Προσαρμοσμένος MITSUBISHI PLC Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής FX3U-4AD-ADP

Mitsubishi FX3U-4AD-ADP | Σειρά MELSEC-F FX3U Προσαρμογέας Αναλογικής Εισόδου 4 Καναλιών — 0–10VDC / 4–20mA, 12-Bit Τάση / 11-Bit Ρεύμα, Χωρίς Προγραμματισμό, 24VDC, 27.4×90×75mm

Επισκόπηση

Ο Mitsubishi FX3U-4AD-ADP είναι ένας προσαρμογέας αναλογικής εισόδου τεσσάρων καναλιών για τη σειρά συμπαγών PLC MELSEC FX3U. Η ονομασία "ADP" διακρίνει αυτήν τη μονάδα από τον τυπικό τύπο "μονάδα ειδικής λειτουργίας" — όπου μια μονάδα ειδικής λειτουργίας συνδέεται στην δεξιά πλευρά της κύριας μονάδας FX3U στη ράγα DIN και μετράει στον προϋπολογισμό μονάδων επέκτασης του PLC, ένας προσαρμογέας ADP συνδέεται φυσικά στην αριστερή πλευρά της κύριας μονάδας FX3U και λειτουργεί μέσω άμεσης σύνδεσης που δεν καταναλώνει σημεία I/O και δεν καταναλώνει θέσεις μονάδων ειδικής λειτουργίας.

Αυτή η μέθοδος σύνδεσης είναι αυτό που καθιστά τον FX3U-4AD-ADP ιδιαίτερα ελκυστικό για εφαρμογές ελέγχου συμπαγών μηχανών όπου το FX3U βρίσκεται ήδη κοντά στο όριο επέκτασής του, ή όπου η προσθήκη αναλογικής δυνατότητας χωρίς κατανάλωση σημείων I/O είναι προτεραιότητα σχεδιασμού συστήματος.

Μια μηχανή που χρησιμοποιεί ένα FX3U με πλήρη συμπλήρωμα ψηφιακών μονάδων επέκτασης μπορεί ακόμα να προσθέσει τον FX3U-4AD-ADP για να αποκτήσει τέσσερις αναλογικές εισόδους χωρίς καμία επανασχεδίαση της κατανομής I/O ή της αλυσίδας μονάδων ειδικής λειτουργίας.

Η λειτουργία χωρίς προγραμματισμό φέρνει αυτήν την ευκολία περαιτέρω. Σε μια τυπική μονάδα ειδικής λειτουργίας, ο προγραμματιστής PLC γράφει ειδικές εντολές FROM/TO (ή εντολές μνήμης buffer) για να διαβάσει αναλογικές τιμές από τη μονάδα και να τις γράψει στα μητρώα δεδομένων του κύριου προγράμματος.

Ο FX3U-4AD-ADP παρακάμπτει αυτήν την απαίτηση εξ ολοκλήρου: μόλις εγκατασταθεί και διαμορφωθεί, ο προσαρμογέας μεταφέρει αυτόματα τις τέσσερις αναλογικές αναγνώσεις του σε προκαθορισμένα ειδικά μητρώα δεδομένων (D8280 έως D8299 για τον πρώτο προσαρμογέα, με επόμενους προσαρμογείς σε καθορισμένα εύρη μητρώων).

Το πρόγραμμα PLC απλώς διαβάζει αυτά τα μητρώα με τυπικές εντολές MOV ή αριθμητικές εντολές — δεν απαιτούνται ειδικές εντολές αναλογικής επικοινωνίας.

Βασικές Προδιαγραφές

Επιλογή Λειτουργίας ανά Κανάλι — Τάση ή Ρεύμα

Ο FX3U-4AD-ADP χειρίζεται σήματα τάσης και ρεύματος, αλλά η επιλογή είναι ανά κανάλι — όχι ανά μονάδα. Κάθε ένα από τα τέσσερα κανάλια μπορεί ανεξάρτητα να διαμορφωθεί για τάση (0–10V DC) ή ρεύμα (4–20mA), επιτρέποντας σε έναν μόνο προσαρμογέα να δέχεται ταυτόχρονα σήματα από πομπούς εξόδου τάσης και εξόδου ρεύματος στην ίδια μηχανή.

Η διαμόρφωση γίνεται μέσω του προγράμματος PLC, γράφοντας στα κατάλληλα ειδικά μητρώα δεδομένων που ελέγχουν τη λειτουργία του FX3U-4AD-ADP. Μόλις ρυθμιστεί, η λειτουργία παραμένει σε ισχύ σε όλους τους κύκλους τροφοδοσίας, εφόσον η ρύθμιση γράφεται στην αρχική επεξεργασία του PLC.

Για μηχανές με μικτούς τύπους αισθητήρων — ορισμένοι αισθητήρες εξάγουν 0–10V (ενισχυτές εγγύτητας τύπου τάσης, ορισμένοι πομπούς θερμοκρασίας) και άλλοι εξάγουν 4–20mA (οι περισσότεροι πομπούς βιομηχανικού βρόχου) — αυτή η ευελιξία ανά κανάλι σημαίνει ότι ένας FX3U-4AD-ADP καλύπτει την πλήρη απαίτηση αναλογικής εισόδου χωρίς να χρειάζονται ξεχωριστές μονάδες για κάθε τύπο σήματος.

Ανάλυση Τάσης 12-Bit — Ακρίβεια Μέτρησης

Η αναλογική-ψηφιακή μετατροπή 12-bit για εισόδους τάσης χωρίζει το εύρος 0–10V σε 4096 διακριτά βήματα, δίνοντας ανάλυση τάσης περίπου 2.5mV ανά βήμα.

Για τις περισσότερες εφαρμογές μέτρησης διεργασιών — θερμοκρασία από πομπό PT100, πίεση από μετατροπέα πίεσης 0–10V, θέση από γραμμικό ποτενσιόμετρο — αυτή η ανάλυση είναι περισσότερο από επαρκής.

Ένας πομπός πίεσης 0–10V που μετράει 0–10 bar με μετατροπή 12-bit αναλύει την πίεση σε περίπου 2.4mbar, η οποία είναι λεπτότερη από την ακρίβεια των περισσότερων πομπών πίεσης οι ίδιοι.

Η ανάλυση εισόδου ρεύματος στα 11-bit είναι ελαφρώς πιο χονδροειδής — χωρίζοντας το εύρος 4–20mA σε 2048 βήματα, που αντιστοιχεί σε περίπου 7.8µA ανά βήμα.

Σε ένα τυπικό εύρος 4–20mA που αντιπροσωπεύει ένα εύρος διεργασίας 0–100%, αυτό είναι ισοδύναμο με ανάλυση περίπου 0.05% της πλήρους κλίμακας, πάλι πιο ακριβές από την προδιαγραφή ακρίβειας ±0.5–1.0% της ίδιας της μονάδας προσαρμογέα.

Στην πράξη, η αβεβαιότητα μέτρησης καθορίζεται από την προδιαγραφή ακρίβειας και όχι από την ανάλυση για κανονικές βιομηχανικές εφαρμογές.

Εγκατάσταση και Καλωδίωση

Ο FX3U-4AD-ADP συνδέεται στην αριστερή πλευρά της κύριας μονάδας FX3U μέσω ενός ειδικού συνδετήρα προσαρμογέα — η ίδια μηχανική διεπαφή που χρησιμοποιείται από προσαρμογείς επικοινωνίας (RS-232C, RS-485, USB) και άλλους ειδικούς προσαρμογείς στην περιοχή επέκτασης αριστερής πλευράς του FX3U. Έως και τέσσερις μονάδες προσαρμογέα μπορούν να συνδεθούν σε αυτήν την αλυσίδα, με τους προσαρμογείς να αριθμούνται από αριστερά προς τα δεξιά (Αρ. 1 πλησιέστερα στην κύρια μονάδα, Αρ. 4 πιο αριστερά).

Η καλωδίωση πεδίου συνδέεται μέσω των ακροδεκτών βιδωτής σύσφιξης στο μπλοκ ακροδεκτών του FX3U-4AD-ADP.

Κάθε κανάλι έχει καθορισμένους ακροδέκτες εισόδου τάσης (VIN+ και COM) και ακροδέκτες εισόδου ρεύματος (IIN και COM). 

Η εξωτερική τροφοδοσία 24V DC που απαιτείται από τον προσαρμογέα συνδέεται μέσω καθορισμένων ακροδεκτών τροφοδοσίας.

Αυτή η τροφοδοσία 24V είναι ξεχωριστή από την τροφοδοσία του ίδιου του FX3U, αν και στην πράξη η ίδια τροφοδοσία πάνελ 24V DC τροφοδοτεί συνήθως και τα δύο.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε1: Λειτουργεί ο FX3U-4AD-ADP με τις παλαιότερες σειρές PLC FX2N ή FX1N;

Όχι. Ο FX3U-4AD-ADP είναι μηχανικά και ηλεκτρικά σχεδιασμένος για το σύστημα σύνδεσης προσαρμογέα FX3U, το οποίο είναι ειδικό για τις πλατφόρμες FX3U, FX3UC, FX3G, FX3GE και FX3S. Οι σειρές FX2N και FX1N χρησιμοποιούν διαφορετικό σύστημα επέκτασης (μονάδες/μπλοκ επέκτασης δεξιάς πλευράς) και δεν διαθέτουν τον σύνδεσμο προσαρμογέα αριστερής πλευράς που απαιτείται για μονάδες τύπου ADP.

Για αναλογική είσοδο σε συστήματα FX2N, οι μονάδες FX2N-4AD (μονάδα ειδικής λειτουργίας) ή FX2N-4AD-TC (θερμοζεύγος) είναι οι κατάλληλες επιλογές.

Ε2: Πόσες μονάδες FX3U-4AD-ADP μπορούν να συνδεθούν σε μία κύρια μονάδα FX3U;

Έως και τέσσερις μονάδες προσαρμογέα ADP συνολικά μπορούν να συνδεθούν στην αριστερή πλευρά μιας κύριας μονάδας FX3U (συνδυάζοντας όλους τους τύπους προσαρμογέων — αναλογική είσοδος, αναλογική έξοδος, επικοινωνία, κ.λπ.).

Εντός αυτού του ορίου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλαπλές μονάδες FX3U-4AD-ADP — για παράδειγμα, δύο προσαρμογείς FX3U-4AD-ADP παρέχουν οκτώ αναλογικά κανάλια εισόδου, ενώ καταναλώνουν μηδενικά σημεία I/O. 

Εάν απαιτούνται οκτώ ή περισσότερα αναλογικά κανάλια σε μία κύρια μονάδα FX3U, μπορεί να απαιτηθεί ένας συνδυασμός προσαρμογέων ADP και μονάδων ειδικής λειτουργίας (FX3U-4AD ή FX3U-8AD).

Ε3: Μπορεί ο FX3U-4AD-ADP να χειριστεί αρνητικές εισόδους τάσης (κάτω από 0V) ή σήματα εκτός των εύρων 0–10V / 4–20mA;

Ο FX3U-4AD-ADP έχει σχεδιαστεί για μονοπολικά σήματα στα εύρη 0–10V και 4–20mA. Αρνητικές τάσεις ή σήματα κάτω από 4mA (για λειτουργία ρεύματος) είναι εκτός του καθορισμένου εύρους εισόδου της μονάδας.

Για εφαρμογές που απαιτούν μέτρηση διπολικής τάσης (−10V έως +10V) ή το πλήρες εύρος ρεύματος −20mA έως +20mA, ο FX3U-4AD (τυπική μονάδα ειδικής λειτουργίας) υποστηρίζει αυτά τα ευρύτερα εύρη με ανάλυση 15-bit και 14-bit.

Όταν τα σήματα εισόδου μπορεί να πέσουν εκτός του εύρους 4–20mA (για παράδειγμα, σε συνθήκη σφάλματος αισθητήρα όπου ένας πομπός μπορεί να εξάγει 0–3.6mA για σηματοδότηση σφάλματος), θα πρέπει να υλοποιηθεί λογική περιορισμού εισόδου και ανίχνευσης σφαλμάτων στο πρόγραμμα PLC.

Ε4: Οι προδιαγραφές αναφέρουν ακρίβεια ±0.5% για τάση και ±1.0% για ρεύμα. Ποιες είναι οι συνθήκες για αυτούς τους αριθμούς;

Οι τιμές ακρίβειας ισχύουν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 25°C με το PLC στον κανονικό του προσανατολισμό λειτουργίας και με σταθερή τροφοδοσία. Σε θερμοκρασίες διαφορετικές από 25°C, η ακρίβεια υποβαθμίζεται με τον συντελεστή θερμοκρασίας — συνήθως λίγα εκατοστά του τοις εκατό ανά βαθμό Κελσίου.

Η χαμηλότερη ακρίβεια εισόδου ρεύματος (±1.0%) σε σύγκριση με την τάση (±0.5%) αντικατοπτρίζει την πρόσθετη αβεβαιότητα που εισάγεται από την αντίσταση shunt που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση ρεύματος.

Για κρίσιμες μετρήσεις όπου το ±1.0% δεν επαρκεί, θα πρέπει να εξεταστεί ένας μετατροπέας ρεύματος σε τάση πριν από τον προσαρμογέα ή μια μονάδα ειδικής λειτουργίας υψηλότερης ακρίβειας (FX3U-4AD) με μεγαλύτερο βάθος bit.

Ε5: Απαιτείται ειδικός προγραμματισμός για την ανάγνωση των αναλογικών τιμών από τον FX3U-4AD-ADP στο πρόγραμμα σκάλας του PLC;

Δεν απαιτούνται ειδικές αναλογικές εντολές προγραμματισμού. Η λειτουργία χωρίς προγραμματισμό του FX3U-4AD-ADP σημαίνει ότι οι ψηφιακές τιμές μετατροπής γράφονται αυτόματα σε ειδικά μητρώα δεδομένων (D8280–D8283 για κανάλια 1–4 του πρώτου προσαρμογέα, με επόμενους προσαρμογείς να χρησιμοποιούν καθορισμένες μετατοπίσεις μητρώων).

Το πρόγραμμα σκάλας του PLC διαβάζει αυτά τα μητρώα χρησιμοποιώντας τυπικές εντολές μεταφοράς δεδομένων (MOV, αριθμητικές πράξεις, επαφές σύγκρισης) σαν να ήταν οποιοδήποτε άλλο μητρώο δεδομένων στη μνήμη του FX3U.

Η διαμόρφωση λειτουργίας (τάση έναντι ρεύματος ανά κανάλι) ρυθμίζεται γράφοντας στα αντίστοιχα μητρώα διαμόρφωσης κατά την έναρξη του προγράμματος.