C-DIAS-Temperaturerfassungsmodul CAI 083 8 x Temp. Eingänge 0 600 C Dieses analoge Eingangsmodul wird zur Erfassung von Temperaturen im Bereich von 0 600 C, mittels Temperaturfühler FeCuNi (Typ J), verwendet. Technische Daten Analogkanalspezifikation Anzahl der Kanäle 8 Messbereich 0-600 C (0 33,1 mv) Messwert 0 4000 Offener Eingang liefert 4095 Auflösung 12 Bit Wandlungszeit pro Kanal 14 µs Geeigneter Fühlertyp FeCuNi (J) 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] 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 0,00 200,00 400,00 600,00 Zeit [ms] 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 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
Elektrische Anforderungen Versorgung vom C-DIAS-Bus +5 V u. +24 V Stromaufnahme am C-DIAS-Bus (+5 V-Versorgung) Stromaufnahme am C-DIAS-Bus (+24 V-Versorgung) Typisch 10 ma Typisch 50 ma Maximal 20 ma Maximal 70 ma Sonstiges Artikelnummer 12-009-083 Hardwareversion 3.x Normung UL (E247993) Umgebungsbedingungen Lagertemperatur -20 +85 C Betriebstemperatur 0 +60 C Luftfeuchtigkeit EMV-Festigkeit 0 95 %, nicht kondensierend Nach EN 61000-6-2:2001 (Industriebereich) Schockfestigkeit EN 60068-2-27 150 m/s² Schutzart EN 60529 IP 20 Seite 2 d 03.08.2011
Mechanische Abmessungen C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 083 104,10 (Bemaßung inkl.auflagen) 109,2 129 24,90 03.08.2011 Seite 3
Anschlussbelegung X1 Temperatureingang 1-3 X2 T emperatureingang 4-6 X3 T emperatureingang 7-8, Temperaturkompensation Seite 4 03.08.2011
X1: Stecker Temperatureingang 1-3 C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 083 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 + 03.08.2011 Seite 5
Zu verwendende Steckverbinder X1-X3: 6-pol. Weidmüller Stecker B2L3,5/6 Das komplette C-Dias Steckerset CKL 042 mit Federzugklemmen ist bei Sigmatek unter der Artikelnummer 12-600-042 erhältlich. Seite 6 03.08.2011
Verdrahtungshinweise C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 083 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 7
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 8 03.08.2011
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 9
Adressierung Adresse Zugriff Funktion 16#00 READ WORD Temperatur Messwert 16#02 READ BYTE Bit 0 : AD-Wandler bereit 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 Für den Hardwareabgleich werden werksseitig Abgleichwerte für Offset, Multiplikator und Divisor ermittelt. Diese Werte sind in einem, im Modul befindlichen, seriellen EEPROM gespeichert. Seite 10 a 03.08.2011
Daten im EEPROM Moduldaten (Byteweise organisiert) Adresse Daten Beschreibung $00 $xx Checksumme $01 123 Kennung $02 5 Modulgruppe 5 = CAI $03 1 Variante 1 = CAI083 $04 8 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 $0008 Anzahl der Kanäle (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 03.08.2011 Seite 11 a
Umrechnungsformel für Analogeingänge 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 Seite 12 03.08.2011
Bedienungsdiagramm Auslesen des Analogkanals C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 083 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 03.08.2011 Seite 13
Interpolationstabelle für Thermofühler FeCuNi(j) DIN 43710 1/10 C BITS mv 00000 0000 0,000 00323 200 1,655 00636 400 3,310 00943 600 4,965 01248 800 6,620 01549 1000 8,275 01848 1200 9,930 02146 1400 11,585 02443 1600 13,240 02741 1800 14,895 03040 2000 16,550 03339 2200 18,205 03640 2400 19,860 03939 2600 21,515 04240 2800 23,170 04539 3000 24,825 04837 3200 26,480 05133 3400 28,135 05426 3600 29,790 05716 3800 31,445 06000 4000 33,100 Seite 14 03.08.2011