ماژول رابط انکودر پالس ABB RTAC-01

برای درایوهای ACS800 و DCS800 | 15 ولت / 24 ولت DC | دیفرانسیل و تک سر | کانال های A/B/Z | حداکثر 200 کیلوهرتز | IP20 | ایزولاسیون 1.5 کیلو ولت | اسلات 1 / اسلات 2 | شماره قطعه. 3AFE64610805

زمانی که دقت بازخورد سرعت واقعاً مهم است

کنترل درایو AC بدون حلقه برای بسیاری از کاربردها کافی است. فن ها، پمپ ها، سیستم های نوار نقاله ساده — اینها نیازی به دانستن دقیق سرعت چرخش شفت موتور ندارند. اما در لحظه ای که یک فرآیند نیازمند تنظیم دقیق سرعت تحت بارهای متغیر، حرکت کنترل شده با موقعیت، یا همگام سازی چند درایو هماهنگ باشد، عملکرد بدون حلقه به سرعت از توانایی خود باز می ماند.

بستن حلقه نیازمند بازخورد است. بازخورد واقعی در سطح شفت. ABB RTAC-01 ماژول آپشن است که آن را برای پلتفرم های درایو ABB ACS800 و DCS800 ارائه می دهد — یک کارت رابط فشرده که خروجی پالس خام یک انکودر افزایشی استاندارد را به داده های سرعت و موقعیت که سیستم عامل کنترل درایو برای اجرای کنترل برداری واقعی حلقه بسته نیاز دارد، ترجمه می کند.

RTAC-01 که مستقیماً در اسلات برد RMIO درایو یا روی آداپتور ماژول I/O خارجی AIMA-01 روی ریل DIN نصب می شود، شکاف بین انکودر فیزیکی روی شفت موتور و هوش کنترلی داخل درایو را پر می کند — با امکاناتی برای هر دو نوع انکودر دیفرانسیل و تک سر، ولتاژ تغذیه قابل انتخاب، و ایزولاسیون الکتریکی که مدارهای منطقی حساس درایو را از اختلالات سمت میدان محافظت می کند.

مشخصات فنی

درون ماژول: کارکرد و نحوه عملکرد آن

عملکرد اصلی RTAC-01 ترجمه جریان پالس کوادراتور انکودر افزایشی استاندارد به بازخوردی است که سیستم عامل کنترل موتور ACS800 از آن استفاده می کند. از نظر فیزیکی، ماژول دارای دو بلوک ترمینال در جلو است: X1 برای اتصالات برق انکودر (با جامپر انتخاب ولتاژ برای خروجی 15 ولت یا 24 ولت) و X2 برای اتصالات سیگنال انکودر — جفت های دیفرانسیل برای کانال های A، B و Z.

هنگام قرار دادن در اسلات 1 یا اسلات 2 برد RMIO ACS800، یک کانکتور 38 پین به طور خودکار تمام اتصالات سیگنال و برق را به درایو برقرار می کند. دو پیچ ماژول را از نظر مکانیکی محکم می کنند و همزمان نقطه اتصال شیلد کابل I/O و اتصال سیگنال های GND بین RTAC-01 و برد RMIO را فراهم می کنند. این چیدمان اتصال مکانیکی و الکتریکی ترکیبی یک جزئیات طراحی عملی است: نصب صحیح پیچ ها در دفترچه راهنمای ABB به عنوان ضروری برای سازگاری EMC و عملکرد صحیح ماژول مستند شده است.

کانال های سیگنال انکودر از نظر الکتریکی از مدارهای منطقی درایو، منبع تغذیه و زمین عایق بندی شده اند و به مدت یک دقیقه در 1.5 کیلو ولت AC تست شده اند. این ایزولاسیون چیزی است که به RTAC-01 اجازه می دهد تا در محیط های صنعتی نصب شود که در آن شفت موتور — و انکودر متصل به آن — ممکن است دچار اختلالات الکتریکی شود که در غیر این صورت مستقیماً به برد RMIO درایو می رسد.

انواع انکودر پشتیبانی شده و پیامدهای طول کابل

چهار نوع خروجی انکودر فیزیکی پشتیبانی می شود:

دیفرانسیل push-pullبالاترین پیکربندی عملکرد را دارد و از مسیرهای کابل تا 300 متر پشتیبانی می کند. جفت دیفرانسیل (A+/A-، B+/B-، Z+/Z-) حذف نویز حالت مشترک را فراهم می کند که باعث می شود مسیرهای کابل طولانی در محیط های پر نویز الکتریکی قابل استفاده باشند — که در کاربردهای درایو صنعتی که کابل های انکودر سینی های کابل را با هادی های برق موتور به اشتراک می گذارند، معمول است.

تک سر push-pullتا 200 متر را پشتیبانی می کند. فقط سیگنال مثبت از هر کانال استفاده می شود؛ ورودی منفی متصل نشده باقی می ماند یا از طریق پیکربندی داخلی ماژول مدیریت می شود.

کلکتور باز و امیتر باز انکودرها تا 100 متر پشتیبانی می شوند، با پیکربندی های مقاومت pull-up مناسب در سمت ماژول مورد نیاز است. برای خروجی های امیتر باز (منبع)، دفترچه راهنمای ABB مقادیر مقاومت pull-down 1.0-1.5 کیلو اهم در 0.5 وات برای عملیات 15 ولت و 1.8-2.2 کیلو اهم در 0.5 وات برای عملیات 24 ولت را مشخص می کند.

حداکثر فرکانس ورودی 200 کیلوهرتز سقف برای همه انواع انکودر است. برای تعداد پالس در هر دور انکودر داده شده، این مستقیماً به حداکثر سرعت موتور پشتیبانی شده ترجمه می شود — یک انکودر 1024 ppr در حدود 11,700 دور در دقیقه به حد 200 کیلوهرتز می رسد که به راحتی اکثر کاربردهای موتور صنعتی را پوشش می دهد.

ملاحظات منبع تغذیه برای انکودر

RTAC-01 برای عملکرد خود 55 میلی آمپر از منبع تغذیه داخلی 250 میلی آمپری ACS800 مصرف می کند. هنگامی که منبع تغذیه داخلی درایو نیز از طریق ماژول (از طریق ترمینال V OUT در X1) برای تغذیه انکودر استفاده می شود، مصرف جریان ترکیبی RTAC-01 و انکودر نباید از بودجه 250 میلی آمپر موجود درایو تجاوز کند.

دفترچه راهنمای ABB و مستندات محصول در مورد این محدودیت روشن هستند: هنگامی که منبع تغذیه داخلی درایو انکودر را تغذیه می کند، ماژول های آپشن اضافی ممکن است نصب نشوند. این یک ملاحظه عملی ادغام سیستم برای پیکربندی های چند آپشن است — اگر برنامه نیازمند هر دو RTAC-01 و سایر ماژول های آپشن تغذیه شده (مانند افزونه I/O دیجیتال RDIO-01) باشد، بودجه جریان تغذیه انکودر باید قبل از تعهد به پیکربندی محاسبه شود.

راه حل برای پیکربندی های محدود از نظر توان، یک منبع تغذیه انکودر خارجی است. هنگامی که از منبع تغذیه خارجی استفاده می شود، جامپر انتخاب ولتاژ روی بلوک ترمینال X1 باید برداشته شود تا منبع تغذیه داخلی درایو از ترمینال V OUT قطع شود.

سه LED تشخیصی: آنچه که آنها به شما می گویند

RTAC-01 دارای سه LED تشخیصی است که وضعیت بصری فوری را بدون نیاز به اتصال به نمایشگر پارامتر درایو ارائه می دهد:

CHA (سبز) — فعال زمانی که انکودر پالس کانال A را تولید می کند. یک الگوی چشمک زن تأیید می کند که انکودر در حال چرخش است و سیگنال دریافت می شود. یک LED که در طول چرخش موتور به طور دائم خاموش است، نشان دهنده از دست دادن سیگنال در کانال A است — اتصال انکودر و یکپارچگی کابل را بررسی کنید.

CHB (سبز) — عملکرد مشابه برای کانال B. هر دو CHA و CHB روشن و فعال در طول چرخش، دریافت سیگنال کوادراتور معتبر را تأیید می کند.

WD/INIT (زرد) — وضعیت عملیاتی ماژول را نشان می دهد. دفترچه راهنمای ABB بیان می کند که این LED هنگام پیکربندی ماژول توسط درایو (در طول مقداردهی اولیه هنگام روشن شدن) روشن می شود. روشن ماندن مداوم پس از دوره مقداردهی اولیه ممکن است نشان دهنده مشکل ارتباط بین ماژول و برد RMIO درایو باشد.

این LED ها اولین نقطه عیب یابی هنگام رفع مشکلات بازخورد سرعت در نصب ACS800 هستند. اگر CHA یا CHB علی رغم در حال اجرا بودن موتور هیچ فعالیتی نشان ندهند، جداسازی خطا ساده است: سخت افزار انکودر، کابل انکودر، یا ماژول RTAC-01 — به این ترتیب.

برنامه نویسی از طریق پارامترهای درایو

RTAC-01 رابط پیکربندی مستقل ندارد — به طور کامل از طریق پارامترهای درایو ACS800، به ویژه گروه های پارامتر 50 و 51 (پیکربندی بازخورد) و گروه 98 (پیکربندی ماژول آپشن) برنامه ریزی می شود. این پارامترها تعداد پالس انکودر در هر دور، منطق جهت و به درایو می گویند که کدام اسلات حاوی ماژول است و چگونه داده های بازخورد باید در الگوریتم کنترل موتور اعمال شوند.

رفتار LED WD/INIT در هنگام روشن شدن، نشانگر بصری این است که این تبادل پارامتر در حال انجام است: درایو هویت ماژول را از طریق کانکتور 38 پین می خواند، سازگاری را تأیید می کند و پیکربندی مناسب را بارگیری می کند. بدون سوئیچ های چرخشی، بدون سوئیچ های DIP، بدون ابزار راه اندازی مستقل — تمام پیکربندی از طریق محیط پارامتر استاندارد درایو مدیریت می شود، که به این معنی است که بازخورد انکودر در همان گردش کار سایر وظایف راه اندازی درایو تنظیم می شود.

هنگامی که ماژول روی آداپتور ماژول I/O خارجی AIMA-01 نصب می شود و نه مستقیماً روی برد RMIO، انتخابگر شناسه گره (S1) باید روی یک آدرس منحصر به فرد در محدوده 16-31 تنظیم شود. موقعیت پیش فرض 0 معادل شناسه گره 16 است. این آدرس گره چیزی است که به درایو اجازه می دهد RTAC-01 را از سایر ماژول های روی همان آداپتور تشخیص دهد.

سوالات متداول

س1: آیا RTAC-01 را می توان با انکودرهایی که ولتاژ تغذیه ای غیر از 15 ولت یا 24 ولت دارند استفاده کرد؟

ماژول از طریق ترمینال V OUT خود، 15 ولت DC (پیش فرض، جامپر بین ترمینال های 4-5 در X1) یا 24 ولت DC (جامپر بین ترمینال های 5-6 در X1) را به انکودر می دهد. انکودرهایی که به ولتاژهای تغذیه دیگر نیاز دارند — انکودرهای 5 ولت TTL رایج ترین مثال هستند — باید از منبع تغذیه خارجی تغذیه شوند، با برداشتن جامپر از ترمینال X1 ماژول برای قطع منبع تغذیه داخلی از V OUT. توجه داشته باشید که RTAC-01 به طور خاص برای سطوح سیگنال انکودر 15 ولت و 24 ولت طراحی شده است؛ برای انکودرهای 5 ولت TTL، ABB ماژول RTAC-03 را ارائه می دهد که به طور خاص برای رابط سطح TTL ساخته شده است. اتصال سیگنال های انکودر 5 ولت TTL به RTAC-01 که برای تغذیه 15 ولت یا 24 ولت پیکربندی شده است، دریافت سیگنال معتبری را تولید نخواهد کرد.

س2: حداکثر طول کابل انکودر هنگام استفاده از RTAC-01 با انکودر دیفرانسیل push-pull چقدر است؟

دفترچه راهنمای کاربر RTAC-01 ABB حداکثر طول کابل 300 متر را برای اتصالات انکودر دیفرانسیل push-pull مشخص می کند. این نشان دهنده قابلیت حداکثر طول کابل در بهترین حالت است و فقط هنگام استفاده از کابل زوج تابیده با شیلد مناسب اعمال می شود، با شیلد متصل به ترمینال SHLD ماژول (پیچ های اتصال به زمین روی ماژول). مسیرهای طولانی تر با شیلد ضعیف، یا مسیریابی موازی نزدیک کابل های موتور با جریان بالا، حاشیه نویز مؤثر را حتی در طول کابل مشخص شده کاهش می دهد. برای نصب های چالش برانگیز نزدیک درایوهای فرکانس متغیر، جداسازی کابل و روش شیلدینگ مناسب تعیین کننده های اصلی کیفیت سیگنال انکودر قابل اعتماد در فواصل طولانی کابل هستند.

س3: LED WD/INIT پس از روشن شدن روشن می ماند و درایو خطا نشان می دهد. اولین چیزی که باید بررسی شود چیست؟

LED WD/INIT در طول توالی مقداردهی اولیه هنگام پیکربندی ماژول توسط درایو از طریق کانکتور 38 پین روشن می شود. اگر پس از دوره راه اندازی عادی روشن بماند، ارتباط درایو با ماژول با موفقیت کامل نشده است. شایع ترین دلایل مکانیکی هستند: ماژول به طور کامل در اسلات قرار نگرفته است (گیره های نگهدارنده قفل نشده اند)، دو پیچ به طور کامل سفت نشده اند (که بر اتصالات GND و عملکرد EMC تأثیر می گذارد)، یا ماژول در اسلات اشتباه قرار گرفته است (بررسی کنید با مستندات درایو برای نوع ACS800 مورد استفاده). اگر قرارگیری مکانیکی تأیید شد، بررسی کنید که نسخه برنامه کاربردی ACS800 ASXR7000 یا جدیدتر باشد، زیرا نسخه های قبلی از RTAC-01 پشتیبانی نمی کنند. در نهایت، پارامترهای درایو در گروه 98 را برای تشخیص ماژول در اسلات صحیح بررسی کنید.

س4: آیا RTAC-01 را می توان در ACS800 که قبلاً ماژول های آپشن دیگری در هر دو اسلات دارد نصب کرد؟

RTAC-01 یکی از دو اسلات آپشن (اسلات 1 یا اسلات 2) را روی برد RMIO ACS800 اشغال می کند. اگر هر دو اسلات قبلاً توسط ماژول های آپشن دیگر اشغال شده باشند، RTAC-01 می تواند به طور جایگزین روی آداپتور ماژول I/O AIMA-01 نصب شود که روی ریل DIN نصب می شود و از طریق کابل جداگانه به درایو متصل می شود. هنگام استفاده از AIMA-01، انتخابگر شناسه گره روی RTAC-01 باید روی یک آدرس منحصر به فرد تنظیم شود. علاوه بر این، بودجه منبع تغذیه 250 میلی آمپری که بین تمام ماژول های آپشن مشترک است باید بررسی شود: اگر مصرف 55 میلی آمپری RTAC-01، همراه با الزامات جریان سایر آپشن های نصب شده و خود انکودر، به حد 250 میلی آمپر نزدیک شود، منبع تغذیه انکودر خارجی مورد نیاز است.

س5: آیا RTAC-01 با هر دو سری درایو ACS800 و DCS800 سازگار است؟

بله. RTAC-01 توسط ABB برای استفاده با هر دو پلتفرم درایو AC ACS800 و پلتفرم درایو DC DCS800 مشخص شده است. سازگاری ACS800 نیازمند نسخه برنامه کاربردی ASXR7000 یا جدیدتر است. برای نصب های DCS800، نسخه فریمور قابل اجرا باید با مستندات سیستم DCS800 بررسی شود. روش نصب فیزیکی — اسلات 1 یا اسلات 2 روی برد RMIO، اتصال خودکار 38 پین، اتصال و اتصال به زمین با دو پیچ — برای هر دو خانواده درایو یکسان است. برنامه نویسی از طریق گروه های پارامتر درایو مربوطه انجام می شود، با شماره پارامترهای خاص که بین محیط های فریمور ACS800 و DCS800 متفاوت است.