Moduł 6ES7350-2AH01-0AE0 6ES7 350-2AH01-0AE0 6ES735O-2AHO1-OAEO

Siemens 6ES7350-2AH01-0AE0 | SIMATIC S7-300 FM 350-2 Moduł zliczający — 8 kanałów, 20kHz, enkoder NAMUR / 24V, zliczanie / częstotliwość / prędkość / okres / dozowanie, 8 DI + 8 DO, 40-pin

Przegląd

Moduł Siemens 6ES7350-2AH01-0AE0 to FM 350-2 — ośmiokanałowy moduł funkcji zliczania i pomiaru firmy Siemens dla systemu SIMATIC S7-300.

Podczas gdy wbudowane szybkie wejścia zliczające kompaktowych procesorów S7-300 oferują dwa kanały przy 10kHz, FM 350-2 zwiększa możliwości do ośmiu niezależnych kanałów przy 20kHz, z których każdy może działać w swoim własnym, niezależnie wybranym trybie, niezależnie konfigurując własne funkcje bramkowania i przypisania wyjść. 

Dla maszyn wymagających monitorowania wielu enkoderów, zliczania produktów w wielu punktach pomiarowych lub jednoczesnego pomiaru prędkości na kilku osiach maszyny, FM 350-2 zastępuje to, co w przeciwnym razie wymagałoby zestawu oddzielnych inteligentnych urządzeń zliczających.

Osiem kanałów działa całkowicie na własnym procesorze modułu FM 350-2 — niezależnie od cyklu skanowania procesora S7-300. Sygnał enkodera przy 20kHz kompletuje pełny impuls w 50 mikrosekund; żaden cykl skanowania PLC działający z częstotliwością 10ms nie byłby w stanie niezawodnie przechwycić każdego impulsu z taką prędkością przy użyciu normalnego przetwarzania wejść cyfrowych.

Licznik sprzętowy modułu FM 350-2 rejestruje każdy impuls niezależnie od aktualnego obciążenia procesora, a wartość zliczona, zmierzona częstotliwość lub obliczona prędkość jest dostępna w pamięci buforowej modułu do odczytu przez procesor w następnym cyklu skanowania — z dokładnością do ostatniego impulsu.

Pięć trybów pracy — zliczanie, pomiar częstotliwości, pomiar prędkości, pomiar czasu trwania okresu i dozowanie — czyni FM 350-2 wielofunkcyjnym silnikiem pomiarowym w szafie S7-300.

Tryb pracy każdego kanału jest ustawiany niezależnie, dzięki czemu pojedynczy moduł FM 350-2 może jednocześnie pracować jako licznik długości dla przenośnika taśmowego, inny jako miernik częstotliwości dla czujnika przepływu, a dwa kolejne jako monitory prędkości dla różnych osi maszyny — wszystko z tego samego modułu.

Kluczowe specyfikacje

Pięć trybów pracy wyjaśnionych

Zliczanie jest najbardziej podstawowym trybem. Licznik akumuluje impulsy z wejścia enkodera, zwiększając lub zmniejszając wartość licznika 32-bitowego przy każdej krawędzi impulsu. Wejścia bramkujące (sygnały zewnętrzne lub polecenia programowe) sterują aktywnością zliczania.

Po zakończeniu interwału zliczania lub po osiągnięciu wartości zadanej, skonfigurowane wyjście aktywuje się — uruchamiając bramkę, przekaźnik lub alarm w maszynie. Warianty zliczania ciągłego, pojedynczego i okresowego pokrywają różne potrzeby aplikacyjne.

Pomiar częstotliwości zlicza impulsy w zdefiniowanym czasie bramki i raportuje częstotliwość w Hercach. Czas bramki jest konfigurowalny — dłuższe czasy bramki zapewniają lepszą dokładność przy niskich częstotliwościach, krótsze czasy bramki zapewniają szybszą reakcję przy wysokich częstotliwościach.

Czujnik przepływu generujący 100 impulsów na litr przy przepływie 5 litrów na minutę produkuje 500 impulsów na minutę (8,33Hz); FM 350-2 mierzy to i dostarcza wartość częstotliwości do obliczenia przepływu w programie procesora.

Pomiar prędkości rozszerza pomiar częstotliwości poprzez konwersję częstotliwości impulsów na wartość prędkości przy użyciu skonfigurowanej rozdzielczości enkodera (impulsy na obrót). Procesor odczytuje rejestr prędkości z bufora danych modułu FM 350-2 i posiada bezpośrednią wartość RPM lub prędkości obwodowej do wyświetlania, rejestrowania lub sterowania w pętli zamkniętej.

Pomiar czasu trwania okresu mierzy czas między kolejnymi impulsami enkodera, zapewniając pomiar odwrotności częstotliwości, który jest dokładniejszy przy niskich prędkościach niż bezpośrednie zliczanie częstotliwości.

Przy bardzo niskich prędkościach — gdzie bramka zliczająca trwająca jedną sekundę może przechwycić tylko kilka impulsów, dając tym samym słabą rozdzielczość częstotliwości — pomiar okresu między impulsami zapewnia znacznie wyższą dokładność.

Tryb dozowania jest najbardziej specyficzną cechą modułu FM 350-2. Moduł zlicza impulsy z przepływomierza, przekazuje skumulowaną sumę i aktywuje wyjście po osiągnięciu zaprogramowanej całkowitej liczby ( "dawki" ).

Wyjście bezpośrednio steruje zaworem dozującym, elektromagnesem lub pompą — bez pośrednictwa cyklu skanowania PLC.

Takie dozowanie sprzętowe unika opóźnienia odczytu licznika w programie PLC i zapisu wyjścia w następnym cyklu skanowania, co jest kluczowe w aplikacjach dozowania z dużą prędkością, gdzie kilka milisekund opóźnienia stanowi znaczący błąd objętości.

Interfejs NAMUR — Podłączenie czujnika iskrobezpiecznego

Interfejs wejściowy modułu FM 350-2 akceptuje czujniki NAMUR — dwuprzewodowy interfejs zdefiniowany w IEC 60947-5-6, szeroko stosowany do czujników zbliżeniowych w instalacjach stref zagrożonych wybuchem.

Czujniki NAMUR są zasilane przez urządzenie terenowe (nie przez sam czujnik) i zmieniają swoje zużycie prądu, aby reprezentować dwa stany logiczne: około 1mA dla stanu nieaktywnego i około 8mA dla stanu aktywnego.

Interfejs NAMUR w module FM 350-2 ocenia tę zmianę prądu, umożliwiając podłączenie czujników zainstalowanych w strefach zagrożonych wybuchem strefy 1 lub 2, gdy są używane z odpowiednimi barierami iskrobezpiecznymi zgodnymi z NAMUR (barierami Zenera lub izolatorami galwanicznymi) między czujnikiem a modułem.

Dzięki temu FM 350-2 nadaje się do pomiaru prędkości i zliczania w zakładach przetwórstwa chemicznego i rafineriach, gdzie maszyny wirujące w strefach zagrożonych wybuchem wymagają monitorowania prędkości.

Standardowe czujniki zbliżeniowe i enkodery 24V DC mogą być również podłączone do wejść modułu FM 350-2, działając w trybie enkodera 24V, który akceptuje standardowe sygnały cyfrowe typu PNP zamiast sygnałów prądowych NAMUR.

Sprzętowe wyjścia przerwań — Bezpośrednie sterowanie maszyną

Osiem wyjść cyfrowych modułu FM 350-2 pracuje z częstotliwością przełączania do 500Hz i może aktywować się na podstawie osiągnięcia przez licznik zaprogramowanej wartości porównania, bez interwencji procesora. Ta możliwość sprzętowego wyjścia przerwania jest kluczem do dozowania i operacji wyzwalanych porównaniem, gdzie czas cyklu ma znaczenie.

W konfiguracji porównania procesor zapisuje docelową wartość zliczenia do rejestru porównania modułu FM 350-2 za pośrednictwem komunikacji K-Bus.

Gdy licznik akumuluje impulsy, FM 350-2 wewnętrznie porównuje bieżącą sumę z wartością docelową. Gdy się zrównają, FM 350-2 bezpośrednio aktywuje odpowiednie wyjście — bez udziału cyklu skanowania PLC.

Czas reakcji wyjścia jest określony sprzętowo: zazwyczaj w zakresie mikrosekund dla logiki porównania i sterownika wyjścia, zamiast czasu cyklu skanowania PLC w zakresie milisekund, który miałby zastosowanie, gdyby procesor musiał odczytać licznik, porównać go w programie i zapisać wyjście w kolejnym cyklu.

Często zadawane pytania

P1: Czy moduł FM 350-2 wymaga specjalnego złącza czołowego lub kabla enkodera, czy są to standardowe akcesoria S7-300?

Moduł FM 350-2 wykorzystuje standardowe 40-biegunowe złącze czołowe S7-300 (6ES7392-1AM00-0AA0 dla styków śrubowych lub 6ES7392-1BM01-0AA0 dla styków sprężynowych) — to samo złącze, które jest używane przez inne 40-biegunowe moduły sygnałowe S7-300. Jest ono zamawiane osobno i nie jest dołączone do modułu.

Do okablowania enkodera odpowiedni jest standardowy ekranowany kabel skręcony; nie jest wymagany żaden własnościowy kabel ani specjalistyczne złącze enkodera.

Okablowanie podłącza się do zacisków 40-biegunowego złącza czołowego zgodnie z tabelą przypisania zacisków modułu FM 350-2 w dokumentacji konfiguracyjnej.

P2: Czy moduł FM 350-2 można zainstalować w szafie rozszerzeń S7-300 podłączonej przez IM 361, czy musi być w szafie centralnej?

Moduł FM 350-2 jest modułem funkcyjnym (FM), który komunikuje się z procesorem przez K-Bus. K-Bus jest kierowany do szaf rozszerzeń podłączonych przez parę IM 360/361, ale nie przez prostszą parę IM 365.

Dlatego: FM 350-2 można zainstalować w szafach rozszerzeń podłączonych modułami interfejsu IM 361 (obecny K-Bus), ale nie może działać poprawnie w szafach rozszerzeń podłączonych przez IM 365 (brak K-Bus).

Jest to jedno z ograniczeń specyficznych dla aplikacji, które określają, czy para IM 365 lub IM 360/361 jest odpowiednia dla danej konfiguracji wieloszafowej S7-300.

P3: Jakie oprogramowanie konfiguracyjne jest dołączone do modułu FM 350-2 i czy jest ono kompatybilne z TIA Portal?

Moduł 6ES7350-2AH01-0AE0 zawiera pakiet konfiguracyjny na płycie CD-ROM — jest to biblioteka bloków funkcyjnych STEP 7 i narzędzie konfiguracyjne specyficzne dla FM 350-2, używane z STEP 7 Classic (v5.x).

Wsparcie dla TIA Portal dla modułu FM 350-2 jest dostępne poprzez STEP 7 w TIA Portal (przy użyciu TIA Portal wraz z pakietem STEP 7 Professional) lub poprzez narzędzie konfiguracyjne FM 350-2 dla TIA Portal dostępne w Siemens Industry Online Support. 

Dla systemów już projektowanych w STEP 7 Classic, dołączony CD-ROM zawiera wszystkie niezbędne narzędzia konfiguracyjne; dla użytkowników TIA Portal, odpowiedni pakiet kompatybilny z TIA Portal powinien być zweryfikowany i pozyskany od firmy Siemens.

P4: Czy kanały modułu FM 350-2 mogą być używane jednocześnie w różnych trybach pracy?

Tak. Każdy z ośmiu kanałów jest niezależnie konfigurowalny. W ramach jednego modułu FM 350-2, kanały mogą jednocześnie pracować w różnych trybach — na przykład, kanały 1-4 w trybie zliczania ciągłego do monitorowania ilości produkcji, kanały 5-6 w trybie pomiaru prędkości do monitorowania prędkości silników, a kanały 7-8 w trybie dozowania do sterowania dozowaniem.

Konfiguracja jest ustawiana podczas uruchamiania za pomocą narzędzia konfiguracyjnego i pobierana do modułu.

Program procesora odczytuje dane z każdego kanału niezależnie, uzyskując dostęp do odpowiednich struktur bloków danych dla trybu pracy każdego kanału.

P5: Co dzieje się z wartościami liczników modułu FM 350-2, jeśli procesor S7-300 przejdzie w tryb STOP?

Gdy procesor S7-300 przechodzi w tryb STOP, sprzęt licznika modułu FM 350-2 nadal działa — liczniki kontynuują pracę, akumulując impulsy z podłączonych enkoderów.

Komunikacja procesora z modułem FM 350-2 przez K-Bus ustaje w trybie STOP, więc procesor nie może odczytywać zaktualizowanych wartości liczników ani zapisywać nowych wartości zadanych w okresie STOP. 

Jednak sam moduł FM 350-2 i jego liczniki sprzętowe pozostają zasilane i aktywne. Po powrocie procesora do trybu RUN, komunikacja K-Bus zostaje wznowiona, a procesor może odczytać bieżące wartości liczników, które odzwierciedlają zliczenia zgromadzone podczas interwału STOP.

Takie zachowanie jest ważne w aplikacjach dozowania i zliczania, gdzie materiał może nadal przemieszczać się przez maszynę podczas krótkiego zatrzymania procesora — dane zliczania nie są tracone.