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


Типовые схемы подключения MDS-модулей


Дмитрий Громов, главный инженер "КонтрАвт"

Александр Желтухин, ведущий инженер "КонтрАвт"

 


Типовые схемы подключения MDS

Входные и выходные сигналы дискретных модулей

В системах управления распространены сигналы типа «включено/выключено», вырабатываемые бинарными датчикам. Бинарные датчики используются для определения положения при механических перемещениях, для подсчёта элементов в дискретных потоках, для контроля достижения предельных значений параметров или крайних положений подвижных частей и т.д.

В качестве примера бинарных датчиков можно привести следующие:

  • выключатели, кнопки, концевые выключатели, герконы;
  • пороговые устройства (реле давления, перепада давления, вакуума, температуры);
  • фотоэлектрические датчики;
  • ультразвуковые датчики и т.п.

На выходе бинарные датчики, как правило, имеют сигнал в виде замыкания (размыкания) «сухого контакта», включения/выключения n‑p‑n- или p-n-p-транзистора с открытым коллектором, реже – логический сигнал.

Для управления также часто используются исполнительные механизмы, имеющие только два рабочих состояния («Включено/Выключено»). Эти механизмы называются двухпозиционными или бинарными. К двухпозиционным исполнительным механизмам, в частности, относятся магнитные клапаны, электромагнитные реле, электронные твёрдотельные выключатели и т. д.

MDS DIO-16BD

Модуль MDS DIO-16BD предназначен для ввода-вывода дискретных (бинарных) сигналов. Прибор имеет 16 каналов, каждый из которых может быть индивидуально запрограммирован либо как вход, либо как выход. Все каналы имеют гальваническую развязку от схемы прибора, а также разделены между собой на две гальванически изолированные группы по 8 каналов. Входы модуля MDS DIO-16BD  предназначены для подключения датчиков с типом выхода «Сухой контакт», «n-p-n-транзистор с открытым коллектором», а также ввода сигналов логических уровней. При работе с сигналами типа «сухой контакт», n-p-n-транзистора с открытым коллектором внешние  ограничительные резисторы не требуются.

Функциональные характеристики модуля MDS DIO-16BD описаны в инструкции по эксплуатации и предыдущей статье этого номера Методички.

Выходы модуля MDS DIO-16BD представляют собой транзисторные ключи (n-p-n-транзисторы с открытым коллектором) с максимальной токовой нагрузкой 40 мА на ключ, что позволяет подключать к MDS DIO‑16BD схемы управления мощными нагрузками, электромеханические реле (защитный диод встроен в ключ), элементы светодиодной индикации.

Напряжение питания модуля, группы каналов и нагрузки могут быть различны. В пределах одной группы питание нагрузок в канале также может быть различно. Нагрузка всегда подключается к «Плюсу» источника питания. Хотя напряжение питания каждой группы каналов  установлено в диапазоне 5-35 В, следует иметь в виду, что минимальная потребляемая мощность будет при меньшем напряжении питания группы.

Типовая схема подключений

Типовая схема подключений модуля ввода-вывода сигналов

В данной схеме первая группа каналов (контакты DIO01…DIO8) используется в качестве гальванически изолированной и имеет следующие подключения: блок питания и реле, фотоэлектрический датчик, датчик давления.

Каналы 1…3 (контакты DIO01…DIO03) запрограммированы как выходы и управляют включением реле, входящими в состав блока питания и реле БПР.

Каналы 4, 5 (контакты DIO04, DIO05) запрограммированы как входы и подключены к выходам дискретных датчиков, реализованных на n‑p‑n‑транзисторах с открытыми коллекторами.

Напряжение питания первой группы обеспечивается блоком питания и реле БПР.

Вторая группа каналов (контакты DIO09 – DIO16) используется в варианте подключения без гальванической изоляции и имеет следующие соединения: концевой выключатель, кнопка, блок реле, блок симисторный.

Канал 9 запрограммирован как вход и подключен к концевому выключателю типа «сухой контакт». Последовательно включённый светодиод может использоваться для индикации замыкания (ток в цепи датчика 8 мА). Канал 16 используется аналогично каналу 9.

Каналы 10…14 запрограммированы как выходы и используются для управления реле группой из 4 реле в составе блока реле БР4-24 (КонтрАвт) и симисторным блоком БС-240 (КонтрАвт).

Напряжение питания второй группы каналов и модуля MDS DIO‑16BD обеспечивается блоком питания MDS PSM-24.

Подключение питания второй группы обеспечивается перемычками (+U2, +U и COM2, GND).

Модуль имеет дублированные клеммы подключения интерфейса RS-485. При использовании дублированных клемм, как приведено на схеме Рис. 1, следует помнить, что при отключении разъёма от модуля цепь интерфейса RS-485 разрывается.

Заземление экрана кабеля интерфейса RS-485 производится в одной точке цепи, а на конечном устройстве, подключённом к интерфейсу RS-485, устанавливается концевой терминатор.

Особенности разводки цепей интерфейса RS-485 приведены на сайте. Подключение линий интерфейса RS-485 идентично для всех MDS‑модулей

MDS DIO-4/4R, MDS DIO-4/4T, MDS DIO-4/4S

Модули MDS DIO-4/4R, MDS DIO-4/4T, MDS DIO-4/4S предназначены для ввода-вывода дискретных (бинарных) сигналов. Прибор имеет 4 входа и 4 выхода.

Входы всех модификаций идентичны, выходы различны.

  • MDS DIO-4/4Т. Выход – n-p-n-транзистор с открытым коллектором.
  • MDS DIO-4/4R. Выход – электромеханическое реле.
  • MDS DIO-4/4S. Выход – симистор.

Ввод дискретных сигналов осуществляется по четырём каналам с индивидуальной гальванической развязкой от датчиков c типом выхода «сухой контакт», n-p-n транзистор с открытым коллектором, p-n-p транзистор с открытым коллектором и логических сигналов. При работе с сигналами типа «сухой контакт», транзистор с открытым коллектором внешние ограничительные резисторы не требуются.

Отметим, что в отличии от модуля MDS DIO-16BD модуль MDS DIO‑4/4 имеет:

  • возможность подключения ко входу датчиков с типом выхода «p-n-p-транзистор»;
  • возможность непосредственного подключения исполнительных механизмов к выходам;
  • индивидуальную гальваническую развязку всех каналов как ввода, так и вывода.

Электрические характеристики выходов и функциональные характеристики модулей MDS DIO-4/4R, MDS DIO-4/4T, MDS DIO-4/4S описаны в инструкции по эксплуатации и на сайте.

Типовые схемы подключения

Типовые схемы подключений модуля MDS DIO-4/4T, MDS DIO-4/4R, MDS DIO-4/4S приведены на Рис. 2, 3, 4. Так как входные каналы всех  модификаций идентичны, то их подключение рассмотрено только на Рис. 2

 

Типовая схема подключения модуля MDS DIO-4/4T

 

Типовая схема подключения модуля MDS DIO-4/4T

Входные каналы

В данной схеме первый входной канал (контакты DI01+, DIO1-) используется для подключения емкостного датчика уровня (LI5044, выход транзистор p-n-p).

Второй входной канал (контакты DI02+, DIO2-) используется для подключения фотодатчика (SICK WT 100, выход транзистор n-p-n).

Третий и четвёртый каналы используются для подключения кнопки и выключателя (тип датчика «Сухой контакт»), причём питание данных
датчиков обеспечивается без гальванической развязки от самого модуля.

Еще раз обратим внимание, что все входы используются в 4 гальванически развязанных схемах.

Выходные каналы

Выходные каналы модуля MDS DIO-4/4T обеспечивают подключение более мощной нагрузки (постоянный ток 150 мА на канал) по сравнению с модулем MDS DIO-16BD (постоянный ток 40 мА на канал). Подключаемыми исполнительными устройствами могут являться электромеханические реле, устройства звуковой и световой сигнализации, устройства управления мощными нагрузками (бесконтактные пускатели).

При подключении индуктивных нагрузок следует для защиты выхода от перенапряжения применять защитный диод.

При подключении выходов необходимо строго соблюдать полярность подключаемых сигналов.

В данной схеме первый выходной канал (контакты DO1, COM1) управляет включением элемента индикации (лампа).

Второй выходной канал (контакты DO2, COM2) управляет включением симисторного блока БС-240 (КонтрАвт).

Третий выходной канал – не задействован.

Четвёртый выходной канал (контакты DO4, COM4) управляет включением реле TR92 (ф. TTI).

Подключение цепей интерфейса RS-485 аналогично модулю MDS DIO-16BD.

Типовая схема подключений модуля MDS DIO-4/4R

Типовая схема подключений модуля MDS DIO-4/4R

Выходные каналы

Выходные каналы реализованы на электромагнитных реле с контактами на переключение. Они могут использоваться для подключения разнообразных исполнительных устройств постоянного и переменного тока: электромагнитных пускателей, нагревателей, устройств индикации, электродвигателей и т.д.

Первый выходной канал (контакты NO1, COM1) используется для подключения асинхронного двигателя (Вентилятор). Для защиты от помех, возникающих при переключении индуктивной нагрузки настоятельно рекомендуется применять шунтирующую RC-цепочку (0,1 мкФ 600 В, 100 Ом 2 Вт). Контакты NС1 и COM1 используется для включения электромагнитного пускателя. Группа контактов реле первого канала работает на переключение.

Второй и третий выходные каналы не используются.

Четвёртый выходной канал (контакты NO4, COM4) используется для подключения лампы сигнализации.

Типовая схема подключений модуля MDS DIO-4/4S

Типовая схема подключений модуля MDS DIO-4/4S
Выходные каналы могут использоваться для подключения разнообразных исполнительных устройств переменного тока: электромагнитных пускателей, нагревателей, устройств индикации, электродвигателей и т. д. мощностью не более 200 Вт.

Включение происходит при переходе фазы напряжения через «0». Модуль имеет встроенные снабберные цепочки для защиты от перенапряжения и импульсных помех на каждом выходном канале. Для дополнительной защиты и снижения уровня импульсных помех рекомендуется применять шунтирующую RC-цепочку (0,1 мкФ 600 В, 100 Ом 2 Вт), подключённую непосредственно к нагрузке.

Модуль MDS DIO-4/4S реализован на симисторах и, поэтому, предназначен для коммутации нагрузок только переменного тока в однофазной сети.

Особенности применения модулей MDS DIO-4/4 R, T, S

MDS DIO-4/4S и DIO-4/4T применяются в случаях частых включений-выключений исполнительных механизмов. Например, при ШИМ-сигнале управления. Кроме того, MDS DIO-4/4S позволяет коммутировать переменное напряжение до 250 В с силой тока до 1 А. Также полезным свойством коммутации при помощи симистора является отсутствие бросков напряжения, которые возникают при коммутации индуктивной нагрузки при помощи реле.

MDS DIO-4/4R коммутирует наибольшую нагрузку, чем любой модуль из трёх модификаций. Однако, его не рекомендуется применять для коммутаций нагрузки с большой частотой срабатывания контактов.

MDS AO-2UI, MDS AO-2UI/D

Назначение

Модули MDS AO-2UI, MDS AO-2UI/D предназначены для вывода унифицированных аналоговых сигналов тока (0-20 мА, 4-20 мА) и напряжения (0-5 В, 0-10 В). Они могут использоваться для подключения исполнительных устройств, имеющих аналоговую схему управления: частотно-регулируемые приводы асинхронных двигателей, регуляторы мощности, регуляторы освещения и т. д., а также для формирования аналоговых сигналов с нормированными метрологическими характеристиками.

MDS AO-2UI, MDS AO-2UI/D имеют 2 идентичных выходных канала и различаются наличием у последнего 4-разрядного цифрового дисплея.

Выходные каналы MDS AO-2UI имеют гальваническую изоляцию от блока питания модуля и интерфейса, но между собой гальванически связаны.

В каждом выходном канале в один момент можно использовать либо сигнал тока, либо напряжения. Функциональные характеристики модулей MDS AO-2UI, MDS AO-2UI/D описаны в инструкции по эксплуатации и предыдущей статье Методички.

Схемы подключений обеих модификаций модулей идентичны.

Типовые схемы подключения

Фрагмент функциональной схемы выходов модуля MDS AO-2UI приведён на Рис. 5

Фрагмент функциональной схемы выходов модуля MDS AO-2UI
a) подключение нагрузок к двум токовым выходам;
b) подключение нагрузок к двум выходам напряжения;
c) подключение нагрузки к токовому выходу и выходу напряжения.

Особое внимание при подключении нагрузок следует обратить на то, что аналоговые выходы гальванически не развязаны, токовые выходы имеют общую точку «Iout1,2+», а выходы напряжения – общую точку «AGND».

Исходя из этого, следует строго соблюдать следующие рекомендации подключения двух приёмников аналогового сигнала:

  1. Два приёмника токового сигнала должны иметь «плавающие» общие точки, гальванически изолированные от заземления и друг от  друга (рис. 6 а), либо общую точку “+”.
    Пример правильной схемы подключения приведён на Рис. 6.

Пример неправильной схемы подключения приведён на Рис. 7.

Пример неправильной схемы подключения

2) Два приёмника сигналов напряжения могут иметь общую точку входных цепей (рис. 8 б), которая соединяется при подключении с клеммой AGND модуля MDS AO-2UI, либо быть гальванически развязаны (рис. 8 а).

Пример правильной схемы подключения

Рис. 8. Пример правильной схемы подключения

3) Приёмник токового сигнала и приёмник сигнала напряжения также должны иметь «плавающие» общие точки, гальванически  изолированные от заземления и друг от друга. Заземлённые приёмники сигналов напряжения должны заземляться в одной точке (рис. 9 а). Соединение общих разных точек (рис. 9 б) недопустимо.

Примеры правильной и неправильной схем подключения

Рис. 9. Примеры правильной и неправильной схем подключения

Несоблюдение данных рекомендаций нарушает функционирование модуля и может повлечь его выход из строя !!!

При использовании только одного выходного канала приёмник сигнала может быть как изолированным, так и заземлённым.

Рекомендуется проводить соединение выходных каналов с приёмниками сигнала кабелем типа «витая пара» в экране. Экран заземляется в одной точке на стороне приёмника сигнала. Токовый сигнал меньше подвержен влиянию помех.

MDS AI-8TC, MDS-8TC/D

Назначение

Модули MDS AI-8TC(/D) предназначены для ввода аналоговых сигналов. Они имеют 8 независимых каналов измерения аналоговых сигналов термопар, унифицированных сигналов напряжения и тока.

Модули MDS AI-8TC, AI-8TC/D имеют по 8 идентичных входных каналов и различаются наличием 4-разрядного цифрового дисплея.

Входные каналы MDS AI-8TC(/D) имеют гальваническую изоляцию от блока питания модуля и интерфейса, но между собой гальванически связаны.

Функциональные характеристики модулей MDS AI-8TC(/D) описаны в инструкции по эксплуатации и предыдущей статье Методички.

Входные каналы

Входы модуля имеют одну общую точку, к ней подключаются «минусы» входных сигналов.

Измерительные входы модуля рассчитаны на подключение термопар и источников унифицированных сигналов напряжения и тока – по двухпроводной схеме.

К MDS AI-8TC(/D) можно подключать 8 типов термопар (ТХА, ТХК, ТПП, ТПР, ТПП, ТНН, ТВР, ТЖК по ГОСТ Р 8.585), диапазон измерения температур – от минус 200 °С до +2300 °С. Кроме того, входными сигналами могут быть унифицированные токовые сигналы (0…20 мА, 4…20  мА) и унифицированные сигналы напряжения (0…50 мВ, 0…150 мВ, 0…500 мВ, 0…1000 мВ).

Метрологические характеристики

Пределы основной допускаемой приведенной погрешности измерения унифицированных сигналов напряжения и тока, приведенные к диапазону преобразования - не более 0,1 % для всех диапазонов преобразования и во всем диапазоне напряжения питания.

Предел допускаемой дополнительной погрешности, вызванной изменением температуры окружающего воздуха от нормальной (23 ± 5) °С до любой температуры в пределах рабочих температур, на каждые 10 °С изменения температуры не превышает 0,5 предела допускаемой
основной погрешности.

Предел допускаемой дополнительной погрешности, вызванной изменением температуры “холодных” спаев (при измерении сигналов ТЭП) во всём диапазоне рабочих температур, не превышает ±1 °С.

Типовые схемы подключения

Каждый из 8 каналов модуля MDS AI-8TC(/D) может быть индивидуально запрограммирован на измерение сигналов термопар, источников  напряжения или источников тока.

При подключении источников сигнала необходимо строго соблюдать следующие рекомендации:

  1. Использовать термопары с изолированным рабочим спаем. Применение термопар с неизолированным рабочим спаем может привести к значительному ухудшению метрологических характеристик. В худшем случае модуль может выйти из строя из-за протекания тока по контурам заземления.
  2. При использовании нескольких заземлённых источников сигнала тока и напряжения их заземление должно производится в одной точке.
  3. Сигнальные цепи источников сигналов тока и напряжения должны выполняться проводом типа «витая пара» в экране. Заземление экрана в одной точке со стороны источника сигнала. Заземление экрана в двух точках запрещается.
  4. Провода термопар (либо компенсационные провода) для обеспечения компенсации влияния температуры «холодных» спаев следует подключать непосредственно к контактам разъёма.

На Рис. 10 приведён пример правильных подключений источников сигналов к модулю MDS AI-8TC

рисунок 10

Рис. 10

Термопары с изолированным рабочим спаем подключены к 1…3 каналам модуля, экран термопарного кабеля заземляется на стороне источника сигнала.

К четвёртому входному каналу подключен изолированный источник тока (V1) с заземлённым корпусом.

К пятому, шестому и седьмому каналу подключены заземлённые источники сигналов тока (V2, V3) и напряжения (V4). Заземление приборов производится в одной точке.

К восьмому каналу подключается изолированный источник напряжения (V5)

На Рис. 11 приведён пример неправильных подключений источников сигналов к модулю MDS AI-8TC

пример неправильных подключений источни- ков сигналов к модулю MDS AI-8TC

Рис. 11

Ошибочным является подключение термопар с неизолированным рабочим спаем к первому и второму входным каналам, а также заземление в разных точках неизолированных источников сигналов (V1, V2, V3) к 5…7 входным каналам. 

MDS AI-3RTD, MDS AI-3RTD/D

Назначение

Модули MDS AI-3RTD, MDS AI-3RTD/D предназначены для ввода аналоговых сигналов. Они имеют 3 независимых канала измерения  аналоговых сигналов термопреобразователей сопротивления и потенциометрических датчиков. Эти модули имеют 3 идентичных входных канала и различаются наличием 4-разрядного цифрового дисплея (MDS AI-3RTD/D).

Входные каналы MDS AI-3RTD(/D) имеют гальваническую изоляцию от блока питания модуля и интерфейса, но между собой они гальванически связаны. На вход можно подключать 10 типов термопар ТСМ (50М, 100М), ТСП (50П, Pt50, 100П, Pt100, 500П, Pt500), ТСН (100Н, 500Н) и потенциометрические датчики от 0 до 2000 Ом.

Функциональные характеристики модулей MDS AI-3RTD(/D) описаны в инструкции по эксплуатации и статье Методички.

Метрологические характеристики


Пределы допускаемой основной приведённой погрешности измерения сопротивления, приведенные к диапазону измерения – не более 0,1 % для всех диапазонов измерения.

Предел допускаемой дополнительной погрешности, вызванной изменением температуры окружающего воздуха от нормальной (23 ± 5) °С до любой температуры в пределах рабочих температур, на каждые 10 °С изменения температуры не превышает 0,25 предела допускаемой основной погрешности.

Типовые схемы подключения

Каждый из 3 каналов модулей MDS AI-3RTD(/D) может быть индивидуально запрограммирован на измерение сигналов термопреобразователей сопротивления или потенциометрических датчиков.

При подключении источников сигнала необходимо строго соблюдать следующие рекомендации:

1. Использовать изолированные термопреобразователи сопротивления и потенциометрические датчики. Наличие токов утечки по контурам заземления или общему проводу источников сигнала приводит к ухудшению метрологических характеристик и, в крайнем случае, выходу модуля из строя.

2. Сигнальные цепи источников сигналов должны выполняться проводом типа «витая пара» в экране. Заземление экрана в одной точке со  стороны источника сигнала. Заземление экрана в двух точках запрещается.

3. Модуль MDS AI-3RTD, MDS AI-3RTD/D обеспечивает метрологические характеристики при четырёхпроводной схеме подключения датчика.

Однако, если сопротивление датчика много больше сопротивления соединительных проводов, допускается подключения датчика по двухпроводной схеме, причём для датчиков с двухпроводной схемой измерения на клеммах модуля устанавливаются 2 перемычки, а для датчиков с трёхпроводной схемой измерения – 1 перемычка.

На Рис. 12 приведен пример правильных подключений источников сигналов к модулю MDS AI-3RTD.

пример правильных подключений источников сигналов к модулю MDS AI-3RTD

Рис. 12

К первому входному каналу (контакты IEXC 1+, SNS 1+, SNS 1-, IEX 1-) подключен термопреобразователь сопротивления TCП Pt100 по 4-проводной схеме.

Ко второму входному каналу (контакты IEXC 2+, SNS 2+, SNS 2-, IEX 2-) подключен термопреобразователь сопротивления TСН Ni500 по 2-проводной схеме. Для датчика с двухпроводной схемой измерения устанавливаются 2 перемычки: между контактами IEXC+, SNS+ и IEXC-, SNS-.

К третьему входному каналу (контакты IEXC 3+, SNS 3+, SNS 3-, IEX 3-) подключен потенциометрический датчик положения KL10…SE (диапазон изменения сопротивления до 1 кОм) по четырёхпроводной схеме.

Датчики с трёхпроводной схемой измерения могут подключаться к модулю MDS AI-3RTD по “улучшенной” двухпроводке, обеспечивающей уменьшение дополнительной погрешности, вносимой соединительными проводами, в 2 раза. При таком соединении перемычка устанавливается между контактами IEXC+ и SNS+ или IEXC- и SNS-.





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



Powered by TreeGraph (Graphit Ltd.)