Модуль аналоговых входов
PS-AI6X2-R
PS-AI6X2-R
Назначение
Модуль ввода аналоговый PS-AI6X2-R предназначен для измерения термосопротивлений, преобразования сигналов датчиков с унифицированными сигналами тока и напряжения, измерения напряжения, и т.д.
Режим каждого входа выбирается программно при конфигурировании прибора. Подключение дополнительных внешних нагрузочных/подтягивающих резисторов не требуется. Прибор позволяет подключить одновременно до 12 различных датчиков.
Управление модулем производится с контроллера или ПК по шине RS-485 командами по протоколу Modbus.
Режим каждого входа выбирается программно при конфигурировании прибора. Подключение дополнительных внешних нагрузочных/подтягивающих резисторов не требуется. Прибор позволяет подключить одновременно до 12 различных датчиков.
Управление модулем производится с контроллера или ПК по шине RS-485 командами по протоколу Modbus.
Меры безопасности
Во время монтажа, эксплуатации и технического обслуживания устройства следует соблюдать требования документов: ГОСТ 12.3.019-80, «Правила эксплуатации электроустановок потребителей», «Правила охраны труда при эксплуатации электроустановок» и других нормативных документов, действующих на объекте.
Любые подключения производить при отключенном питании. Не допускать попадание влаги на контакты клемм и внутренние элементы.
Физический доступ к устройству должен быть разрешен только квалифицированному обслуживающему персоналу.
Любые подключения производить при отключенном питании. Не допускать попадание влаги на контакты клемм и внутренние элементы.
Физический доступ к устройству должен быть разрешен только квалифицированному обслуживающему персоналу.
Поддерживаемые датчики и сигналы
Таблица 1. Поддерживаемые датчики и сигналы
Параметр | Значение |
Термопары
Типы | «K» (TXA) |
Термометры сопротивления (RTD)
Схемы подключения | Двухпроводная, трёхпроводная |
Типы RTD | Pt50, Pt100, Pt500, Pt1000, 50П, 100П, 500П, 1000П, 50М, 100М, 500М, 1000М, Ni100, Ni500, NI1000 |
Термисторы
Типы | NTC 10k характеристика B3988 |
Датчики с унифицированными сигналами
Тока | 4-20 мА, 0-20 мА, 0-5 мА |
Напряжения | 0-1 В, 0-10 В (сопротивление источника до 400 Ом), -50...+50 мВ, -2..2 В |
Прочие датчики
Тока | Датчики Холла с сигналом 2.5 В +/- 0.625 В (HSTS016L) |
Дискретные | Типа «сухой контакт» |
Измерения величин
Напряжение | от -2 В до 30 В |
Сопротивление | до 2 МОм |
Ток | до 20 мА |
Технические характеристики
Таблица 2. Технические характеристики
Параметр | Значение |
Питание
Напряжение питания | 9 – 28 В постоянного тока |
Потребляемая мощность | 0.2 Вт |
Максимальный ток выхода 5V | 150 мА |
Каналы измерения
Число каналов | 6 дифференциальных, либо 12 однополярных |
Поддерживаемые датчики и сигналы | Термометры сопротивления, NTC-термисторы, термопары K-типа, датчики тока и напряжения со стандартным выходом, датчики Холла, датчики с выходом «сухой контакт» и пользовательские измерения напряжения, тока и сопротивления. Полный список с моделями смотрите в таблице 1 |
Погрешности при измерении стандартных датчиков | Популярные термометры сопротивления:
Термопара K-типа: ±(0.8 °С + 0.2% · Δt), Δt — разница между измеренной температурой и температурой самого PS-AI6X2-R. Датчики со стандартизированным выходом:
|
Базовая погрешность при измерении напряжения | ±0.2 % (< 2 В) ±1.5 % (< 30В) |
Базовая погрешность при измерении тока | ±0.2 % |
Базовая погрешность при измерении сопротивления | ±0.1 % (0...1 кОм) ±0.2 % (1 кОм...100 кОм) |
Входное сопротивление при измерении напряжения | > 1 МОм ( 0...2В) 4 кОм ( > 2В) |
Защита
Одновременно на всех каналах, в любом режиме | ± 30 В |
Клеммники и сечение проводов
Рекомендуемое сечение провода с НШВИ | 0.35 – 1 мм2 — одинарные, 0.35 – 0.5 мм2 – сдвоенные провода |
Длина стандартной втулки НШВИ | 8 мм |
Момент затяжки винтов | 0.2 Н∙м |
Управление
Интерфейс управления | RS-485 |
Изоляция интерфейса | Гальванически развязанный от измерительных цепей |
Протокол обмена данными | Modbus RTU, адрес задается программно, заводские настройки указаны на наклейке |
Параметры интерфейса RS-485 | Задаются программно, по умолчанию: скорость — 9600 бит/с; данные — 8 бит; бит чётности — нет (N); стоп-биты — 2 |
Готовность к работе после подачи питания | ~3 c |
Условия эксплуатации
Температура воздуха | От −40 до +80 °С |
Относительная влажность | До 98 %, без конденсации влаги |
Гарантийный срок | 2 года |
Срок службы | 5 лет |
Габариты
Ширина, DIN-юнитов | 3 |
Габаритные размеры (Д x Ш x В) | 53 x 90 x 58 мм |
Масса (с коробкой) | 110 г |
Общий принцип работы
PS-AI6X2-R имеет 6 универсальных входов. Каждый вход по очереди подключается к АЦП для измерения входных сигналов.
Разрядность АЦП составляет 16 бит. Каждый канал оборудован ФНЧ первого порядка для защиты от ВЧ помех. Для повышения точности при измерении медленно меняющихся сигналов поддерживается оверсемплинг (до 50) и дополнительный цифровой ФНЧ первого порядка. Они настраиваются через веб-интерфейс контроллера PhitoSmart или через регистры Modbus.
АЦП измеряет в дифференциальном режиме (например, для термопар, термометров сопротивления по трёхпроводной схеме) или в однополярном режиме (например, для сигналов 4-20 мА или 0-1 В).
Сигналы тока 4-20 мА, 0-20 мА, 0-5 мА измеряются с помощью встроенных в прибор шунтирующих резисторов в 100 Ом. Для измерения термометров сопротивления по двух- и трёхпроводной схеме используются встроенные прецизионные источники тока 250 мкА.
В устройство встроены отключаемые делители для измерения больших напряжений, например 0...10 В или 30 В. Эти делители включаются и отключаются автоматически, в зависимости от входного сигнала.
Выходы 5V и сигнальная земля всех шести каналов объединены внутри устройства. Этот выход используется для питания внешних датчиков, например, датчиков тока на эффекте Холла.
Интерфейс RS-485 и вход питания гальванически изолирован от измерительных каналов. Каналы не изолированы друг от друга.
Для корректного детектирования отсутствия термопары К-типа, входные фильтрующие конденсаторы разряжаются импульсами в несколько микросекунд с помощью встроенных резисторов 100 Ом. Стоит иметь это в виду, если вместо термопары будет подключаться другой источник ЭДС. Разрядка конденсаторов производится только в режиме «Стандартные датчики» и при выборе одной из поддерживаемых термопар. В базовых режимах разрядка не выполняется.
При использовании двухпроводной схемы измерения сопротивления, сопротивление проводов, соединений, контактов, клемм включается в результат измерения. Если это возможно, то для термисторов с низким сопротивлением рекомендуем использовать более точную трёхпроводную схему.
При измерении сопротивления по трёхпроводной схеме рекомендуем подключать датчик к клеммам INxP и INxN одинаковыми проводами, чтобы их сопротивление не влияло на результат. В таком случае абсолютное влияние сопротивления проводов на конечный результат будет 0.003Rw против 2Rw в двух проводной схеме, где Rw — сопротивление одного провода до датчика. А абсолютное влияние разницы сопротивлений на конечный результат составит |Rw1-Rw2|.
Разрядность АЦП составляет 16 бит. Каждый канал оборудован ФНЧ первого порядка для защиты от ВЧ помех. Для повышения точности при измерении медленно меняющихся сигналов поддерживается оверсемплинг (до 50) и дополнительный цифровой ФНЧ первого порядка. Они настраиваются через веб-интерфейс контроллера PhitoSmart или через регистры Modbus.
АЦП измеряет в дифференциальном режиме (например, для термопар, термометров сопротивления по трёхпроводной схеме) или в однополярном режиме (например, для сигналов 4-20 мА или 0-1 В).
Сигналы тока 4-20 мА, 0-20 мА, 0-5 мА измеряются с помощью встроенных в прибор шунтирующих резисторов в 100 Ом. Для измерения термометров сопротивления по двух- и трёхпроводной схеме используются встроенные прецизионные источники тока 250 мкА.
В устройство встроены отключаемые делители для измерения больших напряжений, например 0...10 В или 30 В. Эти делители включаются и отключаются автоматически, в зависимости от входного сигнала.
Выходы 5V и сигнальная земля всех шести каналов объединены внутри устройства. Этот выход используется для питания внешних датчиков, например, датчиков тока на эффекте Холла.
Интерфейс RS-485 и вход питания гальванически изолирован от измерительных каналов. Каналы не изолированы друг от друга.
Для корректного детектирования отсутствия термопары К-типа, входные фильтрующие конденсаторы разряжаются импульсами в несколько микросекунд с помощью встроенных резисторов 100 Ом. Стоит иметь это в виду, если вместо термопары будет подключаться другой источник ЭДС. Разрядка конденсаторов производится только в режиме «Стандартные датчики» и при выборе одной из поддерживаемых термопар. В базовых режимах разрядка не выполняется.
При использовании двухпроводной схемы измерения сопротивления, сопротивление проводов, соединений, контактов, клемм включается в результат измерения. Если это возможно, то для термисторов с низким сопротивлением рекомендуем использовать более точную трёхпроводную схему.
При измерении сопротивления по трёхпроводной схеме рекомендуем подключать датчик к клеммам INxP и INxN одинаковыми проводами, чтобы их сопротивление не влияло на результат. В таком случае абсолютное влияние сопротивления проводов на конечный результат будет 0.003Rw против 2Rw в двух проводной схеме, где Rw — сопротивление одного провода до датчика. А абсолютное влияние разницы сопротивлений на конечный результат составит |Rw1-Rw2|.
Монтаж
Подключение
Монтируется на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм и занимает ширину 3 DIN-модуля.
Клеммный блок «V+ GND A B» с шагом 3.5 мм служит для подключения питания и управления по шине RS-485. Для стабильной связи с устройством важно правильно организовать подключение к шине RS-485.
Если устройства, подключенные к шине RS-485, питаются от разных источников питания, их клеммы GND должны быть соединены.
Рекомендуем для монтажа использовать гибкие многожильные провода с обжатием концов втулочными наконечниками (НШВИ — наконечник штыревой втулочный изолированный).
При снятии изоляции провод должен зачищаться ровно по длине гильзы (можно зачистить больше, а потом откусить выступающий излишек). Для обжима (опрессовывания) используйте пресс-клещи (кримпер, «обжимка»). При монтаже обжатый наконечником провод не разрушается винтовым зажимом и надежно фиксируется.
Не прикладывайте чрезмерное усилие при завинчивании клеммы — это приводит к разрушению винтового разъема.
Клеммный блок «V+ GND A B» с шагом 3.5 мм служит для подключения питания и управления по шине RS-485. Для стабильной связи с устройством важно правильно организовать подключение к шине RS-485.
Если устройства, подключенные к шине RS-485, питаются от разных источников питания, их клеммы GND должны быть соединены.
Рекомендуем для монтажа использовать гибкие многожильные провода с обжатием концов втулочными наконечниками (НШВИ — наконечник штыревой втулочный изолированный).
При снятии изоляции провод должен зачищаться ровно по длине гильзы (можно зачистить больше, а потом откусить выступающий излишек). Для обжима (опрессовывания) используйте пресс-клещи (кримпер, «обжимка»). При монтаже обжатый наконечником провод не разрушается винтовым зажимом и надежно фиксируется.
Не прикладывайте чрезмерное усилие при завинчивании клеммы — это приводит к разрушению винтового разъема.
Подключение токовых датчиков 4-20 (0-20) мА
К модулю можно подключить пассивные и активные датчики со стандартизированным токовым выходом 4-20 (0-20) мА.
Входы модуля пассивные и не имеют встроенного источника питания для датчиков. Поэтому для подключения пассивных датчиков используйте внешний блок питания.
Активные датчики с трехпроводной схемой подключения запитываются от внешнего источника питания, земля которого должна быть подключена к клемме iGND канала измерения.
Входы модуля пассивные и не имеют встроенного источника питания для датчиков. Поэтому для подключения пассивных датчиков используйте внешний блок питания.
Активные датчики с трехпроводной схемой подключения запитываются от внешнего источника питания, земля которого должна быть подключена к клемме iGND канала измерения.
Представление в веб-интерфейсе контроллера PS
Выбор шаблона
Чтобы устройство появилось на вкладке Устройства в веб-интерфейсе контроллера PhitoSmart, добавьте новое serial-устройство и выберите шаблон PS-AI6X2-R.
Управление устройством и просмотр значений
В веб-интерфейсе вы можете управлять выходами устройства и просматривать полученные с него значения. Список отображаемых каналов можно изменить через настройки устройства, доступные на странице выбора шаблона.
Набор контролов меняется в зависимости от настроек каналов измерения.
Набор контролов меняется в зависимости от настроек каналов измерения.
Настройка
Способы настройки
- Указать параметры в веб-интерфейсе контроллера PhitoSmart. Перейдите на страницу настройки serial-устройств, выберите порт, найдите или добавьте устройство и измените параметры. Если нужный параметр отсутствует в шаблоне, его можно задать через пользовательские параметры.
- Записать настройки в Modbus-регистры модуля из консоли контроллера с помощью утилиты modbus_client.
- Eсли нет контроллера PhitoSmart, используйте компьютер с преобразователем интерфейсов USB-RS485.
Выбор типа датчика или измерения
По умолчанию в PS-AI6X2-R все каналы отключены и перед работой нужно выбрать для каждого канала тип подключённого датчика или название типового сигнала. При указании типа датчика измеренные значения будут автоматически пересчитаны в физическую величину, а при выборе датчика с типовым сигналом (4–20 мА, 0-10 В и т.п.) вы сможете указать параметры пересчёта в настройках канала.
Ниже показаны примеры подключения и настройки датчика Pt100 и измерения напряжения 0...30 В.
Ниже показаны примеры подключения и настройки датчика Pt100 и измерения напряжения 0...30 В.
Подключение двух датчиков к одному каналу
В зависимости от схемы подключения датчика вы можете подключить до двух датчиков на один канал. В списке видов измеряемых сигналов такие позиции начинаются с P — здесь указывается датчик, подключённый к клемме P выбранного канала.
После выбора значения в поле Режим, ниже появится новое поле Канал N, в котором вы можете указать тип датчика, подключённого к клемме N или отключить опрос этой клеммы, установив Отключен.
После выбора значения в поле Режим, ниже появится новое поле Канал N, в котором вы можете указать тип датчика, подключённого к клемме N или отключить опрос этой клеммы, установив Отключен.
Пересчёт измеренных значений в физическую величину
Для удобства пользователя программное обеспечение PS-AI6X2-R может пересчитывать измеряемые значения в физическую величину.
При явном указании типа подключенного датчика (терморезистор, термопара и т.п.) измеряемое значение будет пересчитано автоматически. А при выборе одного из типовых сигналов — параметры пересчёта нужно указать в настройках канала, для этого в полях Минимальное пересчитанное значение и Максимальное пересчитанное значение указываются значения физической величины, которые соответствуют минимальному и максимальному значениям диапазона.
При явном указании типа подключенного датчика (терморезистор, термопара и т.п.) измеряемое значение будет пересчитано автоматически. А при выборе одного из типовых сигналов — параметры пересчёта нужно указать в настройках канала, для этого в полях Минимальное пересчитанное значение и Максимальное пересчитанное значение указываются значения физической величины, которые соответствуют минимальному и максимальному значениям диапазона.
Работа с датчиками тока на эффекте Холла
На первом этапе для входа PS-AI6X2-R, к которому подключен датчик, необходимо выбрать режим датчик тока на эффекте Холла (2.5V±0.625V), однополярное подключение и настроить параметры:
- Номинальный ток (А) — указать номинальный ток из документации на датчик.
- Сдвиг нуля (А) — вписать 0.
- Нажать кнопку Записать слева вверху страницы.
- Открыть настройки устройства.
- Вписать полученное значение в параметр Сдвиг нуля (А), изменив знак на противоположный.
- Нажать кнопку Записать слева вверху страницы.
Измерение напряжения в дифференциальном режиме
Иногда может потребоваться проводить измерения с плавающим потенциалом, когда ни одна из линий источника не связана с потенциалом земли. Например, при подключении датчиков со стандартным выходом напряжения −50–50 мВ, −2 до +2 В.
Для измерения таких сигналов можно использовать модуль PS-AI6X2-R в дифференциальном режиме.
В дифференциальном режиме модуль измеряет разность потенциалов между входными клеммами N и P.. Следует учитывать, что потенциал на линиях INxP и INxN относительно iGND не должен выходить за пределы (0, 5) В. Либо датчик не должен быть связан с iGND.
Длина кабеля, которым подключен источник, должна быть не более 10 м.
Внутреннее сопротивление измерительного входа чуть более 1 МОм. Чтобы измерения были точными, внутреннее сопротивление источника сигнала должны быть как минимум на два порядка меньше.
Если датчику нужно внешнее питание, можно использовать выход модуля. Максимальный ток 150 мА.
Для измерения таких сигналов можно использовать модуль PS-AI6X2-R в дифференциальном режиме.
В дифференциальном режиме модуль измеряет разность потенциалов между входными клеммами N и P.. Следует учитывать, что потенциал на линиях INxP и INxN относительно iGND не должен выходить за пределы (0, 5) В. Либо датчик не должен быть связан с iGND.
Длина кабеля, которым подключен источник, должна быть не более 10 м.
Внутреннее сопротивление измерительного входа чуть более 1 МОм. Чтобы измерения были точными, внутреннее сопротивление источника сигнала должны быть как минимум на два порядка меньше.
Если датчику нужно внешнее питание, можно использовать выход модуля. Максимальный ток 150 мА.
Работа по Modbus
Устройства PhitoSmart управляются по протоколу Modbus RTU. На физическом уровне подключаются через интерфейс RS-485.
Поддерживаются все основные команды чтения и записи одного или нескольких регистров.
Настроить параметры модуля можно в веб-интерфейсе контроллера PhitoSmart, или через сторонние программы.
Поддерживаются все основные команды чтения и записи одного или нескольких регистров.
Настроить параметры модуля можно в веб-интерфейсе контроллера PhitoSmart, или через сторонние программы.
Параметры порта по умолчанию
Значение по умолчанию | Название параметра в веб-интерфейсе | Параметр |
9600 | Baud rate | Скорость, бит/с |
8 | Data bits | Количество битов данных |
None | Parity | Бит чётности |
2 | Stop bits | Количество стоповых битов |
В актуальной версии прошивки устанавливать параметр Stop bits необязательно — устройство будет работать без ошибок и в случае, когда количество стоповых битов не совпадает с настройками Modbus-мастер.
Для ускорения отклика устройств рекомендуем поднять скорость обмена до 115 200 бит/с.
Для ускорения отклика устройств рекомендуем поднять скорость обмена до 115 200 бит/с.
Modbus-адрес
Каждое устройство на линии имеет уникальный адрес в диапазоне от 1 до 247. Адрес устройства, установленный на заводе, указан на наклейках, расположенных на верхней крышке и сбоку. На заводе устройствам PhitoSmart в одной партии присваиваются разные адреса, поэтому в вашем заказе, скорее всего, адреса не будут повторяться.
Расширение Быстрый Modbus
Быстрый Modbus добавляет стандартному протоколу Modbus новые полезные функции: быстрое сканирование устройств PhitoSmart на шине RS-485 и опрос событий.
Дополнительные возможности активируются специальной командой с мастера. Поэтому устройства PhitoSmart можно без проблем использовать с любым сторонним оборудованием.
Не все регистры устройства поддерживают генерацию событий.
Дополнительные возможности активируются специальной командой с мастера. Поэтому устройства PhitoSmart можно без проблем использовать с любым сторонним оборудованием.
Не все регистры устройства поддерживают генерацию событий.
Обновление прошивки и сброс настроек
В устройствах PhitoSmart можно обновлять прошивку по протоколу Modbus. Это даёт возможность устранять найденные в прошивке ошибки на месте монтажа, а иногда и добавлять новые функции, если это возможно технически.
Ревизии устройства
Номер партии (Batch №) указан на наклейке на боковой поверхности корпуса или на печатной плате.
Ревизия | Партии | Дата выпуска | Отличия от предыдущей ревизии |
---|---|---|---|
1.5 | v1.5A, v1.5A/1, v1.5B, v1.5B/1, v1.5B/2, v1.5C, v1.5C/1, v1.5D - ... | 08.2023 - ... |
|
1.4 | v1.4A | 06.2023 |
|
1.2 | v1.2A, v1.2A/1, v1.2B, v1.2B/1, v1.2C, v1.2D, v1.2E | 12.2022 - 05.2023 |
|
1.2 | v1.2A/T | 11.2022 |
|