа NS 35/7,5.

Конструктив

Все элементы модуля расположены на двух печатных платах. На передней панели модуля размещены органы индикации. Под съёмной крышкой корпуса на верхней плате модуля расположены органы управления – 4 DIP-переключателя выбора типа протокола обмена, на нижней печатной плате – разрывные клеммные соединители под винт для подключения внешних электрических соединений. В модулях MDS AI‑8TC, MDS AI-8TC/D на нижней печатной плате расположены джамперы выбора типа входного аналогового сигнала (ток или напряжение).

Функциональные характеристики, общие для всей серииMDS модулей

  • Цифровая фильтрация входных сигналов

Во всех модулях, имеющих входы, реализованы цифровые фильтры низких частот с постоянными времени, задаваемыми пользователем. Наличие цифровых фильтров позволяет устранить эффект «дребезга контактов» в случае дискретных входных сигналов, а также значительно
снизить влияние высокочастотных помех в случае аналоговых входных сигналов.

  • Контроль интервала времени между транзакциями по информационной сети (системный «сторожевой» таймер)

В каждом MDS-модуле реализован так называемый «системный» сторожевой таймер (watchdog), который позволяет контролировать интервал времени между «запросами» по сети к данному модулю (потеря связи по интерфейсу RS-485). Происходит это так: пользователь задаёт интервал времени срабатывания сторожевого таймера. Если в течение этого времени поступает запрос мастера, «системный» сторожевой таймер обнуляется и не успевает сработать. В случае, если в течение данного интервала не поступает запроса от мастера по любой из причин – отказ оборудования или сбой работы программного обеспечения – устанавливается признак статуса «системного» сторожевого таймера в соответствующем регистре MDS-модуля, происходит светодиодная индикация данного типа аварии и MDS-модуль переводит свои выходы в предустановленное безопасное состояние. Это состояние устанавливается пользователем при конфигурировании модуля.

В случае возобновления обмена с модулем, признак статуса «системного» сторожевого таймера автоматически не сбрасывается, его можно сбросить только вручную. Проанализировав этот флаг, можно сделать вывод, что была потеря связи и что выходы нужно снова устанавливать в желаемые состояния, так как, вообще говоря, после потери связи они находятся в некотором (заданном пользователем) безопасном состоянии. Интервал времени срабатывания «системного» сторожевого таймера может быть установлен в пределах 0,1 с – 100 мин с  дискретностью 0,1 с. «Системный» сторожевой таймер может быть отключен при конфигурировании MDS-модуля.

  • Возможность задать имя модулю (Регистр «Имя модуля» –14 символьная строка, доступная по чтению-записи и сохраняемая в энергонезависимой памяти)

Обычно управляющее устройство в сети производит идентификацию приборов по сетевому адресу. В модулях серии MDS есть возможность для дополнительной идентификации приборов по имени. Например, модулю, контролирующему температуру в печи, мы присвоим имя «Печь 1». В качестве имени могут быть использованы осмысленные технологические термины.

  • Контроль статуса сброса (Регистр «Статус Сброса» принимает значение, равное «1» при рестарте встроенного микроконтроллера. Сбрасывается записью значения «0» в данный регистр)

Если период опроса модуля достаточно велик, то между опросами может произойти пересброс модуля (например, в результате прерывания питания) и управляющее устройство никак не сможет определить, имело ли место такое событие или нет, без наличия некоего специального флага, который устанавливается каждый раз при инициализации модуля. Именно для этих целей и служит регистр «Статус Сброса».

  • Самодиагностика модулей

Каждый модуль в процессе работы проводит самодиагностику. В процессе самодиагностики проверяется целостность энергонезависимой памяти, целостность внутренних цепей модуля. Аналоговые модули также контролируют нештатные ситуации в подключении внешних датчиков и исполнительных устройств. Целостность энергонезависимой памяти, целостность внутренних цепей модуля проверяется один раз после подачи питания на модуль, целостность подключения внешних датчиков проверяется всё время, пока работает модуль. Результаты самодиагностики выводятся на органы индикации модулей. Подробнее про это – в Руководствах по эксплуатации на конкретные модули.

  • Режим «INIT» с фиксированными настройками сетевого обмена

Представим себе такую ситуацию: модуль поступил со склада, его подключили к датчикам и сети RS-485. Но какая на нём установлена скорость обмена, какой сетевой адрес, какой паритет – неизвестно. Модуль на запросы по сети не отвечает. Как быть? Для решения подобных ситуаций предназначен режим «INIT». В режиме «INIT» у всех модулей устанавливаются чётко определённые характеристики сетевого обмена: 

Сетевой адрес – 1;
Скорость обмена – 9600 бит/с;
Паритет – отсутствует (в протоколе MODBUS);
Контрольная сумма в протоколе DCS – отсутствует.

Для того, чтобы войти в режим INIT, необходимо просто перевести DIP-переключатель «INIT» в положение ON, а затем выключить и включить модуль. Переключатель находится на верхней плате под крышкой модуля.

В итоге, если мы не знаем сетевых параметров модуля, включаем режим INIT, соединяемся с модулем по сети, конфигурируем параметры и запоминаем их. Перезапускаем модуль и соединяемся с ним, уже по новым сетевым параметрам.

  • Предустановка значений состояния выходов при включении питания

Для модулей можно задать состояния выходов, которые они будут устанавливать сразу после включения питания до того момента, когда управляющее устройство не сменит значений, подаваемых на выходы. Примечание. Данная функция взаимоисключающая с возможностью «сохранения текущих значений выходных сигналов при выключении питания», поэтому в каждый конкретный момент действует только одна из этих функций.

  • Сохранение текущих значений выходных сигналов при выключении питания с возможностью их восстановления

При прерывании питания модуль «запоминает» состояния всех выходов и восстанавливает после включения питания.
Примечание. Данная функция взаимоисключающая с возможностью «предустановки значений состояния выходов при включении питания».

  • Установка безопасных значений состояния выходов при срабатывании системного «сторожевого» таймера

Срабатывание системного сторожевого таймера фактически означает потерю связи с управляющим устройством. В этом случае модулем уже ничто не управляет и для того, чтобы не произошло никакой аварии, есть возможность перевести выходы модуля в так называемое «безопасное» состояние. «Безопасное» состояние определяется пользователем индивидуально для каждого выхода в процессе конфигурирования модулей.

  • Синхронный ввод сигналов

У всех модулей серии MDS есть восьмиразрядный регистр «Синхроввод». Если в этот регистр записать значение 0х1, то модуль после этого немедленно скопирует значения из регистров входных каналов в специальные регистры. Эта функция может быть использована в том случае, если необходимо получить данные о состоянии множества каналов в один момент времени. В протоколе Modbus есть возможность широковещательной записи. И, воспользовавшись этой возможностью, можно одновременно многим модулям подать команду на синхроввод. В результате мы получим как бы фотографию объекта, состояния всех сигналов приблизительно в один момент времени (с точностью до интервала опроса канала внутри модуля).

  • Гальваническая изоляция

Во всех модулях есть три гальванически развязанные друг от друга части. Это процессорная часть (она гальванически связана с питающим напряжением), интерфейс RS-485 и входы-выходы. Гальваническая развязка входных и выходных цепей реализована индивидуально для каждого модуля. Однако входные каналы всегда гальванически развязаны с выходными.

Наличие гальванической изоляции позволяет использовать модули в ситуации, когда источник питания, сеть RS-485, датчики и исполнительные устройства находятся при сильно отличающихся друг от друга потенциалах. Если бы гальванической изоляции не было, потекли бы большие токи и, возможно, какое-либо оборудование вышло бы из строя. Кроме того, гальваническая развязка препятствует прохождению импульсных помех из внешних цепей, повышая тем самым помехозащищенность модулей.

Функциональные возможности, характерные только для дискретных модулей

  • Счётчики событий, подключенные к каналам ввода

Каждый вход у дискретных модулей может работать как счётный, изменяя значение соответствующего этому входу счётчика. Таким образом, модуль MDS DIO-16BD может работать как 16-ти канальный 16-ти разрядный счётчик событий, а DIO-4/4 – как четырёхканальный 16-ти разрядный счётчик событий.

Счёт может вестись как в прямом, так и в обратном направлениях. При переполнении счётчиков выставляются флаги переполнения. Максимальная частота входных импульсов – 100 Гц. Счёт может вестись как по передним, так и по задним фронтам импульсов.

  • Независимые регистры-защёлки состояний «0» и «1» для входных каналов

В дискретных модулях есть два независимых регистра-защёлки – регистр нулей и регистр единиц. Регистры-защёлки используются для обнаружения краткосрочного изменения состояния входов в период между опросами. Они позволяют обнаружить единичный импульс длительностью 20 мс на фоне нулевого состояния входа. Если бы этих регистров не было, потребовалось бы опрашивать модуль с частотой 100 Гц, что практически нереализуемо. Регистр-защёлка же обязательно запомнит наличие такого импульса и, опросив регистр, можно  делать вывод, был импульс или нет.

Разрядность регистров определяется числом каналов ввода – 16‑разрядные в модулях DIO-16BD и четырёхразрядные в модулях DIO-4/4. Каждый бит регистра соответствует своему входу. Соответствие битов регистра и номера входа можно посмотреть в Приложении 1 к РЭ, в которых описываются регистровые модели модулей.

Каждый бит регистра-защёлки нулей устанавливается в состояние «1» в момент, когда состояние соответствующего входа становится «0». Каждый бит регистра-защёлки единиц устанавливается в состояние «1» в момент, когда состояние соответствующего входа становится «1». Сброс состояния защелок осуществляется при включении питания, а также по команде «Сброс защелок» управляющего компьютера.

  • Индикация

В дискретных модулях серии MDS возможно реализовать следующие варианты индикации состояний каналов:

  1. Только состояния входов, при этом индикаторы выходных каналов всегда погашены.
  2. Только состояния выходов, при этом индикаторы входных каналов всегда погашены.
  3. Состояния входов и выходов, когда индицируется состояние всех каналов.

Индивидуальные характеристики модуля MDS DIO-16BD

Модуль DIO-16BD входит в состав серии MDS-модулей. Он обеспечивает двунаправленный ввод/вывод дискретных сигналов по 16 независимым каналам. Функциональные возможности (отличные от общих для дискретных модулей):

  1. каждый канал независимо от других может быть сконфигурирован либо как вход, либо как выход;
  2. групповая (2 группы по 8 каналов) гальваническая изоляция каналов ввода-вывода между собой и от внутренней схемы модуля. Внутри группы каналы гальванически не развязаны.

Комментарии к техническим характеристикам MDS DIO-16BD

  • Входы

Каждый вход MDS DIO-16BD представляет собой датчик постоянного тока, причём состояние «Включено» определяется значением тока от 0,8 мА до 8,5 мА (Ток протекает от контакта входа к общему контакту группы).

Если ко входу DIO-16BD планируется подключить датчик с выходом типа «открытый коллектор», необходимо помнить, что данный модуль будет работать только с «открытыми коллекторами n-p-n-транзисторов. С открытыми коллекторами pnp-транзистора DIO-16BD работать не будет.

Обратим внимание, что в модуле MDS DIO-16BD входы и выходы канала объединены. Поэтому, при работе канала в качестве выходного его состояние можно проконтролировать по состоянию соответствующего входа, при этом на соответствующем индикаторе отображается состояние выхода.

  • Индикация

Существует возможность индикации:

  1. только состояния входов, при этом индикаторы, соответствующие каналам, запрограммированным на выход, всегда погашены
  2. только состояния выходов, при этом индикаторы, соответствующие каналам, запрограммированным на вход, всегда погашены
  3. состояния входов и выходов, когда индицируется состояние каналов, запрограммированных и на вход, и на выход.
  • Счётчики

При включении питания модуля MDS DIO-16BD значения регистров счётчиков, защёлок «0», защёлок «1», разрешения счёта, флагов переполнения ОБНУЛЯЮТСЯ. Значения регистров «Фронт счёта» и «Направление счёта» сохраняются в энергонезависимой памяти. При работе счётчиков от сигналов с датчиков «Сухой контакт» следует выбрать постоянную времени фильтра соответствующих каналов, отличную от нуля (от 35 мс и более, в зависимости от типа контактов, для устранения эффекта дребезга контактов).

Индивидуальные характеристики модуля DIO-4/4

Модуль обладает следующими индивидуальными функциональными возможностями:

  • ввод дискретных сигналов по четырём гальванически развязанным друг от друга каналам;
  • вывод дискретных сигналов по четырём каналам с индивидуальной гальванической развязкой для управления исполнительными устройствами с типом выхода – n-p-n-транзистор с открытым коллектором (модуль DIO-4/4T), электромеханическое реле (модуль DIO-4/4R), симистор (модуль DIO-4/4S).

Комментарии к техническим характеристикам MDS DIO-4/4

  • Входы

Каждый вход MDS DIO-4/4 представляет собой датчик постоянного тока, причём состояние «Включено» определяется значением тока от 0,8 мА до 8,5 мА (ток протекает от плюсового к минусовому контакту входа). К входам MDS DIO-4/4, в отличие от MDS DIO-16BD, можно подключать датчики, которые имеют транзисторы с открытым коллектором как n-p-n-типа, так и p-n-p. Это возможно благодаря  гальванической развязке каждого входного канала. Выходы Благодаря тому, что все выходы гальванически развязаны друг от друга и остальной схемы модуля, нет никаких ограничений по коммутации нескольких нагрузок, находящихся под разными потенциалами.

Следует обратить внимание, что необходимо строго соблюдать полярность подключения выходов модуля MDS DIO-4/4T.

  • Счётчики

При включении питания модуля MDS DIO-4/4 значения регистров счётчиков, защёлок «0», защёлок «1», разрешения счёта, флагов переполнения ОБНУЛЯЮТСЯ. Значения регистров «Фронт счёта» и «Направление счёта» сохраняются в энергонезависимой памяти. При работе счётчиков от сигналов с датчиков «Сухой контакт» следует выбрать постоянную времени фильтра соответствующих каналов,  тличную от нуля (35 мс или более) для устранения эффекта от «дребезга» контактов.

Индивидуальные характеристики модуля AO-2UI

Модуль обладает следующими функциональными возможностями:

  • два гальванически неразвязанных выхода с индивидуально задаваемым типом выходного сигнала;
  • контроль токового выходного сигнала и обнаружение таких аварийных ситуаций, как «обрыв» и «перегрузка»;

Следует обратить внимание, что модуль контролирует возникновение аварийных ситуаций только токового выходного сигнала. Сигнал напряжения, таким образом, не контролируется. Аварийная ситуация «обрыв» фиксируется, когда реальный выходной ток отличается от расчетного на 1 мА.

Ситуация «перегрузка» фиксируется тогда, когда реальный выходной ток отличается от расчетного на более чем на 0,2 мА, но разница не превышает 1 мА.

  • индикация значений сигналов управления на 4-х разрядном цифровом дисплее (для модуля MDS AO-2UI /D);

Особенности подключения выходных каналов к нагрузке

Два выходных канала модуля MDS AO-2UI гальванически связаны, причём общей точкой для токовых выходов является Iout1+ и Iout2+ , имеющая потенциал +15 В относительно точки AGND. Общей точкой для выходов напряжения является AGND. В связи с этим подключение двух токовых выходов, токового выхода и выхода напряжения к гальванически неизолированным нагрузкам ЗАПРЕЩЕНО. Подключение двух выходов напряжения к неизолированным нагрузкам разрешается.

Использование в одном канале токового выхода и выхода напряжения также не разрешается. Дело в том, что если канал сконфигурирован как токовый, то напряжение на соответствующем выходе напряжения не контролируется. И наоборот, если канал сконфигурирован на выдачу напряжения, то ток через соответствующий токовый выход не контролируется.

Индивидуальные характеристики модуля AI-8TC

Модуль обладает следующими функциональными возможностями:

  • измерение аналоговых сигналов от термопар, унифицированных сигналов напряжения и тока;
  • линеаризация в соответствии с НСХ измеренных сигналов от термопар;
  • программный выбор типа термопары или датчика для каждого канала;
  • программный выбор приоритета опроса канала.

Входные каналы опрашиваются поочерёдно, время опроса одного канала составляет 0,1 с. Таким образом, если опрашивать все 8 каналов равномерно, то период опроса каждого канала будет составлять 0,8 с. Однако, существует возможность установить уровень приоритета для
каждого канала, что позволяет опрашивать одни каналы чаще, чем другие. Существует 4 уровня приоритета: высокий, средний, низкий, «Нет опроса». Ниже показаны графики, иллюстрирующие опрос каналов с разным приоритетом.

Все каналы имеют одинаковый приоритет. Период опроса каждого канала 800 мс.

 

Каналы 1 и 2 имеют «Высокий» приоритет, все остальные – «средний». Каналы 1 и 2 опрашиваются каждый через 300 мс, остальные – через 1800 мс.

Каналы 1 и 2 имеют высокий приоритет (период опроса – 300 мс), каналы 3, 4 – средний (период опроса – 900 мс), каналы 5, 6 – низкий (период опроса – 1800 мс), каналы 7, 8 – нет опроса.

Из рисунков видно, что в целях уменьшения периода опроса каналов неиспользуемые входы следует исключить из опроса.

  • автоматическая компенсация термо-ЭДС «холодного» спая;
  • групповая гальваническая изоляция каналов ввода от внутренней схемы модуля;
  • функция линейного масштабирования для каждого канала;

Эта функция позволяет преобразовывать сигналы от датчиков с унифицированными выходами в значения реальных физических величин.

  • отображение результата измерения в единицах физических величин на 4-х разрядном цифровом дисплее (для модуля AI‑8TC/D);

Некоторые комментарии к техническим характеристикам MDS AI-8TC

  • Входы

Хотя модуль MDS AI-8TC(/D) допускает измерение сигналов напряжения с уровнем до 1 В, его можно использовать для измерения сигналов с большими уровнями, используя внешний делитель напряжения, преобразующий максимальный уровень сигнала к уровню 1 В (при установленном типе датчика 0-1 В) и программно выбираемую функцию линейного масштабирования, восстанавливающую реальное значение входного сигнала.

О других особенностях подключения датчиков к входам MDS AI-8TC читайте в следующей статье.

  • Холодный спай

В модуле MDS AI-8TC(/D) датчик температуры «холодного спая» расположен в непосредственной близости к разъёму X1, к которому подключаются термопары. Датчик холодного спая измеряет температуру клеммника X1 изнутри корпуса. Так как клеммник Х1 пластмассовый, означает, что если температура клеммника будет быстро меняться снаружи, датчик «холодного спая» не будет успевать её отслеживать. Следовательно, для корректной и наиболее точной работы схемы компенсации влияния температуры холодного спая НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ располагать модуль MDS AI-8TC(/D) в непосредственной близости от источников тепла или зон вентиляции (сквозняков).

Индивидуальные характеристики модуля AI-3RTD

Модуль обладает следующими функциональными возможностями:

  • измерение аналоговых сигналов от потенциометрических датчиков и термопреобразователей сопротивления;

Измерительные входы модуля рассчитаны на подключение термопреобразователей сопротивления и потенциометрических датчиков – по четырёхпроводной схеме;

  • линеаризация в соответствии с НСХ измеренных сигналов от термопреобразователей сопротивления;
  • программный выбор типа входного сигнала для каждого канала;
  • программный выбор приоритета опроса канала;

Принцип формирования периода опроса канала в зависимости от его приоритета точно такой же, как и в AI-8TC. Только вместо 4-х уровневого приоритета каналов в данном модуле реализован 3-х уровневый.

  • отображение результата измерения в единицах физических величин на 4-х разрядном цифровом дисплее (для модуля AI‑3RTD/D);

Некоторые комментарии к техническим характеристикам MDS AI-3RTD

  • Входы

Прибор AI-3RTD(/D) обеспечивает метрологические характеристики при четырёхпроводной схеме подключения термопреобразователей сопротивления. Возможно подключение датчиков с двухпроводной схемой соединения. Для этого придётся замкнуть потенциальные и токовые выводы прямо на клеммнике модуля. Следует учесть, что это приведёт к внесению дополнительной погрешности измерения, пропорциональной отношению сопротивления соединительных проводов к сопротивлению термопреобразователя. Для достаточно  высокоомных термопреобразователей сопротивления (например 500Н) внесённая погрешность может быть приемлемой. К примеру,  соединение медными проводами диаметром 2 мм, вносит дополнительное сопротивление 10 мОм на метр. При подключении  термопреобразователя сопротивления по двухпроводной схеме на расстоянии 5 м сопротивление проводов составит 100 мОм, что составит 0,2 основной погрешности. Сигнальные цепи должны быть экранированы. Экран сигнальных цепей нужно заземлять в одной точке со стороны источника сигнала.

Области применения MDS-модулей

MDS-модули могут найти применение практически во всех отраслях промышленности. Везде, где управляющее устройство удалено от объекта управления, применение MDS-модулей может оказаться лучшим решением задачи автоматизации. Вот несколько примеров, когда управляющее устройство находится на значительном расстоянии от первичных датчиков и имеет смысл модули ввода-вывода переносить как можно ближе к первичным датчикам.

Стекольная промышленность. Стекловаренная печь имеет внушительные размеры и занимает большую площадь. Решение: управляющее устройство располагается в операторской, а непосредственно рядом с печью располагаются несколько стоек с модулями ввода-вывода.

Стройиндустрия. Производство технологических бетонных смесей и товарного бетона. В виду большой протяженности технологического объекта (множество бункеров для компонентов, емкостей для жидких компонентов, дозаторов, смесителей и проч.) первичные датчики оказываются удалены от управляющего устройства на расстояния до 1000 м. Решение: на территории технологического объекта расположены несколько стоек с модулями ввода-вывода, а управляющее устройство размещается в операторском помещении.

В машиностроении возможно применение связки «управляющая панель + MDS-модули» для автоматизации крупных станков. Таким решением закрываются задачи одновременно и визуализации, и управления.

Тепличное хозяйство. Теплицы имеют большую протяжённость, поэтому управляющее устройство вместе с устройством визуализации и частью MDS-модулей целесообразно расположить в одном месте, а часть MDS-модулей в другой части теплицы, ближе к датчикам.

Похожие на вышеперечисленные задачи и решения можно встретить в химии, нефтехимии, пищевой промышленности, производстве пластмасс и многих других отраслях промышленности.

 




Copyright © 2003-2016 КонтрАвт
Телефон: +7 (831) 260-13-08 (многоканальный)
Почта: sales@contravt.ru



Powered by TreeGraph (Graphit Ltd.)