Nowe w pudełku SIEMENS 6ES7331-7KF02-0AB0 PLC 6ES7 3317KF020AB0 6ES7331-7KFO2-OABO

Siemens 6ES7331-7KF02-0AB0 | SIMATIC S7-300 SM 331 Wejście analogowe — 8 izolowanych kanałów / 9/12/14-Bit / Napięcie + Prąd + Termopara + RTD / Diagnostyka

Jeden moduł, cztery typy sygnałów — obudowa do SM 331 7KF02

Większość modułów wejść analogowych obsługuje jedną kategorię sygnału. SM 331 7KF02 obsługuje cztery — napięcie, prąd, termoparę i czujnik RTD — jednocześnie w tym samym module, przy czym każda para kanałów jest niezależnie skonfigurowana w STEP 7. Pojedyncza szczelina 40 mm może odczytywać przetworniki ciśnienia przy 4–20 mA na kanałach 0–1, przepływomierz przy 0–10 V na kanałach 2–3, termopary typu K na kanałach 4–5 i czujniki RTD Pt100 na kanałach 6–7. Żadnych kondycjonerów sygnału, żadnych adapterów, żadnych oddzielnych, specjalistycznych modułów.

Obsługa termopary i czujnika RTD odbywa się sprzętowo. SM 331 stosuje tabele linearyzacji ITS-90 dla każdego skonfigurowanego typu TC (E, J, K, L, N) oraz równanie Callendara-Vana Dusena dla linearyzacji Pt100 – konwertując nieliniowe sygnały miliwoltowe bezpośrednio na stopnie Celsjusza, zanim wartość osiągnie obraz procesu. Program S7-300 odczytuje standardową liczbę całkowitą w jednostkach inżynierskich bez dodatkowego przetwarzania sygnału w kodzie użytkownika.

W przypadku wejść termoparowych automatycznie stosowana jest wewnętrzna kompensacja zimnego złącza: moduł mierzy własną temperaturę na zaciskach i dodaje wartość kompensacji do każdego odczytu termopary. W szafie sterowniczej odpornej na temperaturę (20–40°C) ta wewnętrzna kompensacja jest wystarczająca dla większości zastosowań związanych ze sterowaniem procesami.

Kluczowe dane techniczne

Rozdzielczość a szybkość konwersji — odpowiedni czas integracji

Rozdzielczość SM 331 nie jest stała — jest to programowalny parametr na parę kanałów, który kontroluje czas integracji przetwornika ADC, a co za tym idzie, tłumienie szumów sieci:

9-bitów / 2,5 ms— Najszybsze ustawienie, brak znaczącej redukcji szumów sieciowych. Rzadko używany do pomiaru procesu w stanie ustalonym.

12 bitów / 20 ms (systemy 50 Hz) lub 16,67 ms (systemy 60 Hz)— Standard dla większości pomiarów 4–20 mA i napięcia. Czas integracji obejmuje dokładnie jeden pełny cykl sieci, co eliminuje zakłócenia częstotliwości sieciowej poprzez tłumienie synchroniczne. Błędny czas całkowania dla lokalnej częstotliwości sieciowej (wybór trybu 50 Hz przy zasilaniu 60 Hz) znacznie pogarsza tłumienie szumów.

14 bitów / 100 ms— Najwyższa rozdzielczość. Używany do pomiarów termopar i RTD, gdzie sygnały na poziomie miliwoltów i precyzja dryfu termicznego mają większe znaczenie niż szybkość aktualizacji. Procesy temperaturowe zmieniają się na tyle powoli, że 100 ms jest całkowicie akceptowalne.

Izolacja optyczna — ochrona pomiarów w instalacjach obciążonych zakłóceniami elektrycznymi

Izolacja optyczna SM 331 pomiędzy obwodami obiektowymi a płytą montażową S7-300 jest prawidłową specyfikacją dla większości rzeczywistych zakładów przetwórczych. Tam, gdzie instrumenty polowe są rozmieszczone w całej instalacji, różne punkty uziemienia wytwarzają różne potencjały — pętle uziemienia. Bez izolacji te różnice potencjałów pojawiają się jako napięcie wspólne na wejściu różnicowym i zakłócają pomiary. Bariera optyczna blokuje napięcia wspólne do 250 VAC pomiędzy obwodem obiektowym a płytą montażową sterownika PLC bez wpływu na sygnał różnicowy.

W instalacjach z przetwornicami częstotliwości, dużymi rozrusznikami silników i urządzeniami sprzężonymi z transformatorem współdzielącymi infrastrukturę kablową, izolacja optyczna stanowi różnicę pomiędzy stabilnymi pomiarami a niewyjaśnionym dryftem.

Diagnostyka — przerwanie przewodu i przerwanie procesu

W przypadku pętli 4–20 mA SM 331 wykrywa sygnały poniżej 3,6 mA jako przerwanie przewodu (poniżej linii bazowej aktywnego zera) i wyzwala OB82. W przypadku wejść termoparowych mały prąd polaryzacji monitoruje impedancję wejściową — złącze TC w obwodzie otwartym natychmiast wyzwala OB82. Naruszenia limitów procesu wyzwalają OB40 z numerem kanału i statusem przepełnienia/niedopełnienia.

Zarówno OB82, jak i OB40 należy zaprogramować w aplikacji S7-300. Jeśli którykolwiek OB jest nieobecny i zostanie uruchomione odpowiednie przerwanie, procesor przechodzi w stan STOP — nieobsłużone przerwania są traktowane w systemie S7-300 jako błędy krytyczne.

Często zadawane pytania

P1: Czy różne pary kanałów mogą jednocześnie używać różnych typów sygnałów?

Tak — jest to definiująca zdolność modułu. Kanały są pogrupowane w pary (0–1, 2–3, 4–5, 6–7), a oba kanały w parze mają ten sam typ pomiaru i rozdzielczość. Różne pary działają niezależnie — para 0–1 może obsługiwać 4–20 mA przy 12 bitach, podczas gdy para 4–5 obsługuje termoparę typu K przy 14 bitach, wszystkie jednocześnie w tym samym module. Jedynym ograniczeniem jest grupowanie w pary.

P2: Dlaczego częstotliwość sieci ma znaczenie przy wyborze czasu integracji?

Integrujący ADC kasuje zakłócenia, które wykonują całkowitą liczbę cykli w okresie całkowania. W przypadku sieci 50 Hz (Europa, Azja, Australia) wybierz integrację 20 ms — dokładnie jeden cykl 50 Hz. W przypadku sieci 60 Hz (Ameryka Północna) wybierz 16,67 ms. Wybranie niewłaściwego ustawienia powoduje, że zakłócenia sieciowe są częściowo nieeliminowane, co znacznie pogarsza tłumienie szumów.

P3: Czy do połączeń termopary można zastosować standardowy kabel miedziany?

Nie. Wymagany jest przedłużacz termopary lub kabel kompensacyjny — przewodniki muszą odpowiadać stopowi termopary lub być równoważne termoelektrycznie. Każde złącze miedziane w obwodzie termopary tworzy dodatkowe złącze termoelektryczne, które wprowadza błąd pomiaru. Należy używać ekranowanego przedłużacza termopary, uziemionego wyłącznie na końcu SM 331.

P4: Czy w przypadku przekroczenia limitów dostępne są przerwania sprzętowe?

Tak. Gdy w KROKU 7 włączone są przerwania procesowe, SM 331 wyzwala OB40, gdy mierzona wartość przekracza skonfigurowaną górną lub dolną granicę. OB40 odbiera numer kanału i kierunek limitu. OB82 uruchamia się w przypadku przerwania przewodu i usterek sprzętowych. Obydwa OB muszą być obecne w programie — brak przerwań OB powoduje STOP procesora po uruchomieniu przerwania.

P5: Czym różni się 7KF02 od prostszego 1KF00-0AB0?

Model 1KF00 jest nieizolowany, tańszy i obsługuje wyłącznie napięcie i prąd – bez termopary ani czujnika RTD. Zastosuj 1KF00 tam, gdzie wszystkie sygnały są napięciowe lub prądowe, instalacja jest czysta elektrycznie i nie jest wymagana izolacja pętli uziemienia. Użyj 7KF02, gdy wymagane są wejścia termopary lub czujnika RTD, gdy instalacja zawiera falowniki lub duże silniki, gdy przyrządy są rozproszone w całej instalacji z różnymi punktami uziemienia lub gdy wymagana jest rozdzielczość 14-bitowa.