Специальные и интерфейсные модули

Назначение специальных и интерфейсных модулей

Специальные и интерфейсные модули CREVIS расширяют возможности систем ввода-вывода в задачах, для которых недостаточно стандартных дискретных и аналоговых каналов Модуль устанавливается в составе станции CREVIS и обменивается данными с головным промышленным контроллером или сетевым адаптером по внутренней шине. Внешний промышленный протокол станции определяется головным устройством. Например, наличие порта RS-485 у интерфейсного модуля само по себе не означает автоматическую поддержку Modbus RTU: RS-485 задает электрический интерфейс, а формат и порядок обмена должны соответствовать протоколу подключенного прибора и программе контроллера.

При выборе специального модуля сначала определяют задачу и тип подключаемого устройства, затем проверяют совместимость с серией станции, количество каналов, электрические уровни, частоту обработки или формирования импульсов, параметры обмена и требования к горячей замене. В каталоге специальных модулей CREVIS представлены высокоскоростные счетчики, последовательные интерфейсы RS-232, RS-422 и RS-485, модули SSI, IO-Link Master, ШИМ- и импульсные выходы, драйверы шаговых двигателей, комбинированные модули и устройства контроля PTC-термисторов.

Основные типы специальных модулей CREVIS

Интерфейсные модули RS-422 и RS-485

Интерфейсный модуль добавляет станции независимый последовательный канал и передает принятые и отправляемые данные между полевым устройством и контроллером. Через такой канал можно подключать преобразователи частоты, весовые терминалы, счетчики энергии, измерительные приборы, сканеры, исполнительные устройства и другие приборы с совместимым интерфейсом.

RS-485 обычно использует одну дифференциальную пару для полудуплексного обмена и допускает подключение нескольких адресуемых устройств к общей линии. GT-5231 предоставляет один канал RS-485, а M5232 — два независимых канала и поддерживает горячую замену. Два порта позволяют разделить приборы на две линии с разными параметрами обмена или обслуживать два независимых сегмента.

GT-5221 работает по RS-422 в дуплексном режиме с раздельными линиями передачи и приема. Это не тот же случай, что обозначение RS-422 у импульсного выхода GT-5652: GT-5221 передает последовательные данные, а GT-5652 формирует дифференциальные управляющие импульсы для входа внешнего драйвера.

Одного совпадения надписи RS-485 или RS-422 недостаточно для совместимости. Необходимо проверить распиновку, скорость передачи, число бит данных, контроль четности, стоповые биты, дуплексный режим и протокол верхнего уровня. Для RS-485 также учитывают магистральную топологию, согласование на концах линии, смещение при неактивной линии, экранирование и уравнивание потенциалов. Наличие и схема подключения согласующих элементов должны проверяться по документации конкретного модуля и прибора.

Высокоскоростные счетчики и интерфейс SSI

Обычный дискретный вход подходит для медленно изменяющихся состояний, но может пропустить короткий импульс между циклами программы ПЛК. Высокоскоростной счетчик обрабатывает входной сигнал аппаратно и сохраняет результат в собственном счетном регистре. Это позволяет считать изделия, измерять частоту и период, контролировать скорость, направление и относительное перемещение по инкрементному энкодеру.

GT-5112 принимает сигналы 24 В DC, имеет два 32-битных счетных канала и поддерживает режимы энкодера 1×, 2× и 4×. В подробных характеристиках указана частота до 750 кГц в режиме обработки энкодера и до 300 кГц в режиме счетчика. M5112 также имеет два 32-битных канала, принимает сигналы 5...24 В DC, поддерживает до 750 кГц в режиме энкодера и до 500 кГц в режиме счетчика, а также допускает горячую замену.

При подборе счетчика нужно учитывать не только максимальную частоту. Должны совпадать электрический уровень и схема выхода датчика, а выбранный режим с одним сигналом A или парой сигналов A/B должен соответствовать требуемому способу счета и определению направления. Отдельно проверяют входы блокировки и сброса по схеме модуля, множитель энкодера 1×, 2× или 4× и допустимую частоту при выбранном режиме.

SSI применяется для абсолютных энкодеров и линейных датчиков, которые по запросу передают готовое цифровое значение положения. В отличие от инкрементного счетчика, система получает абсолютный код координаты, а не вычисляет положение только по числу прошедших импульсов. GT-5352 обслуживает два канала SSI, поддерживает скорости от 125 кбит/с до 2 Мбит/с, пакеты длиной до 30 бит и данные в обычном двоичном коде или коде Грея. Несмотря на дифференциальные уровни RS-422, SSI имеет собственный синхронный порядок обмена, поэтому обычный модуль RS-422 не заменяет SSI-модуль.

Подключение устройств IO-Link

IO-Link — стандартизированный двунаправленный интерфейс точка-точка для датчиков и исполнительных устройств. Один порт Master обслуживает одно IO-Link-устройство. Вместе с текущими процессными данными система может получать идентификацию, параметры настройки, предупреждения и диагностические сообщения, а также передавать параметры в устройство.

GT-5904 предоставляет четыре порта IO-Link V1.1 и поддерживает скорости COM1, COM2 и COM3. По данным карточки модуля, допустимый ток оконечного устройства составляет до 0,5 А на канал и до 2 А на модуль при 25 °C. Порты поддерживают режим SIO, поэтому при соответствующей настройке могут работать с обычными дискретными сигналами. До включения модуля в проект необходимо проверить структуру циклических данных, требуемый ток устройства, режим порта и наличие актуального IODD.

IO-Link не является внешней полевой шиной всей станции. GT-5904 связывается с устройствами на своих четырех портах, а дальнейшая передача данных в ПЛК или верхний уровень выполняется через головное устройство станции и выбранный промышленный протокол.

ШИМ, импульсный вывод и управление шаговым двигателем

Модуль ШИМ формирует периодический сигнал и изменяет долю времени, в течение которой выход находится во включенном состоянии. За счет этого можно регулировать среднее воздействие на совместимую низковольтную нагрузку или формировать управляющий сигнал для внешнего силового каскада. ШИМ не предназначена для задания точного количества шагов; ее основные параметры — частота и коэффициент заполнения.

GT-5444 имеет четыре выхода 24 В DC с диапазоном частоты 1...5 кГц и коэффициентом заполнения 0...100 %. Для каждого канала указан ток до 0,5 А при температуре до 45 °C и до 0,3 А при более высокой рабочей температуре; суммарный ток модуля ограничен 1 А. Поэтому нагрузку проверяют не только по току отдельного канала, но и по суммарному току, температуре в шкафу, пусковым токам и необходимости внешней защиты индуктивной цепи.

Импульсный выход, напротив, формирует определенное число импульсов с заданной частотой и профилем движения. GT-5642 выдает сигналы 24 В DC с частотой до 300 кГц, а GT-5652 — дифференциальные сигналы RS-422 с частотой до 500 кГц. Оба модуля имеют по два канала, 32-битный диапазон количества импульсов и трапецеидальный профиль. Выбор между ними определяется электрическим входом внешнего драйвера: модуль 24 В нельзя заменять версией RS-422 без проверки схемы подключения.

GT-5521 отличается от импульсных выходов тем, что содержит силовой драйвер и непосредственно управляет одним двухфазным биполярным шаговым двигателем 24 В DC с током до 1 А. Модуль поддерживает полный шаг, полушаг и микрошаг до 1/16, а также имеет четыре дискретных входа и режим энкодера. Его применяют, когда параметры двигателя соответствуют встроенному драйверу. GT-5642 и GT-5652 выбирают, когда двигателем управляет отдельный драйвер или сервопривод с импульсным командным входом.

Сравнение специальных модулей серий G и M

Как выбрать специальный или интерфейсный модуль

1. Определить функцию. Для приема последовательных данных нужен интерфейсный модуль, для подсчета быстрых входных импульсов — счетчик, для абсолютного энкодера — SSI, для интеллектуального датчика — IO-Link, а для позиционирования — драйвер двигателя или импульсный выход.
2. Проверить серию станции. Модуль G-Bus или M-Bus должен быть совместим с используемой станцией, головным устройством и конфигурацией проекта.
3. Согласовать электрический интерфейс. Проверяют напряжение, ток, тип выхода датчика или входа драйвера, общие контакты, гальваническую развязку и схему подключения. Совпадение только назначения модуля недостаточно.
4. Рассчитать быстродействие. Максимальная частота должна соответствовать режиму счетчика, энкодера, ШИМ или импульсного выхода с запасом. Для последовательной связи дополнительно учитывают скорость, размер передаваемых данных и время цикла станции.
5. Проверить протокол и формат данных. Для RS-422/RS-485 задают параметры кадра и реализуют протокол прибора; для SSI — разрядность и код; для IO-Link — структуру процессных данных и IODD.
6. Учесть питание и эксплуатацию. Рассчитывают ток каналов и модуля, температурное снижение нагрузки, питание полевых устройств, необходимость защиты, диагностики и горячей замены.

Перед заказом необходимо сверить схему подключения и ограничения выбранной модели в руководстве по эксплуатации. Для предварительного формирования состава станции можно использовать инструменты для подбора CREVIS.