Модули скоростного счета Siemens FM 450-1

FM 450-1 Модуль скоростного счета. Обзор

FM 450-1 – это интеллектуальный 2-канальный модуль скоростного счета. Он позволяет производить подсчет импульсов инкрементальных датчиков позиционирования, контролировать дискретные сигналы датчиков положения (например, фотоэлектронных барьеров), выполнять функции сравнения содержимого счетчиков с заданными значениями и выдавать дискретные сигналы на встроенные дискретные выходы. Все операции выполняются автономно, что позволяет существенно разгрузить центральный процессор контроллера. Питание датчиков осуществляется от встроенного в модуль блока питания.

Конструкция

Модуль выпускается в пластиковом корпусе, на фронтальной панели которого расположены:

• Светодиоды индикации отказов INTF/EXTF.
• Светодиоды индикации выполнения счетных операций CR.
• Светодиоды индикации направления счета DIR.
• Светодиоды индикации значений входных и выходных дискретных сигналов модуля.
• Разъем для установки фронтального соединителя, закрытый защитной дверцей. Фронтальный соединитель должен заказываться отдельно.

Паз на защитной дверце для установки этикетки с маркировкой внешних цепей. Маркировочная этикетка входит в комплект поставки модуля.

Принцип действия

FM 450-1 способен обрабатывать сигналы двух инкрементальных датчиков позиционирования, следующих с частотами до 500 кГц. Направление счета задается внешними импульсными сигналами. Воздействие на управляемый процесс может осуществляться двумя способами:

• Через встроенные дискретные выходы, состояние которых определяется результатами операций сравнения текущих значений счета с заданными величинами. Для каждого счетчика может устанавливаться три величины: исходное состояние (предварительная установка), верхнее и нижнее граничное значение счета.
• Передачей сигналов в центральный процессор по внутренней шине контроллера с использованием механизма прерываний.

Оба счетчика могут использовать для своей работы два числовых диапазона:

• Числовой диапазон 1 (нереверсивный счет): от 0 до +4294967295.
• Числовой диапазон 2 (реверсивный счет): от -2147483648 до +2147483647.

Режимы работы FM 450-1
Непрерывный счет	После запуска выполняется непрерывное повторение циклов счета: В режиме суммирующего счета: от нуля до верхнего граничного значения. В режиме вычитающего счета: от верхнего граничного значения до нуля
Однократный цикл счета	После запуска выполняется один цикл счета: В режиме суммирующего счета: от записанного в счетчик значения (предварительная установка) до верхнего граничного значения. Если после достижения верхнего граничного значения поступает очередной тактовый сигнал, то счетчик переходит в состояние нижнего граничного значения и остается в этом состоянии. В режиме вычитающего счета: от записанного в счетчик значения (предварительная установка) до нижнего граничного значения. Если после достижения нижнего граничного значения поступает очередной тактовый сигнал, то счетчик переходит в состояние верхнего граничного значения и остается в этом состоянии
Периодический счет	После запуска циклы счета повторяются периодически: В режиме суммирующего счета: от заданного состояния (предварительная установка) до верхнего граничного значения. В режиме вычитающего счета: от заданного состояния (предварительная установка) до нижнего граничного значения

Функции

• Два 32-разрядных реверсивных счетчика с разрешающей способностью 0 … 32 бит или ±31 бит.
• Частота следования тактовых импульсов до 500 кГц (датчики с RS 422).
• Три режима работы: непрерывный, однократный или периодический счет.
• Простое, двойное или квадратурное преобразование.
• Работа с 24- или 5 В (RS 422) инкрементальными датчиками положения.
• Аппаратное (через встроенные дискретные входы) или программное управление работой счетчиков.
• Программная или аппаратная предварительная установка счетчиков.
• Сравнение содержимого счетчика с двумя заданными граничными значениями.
• Формирование прерываний при прохождении через ноль, переполнении или выхода текущей величины счета за граничные значения.
• Формирование выходных дискретных сигналов =24В по результатам операций сравнения: заданная длительность импульса с запуском от компаратора или потенциальный сигнал, управляемый сигналами компаратора.

Для управления работой FM 450-1 используются стандартные функциональные блоки, входящие в комплект поставки модуля:

Стандартные функциональные блоки
CNT_CTRL (FC 0)	Для программного и аппаратного управления модулем FM 450-1
DIAG_INF (FC 1)	Подготовка диагностической информации FM 450-1 при появлении диагностических запросов на прерывание

Программирование и настройка параметров

Настройка параметров модуля выполняется с помощью экранных форм, встроенных в STEP 7. Экранные формы входят в состав пакета конфигурирования, включенного в комплект поставки модуля FM 450-1. Пакет включает в свой состав:

• Краткое описание для быстрого запуска модуля.
• Руководство по модулю FM 450-1.
• Экранные формы для настройки параметров модуля
• Стандартные функциональные блоки для обмена данными с центральным процессором и получения диагностической информации.

Технические данные

Функциональный модуль	FM 450-1
Напряжения и токи
Вспомогательное напряжение питания 1L+/1M:
• номинальное значение	=24 В
• допустимый диапазон отклонений, статический/ динамический	20.4 … 28.8 В/ 18.5 … 30.2 В
• защита от неправильной полярности напряжения	Есть
Напряжение питания нагрузки 2L+/2M:
• номинальное значение	= 24В
• допустимый диапазон отклонений, статический/ динамический	20.4 … 28.8 В/ 18.5 … 30.2 В
• защита от неправильной полярности напряжения	есть
• гальваническое разделение	Со всеми другими цепями питания
Потребляемый ток:
• от внутренней шины контроллера	Приблизительно 450 мА
• из цепи питания 1L+	Приблизительно 40 мА (без учета датчиков)
Потребляемая мощность	Приблизительно 9 Вт
Подключение внешних цепей
Фронтальный соединитель	1 х 48-полюсный
Дискретные входы
Количество	6, по 3 на канал
Функции	1 для фиксации входа в зону контроля, 1 для фиксации выхода из зоны контроля, 1 для установки счетчика
Входное напряжение:
• сигнала низкого уровня	-28.8 … +5 В
• сигнала высокого уровня	+11 … +28.8 В
Входной ток сигнала высокого уровня, типовое значение	9 мА
Минимальная длительность импульса/ максимальная частота тактовых импульсов	2.5 мкс/ 200 кГц; 25 мкс/ 20 кГц, настраивается
Дискретные выходы
Количество	6
Напряжение питания	2L+/ 2M
Выходное напряжение:
• высокого уровня, не менее	U2L+ - 1.5 В
• низкого уровня, не более	3 В
Коммутируемый ток:
• номинальное значение	0.5 А
• допустимый диапазон	5 мА … 0.6 А
Время переключения, не более	300 мкс
Напряжение отсечки для коммутационных перенапряжений	U2L+ - 39 В
Защита от короткого замыкания	Есть
Цепи питания инкрементальных датчиков
Цепи питания 5 В инкрементальных датчиков:
• выходное напряжение	=5.2 В ± 2%
• выходной ток, не более	300 мА
• защита от короткого замыкания	Есть
Цепи питания 24 В инкрементальных датчиков:
• выходное напряжение	U1L+ - 3 В
• выходной ток, не более	300 мА
• защита от короткого замыкания	Есть
• допустимые перенапряжения	35 В, длительность 500 мс, время восстановления 50 с
Датчики
Инкрементальные датчики:
• с симметричными сигналами	Есть, с двумя последовательностями импульсов, сдвинутых по фазе на 90°
• с ассиметричными сигналами	Есть
24 В инициаторы	Есть
24 В датчики направления	Есть, 1 последовательность импульсов и сигнал направления
Счетчики
Количество входов счетчика	2
Разрешение	32 бит или 31 бит + знак
5 В счетные входы:
• уровни сигналов	В соответствии с RS 422
• терминальные резисторы	220 Ом
• дифференциальное входное напряжение, не менее	0.5 В
• максимальная тактовая частота	500 кГц
24 В счетные входы:
• низкий уровень сигнала	-30 … +5 В
• высокий уровень сигнала	+11 … +30 В
• входной ток, типовое значение	9 мА
• минимальная длительность импульса/ максимальная частота тактовых импульсов	2.5 мкс/ 200 кГц; 25 мкс/ 20 кГц, настраивается
Состояния, прерывания, диагностика
Индикация состояний	14 светодиодов для индикации выполнения счетных операций (CR), направления счета (DIR), состояний входных и выходных дискретных сигналов
Прерывания:
• аппаратные	Настраиваются
• диагностические	Настраиваются
Диагностические функции:
• индикация внешних и внутренних отказов	Красные светодиоды INTF и EXTF
• считывание диагностической информации	Поддерживается
Изоляция
Испытательное напряжение изоляции	500 В
Гальваническое разделение цепей
Гальваническое разделение:
• каналов ввода дискретных сигналов и внутренней шиной контроллера
• каналов вывода дискретных сигналов
• каналов подключения инкрементальных датчиков и внутренней шиной контроллера
Допустимая разность потенциалов между различными цепями
Габариты и масса
Габариты	25 х 290 х 210 мм
Масса	0.65 кг

Подключение внешних цепей

Назначение контактов фронтального соединителя
Контакт	5 В датчики с RS422	24В датчики с ассиметричными сигналами	24В датчики с сигналом направления
Питание
3	1L+: источник питания датчиков, +24В, вход
4	1M: источник питания датчиков, общая точка, вход
47	2L+: источник питания дискретных входов и выходов, +24В
48	2M: источник питания дискретных входов и выходов, общая точка
Счетчик 1
5	Вход прямого сигнала A	-	-
6	Вход инверсного сигнала A	-	-
7	Вход прямого сигнала B	-	-
8	Вход инверсного сигнала B	-	-
9	Вход прямого сигнала N	-	-
10	Вход инверсного сигнала N	-	-
11	-	Вход сигнала A	Вход сигнала A
12	-	Вход сигнала B	Вход сигнала направления
13	-	Вход сигнала N	-
14	Точка заземления цепей питания датчиков	Точка заземления цепей питания датчиков	Точка заземления цепей питания датчиков
15	Выход питания датчика	-	-
16	-	Выход питания датчика	Выход питания датчика
29	Дискретный вход 1I0	Дискретный вход 1I0	Дискретный вход 1I0
30	Дискретный вход 1I1	Дискретный вход 1I1	Дискретный вход 1I1
31	Дискретный вход 1I2	Дискретный вход 1I2	Дискретный вход 1I2
33	Дискретный выход 1Q0	Дискретный выход 1Q0	Дискретный выход 1Q0
34	Дискретный выход 1Q1	Дискретный выход 1Q1	Дискретный выход 1Q1
Счетчик 2
17	Вход прямого сигнала A	-	-
18	Вход инверсного сигнала A	-	-
19	Вход прямого сигнала B	-	-
20	Вход инверсного сигнала B	-	-
21	Вход прямого сигнала N	-	-
22	Вход инверсного сигнала N	-	-
23	-	Вход сигнала A	Вход сигнала A
24	-	Вход сигнала B	Вход сигнала направления
25	-	Вход сигнала N	-
26	Точка заземления цепей питания датчиков	Точка заземления цепей питания датчиков	Точка заземления цепей питания датчиков
27	Выход питания датчика	-	-
28	-	Выход питания датчика	Выход питания датчика
41	Дискретный вход 2I0	Дискретный вход 2I0	Дискретный вход 2I0
42	Дискретный вход 2I1	Дискретный вход 2I1	Дискретный вход 2I1
43	Дискретный вход 2I2	Дискретный вход 2I2	Дискретный вход 2I2
45	Дискретный выход 2Q0	Дискретный выход 2Q0	Дискретный выход 2Q0
46	Дискретный выход 2Q1	Дискретный выход 2Q1	Дискретный выход 2Q1

Замечания

1. Цепи питания и сигнальные цепи инкрементальных датчиков имеют гальваническую связь с внутренней шиной контроллера. Поэтому точка 4 фронтального соединителя (1М) должна быть соединена проводником с низким сопротивлением с точкой заземления центрального процессора.

2. Если питание датчиков перемещения осуществляется от внешнего источника питания, то его общая точка также должна быть соединена с точкой заземления центрального процессора.