e.bloxx A6-2CF - Gantner Instruments
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e.bloxx A6-2CF Vers.-Nr. 19, deutschsprachige Ausführung e.bloxx A6-2CF Copyright 2004, GANTNER INSTRUMENTS TEST & MEASUREMENT GMBH, Schruns (Österreich). Copyrights: Betriebsanleitungen, Handbücher und Software sind urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte bleiben vorbehalten. Das Kopieren, Vervielfältigen, Übersetzen, Umsetzen in irgendein elektronisches Medium oder maschinell lesbare Form im Ganzen oder in Teilen ist nicht gestattet. Eine Ausnahme gilt für die Anfertigung einer Backup-Kopie von Software für den eigenen Gebrauch zu Sicherungszwecken, soweit dies technisch möglich ist und von uns empfohlen wird. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadensersatz. Haftung: Ansprüche gegenüber dem Hersteller in Anlehnung an die in diesem Handbuch beschriebenen Hardund/oder Softwareprodukte richten sich ausschließlich nach den Bestimmungen der Garantie. Weitergehende Ansprüche sind ausgeschlossen, insbesondere übernimmt der Hersteller keine Gewähr über die Vollständigkeit und Richtigkeit des Inhaltes dieses Handbuches. Änderungen bleiben vorbehalten und können jederzeit auch ohne entsprechende Voranmeldung durchgeführt werden. Warenzeichen: An dieser Stelle sei auf die in diesem Handbuch verwendeten Kennzeichnungen und eingetragenen Warenzeichen hingewiesen, insbesondere auf die der Microsoft Corporation, der International Business Machines Corporation und der Intel Corporation. Die Nennung von Produkten, die nicht von Gantner Instruments Test & Measurement sind, dient ausschließlich Informationszwecken und stellt keinen Warenzeichenmissbrauch dar. Gantner Instruments Test & Measurement übernimmt hinsichtlich der Auswahl, Leistung oder Verwendung dieser Produkte keine Gewähr. ! Achtung: Vor Beginn der Installation, der Inbetriebnahme, dem Betrieb und vor möglichen Wartungsarbeiten lesen und beachten Sie unbedingt die entsprechenden Warn- und Sicherheitshinweise in diesem Handbuch! HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 1 e.bloxx A6-2CF 2 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF ! Allgemeine Warn- und Sicherheitshinweise: Verehrte Kundin, verehrter Kunde, Sie haben sich für ein Produkt (Gerät oder Software) der Gantner Instruments Test & Measurement GmbH entschieden. Wir beglückwünschen Sie zu dieser Wahl. Damit unser Produkt zu ihrer Zufriedenheit, sicher und ohne Fehler arbeitet, weisen wir Sie auf folgende Grundregeln hin: 1. Die Installation, die Inbetriebnahme, der Betrieb und die Wartung des erworbenen Produkts hat bestimmungsgemäß, d.h. innerhalb der in der zugehörenden Produktdokumentation aufgeführten technischen Einsatzbedingungen, zu erfolgen. 2. Vor der Installation, Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung lesen Sie daher unbedingt die entsprechenden Kapitel in diesem Handbuch durch und handeln Sie danach. 3. Falls dennoch einzelne Punkte unklar sein sollten, handeln Sie nicht „auf gut Glück“, sondern fragen Sie bei dem für Sie zuständigen Kundenberater oder bei der Hotline der Gantner Instruments Test & Measurement GmbH nach. 4. Wenn nicht anders festgelegt, trägt der Kunde die Verantwortung für eine bestimmungsgemäße Installation, Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung des Gerätes. 5. Kontrollieren Sie direkt nach Erhalt der Ware die Verpackung und das Gerät bzw. den Datenträger optisch auf seine Unversehrtheit. Kontrollieren Sie die Lieferung auch auf ihre Vollständigkeit (-> Zubehörteile, Dokumentation, Hilfsmittel, etc.). 6. Wurde die Verpackung durch den Transport beschädigt oder sollten Sie einen Verdacht auf eine Beschädigung oder Fehlfunktion des Produkts haben, darf das Produkt nicht in Betrieb genommen werden. Kontaktieren Sie in diesem Fall ihren Kundenberater. Er wird bemüht sein, so schnell als möglich Abhilfe zu schaffen. 7. Die Installation, Inbetriebnahme und Wartung unserer Geräte hat durch entsprechendes Fachpersonal zu erfolgen. Insbesondere elektrische Anschlüsse dürfen nur von fachkundigem Personal ausgeführt werden. Dabei sind die Installationsvorschriften nach den einschlägigen, nationalen Errichtungsbestimmungen (z.B. ÖVE, VDE, ...) zu beachten. 8. Wenn nicht anders angegeben, hat die Installation und Wartung unserer Geräte ausschließlich im spannungsfreien Zustand zu erfolgen. Dies gilt insbesondere bei Geräten, die an das Niederspannungsnetz angeschlossen sind. 9. Es ist untersagt, Veränderungen am Gerät vorzunehmen sowie Schutz- und Abdeckhauben zu entfernen. 10. Versuchen Sie nicht, Geräte nach einem Defekt, einem Fehler oder einer Beschädigung eigenmächtig zu reparieren oder wieder in Betrieb zu nehmen. Kontaktieren Sie in diesem Fall unbedingt ihren Kundenberater oder die Hotline der Gantner Instruments Test & Measurement GmbH. Wir werden bemüht sein, so schnell als möglich Abhilfe zu schaffen. 11. Die Gantner Instruments Test & Measurement GmbH übernimmt keine Verantwortung für Verletzungen oder Schäden, die Folge eines unsachgemäßen Gebrauches des Produkts sind. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 3 e.bloxx A6-2CF 12. Auch wenn wir um Sorgfalt und stetige Verbesserung bemüht sind, können wir nicht ausschließen, dass sich Fehler in unsere Dokumentationen einschleichen. Wir weisen daher darauf hin, dass die Gantner Instruments Test & Measurement GmbH keine Gewähr für die Vollständigkeit und Richtigkeit des Inhaltes dieses Handbuches übernimmt. Änderungen bleiben vorbehalten und können jederzeit, auch ohne entsprechende Voranmeldung, von uns durchgeführt werden. 13. Wenn Sie auf Fehler am Produkt oder in der produktbegleitenden Dokumentation stoßen oder wenn Sie Verbesserungsvorschläge haben, wenden Sie sich bitte vertrauensvoll an ihren Kundenberater oder direkt an die Gantner Instruments Test & Measurement GmbH. 14. Aber auch wenn Sie uns nur mitteilen wollen, dass alles reibungslos funktioniert hat, sind wir über Ihre Nachricht erfreut. Wir wünschen einen erfolgreichen Einsatz unserer Produkte. Wir würden uns freuen, Sie alsbald wieder als Kunde begrüßen zu dürfen. Kontaktadresse / Hersteller: Gantner Instruments Test & Measurement GmbH Montafonerstrasse 8 A - 6780 Schruns/Österreich Tel.: +43 5556 73784 - 410 Fax: +43 5556 73784 - 419 E-Mail: [email protected] Web: www.gantner-instruments.com Gantner Instruments Test & Measurement GmbH Industriestraße 12 D-64297 Darmstadt Tel.: +49 6151 95136 - 0 Fax: +49 6151 95136 - 26 E-Mail: [email protected] Web: www.gantner-instruments.com 4 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS 1. ÜBER DIESES HANDBUCH .................................................................................................................................7 2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. MODULBESCHREIBUNG ....................................................................................................................................8 Systemüberblick ................................................................................................................................................... 8 Modultypen .......................................................................................................................................................... 9 Modul Komponenten........................................................................................................................................... 10 Funktionsüberblick.............................................................................................................................................. 11 Front-LED .......................................................................................................................................................... 11 Galvanische Trennung ........................................................................................................................................ 11 Blockschaltbild ................................................................................................................................................... 12 3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. MONTAGE UND ANSCHLUSS DES E.BLOXX A6-2CF .......................................................................................13 Umgebungsbedingungen .................................................................................................................................... 13 Anschlusstechnik................................................................................................................................................ 13 Spannungsversorgung ........................................................................................................................................ 13 Feldbus-Schnittstelle........................................................................................................................................... 14 Schirmungskonzept ............................................................................................................................................ 19 Busschnellverbinder ........................................................................................................................................... 19 4. 4.1. 4.2. 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.2.4 4.2.5. 4.2.6 4.2.7. 4.2.8. 4.2.9. 4.3. 4.3.1. 4.4. 4.4.1. 4.4.2. 4.4.3. 4.4.4. 4.4.5. 4.5. 4.5.1. 4.5.2. MESSUNGEN ....................................................................................................................................................21 Allgemein........................................................................................................................................................... 21 Analoger Eingang ............................................................................................................................................... 24 DMS- und induktive Vollbrücke, piezoresistive Aufnehmer (4-Leiterschaltung).......................................................... 25 DMS- und induktive Vollbrücken (6-Leiterschaltung) .............................................................................................. 25 DMS- und induktive Halbbrücken (3-Leitertechnik) ................................................................................................ 26 DMS- und induktive Halbbrücken (5-Leiterschaltung) ............................................................................................. 26 Einzel-DMS mit externem Ergänzungswiderstand (3-Leitertechnik).......................................................................... 27 Einzel-DMS mit externem Ergänzungswiderstand (5-Leitertechnik).......................................................................... 27 DMS-Viertelbrücke, Einzel-DMS (3-Leiterschaltung)................................................................................................ 27 LVDT Aufnehmer (Linear Variable Differential Transducer) ..................................................................................... 28 Potentiometrische Aufnehmer .............................................................................................................................. 29 Analoge Ausgänge ............................................................................................................................................. 29 Analoger Spannungsausgang ............................................................................................................................... 29 Digitale Eingänge ............................................................................................................................................... 30 Status Erfassung................................................................................................................................................. 30 Frequenzmessung............................................................................................................................................... 31 Zähler ................................................................................................................................................................ 32 Auf-/Abzähler ..................................................................................................................................................... 32 Quadraturzähler.................................................................................................................................................. 33 Digitale Ausgänge .............................................................................................................................................. 34 Digitaler Status Ausgang - hostgesteuert .............................................................................................................. 34 Digitaler Status Ausgang – prozessgesteuert ......................................................................................................... 35 5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.4.1 5.4.2 KONFIGURATION .............................................................................................................................................36 Allgemeine Informationen zur Konfigurationssoftware ICP 100 ............................................................................... 36 Einstellen der Adresse und der Baudrate.............................................................................................................. 36 Registerkarte "Moduleinstellungen" ...................................................................................................................... 37 Registerkarte "Variablendefinition" ....................................................................................................................... 38 Sensoranpassung, Kalibrierung ............................................................................................................................ 39 Signalkonditionierung .......................................................................................................................................... 50 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 5 e.bloxx A6-2CF INHALTSVERZEICHNIS 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6 5.4.7 5.4.8 Arithmetik ...........................................................................................................................................................58 Analoger Ausgang ...............................................................................................................................................63 Alarm .................................................................................................................................................................65 Digitaler Ausgang ................................................................................................................................................66 Digitaler Eingang .................................................................................................................................................67 Vorgabe..............................................................................................................................................................69 6. SYNCHRONISATION DER E.BLOXX A6-2CF..................................................................................................... 70 7. 7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. 7.6. 7.7. 7.8. 7.9. 7.10. 7.11. TECHNISCHE DATEN ....................................................................................................................................... 71 Analoger Eingang................................................................................................................................................71 Signalkonditionierung ..........................................................................................................................................71 Analoge Ausgänge ..............................................................................................................................................73 Digitale Eingänge ................................................................................................................................................73 Digitale Ausgänge ...............................................................................................................................................73 Kommunikationsschnittstelle ................................................................................................................................74 Elektromagnetische Verträglichkeit .......................................................................................................................74 Versorgung.........................................................................................................................................................74 Gehäuse ............................................................................................................................................................75 Anschlüsse .........................................................................................................................................................75 Umgebungsbedingungen .....................................................................................................................................75 8. KONFORMITÄTSERKLÄRUNG ......................................................................................................................... 76 6 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF ÜBER DIESES HANDBUCH 1. ÜBER DIESES HANDBUCH Dieses Handbuch beschreibt die Installation, die Inbetriebnahme und die Konfiguration des Moduls e.bloxx A6-2CF. Die folgenden Informationen sind in diesem Handbuch zu finden: - Beschreibung des e.bloxx Systems mit Informationen der Systembestandteile und Moduleigenschaften. - Installationsbeschreibung der Module mit Anschlussbeschreibung für Versorgung und Bus. - Beschreibung der verschiedenen Messarten. - Beschreibung, wie das Modul e.bloxx A6-2CF mit Hilfe der Konfigurationssoftware ICP 100 konfiguriert wird. Diese Software besitzt eine integrierte Help-Funktion, die den Konfigurationsprozess detailliert beschreibt. - Spezifikationen des e.bloxx A6-2CF. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 7 e.bloxx A6-2CF MODULBESCHREIBUNG 2. MODULBESCHREIBUNG 2.1. Systemüberblick Die Module der Reihe e.bloxx wurden für die industrielle und experimentelle Prüftechnik entwickelt, speziell für mehrkanalige Messungen von elektrischen, mechanischen und thermischen Signalen an Prüfständen und Prüfeinrichtungen. Bild 2.1 - e.bloxx A6-2CF Das Modul e.bloxx A6-2CF, welches in diesem Handbuch beschrieben wird, ist ein modulares Messsystem für industrielle Prüfstände sowie für die Überwachung von Montage- und Produktionsprozessen. Dieses Modul ermöglicht ein einfaches und sicheres Messen von Größen wie Kraft, Weg, Drehmoment, Masse, Dehnung und Druck. Durch das modulare Design, die flexible Definition der Funktionalität und die standardisierten Schnittstellen, bietet das Modul eine maximale Einsatzmöglichkeit und lässt ausreichend Raum für zukünftige Prüfkonzepte. Standardisierte Schnittstellen garantieren die Integration von bis zu 127 Modulen in ein Netzwerk. 8 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH A3-4 A4-1 A4-4 Leistungsaufnahme [W] A5-1 A5-1 CR A6-1 A6-3 A6-2 A9-1 D1-1 D1-4 D2-1 10 - 30 VDC 1,5 6 12 1,5 6 1,5 6 1,5 1,5 2 6 5 2,3 1,5 6 2 Variablen 8 32 64 8 32 8 32 8 8 8 24 16 8 8 32 8 Analoge Eingänge 1 4 8 4 16 4 16 2/3/6 2 1 3 1 - - - - Analoge Ausgänge - - - - - - - - - 1 3 2 4 - - - Relais Ausgang 1 4 8 - - - - - - - - - - - - 4 Digitale Eingänge 1 4 8 1 4 - - 1 1 1 3 6 1 8 32 - Digitale Ausgänge - - - 1 4 - - 1 1 1 3 4 1 8 32 - Feldbusschnittstelle RS 485 Protokolle ASCII - Modbus-RTU - Profibus-DP - LocalBus Messgröße Sensorprinzip Spannung x x x x x x x - - - - - - - - - Strom x x x - - - - - - - - - - - - - Widerstand x x x - - - - - - - - - - - - - Pt100 / Pt1000 x x x - - - - x - - - - - - - - Kryo Sensor - - - - - - - - x - - - - - - - Thermoelement x x x - - x x - - - - - - - - DMS Vollbrücke x x x - - - - - - x x x - - - - DMS Halbbrücke - - - - - - - - - x x x - - - - Einzel-DMS (Viertelbr.) - - - - - - - - - x x x - - - - Induktive Vollbrücke - - - - - - - - - x x x - - - - Induktive Halbbrücke - - - - - - - - - x x x - - - - LVDT - - - - - - - - - x x x - - - - Potentiom. Aufnehmer x x x - - - - - - - - x - - - - 9 Piezoresist. Aufnehmer - - - - - - - - - - - x - - - - Status x x x x x - - x x x x x x x x - Frequenz - - - - - - - - - - - x - x x - Zähler - - - - - - - - - - - x - x x - e.bloxx A6-2CF MODULBESCHREIBUNG A3-1 2.2. Modultypen A1-8 Es stehen eine Reihe von e.bloxx Modulen zur Verfügung, die sich vor allem durch die Art und Anzahl der analogen und digitalen Ein- und Ausgänge unterscheiden. A1-4 Spannungsversorgung Tabelle 2.1. - Übersicht über die e.bloxx Module HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH A1-1 e.bloxx A6-2CF MODULBESCHREIBUNG 2.3. Modul Komponenten 1 2 3 4 1 … Steckbare Schraubklemme für den Anschluss des RS 485 Bus, der Spannungsversorgung, der Synchronisation und der Erdung (Schirm) 2 … Ein/Aus- und Fehler-Anzeige (rot/grün) 3 … Steckbare Schraubklemmen für den Sensoranschluss und die digitalen I/Os 4 … Busschnellverbinder Bild 2.2. - Komponenten des e-bloxx A6-2CF Anschlussklemme für RS 485, Spannungsversorgung, Synchronisation und Erdung Terminal Beschreibung A B RS 485 Bus Schnittstelle A RS 485 Bus Schnittstelle B +V 0V Spannungsversorgung +10 bis 30 VDC Spannungsversorgung 0V SYO SYI Synchronisationsausgang (Master) Synchronisationseingang (Slave) Erde (Schirm) Tabelle 2.2. – Belegung der Steckklemme für RS 485 Bus, Spannungsversorgung, Synchronisation und Erde Anschlussklemme für den Sensor, die analogen Ausgänge und die digitalen I/O Terminal Beschreibung UOut1 Spannungsausgang 1 GND Out2 Masse analog Spannungsausgang 2 GND UExc+ Masse analog Brückenspeisespannung (+) UExcUSen+ Brückenspeisespannung (-) Fühlerleitung (+) USenUSig+ Fühlerleitung (-) Messsignal (+) USigDO 1 .. 4 Messsignal (-) Digitale Ausgänge 1 bis 4 DI 1 .. 6 Digitale Eingänge 1 bis 6 Tabelle 2.3. – Belegung der Steckklemmen für Aufnehmeranschluss sowie Ein- und Ausgänge 10 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MODULBESCHREIBUNG 2.4. Funktionsüberblick Das Modul e.bloxx A6-2CF besitzt intern 16 konfigurierbare Konditionierungskanäle (Variablen). Der erste Kanal ist werksseitig immer mit dem analogen Eingang belegt. Das kann z. B. ein DMS- oder ein induktiver Aufnehmer in Halboder Vollbrückenschaltung mit einer Speisung von 1 V, 2,5 V oder 5 V sein. Die anderen 15 Kanäle können zur Signalkonditionierung (z. B. Skalierung, Minimum, Maximum, Hüllkurve, Run/Hold) für mathematische Berechnungen, für digitale I/Os (z. B. Status, Steuerung, Alarm, Grenzwerte, Toleranzband, 2-Punkt Regler) oder für analoge Ausgänge verwendet werden. Die Verknüpfung (Herstellen von Bezügen) der einzelnen Kanäle ist ebenfalls möglich. Die Definition der Kanäle erfolgt mit einer Tabelle in der Konfigurationssoftware ICP 100. Die Werte der einzelnen Kanäle können über die RS 485 Schnittstelle gelesen (Messwert, Brutto/netto, Maximum, Hüllkurve usw.) und auch geschrieben (Vorgabe, Status) werden. 2.5. Front-LED Die LEDs of der Front des e.bloxx Moduls bieten folgende Informationen: rechte LED LED grün LED rot LED rot + kurze Unterbrechung LED grün + kurz rot blinken LED rot schnell blinkend linke LED (DSP Funktion) LED grün LED rot Modul arbeitet korrekt, keine Übersteuerung, kein Kommunikationsfehler… allgemeiner Fehler, Übersteuerung, Kabelproblem allgemeiner Fehler, Übersteuerung, Kabelproblem + Kommunikationsfehler Signal ok + Kommunikationsfehler globaler Fehler, falsche Firmware kein DSP Fehler DSP Fehler Hinweis: Die rechte LED leuchtet rot, wenn das Signal die mit der ICP in der Spalte Bereich/Fehler eingestellten Bereichsgrenzen verlässt. 2.6. Galvanische Trennung Die folgenden drei Gruppen sind galvanisch voneinander getrennt: - Spannungsversorgung, digitale I/Os und Synchronisierung - Bus Schnittstelle - Analoge Ein- und Ausgänge HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 11 e.bloxx A6-2CF MODULBESCHREIBUNG 2.7. Blockschaltbild Die folgende Darstellung beschreibt die Funktionalität des Moduls e.bloxx A6-2CF. Bild 2.3. – Blockschaltbild des e.bloxx A6-2CF 12 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MONTAGE UND ANSCHLUSS DES E.BLOXX A6-2CF 3. MONTAGE UND ANSCHLUSS DES E.BLOXX A6-2CF 3.1. Umgebungsbedingungen Die Module e.bloxx A6-2CF sind gemäß IP 20 gegen Wasser, Schmutz und Kleinteile geschützt. Wenn es die Umgebungsbedingungen erfordern, können die Module entsprechend in wassergeschützte oder wasserdichte Gehäuse eingebaut werden. VDE-Richtlinien oder ähnliche Standards sind hierbei zu beachten. Bitte beachten Sie hierbei auch die in den technischen Daten angegebenen zulässigen Umgebungstemperaturen. 3.2. Anschlusstechnik Alle Anschlüsse erfolgen über Schraubklemmreihen. Die Klemmreihen sind steckbar und können vom Modul entfernt werden. Es sollen nicht mehr als zwei Adern mit einer Schraubklemme befestigt werden. In diesem Fall sollen beide Adern den gleichen Querschnitt besitzen. Für die korrekte Klemmung von Adern empfehlen wir die Verwendung von passenden Aderendhülsen. Hinweis: Der Anschluss von Adern bzw. das Ein- und Ausstecken der Klemme ist nur im ausgeschalteten Betrieb erlaubt. Zum Schutz vor Störsignalen empfehlen wir die Verwendung von geschirmten Kabeln für die Versorgung, die Busschnittstelle und die Signale. Hinweis: Für die Messsignale sollen jeweils einzeln geschirmte Kabel verwendet werden. Das Führen von mehreren Signalen in einem vieladrigen Kabeln kann zu Messfehlern führen. Hinweis: Es ist unbedingt erforderlich, die Module über den Erdungsanschluss auf deren Rückseite zu erden. Der Kabelschirm muss auf dem gleichen Potential liegen wie das Gehäuse. 3.3. Spannungsversorgung Für den Betrieb des Moduls e.bloxx A6-2CF ist eine ungeregelte Gleichspannung zwischen +10 und +30 VDC mit einer Restwelligkeit von < 3 Vss erforderlich. Der Eingang ist vor Überspannung und Verpolung geschützt. Durch den Schaltregler ist die Leistungsaufnahme von max. 5 W über den gesamten Spannungsbereich weitestgehend konstant. Die Leistungsaufnahme variiert mit der Höhe der Aufnehmerspeisespannung, dem Aufnehmerwiderstand und der Belastung der Ausgänge. Durch den niedrigen Stromverbrauch (ca. 200 mA bei 24 VDC) der Module können diese auch über größere Entfernungen versorgt werden. Mehrere Module können parallel mit einer Spannung im zulässigen Bereich versorgt werden. Der Spannungsabfall innerhalb der Leitung ist hierbei zu beachten. Bei Bedarf können die Versorgungsleitungen und die Busleitungen aus einem 4-adrigen Kabel verwendet werden . Die Versorgungsspannung für das Modul e.bloxx A6-2CF muss mit einer Sicherung max. 1 A (träge) abgesichert sein. Die Module haben eine interne reversible Sicherung zum Schutz vor Überspannungen, Überströmen und falscher Polarität. Hinweis: Je nach Typ des Netzteils kann es aufgrund von Schaltspitzen nicht ratsam sein, den Minuspol des Netzteils mit dem Erdungspotential des Modules (Gehäuse) zu verbinden. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 13 e.bloxx A6-2CF MONTAGE UND ANSCHLUSS DES E.BLOXX A6-2CF Bild 3.1. – Spannungsversorgung des e.bloxx A6-2CF 3.4. Feldbus-Schnittstelle Hier wird nur der Anschluss des e.bloxx A6-2CF an den Feldbus beschrieben. Eine detaillierte Beschreibung der Schnittstelle, der Formate und der Kommunikation finden Sie im Manual “e.bloxx Communication Guide“. Das Modul e.bloxx A6-2CF besitzt eine RS 485 Bus-Schnittstelle für den Anschluss an einen seriellen Feldbus. Der Bus muss an beiden Seiten mit den typischen Widerstandswerten abgeschlossen sein. Die maximale Leitungslänge hängt von der Übertragungsrate ab (siehe Handbuch “e.bloxx Communication Guide”) und darf unter keinen Umständen länger als 1,2 km per Bussegment oder 4,8 km unter Verwendung von 3 Repeater betragen. Pro Bussegment können maximal 32 Geräte und über mehrere Bussegmente können bis zu 127 Geräte angeschlossen. Verkabelung Allgemein wird das Modul e.bloxx A6-2CF über die Signalleitungen A und B des ankommenden Buskabels und A’ und B’ des weiterführenden Buskabels gemeinsam an die jeweiligen Klemmen angeschlossen (Bild 3.2). Alternativ kann der Bus auch über Stichleitungen angeschlossen werden (Bild 3.3). Das gewährleistet, dass die Busverbindung aller Module erhalten bleibt, auch wenn ein Modul ausgetauscht, bzw. die Schraubklemme gelöst wird. 14 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MONTAGE UND ANSCHLUSS DES E.BLOXX A6-2CF Bild 3.2. – Busanschluss eines e.bloxx A6-2CF an den RS 485 Feldbus Punkt zu Punkt Bild 3.3. – Busanschluss eines e.bloxx A6-2CF an den RS 485 Feldbus über Stichleitungen Die Stichleitungen sollten so kurz wie möglich, nicht länger als 30 cm sein. Hinweis: Die Anschlussbelegung A und B ist bei allen Modulen der Reihe e.bloxx getauscht mit der PROFIBUS-DB Definition. Deshalb müssen beim Einbinden der Module in ein Profibus-DP System die Anschlüsse A und B getauscht werden. Busstruktur Die Busstruktur ist eine Linienstruktur, in der jedes Bussegment mit den charakteristischen Impedanzen abgeschlossen werden muss. Zweige können durch bidirektionale Signalverstärker, sog. Repeater aufgebaut werden. Eine weitere Verzweigung der Struktur ist nicht erlaubt (keine Baumstruktur). Die max. Stichlänge zu einem Teilnehmer darf 30 cm nicht überschreiten. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 15 e.bloxx A6-2CF MONTAGE UND ANSCHLUSS DES E.BLOXX A6-2CF Die folgenden Bilder zeigen einige Beispiele von möglichen Bus-Topologien. Bedeutung der Symbole: … Busteilnehmer … Repeater … Bus Abschlusswiderstand ..... Bild 3.4. – Einfache Linienstruktur ..... ..... ..... Bild 3.5. – Erweiterte Linienstruktur ... : : : : Bild 3.6. – Linienstruktur mit Abzweigungen 16 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 0V I/O 8 0V I/O 7 I/O 6 I/O 5 I/O 4 I/O 3 I/O 2 B I/O 1 A 0V e.bloxx A6-2CF MONTAGE UND ANSCHLUSS DES E.BLOXX A6-2CF 10/100 BaseT Bild 3.7. - e.bloxx A6-2CF angeschlossen an e.gate * ... Wird das Modul e.bloxx A6-2CF zusammen mit einem e.gate verwendet, welches Daten sammelt, konzentriert und an ein weiteres Netzwerk überträgt, dann muss der Busabschluss im jeweils letzten e.bloxx Modul je Linie vorhanden sein. Auf der Gegenseite ist der Busabschluss im e.gate bereits integriert. Busanschluss an einen PC Die Busschnittstelle des e.bloxx A6-2CF basiert auf dem RS 485 Standard. PCs sind üblicherweise "nur" mit einer seriellen RS 232 Schnittstelle ausgestattet. Deshalb ist zur Kommunikation ein Schnittstellenwandler oder im PC eine RS 485 Einsteckkarte erforderlich. GANTNER INSTRUMENTS TEST & MEASUREMENT GMBH bietet einen kompakten Schnittstellenwandler, den ISK 200, mit einer integrierten Spannungsversorgung und automatischer Baudratenerkennung. Die Netzversorgung, der Busanschluss und die 24 VDC Ausgangsspannung sind zueinander galvanisch getrennt. Weiterhin bietet der ISK 200 die Möglichkeit den Busabschlusswiderstand ein- oder auszuschalten. Der Konverter ISK 200 ist als Tischgerät konzipiert. Das IRK 100 ist ein weiteres Modul der GANTNER INSTRUMENTS TEST & MEASUREMENT GMBH, welches als RS 485 Repeater oder als RS 485/RS 232 Konverter einzusetzen ist. Die Baudrate ist mit einem Drehschalter einstellbar. Der Abschlusswiderstand ist im Stecker vorzusehen. Der Repeater/ Konverter IRK 100 ist für die Schnappschienenmontage (DIN Schiene) 35 mm entsprechend DIN EN 50022 ausgelegt. Schnittstellenkonverter ISK 200 Repeater/Konverter IRK 100 Schnittstellenkonverter ISK 101 Bild 3.8. - Schnittstellenkonverter ISK 200, IRK 100 und ISK 101 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 17 e.bloxx A6-2CF MONTAGE UND ANSCHLUSS DES E.BLOXX A6-2CF Busverbindung Profibus-DP Für den Anschluss des Buskabels an die Schnittstelle kann der PC-typische 9-polige D-Subminiatur Stecker verwendet werden. Die Pinbelegung für die RS 485 Schnittstelle gemäß PROFIBUS zeigt Tabelle 3.1. Stecker 1 6 9 5 DB 9 Pin RS 485 Signal Identification 1 2 3 4 5 6 7 8 9 B / B´ C / C´ A / A´ - Schirm RP RxD/TxD-P CNTR-P DGND VP RP RxD/TxD-N CNTR-N Schirm, Erde Reserviert für Power Receive/Transmit-Data-P Control-P Data Ground Voltage Plus Reserved for Power Receive/Transmit-Data-N Control-N Tabelle 3.1. - Pin Belegung D-Subminiatur Stecker gemäß PROFIBUS Die Schirmung der Adern A und B ist erforderlich. Weitere Signalleitungen können bei Bedarf genutzt werden. Hinweis: Dadurch, dass die serielle Schnittstelle mehrere Protokolle bietet, ist es erforderlich beim Anschluss an Profibus_DP die Ader A und B zu tauschen. Busabschluss am Modul e.bloxx A6-2CF Um Signalreflexionen auf dem Bus zu vermeiden, muss jedes Bussegment an seinem physikalischen Beginn und Ende mit dem charakteristischen Widerstand abgeschlossen werden. Aus diesem Grund wird ein Abschlusswiderstand zwischen die Busleitungen A und B geschaltet. Zusätzlich wird die Leitung A über einen Pull-up Widerstand auf das Potential der +Uv und die Leitung B über einen Pull-down Widerstand auf DataGround gelegt. Diese Widerstände sorgen für ein störungsfreies und definiertes Potential, falls keine Daten über den Bus übertragen werden. Dieser Ruhepegel ist ein High Pegel. Das Modul e.bloxx A6-2CF hat diese Widerstände bereits eingebaut. Sie können aktiviert werden, indem der als Zubehör verfügbare Busabschlussstecker IBT 100 in den Sockel für die Schnellverbindung auf der Modulfrontseite eingesetzt wird. Es können aber auch separate Brücken, wie in der folgenden Abbildung gezeigt, eingesetzt werden. Rd Rt A B Ru U+ U- e.bloxx ohne Busabschluss Jumpers Rd Rt A B Ru U+ U- e.bloxx mit Busabschluss Bild 3.9. – Busabschluss am e.bloxx A6-2CF 18 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MONTAGE UND ANSCHLUSS DES E.BLOXX A6-2CF 3.5. Schirmungskonzept Bei einer stark gestörten Umgebung, so wie sie häufig in industriellen Bereichen anzutreffen ist, empfehlen wir die Schirmung der Bus- und Signalleitungen. Generell sollte der Schirm immer auf Schutzleiter/Gehäuse und nicht auf Schaltungsmasse (Ground) gelegt werden. Wenn erforderlich kann der Schirm auch entlang der Kabelführung mehrmals auf Schutzerde gelegt werden (Potentialausgleich). Bei kurzen Entfernungen, z. B. bei Stichleitungen, werden oft gute Ergebnisse erzielt, wenn der Schirm nur am Ende der Stichleitung aufgelegt wird. Busteilnehmer, wie Steuerungen (PLCs), Computer (PCs), Repeater, Schnittstellkonverter (ISK), etc., bieten im Allgemeinen die Möglichkeit, den Schirm auf Schutzleiter oder über spezielle Masseschienen auf Schutzleiter zu legen. Durch die Schirmung werden Störsignale über Schutzleiter abgeleitet, bevor sie in das Modul eindringen können. Die Schirmung des Aufnehmeranschlusses wird in Kapitel 4.2 beschrieben. Der Schirm der Buskabel wird über sog. Schirmklemmen verbunden. Der Schirm der Aufnehmerleitung wird auf die Klemme mit dem Erdungszeichen aufgelegt. Bild 3.10. – Erdung des Buskabelschirms an einem e.bloxx A6-2CF Hinweis: Der Schirm darf nicht auf Ground (GND, 0V) gelegt werden und sollte immer niederohmig und großflächig auf Schutzleiter liegen. 3.6. Busschnellverbinder Die Module der Reihe e.bloxx besitzen links und rechts auf der Frontseite Sockel für Busschnellverbinder. Diese ermöglichen eine schnelle Verbindung der Versorgungsspannung (+V und 0V) und der Busschnittstelle (A und B) von einem Modul zum nächsten mit den Busschnellverbindern ICM 100. Diese praktische Art der Verbindung ist von Vorteil, wenn mehrere Module auf einer Montageschiene sitzen. In diesem Fall ist nur ein Modul über die Schraubklemmen an Versorgung und Bus anzuschließen. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 19 e.bloxx A6-2CF MONTAGE UND ANSCHLUSS DES E.BLOXX A6-2CF Hinweis: Der Strom, der durch die Schnellverbinder und die Module fließt, darf 1 A nicht überschreiten. Deshalb soll die Versorgung in der Mitte mehrerer Module angeschlossen werden und es sollen nicht mehr als 5 Module mit Busschnellverbindern verbunden werden. Die Versorgung wird in diesem Fall am mittleren Modul angelegt, nach links und rechts werden jeweils 2 weitere Module über die Schnellverbinder angeschlossen. A B U+ U- Profilschine 35 mm (1.4 inch) Busschnellverbinder ICM 100 Bild 3.11. – Verbindung von vier e.bloxx Modulen mit Schnellverbinder ICM 100 20 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN 4. MESSUNGEN 4.1. Allgemein Das Modul e.bloxx A6-2CF besitzt einen analogen Eingang, zwei analoge Ausgänge, 6 digitale Eingänge und 4 digitale Ausgänge. Die Konfiguration der Ein- und Ausgänge des Moduls wird anwendungsspezifisch mit der Konfigurationssoftware ICP 100 vorgenommen. Die Anwendungen im Bereich Test und Prüfstände erfordern eine hohe Flexibilität in der Signalkonditionierung. Das Modul e.bloxx A6-2CF bietet eine Vielzahl von Konditionierungsmöglichkeiten: - Nullsetzen - Tarieren - Tiefpassfilter - Faktor - Maximum - Minimum - Spitze-Spitze-Signal - Hüllkurve positive und negativ - Sample & Hold - Frequenzmessung - Zähler - Arithmetische Funktionen - Grenzwert - Toleranzband - 2-Punkt Regler Mit der Software ICP 100 können, ganz auf die Anwendung abgestimmt, die einzelnen Funktionen miteinander kombiniert werden. Dieses Diagramm zeigt beispielhaft die Funktionalität für eine bestimmte Anwendung: Bild 4.1. – Beispiel für eine Signalkonditionierung HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 21 e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN Analoger Eingang An den analogen Eingang des Moduls e.bloxx A6-2CF können alle üblichen Brückenaufnehmer (DMS, piezoresistiv, induktiv), LVDT, potentiometrische Aufnehmer und Einzel-DMS (Viertelbrücke) angeschlossen werden: - DMS- und induktive Vollbrücke - DMS- und induktive Halbbrücke - Einzel-DMS Viertelbrücke (3 Leiterschaltung) - LVDT - Piezoresistive Aufnehmer - Potentiometrische Aufnehmer Alle Messbrücken sind als Wheatstone Brücken aufgebaut (nicht LVDT und Potentiometer). Diese ermöglicht eine stabile Messung von sehr kleinen Signalen. Da Wheatstone Brücken passiv sind, speist das Modul e.bloxx A6-2CF den Aufnehmer mit einer Brückenspeisespannung. Diese ist eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 4,8 kHz und den wählbaren Amplituden von 1 Veff, 2,5 Veff und 5 Veff. Das sogenannte Trägerfrequenzprinzip bietet durch das frequenzselektive Verhalten die Vorteile einer höheren Signalstabilität, eines besseren Signal-Rauschverhältnisses und ein unempfindlicheres Verhalten gegenüber Störsignalen (EMV). Außerdem kann es mit ohmschen und induktiven Aufnehmern betrieben werden. Messbereich Abhängig von der Brückenspeisespannung können am e.bloxx A6-2CF folgende Messbereiche gewählt werden: Brückenspeisespannung / Brückenwiderstand ± 5 Veff / > 350 Ohm ± 2,5 Veff / > 175 Ohm ± 1 Veff / > 70 Ohm niedrig skalierbarer Bereich 2,5 mV/V 0,1 … 2,5 mV/V 5,0 mV/V 0,2 … 5,0 mV/V 12,5 mV/V 0,5 … 12,5 mV/V mittel skalierbarer Bereich 50 mV/V 2 … 50 mV/V 100 mV/V 4 … 100 mV/V 250 mV/V 10 mV/V … 250 mV/V hoch skalierbarer Bereich 250 mV/V 10 … 250 mV/V 500 mV/V 20 … 500 mV/V 1250 mV/V 50 … 1250 mV/V Tabelle 4.1. – Messbereiche für Brückenmessungen Die angegebenen Grobbereiche werden in der Eingangsschaltung durch feste Verstärkungen definiert. Die Auswahl von niedrigeren Messbereichen wird durch Kalkulation im Digitalen Signalprozessor (DSP) erreicht. Durch die hohe Auflösung des DAU von 19 Bit (z. B. 2,5 mV/V = 250.000 Schritte) ergibt sich auch in Teilbereiches von z. B. 0,5 mV/V eine hohe Auflösung von 50.000 Schritten. Um das Signal am analogen Ausgang abbilden zu können, wandelt ein DAU mit 16 Bit die genannten 50.000 Schritte in 10 V. So kann das Modul e.bloxx A6-2CF wie ein analoger Verstärker mit einem Eingangsbereich von 0,1 bis 1.250 mV/V eingesetzt werden. Diese neue Methode ist unter dem Begriff “Vollständige Digitalisierung“ bekannt und wird bisher nur in High-End Geräten eingesetzt. Durch diese Methode werden interne Schalter und Abgleichelemente überflüssig. Ein weiterer Vorteil ist die gute Störunempfindlichkeit, die durch die geringe analoge Verstärkung gewährleistet wird. Mit der ICP 100 Konfigurationssoftware wird in der Konfigurationstabelle in der Spalte “Sensor” der Grobbereich ausgewählt und in der Spalte Format/Abgleich erfolgt die Skalierung. 22 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN Digitaler Eingang Die digitalen Eingänge bieten die Funktionen • • • • • Digitaler Status Eingang, host-gesteuert Zähler Auf- und Abwärtszähler Quadraturzähler Frequenzmessung Die maximal zulässige Eingangsspannung liegt bei 30 VDC. Die Eingänge besitzen eine sogenannte “Aktiv-High-Logic“. Eingangsspannungen zwischen 10 V und 30 V werden als logisch High, Spannungen unter 2 V als logisch Low interpretiert. Der maximale Eingangsstrom (fan in) ist 6 mA bei 30 V. Bild 4.2. – Definition der Signalpegel und der logischen Pegel Analoger Ausgang Das Modul e.bloxx A6-2CF besitzt zwei voneinander unabhängige Analogausgänge. Die Ausgänge arbeiten als Spannungsausgänge in einem Nennbereich von ±10 VDC. Die Auflösung der DAU ist 16 Bit. Die Spannungsausgänge können mit >5 kΩ belastet werden Beide Analogausgänge können unabhängig voneinander jedes beliebige Signal der definierten Signalkonditionierung, der Arithmetik oder der Vorgabekanäle ausgeben. So kann z. B. der Messwert und der Maximumwert oder der Brutto und der Nettowert ausgegeben werden. Über den Vorgabekanal kann ein beliebiges Signal vom Steuerrechner vorgegeben und am Analogausgang ausgegeben werden. Digitaler Ausgang Der digitale Ausgang unterstützt die zwei Möglichkeiten: • Digitaler Status Ausgang, host-gesteuert • Digitaler Status Ausgang, prozess-gesteuert Über die digitalen Ausgangssignale können Statusinformationen entsprechend der Konfiguration ausgegeben werden. Diese Statusinformationen können vom Prozess abgeleitet werden. Eine typische Anwendung könnte ein akustisches oder optisches Signal bei Messwertüber- oder unterschreiten eines Grenzwertes sein. Der digitale Ausgang kann aber auch vom Host gesetzt werden. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 23 e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN 4.2. Analoger Eingang Folgende Klemmen sind für den Aufnehmeranschluss vorgesehen: Bild 4.3. – Klemmen für den analogen Eingang Klemme Beschreibung UExc+, UExcUSen+, USen- Symmetrische Aufnehmerspeisung, 5,0 Veff, 2,5 Veff, 1,0 Veff bei 4,8 kHz TF Fühlerleitungen um den Einfluss des Kabelwiderstandes zu kompensieren. Nominelle Speisespannung liegt tatsächlich am Aufnehmer an (5-/6-Leiterschaltung). Besitzt der Aufnehmer keine Fühlerleitungen, muss eine Brücke UExc+ und USen+ sowie UExc- und USen- eingesetzt werden. Signaleingang, 2 Adern bei Vollbrücke und LVDT. Bei Halbbrücken, Viertelbrücken und potentiometrischen Aufnehmern wird nur eine Ader (USig+) angeschlossen. USig+, USig- Tabelle 4.2. - Aufnehmeranschluss Schirmung des Aufnehmerkabels Beim Messen von sehr kleinen Signalen wird normalerweise ein geschirmtes Anschlusskabel verwendet. Speziell für den Anschluss von DMS-Aufnehmern empfehlen wir die Verwendung von Kabeln mit paarweise geschirmten Adern. Es gibt keine feste Regel, wie der Schirm am e.bloxx A6-2CF aufzulegen ist. Für den Fall, dass der Kabelschirm am Aufnehmer auf Gehäuse/Schutzleiter aufliegt, kann ein zusätzliches Auflegen am Modul durch große Potentialunterschiede Probleme bereiten. Wir empfehlen für diesen Fall einen massiven Potentialausgleich zwischen Aufnehmer und Schaltschrank. Ist das nicht möglich, könnten mit einem offenen Schirm am Modul bessere Resultate erreicht werden. Ist der Schirm nicht am Aufnehmer geerdet, so ist er auf jeden Fall am Modul die Erdung vorzunehmen. Im Zweifelsfall macht es Sinn, zu erproben welche Methode die besten Resultate liefert. Auch das Modul selbst ist immer mit der Erdungsschraube auf der Rückseite zu erden. Folgendes Vorgehen empfehlen wir, um das Modul e.bloxx A6-2CF in wenigen Schritten an den Sensor anzupassen: 1. Wird eine bestimmte Aufnehmerspeisung für einen Aufnehmer empfohlen, die entsprechende Spannung auswählen. 2. Auswahl des Sensortyps, z. B. Brücke. 3. Auswahl des optimalen Bereiches niedrig, mittel oder hoch (Tabelle 4.1) der am Nahesten über der Empfindlichkeit des Aufnehmers liegt. Bevorzugen einer hohen Brückenspeisung, z. B. Aufnehmerempfindlichkeit 2 mV/V, 2,5mV/V bei 5 Veff auswählen. Hinweis: Bei der Wahl der Speisespannung sollte folgenden Aspekten beachtet werden: - Vorgaben vom Aufnehmerhersteller - Aufnehmerwiderstand (Tabelle 4.1) - Thermische Bedingungen am Sensor (z. B. DMS auf Keramik) 4. Auswahl Sensortyp, Vollbrücke oder Halbbrücke. 5. Anschließen des Aufnehmers wie in der Software ICP 100 angezeigt. 24 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN 4.2.1. DMS- und induktive Vollbrücke (4-Leiterschaltung) Bild 4.4. – Anschlussschema und interne Beschaltung Normalerweise haben piezoresistive Aufnehmer einen rel. hohen Widerstand (z. B. 4 kΩ). Die Kabellänge sollte deshalb nicht länger als 20 m sein. Der Einsatz von Kabeln mit sehr niedrigen Kapazitäten (ca. 100-150 pF/m) wird empfohlen. 4.2.2. DMS- und induktive Vollbrücken (6-Leiterschaltung) Bild 4.5. – Anschlussschema und interne Beschaltung Durch den hohen Widerstand ist der Anschluss von piezoresistiven Aufnehmern in 6-Leiterschaltung nicht erforderlich. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 25 e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN 4.2.3. DMS- und induktive Halbbrücken (3-Leitertechnik) Bild 4.6. – Anschlussschema und interne Beschaltung Die Aufnehmerhalbbrücke wird im Modul durch eine interne Hallbrücke zur Vollbrücke ergänzt. 4.2.4 DMS- und induktive Halbbrücken (5-Leiterschaltung) Bild 4.7. – Anschlussschema und interne Beschaltung 26 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN 4.2.5. Einzel-DMS mit externem Ergänzungswiderstand (3-Leitertechnik) RE DMS Bild 4.8. – Anschlussschema und interne Beschaltung Der Einzel-DMS wird extern mit einem stabilen Ergänzungswiderstand RE zu einer Halbbrücke ergänzt und im Modul wird diese externe Halbbrücke durch eine interne Hallbrücke wiederum zur Vollbrücke ergänzt. 4.2.6 Einzel-DMS mit externem Ergänzungswiderstand (5-Leitertechnik) Bild 4.9. – Anschlussschema und interne Beschaltung 4.2.7. DMS-Viertelbrücke, Einzel-DMS (3-Leiterschaltung) Eine Viertelbrücke besitzt lediglich einen aktiven Widerstand an der Messstelle. Die Komplettierung zur Vollbrücke erfolgt im Messverstärker und in dem Anschlussstecker Terminal B14. Die erste Halbbrücke wird im Terminal B14 komplettiert und die zweite Vollbrücke im Modul. Die Dreileitermethode ist typisch für die Messungen mit Einzel-DMS, sie wird verwendet, um Kabeleinflüsse zu kompensieren. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 27 e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN Bild 4.10. – Anschlussschema und Schaltung Um mit einem einzelnen DMS messen zu können, ist es erforderlich das Zubehörteil “e.bloxx Terminal B14” einzusetzen. Dieses Terminal besitzt einen sehr präzise abgeglichenen und temperaturstabilen Ergänzungswiderstand. Das Messmodul wird in der Betriebsart Halbbrücke betrieben. Das Terminal B14 steht für DMS-Widerstände von 120 Ω, 350 Ω oder 700 Ω zur Verfügung. Durch die 3-Leiterschaltung wird der Kabelwiderstand kompensiert. Folgende Formel dient zur Kalibrierung der Messkette: Signal [mV/V] = F/4 * ε * k/1000 k = k-Faktor des DMS ε = Dehnung [µm/m] F = Brückenfaktor (Anzahl der aktiven DMS in der Brücke) Hinweis: Bei sehr großen Dehnungen ist die Wheatstone-Brücke prinzipiell nicht linear, d.h. die Umsetzung der Widerstandsänderung des DMS in ein Spannungsverhältnis in mV/V ist nicht linear. Dieser Fehler wird bei einer 2Punkt-Kalibrierung nicht kompensiert. Bei Bedarf kann aber die Linearisierungsmöglichkeit des Moduls genutzt werden. 4.2.8. LVDT Aufnehmer (Linear Variable Differential Transducer) Bild 4.11. – Anschlussschema und Schaltung 28 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN Durch die galvanische Isolation zwischen Primär- und Sekundärspule ist es zur Schaffung von eindeutigen Potentialverhältnissen erforderlich, einen hochohmigen Widerstand in den Verstärkereingang gegen Masse zu schalten. Das Modul e.bloxx A6-2CF schaltet diesen Widerstand bei der Auswahl LVDT. 4.2.9. Potentiometrische Aufnehmer Bild 4.12. – Anschlussschema und Schaltung Potentiometrische Aufnehmer besitzen einen relativ hohen Widerstand (z. B. 5 kΩ). Die Kabellänge sollte nicht länger als 20 m sein. Der Einsatz von Kabeln mit sehr niedrigen Kapazitäten (ca. 100-150 pF/m) wird empfohlen. 4.3. Analoge Ausgänge 4.3.1. Analoger Spannungsausgang Bild 4.13. – Anschlussschema HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 29 e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN Die beiden analogen Spannungsausgänge stellen zwei unabhängige Spannungen, die jeder internen Variablen zuordenbar sind, zur Verfügung. Die nominelle Ausgangsspannung liegt zwischen -10 und +10 VDC. Innerhalb dieser Spanne ist der analoge Ausgang durch zwei Wertepaare linear skalierbar. Bei -10,2 bzw. +10,2 VDC endet der Spannungsbereich. Beide analogen Ausgänge sind mit einer ohmschen Last von > 5 kΩ belastbar. 4.4. Digitale Eingänge 4.4.1. Status Erfassung Bild 4.14. – Anschlussschema und Schaltung für die Statuserfassung Bild 4.15. - Signaldiagramm für die Statuserfassung Für die Verarbeitung digitaler Statusinformationen (ein/aus, offen/geschlossen, links/rechts, usw.) wird das am Eingang anliegende Signal erfasst und im Modul als auch über den Bus zur Verfügung gestellt. Im Modul können beispielsweise Vorgänge wie Tarieren, Speicher löschen oder Run/Hold gesteuert werden. Es ist auch möglich, lediglich die digitale Eingangsinformation über den Bus an den Host zu übermitteln. Der digitale Eingang ist gesetzt (aktiv), so lange das angelegte Spannungssignal >10 V ist. Signale < 2 V werden als passiv erkannt. 30 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN 4.4.2. Frequenzmessung Abb. 4.16. Anschlussschema und Schaltung für Frequenzmessung Abb. 4.17. Signaldiagramm für die Frequenzmessung Die Frequenzmessung erfolgt auf der Basis einer Zählung von Eingangsimpulsen während einer definierbaren Zeit. Die Auflösung der Frequenzmessung kann wie folgt bestimmt werden: A=T/f A... Auflösung T... Zeitbasis f ... Eingangsfrequenz Ist die Zeitbasis z. B. 2 s, so wird bei einer Eingangsfrequenz von 2.000 Hz ein Zählerwert von 4.000 erreicht. Die Frequenzdarstellung kann demnach in 0,5 Hz Schritten erfolgen, z. B. 1.854,5 Hz. Die Auflösung der Frequenzmessung ist in diesem Fall 0,5 Hz / 2.000 Hz = 0,025 %. Wird bei gleicher Eingangsfrequenz eine Zeitbasis von 5 s gewählt, so wird in dieser Zeit ein Zählerstand von 10.000 erreicht. Die Darstellung kann hier in 0,2 Hz Schritten erfolgen, die Auflösung ist 0,01 %. Es ist ratsam, die Zeitbasis möglichst groß zu wählen, um eine hohe Auflösung zu erreichen. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 31 e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN 4.4.3. Zähler Abb. 4.18. Anschlussschema und Schaltung für den Zähler Abb. 4.19. Signaldiagramm für den Zähler Für die Funktion des einfachen Zählers wird der digitale Eingang DI 1 genutzt. Mit jedem Zählimpuls wird ein Schritt nach oben gezählt. Der Zähler kann über den Bus oder über einen weiteren digitalen Eingang zurückgesetzt werden. 4.4.4. Auf-/Abzähler Abb. 4.20. Anschlussschema und Schaltung für den Auf-/Abzähler 32 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN Abb. 4.21. Signaldiagramm für den Auf- /Abzähler Die Funktion Auf- / Abzähler erfordert den Anschluss von den zu zählenden Impulsen und einem Signal welches die Zählrichtung vorgibt. Die digitalen Eingänge DI1 und DI2 werden für diese Funktion genutzt. Über den Eingang DI 1 wird bei der positiven Flanke des Signals gezählt. Mit dem digitalen Eingang DI 2 ist die Zählrichtung zu definieren. Ist der Eingangspegel für die Richtungswahl (DI2) „low“ bzw. offen, so zählt der Zähler aufwärts, ist der Pegel „high“, so zählt er abwärts. 4.4.5. Quadraturzähler Abb. 4.22. Anschlussschema und Schaltung für den Quadraturzähler Abb. 4.23. Signaldiagramm für den Quadraturzähler HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 33 e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN Die Funktion des Quadraturzählers beruht auf der Erfassung von 2 Rechtecksignalen, die in Ihrer Phasenlage zueinander um +90 oder –90° verschoben sind. Je nach Phasenlage zählt der Zähler bei jeder Flanke auf- oder abwärts. Ein Vorzeichenwechsel der Zählrichtung erfolgt durch den Phasensprung. Ist die Phasenlage von D 1 voreilend, so ist die Zählrichtung positiv, ist sie nacheilend, so ist die Zählrichtung negativ. Die folgende Tabelle zeigt die Funktion des Quadraturzählers: Digitaler Eingang 1 Flanke 0 - 1 Flanke 0 - 1 Flanke 1 - 0 Flanke 1 - 0 Pegel 1 Pegel 0 Pegel 0 Pegel 1 Digitaler Eingang 2 Pegel 0 Pegel 1 Pegel 1 Pegel 0 Flanke 0 - 1 Flanke 0 - 1 Flanke 1 - 0 Flanke 1 - 0 Zählrichtung positiv / aufwärts negativ / abwärts positiv / aufwärts negativ / abwärts positiv / aufwärts negativ / abwärts positiv / aufwärts negativ / abwärts 4.5. Digitale Ausgänge 4.5.1. Digitaler Status Ausgang - hostgesteuert Bild 4.24. – Anschlussschema für den digitalen, hostgesteuerten Ausgang Bild 4.25. - Signaldiagram für den digitalen, hostgesteuerten Ausgang Mit dem hostgesteuerten digitalen Statusausgang können digitale Statusinformationen, welche das Modul über den Bus empfängt, vom Host gesteuert werden. Die angelegte Spannung soll im Bereich von 10 to 30 VDC liegen. Sie muss entweder extern bereitgestellt, oder kann auch von der Versorgung der Module abgegriffen werden. 34 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF MESSUNGEN Der Status der digitalen Ausgänge kann über den Bus gelesen werden. 4.5.2. Digitaler Status Ausgang – prozessgesteuert Bild 4.26. – Anschlussschema für den digitalen, prozessgesteuerten Ausgang Bild 4.27. – Signaldiagram für den digitalen, prozessgesteuerten Ausgang Mit dem prozessgesteuerten Ausgang stellt das Modul e.bloxx A6-2CF eine Überwachung und Beurteilung von gemessenen, konditionierten oder berechneten Werten zur Verfügung. Alarme, Grenzwertbeurteilungen, Toleranzfeldüberwachungen und 2-Punktregler sind so zu realisieren. Wird die vorgegebene Kondition eingehalten bzw. nicht eingehalten, wird der Ausgang aktiv bzw. passiv geschaltet. Es können im Modul mehrere Bedingungen logisch verknüpft und das Gesamtresultat als digitale Information ausgegeben werden. Alle Bedingungen (aktiv/passiv, Hysterese, Referenz) können vom Anwender mit der Konfigurationssoftware ICP 100 frei definiert werden. Die angelegte Spannung soll im Bereich von 10 to 30 VDC liegen. Sie muss entweder extern bereitgestellt, oder kann auch von der Versorgung der Module abgegriffen werden. Der Status der digitalen Ausgänge kann über den Bus gelesen werden. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 35 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION 5. KONFIGURATION 5.1. Allgemeine Informationen zur Konfigurationssoftware ICP 100 Das Modul e.bloxx A6-2CF kann vollständig mit der Konfigurationssoftware ICP 100 konfiguriert werden. Sie enthält alle Funktionen, um Modulparameter wie Baudrate und Adresse einzustellen, alle Ein- und Ausgänge zu definieren sowie alle Messparameter wie die Kalibrierung und die Signalkonditionierung zu parametrieren. Die Software ICP 100 bietet außerdem die Möglichkeit, Messwerte in Echtzeit anzuzeigen. In der Konfigurationssoftware ICP 100 gibt es die drei Registerblätter "Info", "Variablendefinition" und "Moduleinstellungen". Diese werden im Offline-Konfigurationsmodus, also auch ohne angeschlossenes Modul angezeigt. Im Online-Modus mit angeschlossenem Modul kommt das Registerblatt "Messen" hinzu. - "Info": Auf dieser Registerkarte werden verschiedene Informationen wie Seriennummer und Firmwarestand angezeigt. - "Messen": Hier werden die aktuellen Werte aller Kanäle angezeigt. Funktionen wie Tarieren oder Speicher löschen werden hier durchgeführt. - "Variablendefinition": Hier werden alle Ein- und Ausgänge und alle Kanäle definiert und parametriert. Dies erfolgt in einer Konfigurationstabelle, die mit dieser Registerkarte angezeigt wird. - "Moduleinstellungen": Auf dieser Karte werden die allgemeinen Moduleinstellungen wie Baudrate, Adresse, Protokoll angezeigt bzw. eingestellt. Dieses Handbuch gibt eine Beschreibung darüber, wie das Modul e.bloxx A6-2CF konfiguriert wird. Eine detaillierte Beschreibung aller Funktionen der Software ICP 100 ist in den Hilfe-Funktionen der Software zu finden. Hinweis: Um die mit der Software durchgeführten Änderungen an einer Konfiguration in einem e.bloxx A6-2CF wirksam werden zu lassen, müssen diese zunächst in das Modul geschrieben werden. Hierzu dient der Befehl Ins Modul senden oder Ins Modul senden unter... im Menü Datei oder die entsprechende Schaltfläche ( ) in der Symbolleiste. 5.2. Einstellen der Adresse und der Baudrate Bevor ein e.bloxx A6-2CF mit einem PC oder einer Steuerung (SPS) kommunizieren kann, muss die Adresse und die Baudrate des e.bloxx A6-2CF eingestellt werden. Dabei ist zu beachten: - Bei allen Teilnehmern am Bus muss die gleiche Baudrate eingestellt sein. - Jede Adresse darf nur einmal innerhalb einer Bustopologie verwendet werden. Folgende Tabelle zeigt die möglichen einstellbaren Baudraten der verschiedenen Protokolle: Bus Parameter ASCII Protokoll MODBUS Protokoll LOCAL-BUS Protokoll PROFIBUS-DP Protokoll Adresse 1 ..... 127 1 ..... 127 1 ..... 127 1 ..... 126 19.200 bps 19.200 bps 19.200 bps 19.200 bps 38.400 bps 38.400 bps 38.400 bps - 57.600 bps 57.600 bps 57.500 bps - 93.750 bps 93.750 bps 93.750 bps 93.750 bps Baudrate 115.200 bps 115.200 bps 115.200 bps - - - 187.500 bps 187.500 bps - - 500 kbps 500 kbps - - 1500 kbps 1500 kbps Tabelle 5.1 - Einstellmöglichkeiten für Adresse und Baudrate bei einem e.bloxx A6-2CF 36 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Wenn bei der Lieferung keine besonderen Angaben gemacht werden, hat das Modul e.bloxx A6-2CF die Adresse 1 und eine Baudrate von 1,5 Mbps. Die Einstellungen können mit der Software ICP 100 geändert werden. Einstellungen mit der Software ICP 100 über den Bus: Auf der Registerkarte "Moduleinstellungen" wird die aktuelle Adresse und Baudrate des e.bloxx A6-2CF angezeigt und kann hier auch geändert werden. Mit dem Menübefehl Ins Modul senden oder Ins Modul senden als... im Menü Datei oder durch anklicken des Feldes werden die neuen Einstellungen ins Modul gesendet und aktiv. Hinweis: Die Adresse 0 ist bei Verwendung des PROFIBUS-DP für den PC belegt und kann deshalb für das Modul nicht gewählt werden. Die Adresse 127 ist für Broadcast-Übertragungen in PROFIBUS-DP reserviert. 5.3. Registerkarte "Moduleinstellungen" Mit der Registerkarte Moduleinstellungen werden folgende Einstellungen vorgenommen: Bild 5.1. - Registerkarte "Moduleinstellungen" - Standort: Bearbeiter: Konfig. Datum: Adresse: Protokoll: - Üb. Format: - Antw. Verzög.: - Timeout: - Spezialdaten: Standortbeschreibung jedes einzelnen e.bloxx A6-2CF. Z. B. Name der Person, welche die Module konfiguriert hat. Zeigt das Datum der letzten Konfiguration. Adresse des e.bloxx A6-2CF. Wird nur angezeigt, wenn das e.bloxx A6-2CF online ist. Zeigt das Busprotokoll an, welches für die Kommunikation mit einem PC oder einer SPS verwendet wird. Diese Einstellung wird nur angezeigt, da alle Protokolle (Kapitel 2.2) automatisch eingestellt werden. Beim Betrieb mit der ICP Software wird daher immer LocalBus angezeigt. Das Charakterformat ist fest auf 8E1 eingestellt. Es zeigt die Anzahl der Daten (hier 8) Parität (hier e (even = gerade)) und Stoppbits (hier 1) an. Wird nur im Online-Mode angezeigt. Bestimmt die Zeit, wie lange ein Modul nach einer Anfrage wartet bis es eine Antwort zum Host (PC/SPS) sendet. Erfolgt innerhalb dieser Zeit keine Kommunikation, werden alle hostgesteuerten Funktionen (digitaler und analoger Ausgang, Vorgabewerte) in einen sicheren definierten Status gebracht. Sobald die Kommunikation wieder aufgenommen ist, werden die Werte aktualisiert. Wenn eine spezielle Funktionalität (Firmware) im Modul geladen ist, können hier bestimmte Eingaben erforderlich sein. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 37 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Nach dem Ändern der Einstellungen müssen die Daten in das Modul übertragen werden damit sie wirksam werden. Das geschieht mit dem Menübefehl Ins Modul senden oder Ins Modul senden als... im Menü Datei oder durch anklicken des Feldes . 5.4. Registerkarte "Variablendefinition" Bis zu 16 Kanäle (Kanäle) (real oder virtuell) können in einem e.bloxx A6-CF gesetzt werden. Sie definieren, wie die Signalkonditionierung, die Ein- und Ausgänge verwendet werden. Der Wert einer jeden Variablen kann über den Feldbus ausgelesen werden. Die Kanäle werden in der Variablentabelle der Software ICP 100 definiert. Diese Tabelle wird in der Registerkarte "Variablendefinition" angezeigt. Bild 5.2. – Beispiel einer Variablentabelle In der Abbildung sind alle 16 Kanäle dargestellt, 6 Kanäle sind definiert. Um eine neue Variable hinzuzufügen, reicht ein Klick auf die erste Spalte der entsprechenden Zeile. Es öffnet sich die Dialogbox, in der der Typ der neuen Variable ausgewählt werden kann. Es gibt 8 verschiedene Variablentypen: - Alarm: - Analoger Eingang: - Analoger Ausgang: - Arithmetik: - Digitaler Eingang: - Digitaler Ausgang: - Vorgabe: - Signalkonditionier.: 38 Wird genutzt, um eine andere Variable zu überwachen oder bei bestimmten Bedingungen eine Alarmnachricht zu generieren. Hierzu stehen jeweils 4 Grenzwerte, die miteinander verknüpft sind zur Verfügung. Die Alarmnachricht kann über den Bus gelesen werden. Wird als eigentliche Messvariable genutzt. In den Spalten Sensor und Art ist es möglich, die Messfunktion auszuwählen (siehe Kapitel 4). Gibt zugeordnete Signale (Brutto, netto, Rohwert, Spitzenwert, usw.) als analoge Spannung aus. Diese Variable ermöglicht Berechnungen mit den einzelnen Kanäle und Konstanten. Das Ergebnis wird als Wert zur Verfügung gestellt und kann für weitere Konditionierungen (Run/Hold, Analogausgang...) verwendet werden. Die Arithmetik-Kanäle arbeiten mit einer maximalen Rate von 1000/s. Wird benutzt, um digitale Statussignale zur erfassen. Gibt digitale Statussignale oder prozessbezogene Signale aus. In der Spalte Art kann die Funktion (Status oder Prozessausgang) gewählt werden. Der Wert dieser Variablen wird vom Host über den Bus gesetzt. So ist es möglich, Werte, die im Arithmetik-Variable oder zur Grenzwertüberwachung verwendet werden, vorzugeben. In dieser Variable ist es möglich, eine Konditionierung des gemessenen Wertes zu parametrieren. Dies umfasst Funktionen wie zusätzliche Skalierung, Run/Hold, Minimum, Maximum, Hüllkurve, Auswahl unabgeglichener-, Brutto- oder Nettowert. Die Konditionierungsrate ist 5000/s. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Die Einstellung aller parametrierter Kanäle wird in der entsprechenden Spalte der Variablen angezeigt. Um Einstellungen zu verändern, reicht ein Klick auf das entsprechende Feld in der Variablentabelle. 5.4.1 Sensoranpassung, Kalibrierung Um das Modul an den angeschlossenen Sensor anzupassen, sind einige Schritte erforderlich. Alle Einstellungen können in der Registerkarte "Variablendefinition" durchgeführt werden. Die Tabelle zeigt die Spalten die für eine schrittweise Parametrierung verwendet werden. 16 Zeilen stehen für Signalkonditionierung, Arithmetik, analoge und digitale Ein- und Ausgänge zur Verfügung. Mit einem Mausklick in ein Feld öffnet sich das entsprechende Pop-up Menü. Spalte "Typ" Im Fenster "Variable" ist der Variablentyp wählbar. Üblicherweise ist Variable 1 mit dem analogen Eingang belegt. Beispiel: Analoger Eingang Spalte "Variablenname" Mit dieser Funktion erhält die Variable einen Namen. Die maximale Länge ist 20 Zeichen. Beispiel: Presskraft HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 39 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Spalte "Sensor" In dieser Spalte wird das Sensorprinzip, die Brückenspeisespannung, der grobe Messbereich und bei Bedarf eine Linearisierung der Sensorkennlinie gewählt. Der Grobmessbereich wird durch verschiedene Verstärkungsfaktoren eingestellt. Der Analog-/Digitalwandler wandelt den groben Messbereich mit einer Auflösung von 19 Bit bzw. ±250.000 Schritte. Teilbereiche, wie z. B. 0,5 mV/V werden in der Spalte Format/Abgleich gewählt. Änderungen in der Spalte Sensor setzen die folgenden Spalten auf die Default-Einstellungen. Die folgenden Informationen und Einstellungen sind möglich: - Sensorprinzip: Brücke (DMS, induktiv, potentiometrisch), LVDT - Brückenspeisespannung: ±5 Veff, ±2,5 Veff, ±1 Veff - Grobmessbereich: niedrig, mittel, hoch (s. Tabelle 4.1.) Beispiel: Brücke, Speisung 5 Veff, Grobmessbereich 2.5 mV/V Hinweis: Nach dem Ändern des Sensortyps, Brückenspeisespannung oder des Grobmessbereiches muss die Messkette neu kalibriert werden (Spalte Format/Abgleich). - Linearisierung: 8 Punkte, lineare Interpolation zwischen den Punkten. Hinweis: Es ist nicht möglich, die Charakteristik von Standardsensoren in der Sensordatenbank zu verändern. Mit der Funktion "Kopieren" können bestehende Sensoren modifiziert, mit der Funktion „Neu“ neu in die Datenbank aufgenommen werden. Beispiel: Die Linearisierungsfunktion ist hilfreich, um z. B. die Messung mit nichtlinearen induktiven Aufnehmer zu optimieren oder um das Verhältnis zwischen gefragter Messgröße und gemessenem Signal anzupassen (Füllstand durch Massebestimmung). 40 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Vorgabe der Linearisierungskennlinie Die Definition der Linearisierungskennlinie kann nach drei Methoden erfolgen: Eingabe der diskreten Wertepaare Importieren der Wertepaare aus einer Datei (z. B. Excel) Einmessen (online) der Kennlinie z. B. durch Sensorbelastung oder Kalibriergerät • Eingabe der diskreten Wertepaare Die vorhandenen Wertepaare werden nach Klicken auf „Neu“ im Fenster „Neuer Punkt“ eingetragen oder nach Klicken auf „Bearbeiten“ im Fenster „Punkt bearbeiten“ verändert. • Importieren der Wertepaare aus einer Datei Nach der Auswahl eines neuen, oder der Kopie eines vorhandenen Sensors, kann im oben abgebildeten Fenster die Funktion „Importieren“ gewählt werden. Mit der Funktion „Datei ...“ wird die Quelle für die Linearisierungswerte gewählt. Diese werden importiert mit der Wahlmöglichkeit für die Anfangs- und Endzeile/-spalte der Quelldatei. Weiterhin können das Trennzeichen und die Verwendung der importierten Werte gewählt werden. Sollen sie den bereits bestehenden Werten hinzugefügt werden oder sollen sie diese ersetzen. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 41 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION • Einmessen der Kennlinie Das Einmessen der Kennlinie erfolgt „online“. Dies bedeutet, das Modul muss zunächst auf eine abgleichbare Linearisierungskennline vorbereitet werden. Nach dem duplizieren eines vorhandenen Datensatzes und der Vergabe eines Namens im Fenster „Sensor“, erfolgt das mit der Funktion „Setze abgleichbar“. Es wird automatisch ein weiterer Datensatz generiert und den bestehenden Sensoren hinzugefügt, der mit dem Ziel der Einmaligkeit zusätzlich seine Checksumme im Namen trägt. Nach dem Schließen des Fensters werden die Einstellungen durch anklicken des Feldes in das Modul geschrieben. Anschließend wird wieder das Fenster der Spalte „Sensor“ geöffnet und die Funktion „Bearbeiten“ – „Linearisieren“ gewählt. Es ist nun das Fenster mit der aktuellen Linearisierungskurve geöffnet. Mit der Auswahl „Neu“ oder „Bearbeiten“ öffnet sich das Fenster zum Einmessen der Linearisierungskennlinie. Nun ist es möglich, dem aktuell anstehenden Messwert einen anzuzeigenden Wert zuzuordnen und so die Linearisierungskennlinie Punkt für Punkt aufzunehmen. Beim Bestätigen und Verlassen der Fenster wird temporär ein weiterer Sensordatensatz mit einer geänderten Checksumme angezeigt. Diese temporären Datensätze sind erforderlich, um zum einen eine Eindeutigkeit und zum anderen einen Abbruch der Kennlinienänderung ohne fatale Folgen zu ermöglichen. Soll der Name des Datensatzes geändert werden, so kann dies durch die Kopierfunktion erfolgen. Die Linearisierung der Sensorkennlinie kann sowohl in der Grundeinheit mV/V, als auch in jeder beliebigen Einheit erfolgen: Gemessene Größe mV/V, dargestellte Größe mV/V, oder gemessene Größe mV/V, dargestellte Größe kN (kg, bar, Nm, mm...) Mit der Funktion Exportieren ist es möglich, eingemessene Linearisierungskennlinien im xls Format (Excel) abzuspeichern Spalte "Art" In dieser Spalte kann sowohl zwischen Voll- und Halbbrücke, als auch zwischen Messungen ohne oder mit Fühlerleitungen (3-/4- oder 5-/6-Leiter) gewählt werden. Bei Messungen in 3-/4-Leiterschaltung sind Brücken wie im Anschlussbild dargestellt zu schalten. Für Viertelbrückenmessung wird Hallbrücke in 5-Leiter gewählt und das Anschlussterminal B 14 eingesetzt. 42 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Bei Messungen mit LVDT Sensoren erfolgt keine Auswahl in dieser Spalte. Beispiel: Vollbrücke 6 Leiteranschluss (inkl. Fühlerleitungen) Spalte "Anschlussbild" Die Darstellung in dieser Spalte zeigt, wie der Aufnehmer an das e.bloxx A6-2CF angeschlossen wird. Spalte "Klemmen" Diese Spalte ist für den Typ "Analog Eingang" nicht relevant. Die Klemmen sind in der Spalte "Anschlussbild" gezeigt. Spalte "Format/Abgleich" Dieses Feld zeigt das Format, die Einheit, die Anzahl der Stellen und die Position des Dezimalpunktes. In weiteren PopUp Menüs sind folgende Funktionen verfügbar: - Skalieren und Kalibrieren - Dehnungsmessstreifen-Rechner - Freigabe Nullsetzen - Freigabe Tarieren - Datentyp - Richtung Hinweis: Bitte beachten sie die oben gegebene Reihenfolge bei der Einstellung des e.bloxx A6-2CF. Die folgenden Punkte beschreiben die möglichen Einstellungen innerhalb der Spalte "Format/Abgleich": HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 43 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION • Einheit: Eintrag von max. 4 Zeichen in das Feld "Einheit". • Feldlänge: Die Feldlänge kann maximal 8 Zeichen inklusive Vorzeichen und Dezimalpunkt sein. • Nachkomma: Der Eintrag "Nachkomma" definiert die Position des Dezimalkommas. Er muss mindestens um 2 kleiner sein als die Feldlänge (Dezimalpunkt und Vorzeichen). Beispiel: Entsprechend der Abbildung von oben, wird der Messwert wie folgt dargestellt: -xx.xxx kN • Skalieren und Kalibrieren: Unter Kalibrieren versteht man das Herstellen eines Bezugs zwischen Eingang und Ausgang/Anzeige eines Messgerätes. Das Pop-up Menü "Skalierung" bietet drei Methoden zur Kalibrierung. Bei allen drei Möglichkeiten stellt das jeweilige Fenster die "Full-Range-Werte" in mV/V und in der gewählten Einheit dar, um so einen besseren Überblick für die Kalibrierung in Teilbereichen sicherzustellen. Auch der aktuelle Messwert wird angezeigt. Ein blinkender Stern bestätigt, dass es sich um einen "Live-Wert" handelt. 2 Punkt Kalibrierung durch Einmessen Sind keine Kalibrierdaten vorhanden, (gemessene Werte, Herstellerprotokoll), so kann die Kalibrierung durch Entlasten und definiertes Belasten des Sensors erfolgen. Diese Methode wird z. B. in Wägeanwendungen und Kraftmesssystemen (Totlast), Wegmessungen (Referenz-Distanzstücke) oder bei der Drehmomentmessung (Last über Hebelarm) eingesetzt. Diese Methode ist sehr genau, da sie Montageeinflüsse berücksichtigt. Zur Kalibrierung werden die Punkte 1 und 2 auf das reale Signal abgeglichen. Um eine sehr gute Kalibrierung zu erreichen ist es sinnvoll, das Tiefpassfilter auf einen niedrigen Wert, z. B. 5 Hz einzustellen. Beispiel: Entlasten des Aufnehmers, bzw. Kalibriergerät auf 0 stellen, im Feld "Punkt 1" 0 kN eingeben und auf "Wert setzen" klicken. Der aktuelle Anzeigewert wird mit 0,000 kN dargestellt. Belasten des Sensors bzw. das Kalibriergerät auf einen Wert (z.B. 1 mV/V), im Feld "Punkt 2" 5,000 kN eingeben und auf "Wert setzen" klicken. Der aktuelle Anzeigewert wird mit 5,000 kN dargestellt. 44 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION 2 Punkt Kalibrierung mit verfügbaren Kalibrierdaten Häufig ist eine Kalibrierung mit echter Belastung (Einmessen) nicht möglich. Diese Methode ermöglicht die Kalibrierung mit zwei Wertepaaren. Aufnehmerhersteller stellen diese Werte zur Verfügung oder liefern Kalibrierprotokolle mit dem Aufnehmer. Eingabe der beiden Wertepaare in die Felder "Punkt 1" und "Punkt 2". Teilbereiche wie z.B. 0.5 mV/V können so realisiert werden. Ist auf dem Aufnehmer lediglich eine Empfindlichkeit auf dem Typenschild, z. B. 2.0016 mV/V angegeben, so wird als "Punkt 1" 0 mV/V und 0 kN eingetragen. Beispiel: Punkt 1: 0,00213 mV/V entspr. 0 kN Punkt 2: 1,99943 mV/V entspr. 10,000 kN Faktor und Offset Eine nicht sehr übliche, aber hin und wieder vorkommende Methode ist es, mit einem Faktor und einem Offset zu kalibrieren. Hierbei wird strickt mathematisch der Faktor bezogen auf V/V und der Offset in V/V eingegeben. Beispiel: Faktor = 10 [kN] / 0,002 [V/V] = 5,000, Offset = 0 kN HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 45 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION • Nullabgleich Dieses Menü bietet die Auswahl, unter welchen Bedingungen ein Nullabgleich durchgeführt werden kann. Wird die Option Steuerrechner ausgewählt, so kann der Nullabgleich durch einen Befehl vom Rechner oder per Mausklick während des Messens (Registerkarte "Messen") erfolgen. Wird über das Auswahlfeld "Bei Digit. Eingang" ein digitaler Eingang gewählt, so kann der Nullabgleich über diesen Eingang erfolgen. Das Auswahlfeld "Variablenwert" bietet die Möglichkeit über eine beliebige Variable einen Nullabgleich auszulösen. Der Abgleichwert wird immer nichtflüchtig, also auch bei Spannungsausfall gespeichert. Mit dem Feld "Nullabgleich" wird folgendes Fenster geöffnet: Beispiel: Der Nullabgleich kann vom Steuerrechner und durch den digitalen Eingang DI 1 ausgelöst werden. Hinweis: Ist das Modul eingangsseitig übersteuert, so ist die Funktion Nullabgleich gesperrt. • Tarieren Dieses Menü ist vergleichbar mit dem Menü “Nullabgleich”. Zusätzlich kann gewählt werden, ob der Tarawert nichtflüchtig (netzausfallsicher) oder flüchtig gespeichert werden soll. Netzausfallsicher speichern darf nicht gewählt werden, wenn der Tariervorgang sehr häufig und periodisch erfolgt. Beispiel: Der Tariervorgang kann vom Steuerrechner und über den digitalen Eingang DI 2 ausgelöst werden. Der Tarawert wird netzausfallsicher gespeichert. Hinweis: Ist das Modul eingangsseitig übersteuert, so ist die Funktion Tarieren gesperrt. • Dehnungsmessstreifen-Rechner Diese Funktion öffnet ein Fenster, in dem es möglich ist, den k-Faktor und den Brückenfaktor für eine Dehnungsmessung einzustellen. Die Einheit wird automatisch µm/m eingestellt. Die dargestellten Erklärungen unterstützen den Anwender beim Verständnis für die Zusammenhänge zwischen Dehnung, k-Faktor, Brückenfaktor und Brückensignal. Sind der k-Faktor und der Brückenfaktor eingestellt, so wird die maximale messbare Dehnung beim gewählten Messbereich angezeigt. Es kann direkt in µm/m gemessen werden. Beim Messen von sehr großen Dehnungen (z. B. Zerreißversuche) ist zu beachten, dass die Wheatstone-Brücke bei großen Verstimmungen prinzipiell nicht linear ist. 46 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Beispiel: Der k-Faktor ist 2,03 und der Brückenfaktor ist 1 (1 aktiver DMS in der Wheatstone Brücke), der maximale Messbereich von -2.5 mV/V … +2,5 mV/V entspricht 4926,1 µm/m … +4926,1 µm/m. • Datentyp Das Datenformat kann als Boolean, Integer, Long Integer oder Real eingestellt werden • Richtung Gibt an, ob die Variable aus Sicht des Host als Ausgang, Eingang/Ausgang, Eingang oder als leer bewertet wird. Spalte "Bereich/Fehler" Das Modul e.bloxx A6-2CF bietet eine Reihe von Messbereichen, z. B. +/-2,5 mV/V. Gelegentlich ist es in Anwendungen erforderlich, den Messbereich in einer bestimmten Spanne einzugrenzen. Dies kann mit der Funktion Bereich erfolgen. Ob eine Fehler-LED eingeschaltet werden soll und wie das Verhalten auf dem Bus ist, kann ebenfalls in diesem Fenster eingestellt werden. Beispiel: Die Kalibrierung ist: ±2 mV/V = ±10,000. So kann prinzipiell mit einem Eingangsbereich von ±2,5 mV/V ein Signal von ±12.500 kN gemessen werden. Im Beispiel wird nun ein eingeengter Arbeitsbereich von 0 bis 10,000 kN eingestellt. Über- bzw. unterschreitet das Signal diesen Bereich, so leuchtet die Fehler-LED und der letzte Wert wird gehalten. Spalte "Sonstiges" In dieser Spalte ist es möglich, ein Tiefpassfilter einzuschalten und zu parametrieren. Das Modul e.bloxx A6-2CF bietet ein 4-poliges Bessel Filter, um höherfrequente Störsignale zu unterdrücken. Die Eckfrequenzen (-3 dB) des Filters können zwischen 0,09 und 1000 Hz eingestellt werden. Da das digitale Filter auf Teilungsverhältnissen beruht, sind nur bestimmte Frequenzen einstellbar. Ist es nicht möglich, eine bestimmte Filterfrequenz exakt einzustellen, wird die nächstmögliche Frequenz vorgeschlagen, z. B. Eingabe 350 Hz, Vorschlag 340 Hz. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 47 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Beispiel: Das Tiefpassfilter wird mit dem Auswahlfeld aktiviert und als Eckfrequenz wird 350 Hz eingetragen. Dieser Wert kann nicht exakt eingestellt werden, der Wert wird auf 340 Hz gesetzt. Spalte „DP Realkonf." Dieses Fenster zeigt die DP Real Konfigurationsdaten. Die folgende Darstellung zeigt ein Beispiel einer Kraftmessung mit den oben beschriebenen Einstellungen: Variablen Typ: Variablenname: Sensor: Speisung: Eingangsbereich: Brückenart: Einheit: Kalibrierung: Analog Eingang Presskraft Bridge ±5 Veff ±2,5 mV/V Vollbrücke, 6-Leiter kN 0 mV/V = 0 kN 2 mV/V = 10 kN Format: Real 7 Stellen Nachkomma: 3 Stellen Bereich: 0,000 kN to 10,000 kN Tiefpassfrequenz: 340 Hz Mit diesen Schritten ist die vollständige Parametrierung des analogen Kanals abgeschlossen. 48 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Registerkarte "Messung" Mit der Registerkarte Messung ist es möglich, den bzw. die aktuelle(n) Messwert(e) des e.bloxx A6-2CF anzusehen. Vorher sind allerdings die vorgenommenen Einstellungen in das Modul zu senden. Das erfolgt nach dem Wählen der Registerkarte "Messen" automatisch, kann aber auch manuell über den Menübefehl Ins Modul senden oder Ins Modul geschehen. senden als... im Menü Datei oder durch anklicken des Feldes Nullabgleich und Tarieren Beide Funktionen erlauben einen Abgleich des Messsignals auf Null oder auch auf einen anderen Wert. Der Abgleich kann, falls er wie oben beschrieben freigegeben ist, per Mausklick, Busbefehl oder über einen ausgewählten digitalen Eingang (aktiv 24 VDC) erfolgen. • Nullabgleich Ist der Aufbau einer Maschine oder eines Prüfstandes abgeschlossen und der Aufnehmer ist in seiner Nullposition (unbelastet), dann ermöglicht die Funktion Nullabgleich einen Abgleich, ausgelöst durch einen digitalen Eingang, einen Busbefehl oder per Mausklick. Der Abgleichwert wird netzausfallsicher gespeichert. Der so auf Null abgeglichene Wert ist der Bruttowert. Der zeitliche Ablauf des Nullsetzen ist wie folgt: Bei der positiven Flanke des Steuersignals auf aktiv beginnt eine Mittelwertbildung der anfallenden Messwerte, bei der negativen Flanke auf passiv wird der Messwert mit dem gebildeten Mittelwert auf 0 abgeglichen. So wird die Stabilität des Abgleichs erhöht, ein Abgleich auf eine zufällige Signalspitze wird vermieden. Je länger die Zeit zwischen positiver und negativer Flanke, umso weniger Störungen haben Einfluss auf die Abgleichgenauigkeit. So hat der Anwender es in der Hand, wie "beruhigt" der Abgleich erfolgt. Hinweis: Ist das Modul eingangsseitig übersteuert, so ist die Funktion Nullabgleich gesperrt. • Tarierung Die Funktion erfolgt im Gegensatz zum Nullabgleich nicht in der Einrichtphase, sondern während des Prozesses. Ist z. B. in einer Applikation eine bestimmte Wegposition erreicht, so soll der Kraftwert tariert (abgeglichen) werden. Dieser Abgleichvorgang kann auch periodisch in kurzen Abständen erfolgen. Deshalb ist es in dieser Funktion möglich, die Speicherart des Abgleichwertes flüchtig (RAM) oder netzausfallsicher (Flash) auszuwählen. Wird der Tariervorgang z. B. periodisch im Takt von wenigen Sekunden ausgelöst, wäre das nichtflüchtige Speichern nicht möglich und in der Applikation auch nicht sinnvoll. Der Abgleichvorgang erfolgt mit der positiven Flanke auf aktiv. Das Nullsetz- und Tarafenster ist in der Registerkarte "Messung" durch anklicken des Feldes "Freigeben" zu öffnen. Ist die Nullabgleich- oder Tarierfunktion nicht aktiviert (siehe Spalte Format/Abgleich), dann ist ein Eintrag in dieser Funktion nicht möglich (siehe untenstehende kleine Abbildungen). Die Abbildungen zeigen die prinzipielle Funktion und die Einstellmöglichkeiten. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 49 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Hinweis: Ist das Modul eingangsseitig übersteuert, so ist die Funktion Tarieren gesperrt. Es gibt prinzipiell zwei Möglichkeiten: Setzen des Null- bzw. des Tarawerts, z. B. aus Protokollen oder vorangegangenen Messungen oder Abgleichen des Brutto- bzw. des Nettowertes auf einen gewünschten Wert (Standard Null). Rohwert - Nullwert = Bruttowert Bruttowert - Tarawert = Nettowert Alle einzelnen Werte können in der Registerkarte "Messung" angezeigt, über den Bus ausgegeben, in der Signalkonditionierung weiterverarbeitet (Maximum, Grenzwert...) oder analog ausgegeben werden. Beispiel: Eine durch den Einbau bedingte Vorlast von 2,000 kN wird auf Null abgeglichen. Dann soll ein Bruttowert von 1,001 kN tariert werden. Bei einem Rohwert (tatsächliche Belastung des Sensors) von 6,004 kN ist der Bruttowert 4,004 kN und der Nettowert 3,003 kN. 5.4.2 Signalkonditionierung Das Messen von mechanischen Größen erfordert häufig eine weitere Konditionierung und Beurteilung des Messsignals, um Daten zu reduzieren oder um bestimmte Signalanteile zu selektieren. Das e.bloxx A6-2CF bietet eine Reihe dieser Konditionierungsfunktionen, welche entsprechend der Aufgabenstellung ausgewählt und kombiniert werden können. Die Rate der Konditionierung ist 5000 pro Sekunde. Damit bildet sie keine Einschränkung des Messfrequenzbereiches von 1000 Hz. Die verfügbaren Funktionen sind: - Zusätzliche Skalierung - Run/Hold - Minimum Speicher - Maximum Speicher - Hüllkurve positiv und negativ - Auswahl Rohwert - Auswahl Bruttowert - Auswahl Nettowert - Spezial 1 … 4 - Konstante 50 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Weitere Konditionierungsfunktionen stehen beim Typ "Arithmetik" zur Verfügung. Um die Funktion Signalkonditionierung zu nutzen, ist es erforderlich eine neue Variable, z. B. in Zeile 2, zu öffnen. Dies erfolgt mit einem Klick auf die Zeile. Anschließend werden in den im folgenden beschriebenen Spalten der neu angelegten Variable alle Einstellungen definiert. Spalte "Typ" Auswahl von "Signalkonditionierung" in dem angezeigten Fenster. Spalte "Variablenname" In dieser Spalte ist es möglich, das konditionierte Signal zu benennen. Maximale Länge ist 20 Zeichen. Beispiel: Maximum Spalte "Sensor", "Typ", "Anschlussbild", "Klemmen" Diese Spalten sind für die Signalkonditionierung ohne Bedeutung. Spalte "Format/Abgleich" Dieses Feld zeigt das Format, die Einheit, die Anzahl der Stellen und die Position des Dezimalpunktes. Die StandardEinstellung ist fff.fff,f ohne Einheit. Wird in der Spalte "Sonstiges" ein Bezug zu einer anderen Variablen, z. B. Variable 1 definiert, so wird automatisch deren Format (Einheit, Feldlänge, Nachkomma) übernommen. Es ist möglich, das Format, den Datentyp und die Richtung wie in 5.4.1 beschrieben, einzustellen. In diesem Fall ist die automatische Formatübernahme des Bezugskanals nicht aktiv. Wird in der Spalte "Sonstiges" die Funktion Minimum oder Maximum gewählt, ist die HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 51 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Freigabemöglichkeit für das Rücksetzen verfügbar. Vergleichbar mit der Freigabe des Nullsetzen sind hier die Möglichkeiten des Rücksetzen des Minimum- und Maximumspeichers definierbar. Spalte "Bereich/Fehler" Diese Spalte ist für die Signalkonditionierung ohne Bedeutung. Spalte "Sonstiges" In dieser Spalte wird die gewünschte Signalkonditionierung ausgewählt und parametriert. Wie bereits erwähnt, stehen folgende Funktionen zur Verfügung: - Auswahl Rohwert: - Auswahl Bruttowert: - Auswahl Nettowert - Zusätzliche Skalierung - Run/Hold - Minimum - Maximum - Hüllkurve - Spezial 1 … 4 - Konstante selroh selbto selnet skal halten min max hüllk spez1 … 4 konst • Generelle Informationen zur Spalte Sonstiges Das Fenster, das beim Klick auf die Spalte geöffnet wird, ist wie ein Formelgenerator gestaltet. Das Eingabefeld im oberen Fenster zeigt die Konditionierungsformel, die mit Hilfe der Tastatur und der verschiedenen Schaltflächen erstellt wird. Die bisher definierten Variablen werden im darunter liegenden Feld dargestellt und können zur Erstellung der Formel benutzt werden. Das nächste Feld zeigt die Auswahlmöglichkeit der digitalen Ein- und Ausgänge. Im unteren Feld stehen die verschiedenen Funktionen, wie Min, Max oder Halten zur Verfügung. 52 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Wird mit der Maus auf eine Funktion gezeigt, erscheint die Syntax für die Funktion. Beispiel: Um eine Run/Hold Funktion der Presskraft zu realisieren, die mit dem digitalen Eingang DI 4 gesteuert werden soll, sind folgender Schritte erforderlich: Klick auf die Schaltfläche "halten(" um die Funktion zu wählen. Auswahl der zu verwendenden Variable (Klick auf Schaltfläche "Presskraft"). Auswahl des digitalen Eingangs als Steuersignal. Abschluss der Formel durch Schließen der Klammer. • Auswahl Rohwert [selroh], Bruttowert [selbto], Nettowert [selnet] Eine Messvariable kann bis zu drei Werte zur Verfügung stellen, den Rohwert, den Bruttowert und den Nettowert. Jedes dieser drei Signale kann für die weitere Konditionierung verwendet werden. Z.B. ist es möglich, den Rohwert, zur Überwachung der gesamten Sensorlast (Schutz vor Überlastung) zu verwenden, den Bruttowert am Analogausgang zur Verfügung zur Stellen und das Maximum des Nettowertes zu speichern. Hierfür ist es erforderlich, die Variablenkanäle entsprechend zu definieren. Die folgende Abbildung zeigt die möglichen Werte einer Messvariablen. Messwert Analoger Eingang Funktion Nullabgleich Funktion Taraabgleich Nettowert Bruttowert Rohwert Der Standardwert der analogen Eingangsvariablen 1 (V1) ist per Definition: - Rohwert: - Bruttowert: - Nettowert: wenn weder Nullabgleich noch Tarieren aktiviert ist wenn Nullabgleich aber nicht Tarieren aktiviert ist wenn Nullabgleich und Tarieren aktiviert ist Um z.B. den Brutto- und den Nettowert zu erhalten, muss eine Variable mit dem Bruttowert definiert werden. Der Nettowert ist das Resultat der Variable 1. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 53 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Syntax: selbto(Variable) Beispiel: Auswahl Bruttowert selbto(V1) • Zusätzliche Skalierung [skal] In verschiedenen Applikationen ist es hilfreich, zwei verschiedenen Werte für einen gemessenen Wert auszugeben. So wird beispielsweise die Kraft und das Drehmoment bei einer Reaktionsmomentmessung gewünscht. In anderen Anwendungen ist es erforderlich mehr als einen Messbereich zu haben und die "Verstärkung" umzuschalten. So können hohe und niedrige Kräfte mit einem Aufnehmer gemessen werden, z. B. Einpressen F = 10 kN, Auspressen F = 1 kN. Der Messbereich soll z.B. über einen digitalen Eingang umschaltbar sein. Für Anwendungen dieser Art bietet das e.bloxx A6-2CF die Möglichkeit einer zusätzlichen Skalierung. Syntax: skal(Variable;Faktor;Offset) Beispiel: Variable 1 ist die Reaktionskraft bei einer Momentmessung, der Hebelarm ist 0,6 m. Das Drehmoment kann errechnet werden Md = F x 0,6m. skal(V1;0,6;0) • Run/Hold [halten] Den Messwert in einem bestimmten Moment zu halten (Momentanwert) ist eine Forderung, die häufig bei mehrkanaligen Anwendungen gestellt wird. Gesteuert durch einen digitalen Eingang bietet das Modul diese Funktion. 54 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Syntax: halten(Variable;Freigabequelle) Beispiel: Ein sich verändernder Wert einer Kraft soll an einer bestimmten Position gemessen und gehalten werden. Die Position wird mit einem Wegaufnehmer gemessen und als Trigger für den DI 2 verwendet. halten(V1;DI2) • Minimum-/Maximum Speicher [min] / [max] Um sehr dynamische Signalanteile, wie z. B. Kraftspitzen bei Pressvorgängen zu messen, ist es entweder erforderlich den ganzen Kraftverlauf zu erfassen und die Spitze anschließend zu detektieren oder besser den Spitzenwert direkt beim Auftreten eines Maximums/Minimums zu speichern. Min- und Max-Speicher sind sehr häufig verwendete Funktionen zur Datenreduktion direkt bei der Messung. Diese Funktionen sind mit den Schaltfeldern "min(" und "max(" verfügbar. Syntax: min(Variable) Beispiel: Das Maximum der Presskraft soll erfasst werden. max(V1) • Hüllkurve [hüllk] Die Funktion Hüllkurve wird benutzt, um die Amplitude einer modulierten Schwingung zu erfassen. Um die Datenmenge einer Messung zu reduzieren kann es sehr hilfreich sein, nur die Hüllkurve des Signals zu erfassen. So werden nur die Maxima bzw. Minima der Perioden gespeichert, was sehr häufig ausreichend für dynamische Untersuchungen ist. Die Funktion Hüllkurve kann zweimal aufgerufen werden Um eine Hüllkurve zu erfassen ist es erforderlich, eine Parametrierung mit der zu erwarteten Dynamik der Amplitudenänderung vorzunehmen. Dieser Parameter muss zusammen mit der zu überwachenden Variablen (z. B. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 55 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Presskraft) als Zeitkonstante für einen Amplitudenabfall in Sekunden eingegeben werden. Diese Zeitkonstante ist definiert als die Zeit in Sekunden, in der die Amplitude von 100% um 33% auf 67% abfällt. . Die erste Hüllkurve bildet die Maxima und die zweite Hüllkurve bildet die Minima ab. Für beide Hüllkurven muss die Zeitkonstante identisch sein. Syntax: hüllk(Variable;Abfall-Zeitkonstante) Beispiel: Die Hüllkurve eines periodischen Signals von 100 Hz soll erfasst werden. Die Auswahl der Abfall-Zeitkonstante hängt von der Basisfrequenz fB der Schwingung und der Modulationsfrequenz ab. Ein gutes Resultat bietet eine Zeitkonstante, die 10 (höhere Modulationsfrequenz) bis 15 (niedrigere Modulationsfrequenz) mal größer ist als die Zeitkonstante der Basisfrequenz 1/fB. Im Beispiel errechnet sich die Zeitkonstante 15 * 1/100 Hz = 0,15 s. • Spezial 1…4 [spez1] Mit diesen Funktionen ist es möglich, komplexere Abläufe, Funktionen und Kombinationen der Konditionierung zu verwirklichen. Das können kleine Ablaufsteuerungen oder komplexe Berechnungen, wie die Eigenspannungsanalyse sein. Die Programmierung der Spezialfunktionen erfolgt nach Kundenvorgaben durch die Gantner Instruments Test & Measurement GmbH. • Konstante [konst] In diesem Fenster lassen sich Konstanten wie Pi, g oder e für Berechnungen abrufen. 56 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Kombination der einzelnen Konditionierungsfunktionen Die Funktionen der Signalkonditionierung können einmal pro Funktion, parallel und in Kombination parametriert werden. Die folgende Abbildung zeigt das Prinzip: Beispiel: Der Nettowert einer Presskraft soll gemessen und ihr Maximum soll gespeichert werden. Der aktuelle Kraftwert soll in Newton (N) und in Pound (lbf) ausgegeben werden. Der Rohwert soll auch ausgegeben werden, um eine Überlastung des Sensors zu vermeiden. Blockdiagramm: Einstellungen: Alle, in der Gruppe Signalkonditionierung angebotenen Funktionen, können mit arithmetischen Funktionen, Alarm Funktionen, Grenzwertüberwachung und den beiden Analogausgängen kombiniert werden (siehe folgende Kapitel). HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 57 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION 5.4.3 Arithmetik Eine Anforderung kann die Berechnung mit Signalen, Variablen und Konstanten sein. Das e.bloxx A6-2CF bietet mathematische Grundfunktionen, die entsprechend der Anwendung ausgewählt und kombiniert werden können. Die Berechnungsrate ist 1000/Anzahl der Arithmetikzeilen pro Sekunde. Die verfügbaren Funktionen sind: - Multiplikation - Division - Addition - Subtraktion - Minimum - Maximum - Select - Spezial 1 … 4 - Konstante Die Arithmetikfunktionen können mit den Konditionierungsfunktionen kombiniert werden. Allerdings ist die Gesamtrate dann entsprechend der Berechnungsrate der Arithmetikfunktion. Um mit der Funktion Arithmetik zu arbeiten, muss wieder eine neue Variante definiert werden. Dies erfolgt durch Klick auf ein Feld in einer leeren Zeile. Spalte "Typ" Dieses Fenster wird geöffnet wenn auf die Spalte "Typ" in der neuen Variablenzeile geklickt wird. Auswahl der Funktion "Arithmetik". Spalten "Variablenname" und "Format/Abgleich" Entsprechend Kapitel 5.4.2 Signalkonditionierung Spalten "Sensor", "Typ", "Anschlussbild", "Klemmen" Diese Spalten sind für die Arithmetik nicht relevant. 58 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Spalte "Sonstiges" Hier kann die Funktion gewählt werden. Wie bereits erwähnt sind folgende Funktionen verfügbar: - Multiplikation - Division - Addition - Subtraktion - Minimum - Maximum - Select - Spezial 1 … 4 - Konstante * / + min max selekt spez1 … 4 konst • Multiplikation, Division, Addition, Subtraktion [ * ], [ / ], [ + ], [ - ] Mit den im e.bloxx A6-2Cf verfügbaren Mathematikfunktionen können Messwerte, konditionierte Werte und Konstanten miteinander mathematisch verknüpfen werden. Die Beschränkung liegt lediglich bei der Zahl von 20 RPN (reveres polish notation). Das bedeutet, in einer Formel können bis zu 20 Elemente (Variablen, Konstanten, Operatoren) verwendet werden. Applikationsmöglichkeiten sind z. B. die Berechnung des Spitze-Spitze-Wertes, die Berechnung der Fläche einer Scheibe durch das Messen des Durchmessers oder das Schalten bei einem Maximum durch Subtraktion des Messwertes vom Maximum. Beispiel: Der Spitze-Spitze-Wert eines Signals soll gemessen werden. Variable 2 erfasst das Minimum und Variable 3 das Maximum (siehe 5.4.2). Die Berechnung Maximum – Minimum bietet das gewünschte Ergebnis: V4=V3-V2 • Minimum-/Maximum Speicher [min] / [max] In der Gruppe der Arithmetik-Funktionen sind die Funktionen Minimum und Maximum ebenfalls verfügbar. Es handelt es sich hierbei um die gleichen Funktionen, wie sie in der Gruppe Signalkonditionierung angeboten werden. Die Funktionen der Signalkonditionierung können, wie bereits beschrieben, nur einmal verwendet werden. Es kann aber durchaus sinnvoll sein, z. B. das Maximum des Spitze-Spitze-Wertes zu speichern oder das Minimum eines Messwertes und das Minimum eines kalkulierten Wertes zu erfassen. Hierfür kann diese Funktion verwendet werden. Die Handhabung (Syntax) entspricht der Min-/Max-Funktion der Signalkonditionierung. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 59 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Syntax: max(Variable) Beispiel: Das Maximum des Spitze-Spitze-Wertes soll gespeichert werden max(V4) • Selekt [selekt] Mit dieser Funktion ist es möglich, bis zu 8 Variablen oder Konstanten unter vorgebbaren Konditionen auszuwählen. So ist es möglich, den Skalierungsfaktor durch digitale Eingänge oder Grenzwertschalter zu setzen. Auch aus einer Gruppe von Signalen kann, gesteuert über digitale Eingänge, ein Signal einem Analogausgang zugeordnet werden. Stehen beispielsweise die Signale Brutto, Netto, Maximum, Minimum und Spitze-Spitze-Wert zur Verfügung, so ist es möglich mit den digitalen Eingängen DI1...DI3 eine binäre Auswahl für den Analogausgang zu treffen. Variable IN kann sein: - ein gemessener Wert (z. B. Netto) - ein konditionierter Wert (z. B. Maximum) oder - eine Konstante (z. B. 10) Die Selektorvariable ist eine Zahl zwischen 0 und 7. Diese Zahl kann ebenfalls eine Konstante oder eine variable sein (z.B. wenn Messwert < 10,000 kN, dann schalte Minimum auf den analogen Ausgang). Die Selektorvariable kann von 0 bis 7 durch binäre Bewertung von 3 digitalen Eingängen erfolgen: Vsel = DI1 + 2*DI2 + 4*DI3 Eine grafische Erklärung gibt die nachfolgende Abbildung: 60 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Die Einheit der Ausgangsvariablen sollte nicht gesetzt werden, wenn Eingangsvariablen verschiedene Einheiten besitzen (z.B. kN und kNm oder N und lbf). Syntax: selekt(Selektorvariable;Variable1;Variable2;Variable3;…Variable8) Beispiel: Es sollen 4 Signale wahlweise auf den analogen Ausgang geschaltet werden: Presskraft, Rohwert, Maximum und Hüllkurve. Die Auswahl soll durch die digitalen Eingänge DI 1 and DI 2 erfolgen. Die linke Abbildung zeigt die Bildung der Selektorvariablen aus den digitalen Eingängen DI 1 und DI 2: V5 = DI1+2*DI2. So ist es möglich, die Variablen 0, 1, 2 und 3 aus den binären Stufen 00, 01, 10, 11 zu generieren. Die rechte Abbildung zeigt die Selekt Funktion. Die Variable V6 (OUT) wird aus den Eingangsvariablen V1, V2, V3 and V4 gebildet: V6=selekt(V5;V1;V2;V3;V4). Sind z. B. die digitalen Eingänge DI 1 = 0 und DI 2 = 1, so ist die Selektionsvariable V5 = 2. Die Funktion wird die Eingangsvariable 3 (inkl. 0), das Maximum wählen. Das Schalten auf den Analogausgang wird später erklärt. • Spezial 1…4 [spez1] Mit diesen Funktionen ist es möglich, komplexere Abläufe, Funktionen und Kombinationen der Konditionierung zu verwirklichen. Das können kleine Ablaufsteuerungen oder komplexe Berechnungen, wie die Eigenspannungsanalyse sein. Die Programmierung der Spezialfunktionen erfolgt nach Kundenvorgaben durch die Gantner Instruments Test & Measurement GmbH. • Constant [const] In diesem Fenster lassen sich Konstanten wie Pi, g oder e für Berechnungen abrufen. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 61 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Kombinationen innerhalb der Arithmetikfunktonen Jede einzelne Funktion kann mehrfach, parallel und in Kombinationen benutzt werden. Die Arithmetikfunktionen können auch mit den Funktionen der Signalkonditionierung kombiniert werden. Hinweis: Die Nutzung mehrerer Arithmetikfunktionen (Anzahl der Funktionen) reduziert die Aktualisierungsrate. Für den Fall, dass arithmetische Funktionen mit Signalkonditionierungen gemischt werden, wird die Aktualisierungsrate durch die langsamere Arithmetik vorgegeben (Arithmetik im Mikroprozessor, Konditionierung im DSP). Wird z.B. das Maximum in der Signalkonditionierung mit 5000/s erfasst und dann in der Arithmetik mit einer Konstanten multipliziert, so ist die Aktualisierungsrate des Ergebnisses ca. 500/s Beispiel: Folgende Signale sollen in einem Hydrauliksystem überwacht werden (Analogausgang): - Abgeglichener Wert (Netto), um Druckveränderungen zu sehen - Rohwert, um den Systemdruck zu sehen - Minimaler Druck - Maximaler Druck - Null-Referenzsignal zur Überwachung der Folgegeräte - Kalibriersignal 100 bar zur Überwachung der Folgegeräte Block Diagramm: 62 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION 5.4.4 Analoger Ausgang Um die gemessenen und konditionierten Signale auch in analoger Form zur Verfügung zu stellen, besitzt das e-bloxx A6-2CF zwei voneinander unabhängige Analogausgänge. Der skalierbare Ausgangsbereich ist ±10 V, die D/AAuflösung ist 16 Bit und der Frequenzbereich ist 1000 Hz. Jeder Analogausgang kann intern mit einer beiliebigen Variablen (Brutto, Netto, Maximum, Minimum, Arithmetik, usw.) beschaltet werden. Um den Analogausgang zu nutzen, ist es wieder erforderlich, eine neue Variable zu erstellen. Dies erfolgt mit einem Klick auf eine leere Zeile. Spalte "Typ" Auswahl der Funktion "Analoger Ausgang". Spalte "Variablename" und "Format/Abgleich" Entsprechend Kapitel 5.4.2 Signalkonditionierung Spalte "Sensor" Diese Spalte ist für die Analogausgänge nicht relevant. Spalte "Art", "Anschlussbild" und "Klemmen" Diese Spalten zeigen den Anschluss des Ausgangs an die Klemmreihen. Als erster Ausgang wird Uout 1 vorgegeben. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 63 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Spalte "Bereich/Fehler" In diesem Feld ist es möglich, die Skalierung des Analogausganges und damit den Bezug zwischen dem Messsignal, z.B. der Kraft und der Ausgangsspannung vorzunehmen. Dies erfolgt durch zwei Wertepaare. Die minimale/maximale Ausgangsspannung ist -10,2 V / +10,2 V. Es kann aber auch ein geringerer Wert eingegeben werden. Beispiel: Der Messbereich von 0 bis +200 Bar soll als analoge Spannung von 0 bis +10 V ausgegeben werden. Spalte "Sonstiges" In dieser Spalte ist es möglich, den Analogausgang einer vorher definierten Variablen zuzuordnen. Der Analogausgang kann im nachfolgend dargestellten Beispiel den Druck, den Rohwert, das Minimum, das Maximum, usw. abbilden. Bei beiden Analogausgängen das gleiche Signal (redundant) auszugeben kann dann sinnvoll sein, wenn das Signal für Prozessregelungen verwendet wird. So hat ein Kabelbruch oder Kurzschluss eines Signals keinen Einfluss auf den anderen Kanal. Beispiel: Das Maximum (V4) soll am Analogausgang abgebildet werden. Folgende Darstellung zeigt die Belegung beider Analogausgänge mit den Signalen Rohwert (V2) und Maximum (V4) mit verschiedenen Skalierungen. 64 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION 5.4.5 Alarm Alarme schützen Menschen und Maschinen vor Schaden. Über- oder unterschreitet ein Messsignal oder konditioniertes Signal eine vorgegebene Grenze, so wird ein Alarmsignal generiert. Das Ausgangssignal des Alarmkanals ist eine digitale Zustandsgröße 0 oder 1. Dieses Signal kann über den Bus an den Host gesendet oder für boolsche Verknüpfungen weiterverwendet werden (z.B. ist Alarm 1 oder Alarm 2 oder Alarm 3 aktiv, wird Variable 6 von 0 auf 1 geschaltet). Für die Ansprechzeit der Alarmkanäle gelten die gleichen Regeln wie beim Arithmetikkanal. Das bedeutet, die Ansprechzeit liegt abhängig von der Anzahl der definierten Variablen in der Größenordnung 5 bis 20 ms. Um den Alarm zu nutzen, ist es wieder erforderlich, eine neue Variable zu öffnen. Dies erfolgt mit einem Klick auf eine leere Zeile. Spalte "Typ" Auswahl der Funktion "Alarm". Spalte "Variablenname" und "Format/Abgleich" Entsprechend Kapitel 5.4.2 Signalkonditionierung Spalte "Sensor", "Typ", "Anschlussbild" und "Klemmen" Diese Spalten sind für den Alarm nicht relevant. Spalte "Sonstiges" HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 65 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION In dieser Spalte werden die Grenzwerte/Referenzwerte für die Alarmfunktion definiert. Pro Alarmvariablen stehen 4 Grenzwerte zur Verfügung. Das Ergebnis der einzelnen Grenzwerte wird ODER-verknüpft als Ergebnis bereitgestellt. Es besteht die Möglichkeit, die zu überwachende Variable mit einer Konstanten oder dynamisch mit einer anderen Variablen zu vergleichen. Diese Variable kann ein Messwert, ein konditionierter Wert, ein errechneter Wert oder ein Vorgabewert sein. Beispiel: Ein Druck soll auf die Einhaltung von zwei Bedingungen überwacht werden. Die Druckveränderungen sollen kleiner 50 bar und der Systemdruck (Rohwert) soll in einem Bereich von 10 bis 120 bar sein. Wird eine der Bedingungen nicht erfüllt, wir ein Alarm ausgelöst. Für weitere Grenzwertüberwachungen können zusätzliche Alarmkanäle definiert werden. So können z.B. 6 Grenzwerte über die Alarmvariablen V2 bis V7 überwacht und das Ergebnis in V8 UND-verknüpft werden: V8=V2*V3*V4*V5*V6*V7. Die einzelnen und das verknüpfte Ergebnis werden über den Bus an den Host übertragen oder können auch als digitale Ausgänge ausgegeben werden. 5.4.6 Digitaler Ausgang Die Funktion des digitalen Ausgangs ist mit der Alarmfunktion vergleichbar. Der Unterschied liegt darin, dass der Zustand der Prozessüberwachung direkt auf einen digitalen Ausgang des Moduls (Open Collector 24 V) geschaltet wird und dass es möglich ist, den digitalen Ausgang als Status vom Host prozessunabhängig zu schalten. Das Modul besitzt 4 digitale Ausgänge. Um den digitalen Ausgang zu nutzen, ist es wieder erforderlich, eine neue Variable zu erstellen. Dies erfolgt mit einem Klick auf eine leere Zeile. Spalte "Typ" Auswahl von "Digit. Ausgang". 66 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Spalte "Variablenname" und "Format/Abgleich" Entsprechend Kapitel 5.4.2 Signalkonditionierung. Spalte "Sensor" Diese Spalte ist für den digitalen Ausgang nicht relevant. Spalte "Typ" Bietet als Ausgangstyp die Möglichkeit "Prozessausgang" oder "Status". Spalte "Anschlussbild" und "Klemmen" Diese Spalten zeigen den Anschluss des digitalen Ausgangs an die Klemmreihen. Als erster Ausgang wird DO 1 vorgegeben. Spalte "Variablenname" und "Format/Abgleich" Entsprechend Kapitel 5.4.2 Signalkonditionierung. Spalte "Sonstiges" Ist der Typ "Prozessausgang" gewählt, so können hier die Funktionen der Grenzwerte und Toleranzbänder eingestellt werden. Dieses Fenster entspricht dem entsprechenden Fenster der Funktion "Alarm". 5.4.7 Digitaler Eingang Der Digitale Eingang ist als Status für Steuerfunktionen, wie Tarieren, Run/Hold und Zurücksetzen des Spitzenwertspeichers geeignet. Außerdem bietet er die Möglichkeit, digitale Eingangssignale als Statusinformationen vom Host zu lesen. Mit dem Modul ist es zusätzlich möglich, Frequenzen zu erfassen oder Impulse zu zählen (Einfach, Auf-/Abwärts, Quadratur). Es kann nur eine Frequenzerfassung oder ein Zähler pro Modul gewählt. Um den digitalen Eingang zu nutzen, ist es wieder erforderlich, eine neue Variable zu erstellen. Dies erfolgt mit einem Klick auf eine leere Zeile. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 67 e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION Spalte "Typ" Auswahl von "Digit. Eingang". Spalte "Variablenname" Entsprechend Kapitel 5.4.2 Signalkonditionierung. Spalte "Sensor" Diese Spalte ist für den digitalen Eingang nicht relevant. Spalte "Typ" Bietet die Möglichkeit zwischen den Funktionen Zähler, Auf-/Abzähler, Frequenz, Quadraturzähler, Status und Statusfeld zu wählen. Die Funktionen Frequenz oder Zähler sind nur einmal möglich. Spalten "Anschlussbild" und "Klemmen" Diese Spalten zeigen den Anschluss des digitalen Eingangs an die Klemmreihen. Als erster Eingang wird DI 1 vorgegeben. Die Eingänge werden aktiv geschaltet 24V / 0V. Spalte "Format/Abgleich" Entsprechend Kapitel 5.4.2 Signalkonditionierung. Bei der Auswahl „Zähler“ kann hier die Funktion „Zähler Rücksetzen“ definiert werden. Eine Skalierung der Eingangsfrequenz oder des Zählerstandes auf eine Messgröße ist möglich (z. B. Drehzahl- oder Drehwinkelmessung). Spalte "Bereich/Fehler" "Sonstiges" Diese Spalte ist für den digitalen Eingang nicht relevant. Spalte "Sonstiges" Ist Frequenzmessung gewählt, so erfolgt hier die Einstellung der Zeitbasis für die Frequenzmessung. 68 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF KONFIGURATION 5.4.8 Vorgabe Der Vorgabekanal ermöglicht es, Werte vom Host in das Modul zu schreiben und diese Werte dann für beliebige Zwecke in der Konditionierung zu verwenden. Es können z.B. Skalierungswerte, Grenzwerte oder Nullwerte in das Modul geschrieben werden. Um den Vorgabekanal zu nutzen, ist es wieder erforderlich, eine neue Variable zu öffnen. Dies erfolgt mit einem Klick auf eine leere Zeile. Spalte "Typ" Auswahl von "Vorgabe". Spalte "Variablenname", "Format/Abgleich" und "Bereich/Fehler" Entsprechend Kapitel 5.4.2 Signalkonditionierung Spalte "Sensor", "Typ", „Anschlussbild", "Klemmen" und "Sonstiges" Diese Spalten sind für "Vorgabe" nicht relevant. HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 69 e.bloxx A6-2CF SYNCHRONISATION 6. SYNCHRONISATION DER E.BLOXX A6-2CF Die Module e.bloxx A6-2CF arbeiten mit einer Trägerfrequenz (TF) von 4,8 kHz als Speisung für den Aufnehmer. Werden in Anwendungen mehrere Module zusammen eingesetzt, so kann es durch ungünstige Kabelführungen, dichte räumliche Nähe, durch Masseverbindungen, durch ein Übersprechen am Sensor (DMS) oder durch unzureichende Schirmung zu einer Mischung der diskreten Trägerfrequenzen kommen. Das zeigt sich durch auftretende Schwebungsfrequenzen, die im Bereich von mHz liegen. Tritt dieser Effekt auf, so ist eine Synchronisierung der Trägerfrequenzen der einzelnen Module erforderlich. Die Synchronisierung erfolgt wie in Abbildung 6.1. gezeigt. Ein Modul gibt als Master seinen Trägerfrequenztakt an alle anderen Module (Slaves). Diese stellen sich auf den Master ein. Somit sind alle Trägerfrequenzen exakt gleich und synchron. Bis zu 16 Slavemodule können an einem Mastermodul angeschlossen werden. Bei einer größeren Anzahl von Modulen bietet Gantner ein spezielles Synchronisationsmodul an. Master Slave 1 Slave 2 Bild 6.1. – Trägerfrequenz Synchronisation der e.bloxx A6-2CF Zur Synchronisation wird der Anschluss SYO (Synchronisation Out) des Masters mit den Anschlüssen SYI (Synchronisation In) der Slaves verbunden. Die Auswahl Master oder Slave erfolgt durch den Anschluss automatisch. Es müssen keine Einstellungen am Modul vorgenommen werden. 70 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF TECHNISCHE DATEN 7. TECHNISCHE DATEN Alle angegebenen technischen Daten gelten nach einer Aufwärmzeit des e.bloxx A6-2CF von ca. 45 Minuten. 7.1. Analoger Eingang Genauigkeit Anschlussart Zulässige Kabellänge Wiederholpräzision 0,05 % typisch 0,1 % in beherrschter magnetischer Umgebung gemäß EN 61326: 1997, Anhang B 0,5 % im industriellen Bereich gemäß EN 61326: 1997, Anhang A 4.800 Hz DMS, induktiv, LVDT, piezoresistiv, potentiometrisch, Halb- und Vollbrücken, Einzel-DMS mit Terminal B14 mit oder ohne Fühlerleitung max. 250 m 0,005 % typisch (innerhalb 24 h) Aufnehmerspeisung Uexc Min. zul. Aufnehmerwiderstand ±5,0 Veff 350 Ω ±2,5 Veff 175 Ω ±1,0 Veff 70 Ω Messbereich (abh. von Uexc) niedrig mittel hoch bei Uexc ±5,0 Veff ±2,5 mV/V ±50 mV/V ±250 mV/V bei Uexc ±2,5 Veff ±5,0 m/V/ ±100 mV/V ±500 mV/V bei Uexc ±1,0 Veff ±12,5 mV/V ±250 mV/V ±1.250 mV/V Temperatureinfluss im Bereich niedrig auf Null (TK0) 10 µV/V / 10 K auf Empfindlichkeit (TKC) 0,05 % / 10K mittel 20 µV/V / 10 K 0,05 % / 10 K hoch 50 µV/V / 10K 0,05 % / 10 K Rauschspannung im Bereich (bezogen auf den Eingang) bei 0 bis 10 Hz bei 0 bis 1.000 Hz niedrig mittel hoch 0,2 µV/V 2 µV/V 4 µV/V 40 µV/V 10 µV/V 100 µV/V Langzeitdrift Zul. Gleichtaktspannung Linearitätsabweichung 1 µV/V / 48 h 100 V permanent 0,02 % vom Endwert Trägerfrequenz Aufnehmerarten 7.2. Signalkonditionierung Auflösung ADU Wandelrate Wandelverfahren Rechengenauigkeit 19 bit 5.000 / s Sigma-Delta 19 bit Echtzeitverhalten Signalkonditionierung Arithmetik >0,2 ms >1 ms HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 71 e.bloxx A6-2CF TECHNISCHE DATEN Linearisierung der Aufnehmerkennlinie Nullabgleich Abgleichdauer 8 Punkte Eingabe der Kennlinie Editieren Importieren (z. B. aus Excel) Einmessen über den gesamten Messbereich ca. 200 ms, nicht flüchtiger Speicher (netzausfallsicher) Tara-Abgleich Abgleichdauer über den gesamten Messbereich ca. 1 ms, flüchtiger oder nicht flüchtiger Speicher wählbar Tiefpassfilter Bessel 4. Ordnung 0,1 Hz bis 1.000 Hz (-3 dB) in Stufen einstellbar Spitzenwertspeicher Aktualisierungszeit Löschzeit Minimum, Maximum 0,5 ms 0,3 ms Momentanwertspeicher Aktualisierungszeit Run / Hold 0,5 ms Hüllkurve Abfall-Zeitkonstante Positv und negativ frei wählbar Grenzwertschalter Funktion zu bewertendes Signal Referenzsignal Ansprechzeit Hysterese Konditionierung Schaltschwelle, Toleranzband, Hysterese (2-Punkt-Regelung), jeweils aktiv oder passiv schaltend, logische Verknüpfung einzelner Grenzwerte beliebig wählbar (Brutto, Netto, Min/Max, Spitze-Spitze, Hüllkurve, math. Berechnung) beliebig wählbar Konstante, konditioniertes Signal oder Vorgabewert 1 ms pro Kanal wählbar Formelgenerator, z. B. Spitze-Spitze-Wert, Hüllkurve, Run/Hold, zusätzliche Skalierung, Addition, Multiplikation, Subtraktion, Division Komplexe Zusammenhänge lassen sich einfach durch die Verknüpfung von Messwerten, konditionierten Werten und I/OSignalen darstellen. 72 HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF TECHNISCHE DATEN 7.3. Analoge Ausgänge Anzahl Ausgangsspannung Zulässiger Lastwiderstand Auflösung D/A-Umsetzer Frequenzbereich Signalquelle 2 ±10,2 V, frei skalierbar > 5 kΩ 16 Bit 0 bis 1.000 Hz (-3 dB) jeder Ausgang kann beliebig mit einem Messsignal oder einem konditionierten Signal belegt werden Temperatureinfluss auf den Nullpunkt (TK0) auf die Spanne (TKC) 2 mV / 10 K 0,05% / 10 K Rauschspannung im Bereich 0 … 10 Hz 0 … 1.000 Hz 2 mV 10 mV Langzeitdrift Linearitätsabweichung 1 mV pro 48 h 0,01% 7.4. Digitale Eingänge Anzahl Funktion Eingangsspannung Eingangsstrom obere Schaltschwelle untere Schaltschwelle 6, aktiv schaltend (high/low) 6 x Status Tara, Speicher löschen, Run/Hold usw. oder 1 x Zähler und 5 x Status oder 1 x Auf-/Ab- bzw. Quadraturzähler und 4 x Status max. 50 kHz Zählertiefe 32 bit oder 1 x Frequenzerfassung und 5 x Status Zeitbasis 0,01 bis 10 s max. 30 V max. 6 mA >10 V (high) <2.0 V (low) 7.5. Digitale Ausgänge Anzahl Funktion Reaktionszeit Ausgangsart Ausgangsspannung Ausgangsstrom 4 prozess- oder hostgesteuert 1 ms pro Kanal Open Collector max. 30 VDC max. 100 mA HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 73 e.bloxx A6-2CF TECHNISCHE DATEN 7.6. Kommunikationsschnittstelle Standard Datenformat Protokoll Baudraten ASCII und Modbus-RTU Profibus-DP Local-Bus Anzahl der Geräte Isolationsspannung RS 485, 2-Leiter 8E1 ASCII, MODBUS-RTU, PROFIBUS-DP, LOCAL-BUS 19,2; 38,4; 57,6; 93,75; 115,2 kBit/s 19,2; 93,75; 187,5; 500; 1500 kBit/s 19,2; 38,4; 57,6; 93,75; 115,2; 187,5; 500; 1500 kBit/s max. 32 ohne Repeater, max 127 mit Repeater 500 V 7.7. Elektromagnetische Verträglichkeit Störfestigkeit gegen statische Entladungen Störfestigkeit gegen elektromagnetische Felder Störfestigkeit gegen schnelle transiente Störungen Störfestigkeit gegen leitungsgeführte HF-Signale ±4 kV / ±8 kV Kontakt / Luft nach EN 61000-4-2 10 V/m nach EN 61000-4-3 ±2 kV nach EN 61000-4-4 Genauigkeitsklasse 0,1: 1 V Genauigkeitsklasse 0,5: 3 V nach EN 61000-4-6 Störaussendung gestrahlt 30/37 dB (µV/m) @ 30 m Störaussendung geleitet 79/73 dB (µV) QP 66/60 dB (µV) AV nach EN 55011, Klasse A 7.8. Versorgung Versorgungsspannung Leistungsaufnahme Einfluss der Spannung 74 10 bis 30 VDC Überspannungs- und Verpolungsschutz ca. 5 W 0,001 %/V HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF TECHNISCHE DATEN 7.9. Gehäuse Material Abmessungen (B x H x T) Schutzart Gewicht Montageart Aluminium and ABS 70 x 90 x 83 mm IP 20 250 g DIN EN Tragschiene 7.10. Anschlüsse Steckbare Schraubklemmen Bus-Schnellverbinder Aderquerschnitt bis max. 1,5 mm² 4-poliger Stecker in ABS-Gehäuse 7.11. Umgebungsbedingungen Betriebstemperatur Lagertemperatur Feuchtigkeit -20 °C bis +60 °C -30 °C bis +85 °C 0 % bis 95 % bei +50 °C, nicht kondensierend HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH 75 e.bloxx A6-2CF KONFORMITÄTSERKLÄRUNG 8. 76 KONFORMITÄTSERKLÄRUNG HB_EBLOXX-A62CF_D_V19.doc Gantner Instruments Test & Measurement GmbH e.bloxx A6-2CF Hinweis: Informationen in diesem Handbuch sind gültig ab März 2006 bis auf Widerruf. Änderungen und Ergänzungen dieses Handbuchs sind jederzeit ohne Vorankündigung möglich. e.bloxx A6-2CF www.gantner-instruments.com Gantner Instruments Test & Measurement GMBH Montafonerstraße 8 • A-6780 Schruns/Austria Tel.: +43 (0)5556-73784-410 • Fax: +43 (0)5556-73784-419 E-Mail: [email protected]
