Системы распределенного ввода-вывода ODOT AUTOMATION

Назначение

Системы распределенного ввода-вывода ODOT AUTOMATION (далее - системы) предназначены для измерений и аналогово-цифрового преобразования сигналов силы и напряжения постоянного электрического тока, сигналов термопар и термопреобразователей сопротивления, цифро-аналогового преобразования в сигналы силы и напряжения постоянного электрического тока; приёма и обработки дискретных сигналов, формирования дискретных сигналов управления; подключения полевых периферийных устройств с применением цифровых интерфейсов.

Описание

Принцип действия систем основан на измерении и аналогово-цифровом преобразовании сигналов поступающих на входы модулей, а также цифро-аналоговом преобразовании цифрового кода с целью воспроизведения сигналов силы постоянного тока и напряжения в соответствии с программой.

Системы относятся к проектно-компонуемым, модульным и конструктивно включают:

- сетевые адаптеры;

- программируемые сетевые адаптеры;

- модули дискретного ввода и вывода;

- модули аналогового ввода и вывода;

- модули питания;

- специальные модули.

Применяются в автоматизированных системах сбора информации, автоматизированных системах управления распределенными в пространстве технологическими процессами от внешних программируемых контроллеров, локальных автоматизированных системах управления от внешних программируемых контроллеров и программируемых сетевых адаптеров ODOT AUTOMATION.

Сетевые адаптеры в составе системы предназначены для подключения модулей к внешнему сетевому интерфейсу или полевой шине автоматизированных систем. Сетевые адаптеры содержат коммуникационный процессор и системный источник питания. Коммуникационный процессор обеспечивает инициализацию модулей при старте, прием измеренных модулями сигналов и передачу модулям сигналов управления в рабочем цикле системной шины, непрерывную диагностику коммуникаций. Системная шина использует канальный сетевой уровень стандарта CAN и разработанный производителем протокол обмена. Цикл обмена по системной шине сетевого адаптера с максимальным допустимым числом модулей составляет 1-2 мс.

Специальные модули расширения системной шины допускают разделение системы на части связанные кабельным участком системной шины. Общая допустимая длинна системной шины не должна превышать 10 м, применяется экранированный кабель с витыми парами.

Конфигурирование сетевого адаптера (установка сетевого адреса и параметров) и модулей (выбор диапазона измерения, режимов фильтрации, реакции на таймауты и отказы коммуникаций по системной шине и т.д) предусмотрено с использованием внешнего сетевого интерфейса или полевой шины сетевого адаптера, а также встроенного последовательного порта USB тип С. Конфигурирование осуществляется с применением внешнего ПО IOConfig устанавливаемого на компьютер в программе (доступно для загрузки с вебсайта производителя) или в ПО среды разработки TIAPortal, Codesys и т.п., предусматривающих загрузку конфигурационных файлов децентрализованной периферии (файлы типов GSD, GSDML, ECI и т. п. доступны для загрузки с вебсайта производителя).

Системный источник питания сетевого адаптера обеспечивает питанием 5В постоянного тока встроенные микроконтроллеры и системную периферию модулей ввода-вывода и специальных модулей. Если число модулей в составе системы превышает нагрузочную способность встроенного в сетевой адаптер системного источника питания применяются дополнительные модули питания.

Полевые цепи модулей ввода-вывода и специальных модулей получают от отдельных питание клемм ввода полевого питания. Полевое питание и системное питание имеет гальваническую развязку. Дополнительные модули питания могут применяться для разделения модулей системы на группы с раздельным полевым питанием.

Тип внешнего сетевого интерфейса или полевой шины системы определяется выбором модели сетевого адаптера.

Описание обозначений сетевых адаптеров при заказе:

XN-80AB

X: серия

С - серия С;

В - серия B,

AB: тип интерфейса

11 - шина RS485 протокол Modbus RTU;

12 - шина Profibus DP версия DPV0;

13 - шина CC-Link версия 2.0;

21 - шина CANopen версия DS401;

31 - интерфейс Ethernet протокол Modbus TCP;

32 - интерфейс Profinet IO версии RT, ITR/MRP;

33 - интерфейс EtherCAT;

34 - интерфейс Ethernet протокол Ethernet/IP.

Коммуникационный процессор сетевого адаптера функционирует под управлением системного ПО встроенного в энергонезависимую память и исключает возможность несанкционированной модификации, приводящей к искажению результатов измерений.

Измерения доступны в массивах (регистрах) по соответствующему протоколу обмена данными.

Программируемые сетевые адаптеры имеют в своем составе среду выполнения для пользовательского прикладного ПО. Код прикладного ПО разрабатывается с применением внешнего программного обеспечения IDE класса (интегрированные среды разработки).

Прикладное ПО выполняет логические и вычислительные операции сбора, обработки, хранения, логического управления, цифрового регулирования, передачи и представления данных.

Описание обозначений программируемых сетевых адаптеров при заказе:

XP-9ABC

X: серия

С - серия С;

В - серия B,

ABC: тип IDE (среды разработки и исполнения), конфигурация процессора

131 - среда разработки CIACON с поддержкой МЭК 61131-3

Системное ПО программируемого сетевого адаптера хранится в энергонезависимой памяти и не доступно из пользовательского прикладного кода. Это исключает возможность несанкционированной модификации, приводящей к искажению результатов измерений.

Конфигурация аналоговых каналов системы определяется выбором модулей при заказе

Системы выпускаются в двух конструктивных исполнениях:

Описание обозначений аналоговых модулей ввода-вывода при заказе:

XT-ABCD

X: серия

С - серия С

В - серия B

ABC: тип модуля, диапазон измерений, разрядность АЦП/ЦАП и тип разъема

Первый символ кода ABC определяет тип модуля:

3 модуль аналогового ввода,

4 модуль аналогового вывода

Второй символ кода ABC определяет тип сигнала:

1 - модули ввода или вывода сигналов напряжения;

2 - модули ввода или вывода сигналов тока;

7 - модули ввода сигналов термометров сопротивления;

8 - модули ввода сигналов термопар, напряжения

Третий символ в коде ABC определяет набор диапазонов измерения, разрядность

АЦП/ЦАП, тип клеммного блока или разъема для подключения, рассматривать третий символ следует одновременно с предыдущими символами кода:

315 - 0..10В / 0..5В / -10..10В / -5..5В, 12-бит АЦП (см. табл. 1);

316 - 0..10В / 0..5В / -10..10В / -5..5В, 16-бит АЦП (см. табл. 1);

323 - 0..20мА / 4..20мА, 15-бит АЦП (см. табл. 1);

324 - 0..20мА / 4..20мА / -20..20мА, 15-бит АЦП (см. табл. 1);

325 - 0..20мА / 4..20мА / -20..20мА, 12-бит АЦП (см. табл. 1);

326 - 0..20мА / 4..20мА / -20..20мА, 16-бит АЦП (см. табл. 1);

371 - термометр сопротивления НСХ Pt100, 15-бит АЦП (см. табл. 2);

372 - термометр сопротивления НСХ Pt1000, 15-бит АЦП (см. табл. 2);

380 - термопара НСХ J / K / E / T / S / R / B / N , 24-бит АЦП (см. табл. 3).

415 - аналогового вывода, 0..10В / 0..5В / -10..10В / -5..5В, 16-бит ЦАП (см. табл. 4);

423 - аналогового вывода, 0..20мА / 4..20мА, 16-бит ЦАП (см. табл. 4);

D: количество каналов «2»=2, «3»=3, «4»=4, ..., «8»=8, «F»=16

Системы выпускаются в двух конструктивных исполнениях:

-серия С - состоит из модулей ввода-вывода в количестве до 32 штук, объем сигналов на сетевой адаптер CN-80AB/CP-9ABC до 1024 (рисунок 1);

-серия B - состоит из модулей ввода-вывода в количестве до 4 штук, устанавливаемых в общее шасси на DIN-рейку, объем сигналов на сетевой адаптер BN-80AB/BP-9ABC до 64 (рисунок 2). Коммерческое имя изделий на базе серии B — BOXIO.

Рисунок 1 - Общий вид модульной системы серии C

Рисунок 2 - Общий вид модульной серии B

Рисунок 3 - Общий вид модулей серий С

Модули серии С имеют конструкцию (форм-фактор типа «slice io») для сборки системы на DIN-рейке. Сборка осуществляется присоединением модулей к сетевому адаптеру справа путем совмещения направляющих и сдвига (рисунок 3) при этом конструктивно обеспечивается формирование системной шины и шин системного и полевого питания модулей.

В серии С предусмотрено применение терминального модуля. Терминальный модуль устанавливается в конце справа и содержит пассивные элементы повышающие надежность функционирования системной шины на канальном сетевом уровне.

Модули питания, специальные модули расширения шины и терминальный не имеют системного идентификатора модулей функционирующих в системе, поэтому их применение не учитывается при расчете размерности системы.

Описание обозначений модулей питания и специальных для системной шины:

CT-7220 - дополнительный системный источник питания

CT-5801 - терминальный;

СТ-5711 - выходной расширения системной шины;

CT-5721 - входной расширения системной шины, включает встроенный системный источник питания.

В серии С применяются встроенные 9-и и 18-и контактные терминальные блоки, 34-контактные разъемы IDC типа для присоединения сигнальных проводок.

На боковой стороне корпуса модулей серии С приведены информационные сведения о модели, заводском номере и схеме подключения (рисунок 4). Заводской номер наноситься методом шелкографии на корпус и дополнительно указываются на заводской упаковке методом

типографской печати.

Модель -

Заводской номер

Схема подключения источника / приемника

утверждения типа

Информация о функционале, диапазоне измерений, разрядности АЦП / ЦАП

Место нанесения знака

Рисунок 4 -Информационные сведения на корпусе модуля серии C

Серия B имеет конструкцию предусматривающую установку двух или четырех модулей ввода-вывода и модуля сетевого адаптера в шасси (рисунок 5). Шасси представляет собой компактный корпус с узлами крепления модулей, объединительной кросс-платой, оборудованный символьным LCD дисплеем.

Рисунок 5 - Шасси и модули серии B

Сетевой адаптер серии B представляет собой печатную плату устанавливаемую в нижней части шасси, снабженную штыревым разъемом для соединения с кросс-платой. В составе сетевого адаптера имеется системный источник питания для модулей.

Системная шина серии B функционирует на канальном сетевом уровне стандарта CAN и не имеет возможности расширения за пределы шасси.

Модули серии В представляют собой печатные платы (рисунок 6), снабженные штыревым разъемом для соединения с кросс-платой с одной стороны и разъемом соединения с съемным 20-контактным терминальным блоком с противоположной стороны для внешних сигнальных проводок.

Модули ввода-вывода серии B имеют аналогичную модулям серии С аналоговую и цифровую схемотехнику, электрические и метрологические характеристики.

Заводской номер

Рисунок 6 - Модуль ввода-вывода серии B

Шасси серии B маркируются этикеткой с информацией о модели и заводском номере. Код модели может содержать информацию об установленных в шасси сетевом модуле и модулях ввода-вывода, если конфигурация сетевого узла скомплектована заводом изготовителем (рисунок 7). Заводской номер наноситься типографским методом на корпус модулей серии B и методом шелкографии на этикетку шасси и дополнительно указываются на заводской упаковке методом типографской печати.

Рисунок 7 - Информационная табличка шасси серии B

Место нанесения знака утверждения типа

Конфигурация сетевого узла ввода-вывода серии B и версии ПО установленных модулей выводится на символьный LCD дисплей автоматически при подаче питания или принудительно кнопкой Display (рисунок 8).

Рисунок 8 - Конфигурация серии B выводимая на LCD дисплей

Программное обеспечение

Программное обеспечение систем функционально разделено на две группы: встроенное системное ПО и внешнее ПО, устанавливаемое на персональный компьютер.

Встроенное системное ПО сетевых адаптеров, модулей ввода-вывода и специальных модулей выполняет логические и вычислительные операции сбора, обработки, хранения, передачи, конфигурирования, тестирования и самодиагностики. Встроенное системное ПО недоступно для изменения конечным пользователям.

Встроенное системное ПО, влияющее на метрологические характеристики устанавливается в энергонезависимую память аналоговых модулей в производственном цикле на заводе -изготовителе и в процессе эксплуатации изменению не подлежит. Внешнее ПО не является метрологически значимым.

Таблица 1- Идентификационные данные метрологически значимой части ПО для серии С

Таблица 2- Идентификационные данные метрологически значимой части ПО для серии В

Уровень защиты встроенного ПО «высокий» в соответствии с п.4.5 рекомендации Р 50.2.077-2014

Технические характеристики

Основные метрологические и технические характеристики приведены в таблицах 3 - 7.

Таблица 3 - Основные метрологические характеристики при измерениях силы и напряжения постоянного тока

Таблица 4 - Метрологические характеристики при преобразовании сигналов от

Таблица 5 - Метрологические характеристики контроллеров при преобразовании сигналов от термопар по ГОСТ Р 8 585-2001____________________________________________________

Примечания: нормирующим значением при определении приведенной погрешности является диапазон входного сигнала

Таблица 6 - Метрологические характеристики при воспроизведении сигнала постоянного

электрического тока и напряжения

Таблица 7 - Основные технические характеристики

Знак утверждения типа

наносится на титульный лист паспорта типографским способом и на информационную этикетку лазерной гравировкой.

Комплектность

Таблица 7 - Комплектность средства измерений

Сведения о методах измерений

приведены в руководстве по эксплуатации в разделе 4.

Нормативные документы

ГОСТ Р 52931-2008 «Приборы контроля и регулирования технологических процессов.

Общие технические условия»;

ГОСТ 6651-2009 «ГСИ. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний»;

ГОСТ Р 8.585-2001 «ГСИ. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования»;

Приказ Росстандарта от 23 декабря 2022 г. № 3253 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений температуры»;

Техническая документация компании Sichuan Odot Automation System Co., Ltd. ,Китай.