Anwendung Die 511CIM01 besteht aus einer Kommunikationseinheit (CMU), einer Multi-E/A-Baugruppe und einer Stromversorgung in einem stabilen Modulgehäuse für die Montage auf einer Hutschiene. Die Hauptmerkmale der 511CIM01 sind folgende: Erfassung von 6 analogen Signalen (ma oder V) Erfassung von 16 binären Signalen Ausgabe von 8 binären Befehlen (über Relais) (1 aus n)-prüfung Verwaltung und Steuerung von externen E/A-Modulen über den Wired-OR-Bus (WRB) Kommunikation mit Leitsystem und lokalen HMI-Systemen über eine integrierte serielle Schnittstelle und über die Ethernet 10/100 BaseT-LAN-Schnittstelle Verwaltung der Zeitbasis für das Basismodul und Synchronisierung der E/A- Module Benutzung des Web-Browsers über die LAN- oder USB-Schnittstelle Die 511CIM01 ist in den folgenden vier Versionen verfügbar: R0001: Prozess-Spannung 24 48 V DC R0011: Prozess-Spannung 24 48 V DC mit batteriegestützter Echtzeituhr R0002: Prozess-Spannung 60 110 V DC R0012: Prozess-Spannung 60 110 V DC mit batteriegestützter Echtzeituhr Kommunikationseinheit Die Kommunikationseinheit ist mit einem ARM9- Controller ausgerüstet, der mit einem Echtzeit- Betriebssystem ausgeführt wird. Der Controller dient als Master für den seriellen E/A-Bus (lokale E/A-Schnittstelle und Wired-OR-Bus). Der Controller ist verantwortlich für die Schnittstellenverwaltung, Ereignisverwaltung, Zeitbasis und die Speicherung relevanter Daten. Systemrelevante Konfigurationsdateien im nichtflüchtigen Flash-Speicher stellen sicher, dass nach einer Spannungswiederkehr eine gültige Systemkonfiguration zur Verfügung steht. Eine optionale, batteriegestützte Echtzeituhr misst die genaue Zeit während des abgeschalteten Zustands. Multi-E/A-Baugruppe Die E/A-Funktion besteht aus mehreren Unterfunktionen. Analogeingang 6 Analogeingangskanäle können für Strom- oder Spannungsmessungen in verschiedenen Empfindlichkeitsbereichen eingesetzt werden: unipolar 0 2,5 ma 0 5 ma 0 10 ma 0 20 ma 4 20 ma 0 1 V DC 0 10 V DC Tabelle 1: Messbereiche bipolar ± 2,5 ma ± 5 ma ± 10 ma ± 20 ma ± 1 V DC ± 10 V DC Die Differentialeingänge sind durch eine Schutzschaltung gegen statische und dynamische Überspannungen geschützt. Ein Tiefpassfilter unterdrückt AC-Störungen, die nicht der Leitungsfrequenz entsprechen. Die Konfiguration erfolgt über Schalter, Nebenwiderstände und Konfigurationsdaten. Dok.-Nr.: 1KGT 100 787 V000 0 1
Binäreingang Die Baugruppe unterstützt 16 galvanisch getrennte Eingangskanäle für Binärwerte. Das Abfragen und Verarbeiten der Eingänge wird mit der hohen Zeitauflösung von 1 ms durchgeführt. Die Zuordnung eines Eingangs zu einer Verarbeitungsfunktion kann gemäß den Konfigurationsregeln erfolgen. Die folgenden Signaltypen können verarbeitet werden: Max. 16 Einzelmeldungen mit Zeitstempel Max. 8 Doppelmeldungen mit Zeitstempel Max. 2 digitale Messwerte mit 8 Bit Max. 1 digitaler Messwert mit 16 Bit Max. 8 Impulszähler Binärausgang Der Binärausgangs-Teil des Baugruppe verfügt über 8 galvanisch getrennte Digitalausgänge mit Relaiskontakten. Die folgenden Signaltypen können konfiguriert werden: Objektbefehle mit 1- oder 2-poligem Ausgang ohne (1-aus-n)-Prüfung Objektbefehle mit 1,5- oder 2-poliger (1- aus-n)-prüfung Regelungs-Stellbefehle, 1- oder 2-polig Digitale Sollwerte (8 Bit) Bitmuster-Befehle (1, 2 oder 8 Bit) (1-aus-n)-Prüfung Die integrierte Schnittstelle kann verwendet werden, um den Widerstand eines externen Prozess- Relais zu prüfen, bevor ein Befehl ausgeführt wird. Die Schnittstelle führt eine (1-aus-n)-Prüfung durch und stellt sicher, dass nur ein Prozess- Relais zu dieser Zeit geschaltet wird. Relaisspannung U E Die Relaisspannung von 24 V DC kann die Binärausgangsmodule 23BO62/211BOD52 oder die Analogausgangsmodule 23AO60 unterstützen. Stromversorgung Das Netzgerät arbeitet in einem breiten Eingangsbereich zwischen 24 und 110 V DC. Das Netzgerät generiert interne Versorgungsspannungen von 24 V DC, 18 V DC, ± 15 V DC und 5 V DC und die galvanisch getrennte Prozess-Spannung von 24 V DC. Es befindet sich oben auf der Multi-E/A-Baugruppe. Außerdem kann über den Wired-OR-Bus ein E/A- Baugruppenträger mit 4 E/A-Modulen (max. 16 E/A-Baugruppen) versorgt werden. Merkmale Kommunikationseinheit Die Kommunikationseinheit besitzt folgende Schnittstellen: Kommunikationsport 1 (CP1): Serielle Schnittstelle gemäß RS485 mit RJ45- Kommunikationsport 2 (CP2): Serielle Schnittstelle gemäß RS232 mit RJ45- Ethernet-Schnittstelle (E1): 10/100Base-T mit RJ45- Kommunikationsport 3 (CPM): Serielle Schnittstelle gemäß RS232 mit Versorgungsausgängen ±15 V DC und 5 V DC für Modemanwendungen Alarm-Schnittstelle mit zwei galvanischen getrennten Eingängen und einem galvanischen getrennten Ausgang Serielle E/A-Busschnittstelle (WRB) für die Kommunikation mit den E/A-Modulen USB 2.0-Schnittstelle für den Zugriff auf den Webserver Die Kommunikationseinheit zeigt Betriebs- und Fehlerzustände über LEDs an. Die genaue Definition einer LED ist der Funktionsbeschreibung zu entnehmen. LED Farbe Bedeutung ERR Rot Aktiviert während des Boot-Modus und bei einem Fehler Run Grün Fehlerfreie Zustände CP1 (RxD, TxD) CP2 (RxD, TxD) E1 (SP, L/A) CPM (RxD, TxD) Grün Grün Grün Grün Tabelle 2: Bedeutung der LEDs Aktivität (RxD, TxD) von CP1 (RS485) Aktivität (RxD, TxD) von CP2 (RS232C) Geschwindigkeit und Verbindung/Aktivität der Ethernet-Schnittstelle Aktivität (RxD, TxD) von CPM (RS232C) 2 Dok.-Nr.: 1KGT 100 787 V000 0
Multi-E/A-Baugruppe Analogeingang Die Kommunikationseinheit führt Basisprüfungen und zyklische Verarbeitungsfunktionen durch. Während der Initialisierung und des Betriebs führt die Kommunikationseinheit eine Reihe von Tests durch. Die Kommunikationseinheit erkennt einen Ausfall der Baugruppe. Die 6 Differentialeingänge sind von der Stromversorgung nicht potentialgetrennt. Nur der von Schutzkleinspannungskreisen (SELV) ist zulässig. Die Baugruppe löst unipolare und bipolare Werte in 2000 Schritte (11 Bit plus Vorzeichen) für 100 % des Messsignals auf. Die Differentialeingänge sind durch eine Schutzschaltung gegen statische und dynamische Überspannungen bis 150 V DC geschützt. Abbildung 1: Blockdiagramm Analogeingang Der Messbereich und die Leitungsfrequenz können mit Schaltregistern bzw. Steckbrücken konfiguriert werden. Diese Informationen sind für das Einrichten des A/D-Umwandlers erforderlich. Die Messbereiche und Leitungsfrequenzen werden über Konfigurationsparameter konfiguriert. Die Leitungsfrequenz wird verwendet, um die Umwandlungszeit des A/D-Umwandlers einzustellen. Dies ergibt die Gesamt-Abfragezykluszeit für alle sechs Kanäle gemäß Tabelle 3 (inklusive 5 ms Halte -Zeit für den Multiplexer). Binäreingang 16 Eingänge in zwei Gruppen von je 8 Eingängen sind mit gemeinsamem Rückleiter verfügbar. Die Eingänge sind über Optokoppler potentialgetrennt. Die Baugruppe kann Signalspannungen von 24 bis 48 V DC oder, mit einer anderen Variante, von 60 bis 110 V DC verarbeiten. 16 LEDs oben auf dem Netzgerät zeigen den Signalstatus an. Die LEDs folgen direkt den Eingängen. Die maximal zulässige Frequenz für Zählerimpulse ist 25 Hz. Der Binäreingang kann die folgenden Verarbeitungsfunktionen für verschieden Signaltypen verarbeiten: Digitalfilterung, um das Kontaktprellen zu unterdrücken Unterdrücken der technisch bedingten Flattermeldungen Unterdrücken und Überwachen der Zwischenstellung bei Doppelmeldungen Konsistenzprüfung über alle Binäreingänge, die digital gemessenen Werten zugeordnet sind Summierung von Inkrementimpulsen zu Zählerwerten in Zählerwertregistern mit 31 Bit Auf Anforderung Umspeichern der Zählerwerte in andere Umspeicherregister Leitungsfrequenz [Hz] Umwandlungszeit pro Kanal [ms] Abfragezyklus [ms] 60 16,67 130 50 20,0 150 16,6 66,67 430 Tabelle 3: Abfragezyklus-Zeiten Abb. 2: Blockdiagramm Binäreingang Dok.-Nr.: 1KGT 100 787 V000 0 3
! R00x2: Aus thermischen Gründen (im Bereich von 110-126,5 V DC) können höchstens 50 % der Eingangssignale gleichzeitig über aktive Signale verfügen. Binärausgang Relaiskontakte werden für Binärausgänge verwendet. Die acht Ausgänge sind durch Optokoppler von der restlichen Elektronik galvanisch getrennt. Sie sind außerdem voneinander vollständig galvanisch getrennt. Alle acht Ausgänge verfügen über einen eigenen Rückleiter. Wenn das Relais als Last im Prozesskreis verwendet wird, wird eine Freilaufdiode verwendet. 8 LEDs auf dem Netzgerät zeigen die Zustände der Befehlsausgaben an. (1-aus-n)-Prüfung Um die Befehlsausgabesicherheit zu erhöhen, besitzt die Baugruppe einen integrierten (1-ausn)-Prüfkreis. Dieser Kreis prüft den Widerstand der verbundenen Prozessspulen und vergleicht den Wert mit einem Parameterwertbereich. Zwei Transistorausgänge können mit zwei externen Relais (GO -, Messrelais) verbunden werden. Netzgerät Das Versorgungsgerät hat folgende Eigenschaften und Funktionen: Kühlung durch Eigenkonvektion elektronische Leistungsbegrenzung Kurzschlussschutz Überspannungsschutz Zwei Sicherungen für die Hauptstrom- und Prozessversorgung LEDs für die Anzeige der Spannung und des Status von Binär-E/A Die Eingangsspannung ist von den Ausgangsspannungen galvanisch getrennt. Abb. 3: Blockdiagramm Binärausgang 4 Dok.-Nr.: 1KGT 100 787 V000 0
Technische Daten Neben den generellen technischen Daten der RTU500 Serie gilt Folgendes: Kommunikationseinheit Hauptprozessor 511CMM01 CPU RAM NAND Flash Alarm-E/A (X2): ARM9, AT91SAM9260 @ 200 MHz 64 MB 4 GB 6-polig, entfernbare Serielle Schnittstelle CP2 (X5): Übertragungsrate Pegel RJ45 RS232C 50 Bit/s - 38,4 Kbit/s typisch: ± 6 V DC Ethernet-Schnittstelle E1 (X6): RJ45 IEEE 802.3, 10/100Base-T Pol 1, 2 (Alarm-Ausgang): Serielle Schnittstelle CPM (X7): Maximale Schaltspannung Maximaler Schaltstrom R ON Widerstand Geschalteter CMOS- Ausgang, galvanisch getrennt 48 V DC 100 ma ischerweise 1 Ω Pol 3, 4 (Eingang AC-Ausfall/Batterieausfall) und Pol 5, 6 (Eingang Prozess-Spannungsausfall) Übertragungsrate Pegel USB (X9): 2 x 5-polig, Stecker für Standard-Flachkabel RS232C 50 Bit/s - 9,6 Kbit/s typisch: ± 6 V B USB 2.0, Gerät, 12 MBit/s Max. Eingangsspannung (Pol 3 bis 4 oder 5 bis 6) Schutz vor Gegenspannung Logisch 1 definitiv erkannt Logisch 0 definitiv erkannt Digitaleingänge, galvanisch getrennt mit Schutz vor Gegenspannung 60 V DC Max. 60 V DC für 10 s 21 V DC 15 V DC Wired-OR-Bus, Seriell-E/A (X3): 2 x 10-polig, Stecker für Standard-Flachkabel Serielle E/A-Bus Serielle Schnittstelle CP1 (X4): SD-Karte: SD-Kartenschacht SD 2.0, Klasse 2 Kapazität 2 GB Echtzeituhr: (nur R0011/ R0012) Batterie Lithium 3 V DC, CR2032 Zeitauflösung 1 Sekunde Batterielebensdauer > 10 Jahre Stromaufnahme 5 V DC Max. 300 ma 15 V DC - 18 V DC - Übertragungsrate Pegel RJ45 RS485 50 Bit/s - 38,4 Kbit/s = 3 V DC (typisch) 24 V DC - Dok.-Nr.: 1KGT 100 787 V000 0 5
Isolation an Alarm-E/A (X2) Isolation EN60255/6.2.2 Impuls EN60255/6.1.3 AC-Spannung EN60255/6.1.4 500 V DC, > 100 MΩ Impuls 1 KV / 5 KV 2,5 KV / 1 KV 50 Hz, 1 Minute Multi-E/A-Baugruppe 23IO96 Analogeingänge (X4, X5) Eingänge Messbereiche Nebenwiderstand /Impedanz Dauerlast ohne Zerstörung Auflösung: Gleichtaktspannung Leitungsfrequenz 2 x 7-polig, entfernbare 6 Differentialeingänge ± 2,5 ma ± 5 ma ± 10 ma ± 20 ma ± 1 V DC ± 10 V DC 50 Ω bei 2,5 20 ma Max. 50 ma 1 Minute lang 11 Bit plus Vorzeichen 10 Bit plus Vorzeichen bei 2,5 ma Absoluter Maximalwert ± 150 V DC Gleichtaktunterdrückung 85 db Netzstörungsunterdrückung 75 db (f N): 16,6, 50 oder 60 Hz Genauigkeit 0,25 % (DIN 43782) 0,5 % bei ± 2,5 ma Binäreingänge (X6, X7) Binärausgänge (X2, X3) Ausgänge Max. Schaltstrom Max. Schaltstrom (1-aus-n)-Prüfkreis (X1) 2 Solid-State- Ausgänge für externe Relais Messbereich 8-polig, entfernbare 8 Relaiskontakte, einzelpolig 3,0 A bei 24 V DC 1,4 A bei 48 V DC 1,0 A bei 60 V DC 0,4 A bei 110 V DC 7-polig, entfernbare Max. 24 V DC Max. 200 ma 10 9 000 Ω Messgenauigkeit ± 2,0 % 10 1 000 Ω Messgenauigkeit ± 0,5 % 1 000 9 000 Ω Versorgungsspannung Eingangsspannung 3-polig, entfernbare siehe Netzgerät, DC-Eingang Prüfspannung (Binäreingänge) AC-Prüfspannung EN61000-4-16 IEC 60870-2-1 (Klasse VW 3) Prüfung Stehstoßspannung IEC 60255-5 IEC 60870-2-1 (Klasse VW 3) 2,5 kv, 50 Hz Prüfdauer: 1 Minute 5 kv (1,2 / 50 µs) Eingänge 10-polige und 9-polige entfernbare 16 Kanäle in zwei Gruppen von je acht mit gemeinsamem Rückleiter Eingangsspannung 24 48 V DC, +15 % 60 110 V DC, +15 % Eingangsstrom Logisch 1 definitiv erkannt bei: isch 3-5 ma für 24 110 V DC 18 V bei 24 48 V DC 45 V bei 60 110 V DC 6 Dok.-Nr.: 1KGT 100 787 V000 0
Versorgungsgerät 23PU63 DC-Eingang Spannung 24 110 V DC Toleranzbereich ± 20 % Strom min. Anfahrstrom 1,5 A < 10 A, 1,5 ms bei 24 V DC (Klasse S1) gemäß IEC 60870-4 Wirkungsgrad > 70 % Schutz vor Gegenspannung Nein Sicherungen Sicherung F1 (Hauptstromversorgung) Sicherung F2 (Prozessversorgung) 5 A (flink) 1,6 A (flink) Gesamtausgangsleistung Leistung 25 W total Externer Ausgang U E Spannung 24 V DC Toleranzbereich ± 20 % Max. Strom (*) Restwelligkeit 0,5 A bei 24 V DC 200 mv ss Hinweis: Die Gesamtleistungsaufnahme aller Spannungsausgänge (intern und extern) ist begrenzt auf die maximale Ausgangsleistung von 25 W. Dok.-Nr.: 1KGT 100 787 V000 0 7
Allgemein Störfestigkeitsprüfungen Störfestigkeit gegen Entladung statischer Elektrizität IEC 61000-4-2 Störfestigkeit gegen hochfrequente elektromagnetische Felder IEC 61000-4-3 Störfestigkeit gegen schnelle transiente elektrische Störgrößen IEC 61000-4-4 Störfestigkeit gegen Stoßspannungen IEC 61000-4-5 Störfestigkeit gegen leitungsgebundene Störgrößen, induziert durch hochfrequente Felder EN 61000-4-6 4 kv Kontakt 8 kv Luft 10 V/m 4 kv 2 kv 10 V Mechanische Ausführung Länge Höhe Tiefe Gewicht Gesamtstromaufnahme 303 mm 116 mm 96 mm ca. 1,2 kg 24 V DC 1,5 A Bestellangaben 511CIM01 (24-48 V DC) 511CIM01 (24-48 V DC, Echtzeituhr) 511CIM01 (60-110 V DC) 1KGT 032300 R0001 1KGT 032300 R0011 1KGT 032300 R0002 Umgebungsbedingungen Nomineller Umgebungstemperaturbereich -25... +70 C 511CIM01 (60-110 V DC, Echtzeituhr) 1KGT 032300 R0012 Anlaufen -40 C IP Klasse IP 20 Rel. Feuchte (EN60068 2-30) 5... 95 % (nicht kondensierend) 8 Dok.-Nr.: 1KGT 100 787 V000 0
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