C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 C-DIAS-Temperaturerfassungsmodul CAI 887 8 x Temp. Eingänge 0 600 C 8 x digitale Ausgänge +24 V Dieses analoge Eingangsmodul wird zur Erfassung von Temperaturen im Bereich von 0 600 C, mittels Temperaturfühler NiCrNi (Typ K), verwendet. Weiters stehen 8 digitale +24 V-Ausgänge (plusschaltend) zur Verfügung. Technische Daten Analogkanalspezifikation Anzahl der Kanäle 8 Messbereich 0-600 C (0 24,902 mv) Messwert 0 4000 Offener Eingang liefert 4095 Auflösung 12 Bit Wandlungszeit pro Kanal 14 µs Geeigneter Fühlertyp NiCrNi (K) DIN 43710 Eingangsfilter 0,5 s Tiefpass 3. Ordnung Gleichtaktbereich Fühlertyp für Vergleichsmessstelle ±10 V KTY10-62 Vergleichsmessstelle -20 bis 80 C Analogkanalmessgenauigkeit ±0,75 % vom maximalen Messwert * * bei Verwendung von KTY10-62 Klemmenkompensationsfühler. Sprungantwort des Eingangsfilters 0-600 Grad Verzögerung des Eingangsfilters 0-600 Grad Eingang [ C] 700,00 12,00 600,00 10,00 500,00 8,00 400,00 6,00 300,00 200,00 4,00 100,00 2,00 0,00 0,00 0,00 200,00 400,00 600,00 Zeit [ms] Ausgang [V] Eingang [ C] 700 600 500 400 300 200 100 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Zeit [s] 12 10 8 6 4 2 0 Ausgang [V] 03.08.2011 Seite 1
C-DIAS- TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Digitale Ausgänge Anzahl der Ausgänge 8 Kurzschlussfest Maximal zulässiger Dauerlaststrom/ Kanal Maximaler Summenstrom Spannungsabfall über Versorgung (Ausgang eingeschaltet) Reststrom Ausgang (ausgeschaltet) Ja 70 ma 560 ma 1 V 0,2 ma Einschaltverzögerung (RL=100 Ω) <0,6 µs Abschaltverzögerung (RL=100 Ω) <4 µs Elektrische Anforderungen Versorgung der digitalen Ausgänge (X6) Stromaufnahme Versorgung dig. Ausgänge (X6) Versorgung vom C-DIAS-Bus 18 30 V DC Entspricht der Last der digitalen Ausgänge +5 V u. +24 V Stromaufnahme am C-DIAS-Bus (+5 V-Versorgung) Stromaufnahme am C-DIAS-Bus (+24 V-Versorgung) Typisch 15 ma Typisch 50 ma Maximal 30 ma Maximal 70 ma Seite 2 a 03.08.2011
C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Sonstiges Artikelnummer 12-009-887 Hardwareversion 1.x Normung UL (E247993) Umgebungsbedingungen Lagertemperatur -20 +85 C Betriebstemperatur 0 +60 C Luftfeuchtigkeit EMV-Festigkeit 0 95 %, nicht kondensierend Nach EN 61000-6-2 (Industriebereich) Schockfestigkeit EN 60068-2-27 150 m/s² Schutzart EN 60529 IP 20 03.08.2011 Seite 3 b
C-DIAS- TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Mechanische Abmessungen 104,10 (Bemaßung inkl.auflagen) 109,2 129 24,90 Seite 4 03.08.2011
Anschlussbelegung C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 03.08.2011 Seite 5
C-DIAS- TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 X1: Stecker Temperatureingang 1 3 1 2 5 6 Pin Funktion 1 Temperatureingang 1-2 Temperatureingang 1+ 3 Temperatureingang 2-4 Temperatureingang 2+ 5 Temperatureingang 3-6 Temperatureingang 3+ X2: Stecker Temperatureingang 4 6 1 2 5 6 Pin Funktion 1 Temperatureingang 4-2 Temperatureingang 4+ 3 Temperatureingang 5-4 Temperatureingang 5+ 5 Temperatureingang 6-6 Temperatureingang 6+ X3: Stecker Temperatureingang 7 8, Temperaturkompensation 1 2 5 6 Pin Funktion 1 Temperatureingang 7-2 Temperatureingang 7+ 3 Temperatureingang 8-4 Temperatureingang 8+ 5 Temperaturkompensation - 6 Temperaturkompensation + Seite 6 03.08.2011
X4: Stecker Digitalausgang 1-4 C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Pin 1 Pin Funktion 1 Ausgang 1 2 Ausgang 2 3 Ausgang 3 4 Ausgang 4 X5: Stecker Digitalausgang 5-8 Pin 1 Pin Funktion 1 Ausgang 5 2 Ausgang 6 3 Ausgang 7 4 Ausgang 8 X6: Versorgung der digitalen Ausgänge Pin Funktion 1 +24 V 2 GND 03.08.2011 Seite 7
C-DIAS- TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Zu verwendende Steckverbinder X1-X3: 6-pol. Weidmüller Stecker B2L3,5/6 X4-5: Steckverbinder mit Federzugklemme: Phoenix Contact: FK-MCP 1,5/ 4-ST-3,5 Steckverbinder mit Schraubklemmtechnik: Phoenix Contact: MC 1,5/ 4-ST-3,5 X6: Steckverbinder mit Federzugklemme: Phoenix Contact: FK-MCP 1,5/ 2-ST-3,5 Steckverbinder mit Schraubklemmtechnik: Phoenix Contact: MC 1,5/ 2-ST-3,5 Das komplette C-Dias Steckerset CKL 043 mit Federzugklemmen ist bei Sigmatek unter der Artikelnummer 12-600-043 erhältlich. Seite 8 03.08.2011
Verdrahtungshinweise C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Die vom Analogmodul erfassbaren Signale sind im Vergleich zu den digitalen Signalen sehr klein. Um die einwandfreie Funktion zu gewährleisten, ist eine sorgfältige Leitungsführung unbedingt einzuhalten. Der 0 V-Anschluss der Versorgungsspannung muss auf kürzestem Weg zum 0 V- Sammelpunkt geführt werden. Die Verbindungsleitungen zu den analogen Eingängen müssen so kurz wie möglich und unter Vermeidung von Parallelführung zu digitalen Signalleitungen geführt werden. Die Signalleitungen sollten 2-polig bzw. 3-polig geschirmt, zumindest jedoch verdrillt geführt werden. Allgemeines zur Vergleichsmessstelle Die Temperaturmessung mit Thermoelementen beruht auf der temperaturabhängigen Spannung, die an jeder Verbindung zweier Leiter aus unterschiedlichen Metallen (Legierungen) entsteht (Seebeck-Effekt). Diese Spannung entsteht daher nicht nur an der Messstelle (wo sie ja erwünscht ist), sondern auch an der Übergangsstelle zwischen den Thermoelementdrähten und Kupfer (der Anschlussklemme). An dieser Stelle ist die Thermospannung allerdings unerwünscht, jedoch nicht vermeidbar (diese Spannung verfälscht den Messwert genau um die Temperatur der Klemmstelle!). Eine genaue Messung ist daher nur möglich, wenn die Temperatur der Klemmstelle gemessen und zur gemessenen Spannung addiert wird. Alle dazu erforderlichen Schaltungen sind in der Analogkarte integriert. Die Kompensation wird direkt von der Elektronik durchgeführt. Thermoelemente sollten daher direkt (gegebenenfalls über Ausgleichsleitungen) an den Anschlussstecker der Analogkarte geführt werden. Für Thermoelementanwendungen bei denen die Ausgleichsleitung nicht bis zur Steuerung geführt wird, muss die Vergleichsmessung an der Übergangsklemme Thermoelement (oder Ausgleichsleitung) und Kupferleitung erfolgen. 03.08.2011 Seite 9
C-DIAS- TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Direkter Anschluss der Thermoelemente an der Steuerung Thermoelement Schirmung 0 V-Schiene 2 6 Temp+ Temp- Temp. Komp. + 1 2 5 6 X3 KTY 10-62 1 Temp. Komp. - 5 Ist der Fühler galvanisch getrennt, muss GND mit dem Temp- Eingang an der Klemme gebrückt werden. Bei nicht getrennten Fühlern, muss eine ausreichend starke Masseleitung zwischen Maschinenmasse und der 0 V-Schiene im Steuerschrank vorhanden sein. Der KTY 10-62 dient zur Klemmenspannungskompensierung. Seite 10 03.08.2011
C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Anschluss der Thermoelemente über Zwischenklemmung Schirmung 0 V-Schiene Thermoelement 2 6 Temp+ KTY 10-62 Temp- 1 2 5 Temp. Komp. + 6 Zwischenklemmung 1 5 Temp. Komp. - Ist der Fühler galvanisch getrennt, muss GND mit dem Temp- Eingang an der Klemme gebrückt werden. Bei nicht getrennten Fühlern muss eine ausreichend starke Masseleitung zwischen Maschinenmasse und der 0 V-Schiene im Steuerschrank vorhanden sein. Der KTY 10-62 dient zur Klemmenspannungskompensierung. 03.08.2011 Seite 11
C-DIAS- TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Allgemeines zu den digitalen Ausgängen Es werden alle 8 Ausgänge aus einem gemeinsamen +24 V-Anschluss versorgt. Der Leitungsquerschnitt der +24 V sowie auch der 0 V-Speisung muss für den maximal aus einer Gruppe entnommenen Ausgangsstrom ausgelegt werden. Vorsicht! Wenn induktive Lasten nicht schutzbeschaltet sind, fließen beim Abschalten der Lasten hohe Spitzenströme über die 0 V-Leitung, da die interne Schutzbeschaltung die Spannungsspitzen gegen 0 V ableitet. Bei unzulässig langer und zu dünner 0 V- Zuleitung kann das zum ungewollten Ansprechen von Ausgängen auf dem betroffenen Modul führen. Die Ausgänge dürfen durch Abschalten der +24 V-Versorgung abgeschaltet werden. Das Anlegen einer Spannung an einen Ausgang, welche die Versorgungsspannung um mehr als 0,7 V übersteigt, ist unzulässig. Alle Ausgänge sind intern gegen +24 V schutzbeschaltet. Das Abschalten induktiver Lasten wird wie am Bild dargestellt auf 1,5 V begrenzt. Es wird jedoch eine zusätzliche Schutzbeschaltung direkt an induktiven Lasten empfohlen (Freilaufdiode), damit eine Störung des Systems durch Spannungsspitzen (Übersprechen auf Analogleitungen) vermieden wird. Abschalten induktiver Lasten +24 V 0 V -1,5 V Seite 12 03.08.2011
Verdrahtungshinweise für digitale Signale C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Die Eingangsfilter, welche Störimpulse unterdrücken, erlauben den Einsatz in rauen Umgebungsbedingungen. Zusätzlich ist eine sorgfältige Verdrahtungstechnik zu empfehlen, um den einwandfreien Betrieb zu gewährleisten. Folgende Richtlinien sind zu beachten: Vermeiden von Parallelführung der Eingangsleitungen mit Laststromkreisen Schutzbeschaltung aller Schützspulen (RC-Glieder oder Freilaufdioden) Korrekte Masseführung Anschluss induktiver Lasten Ausgang Freilaufdiode Schützspule GND 03.08.2011 Seite 13
C-DIAS- TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Statusanzeigen LED Nr. LED Farbe Bedeutung 1 gelb nicht verwendet 2 gelb nicht verwendet 3 gelb nicht verwendet 4 gelb nicht verwendet 5 gelb nicht verwendet 6 gelb nicht verwendet 7 gelb nicht verwendet 8 gelb nicht verwendet V+ rot nicht verwendet V+ rot nicht verwendet Seite 14 03.08.2011
C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Adressierung Adresse Zugriff Funktion 16#00 READ WORD Temperatur Messwert 16#02 READ BYTE Bit 0 : AD-Wandler bereit 16#06 READ BYTE Bit 0 : Überwachung +24 V 16#00 WRITE BYTE Bit 0-2: Kanalauswahl Temp. Eingang 000 Kanal 1 001 Kanal 2 010 Kanal 3 011 Kanal 4 100 Kanal 5 101 Kanal 6 110 Kanal 7 111 Kanal 8 Bit 3 : 0 Bit 4 : 1 Bit 5 : 0 Bit 6 : 1 Bit 7 : 0 16#04 WRITE BYTE Transistorausgänge 70 ma, kurzschlussfest Bit 0 : Ausgang 1 Bit 1 : Ausgang 2 Bit 2 : Ausgang 3 Bit 3 : Ausgang 4 Bit 4 : Ausgang 5 Bit 5 : Ausgang 6 Bit 6 : Ausgang 7 Bit 7 : Ausgang 8 Für den Hardwareabgleich werden werksseitig Abgleichwerte für Offset, Multiplikator und Divisor ermittelt. Diese Werte sind in einem, im Modul befindlichen, seriellen EEPROM gespeichert. 03.08.2011 Seite 15
C-DIAS- TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Daten im EEPROM Moduldaten (Byteweise organisiert) Adresse Daten Beschreibung $00 $xx Checksumme $01 123 Kennung $02 5 Modulgruppe 5 = CAI $03 9 Variante 9 = CAI887 $04 16 Kanalanzahl $05 $1x Hardwareversion $10 = HW-V1.0, $11 = HW-V1.1, $10 Seriennummer AI-Abgleichdaten (Wordweise organisiert) Adresse Daten Beschreibung $40 $xxxx Checksumme $42 12345 Kennung $44 25 Länge des nachstehenden Datenblockes in WORD $46 $0808 Anzahl der Kanäle (8x TO und 8x AI) $48 z.b. 0000 Offset für 0 C Kanal-1 $4A z.b. 4000 Gain-Multiplikand Kanal-1 $4C z.b. 4050 Gain-Divisor Kanal-1 $4E - $52 - Abgleichwerte Kanal-2 $54 - $58 - Abgleichwerte Kanal-3 $5A - $5E - Abgleichwerte Kanal-4 $60 - $64 - Abgleichwerte Kanal-5 $66 - $6A - Abgleichwerte Kanal-6 $6C - $70 - Abgleichwerte Kanal-7 $72 - $76 - Abgleichwerte Kanal-8 Berechnung des eingelesenen Analogwertes z.b.: Offset 0000 Gain Multiplikand 4000 Gain Divisor 4050 Seite 16 a 03.08.2011
Umrechnungsformel für Analogeingänge C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 WERT = (Analog Eingangswert + Offset) * Gain Multiplikand / Gain Divisor Beispiel z.b.: Wert für 0 C: (0000+0000) * 4000 / 4050 =0000 Wert für 600 C: (4050+0000) * 4000 / 4050 =4000 03.08.2011 Seite 17
C-DIAS- TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Bedienungsdiagramm Auslesen des Analogkanals Wandlung auf gewünschten Kanal starten Adresse 16#00 Status der Wandlung auslesen Adresse 16#02 nicht fertig Bit testen ob Wandlung fertig fertig Analogwert auslesen Adresse 16#00 16#01 Seite 18 03.08.2011
C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Interpolationstabelle für Thermofühler NiCrNi(k) DIN 43710 1/10 C BITS mv 00000 0000 0,000 00310 200 1,245 00613 400 2,490 00913 600 3,735 01215 800 4,980 01522 1000 6,226 01833 1200 7,471 02145 1400 8,716 02453 1600 9,961 02758 1800 11,206 03058 2000 12,451 03358 2200 13,696 03655 2400 14,941 03951 2600 16,186 04245 2800 17,431 04539 3000 18,677 04831 3200 19,922 05124 3400 21,167 05416 3600 22,412 05708 3800 23,657 06000 4000 24,902 03.08.2011 Seite 19
C-DIAS- TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 887 Seite 20 03.08.2011