Материал: АСКВ2 БУ max90-ru_v1.20
Модули мобильной системы X90
5.4 Мониторинг состояния
5.4.1 X90CM480.04-00
5.4.1.1 Общая информация
Компания B&R открывает новые возможности в области мобильной автоматизации благодаря модульной мобильной системе управления и ввода/вывода X90. Комплексный набор стандартизованных компонентов делает мобильную систему X90 идеальным средством для реализации гибких концепций автоматизации.
Дополнительная плата X90CM480.04-00 — это компактная система для измерения и анализа вибрации. Ее можно использовать для таких целей, как мониторинг состояния станков и оборудования.
Измерительный модуль оснащен 4 входами для измерения вибрации с преобразователем разрешением 24 бита и частотой дискретизации 51,562 кГц. Каждый вход имеет отдельно включаемый источник постоянного тока для питания датчиков IEPE.
Дополнительная плата позволяет использовать множество алгоритмов для обработки сигнала, в том числе настраиваемые фильтры верхних и нижних частот, генерацию огибающей кривой и преобразование Фурье.
Для качественной оценки сигнала доступны различные параметры и настраиваемые полосы частот. Модуль самостоятельно выполняет вычисления, минимизируя нагрузку на шину и контроллер.
Максимальная входная частота составляет 10 кГц, частотное разрешение - менее 63 мГц. Модуль можно использовать для решения любых задач: как для мониторинга состояния, так и в качестве средства оптимизации процесса. При необходимости его также можно использовать в качестве стандартного модуля ввода.
Для сохранения измеренных значений или их обработки сторонними средствами дополнительная плата также предусматривает выгрузку всех значений за тот или иной промежуток времени и в том или ином диапазоне частот.
•4-канальный модуль измерения вибрации и анализа
•Разрешение 24 бита при частоте 51,562 кГц
•Источник питания датчика IEPE
•Комплексный расчет характеристического значения в модуле
•Выгрузка буфера данных
5.4.1.2 Спецификация заказа
Заказной номер |
Краткое описание |
Рисунок |
|
Мониторинг состояния |
|
X90CM480.04-00 |
Мониторинг состояния для мобильной системы X90, допол- |
|
|
нительная плата для измерения и анализа вибрации в рам- |
|
|
ках задач мониторинга состояния, 4 аналоговых входа IEPE |
|
|
Дополнительные принадлежности |
|
|
Датчики |
|
0ACS100A.00-1 |
Акселерометр, номинальная чувствительность 100 мВ/g, |
|
|
выход сверху |
|
0ACS100A.90-1 |
Акселерометр, номинальная чувствительность 100 мВ/g, |
|
|
выход сбоку |
|
|
Кабель датчика |
|
0ACC0020.01-1 |
Кабель для акселерометра, длина 2 м, 2x 0,34 мм², гнездо- |
|
|
вой разъем M12 на стороне датчика, можно использовать в |
|
|
гибких кабель-каналах, протестирован и одобрен UL |
|
0ACC0050.01-1 |
Кабель для акселерометра, длина 5 м, 2x 0,34 мм², гнездо- |
|
|
вой разъем M12 на стороне датчика, можно использовать в |
|
|
гибких кабель-каналах, протестирован и одобрен UL |
|
0ACC0100.01-1 |
Кабель для акселерометра, длина 10 м, 2x 0,34 мм², гнездо- |
|
|
вой разъем M12 на стороне датчика, можно использовать в |
|
|
гибких кабель-каналах, протестирован и одобрен UL |
|
0ACC0150.01-1 |
Кабель для акселерометра, длина 15 м, 2x 0,34 мм², гнездо- |
|
|
вой разъем M12 на стороне датчика, можно использовать в |
|
|
гибких кабель-каналах, протестирован и одобрен UL |
|
0ACC0200.01-1 |
Кабель для акселерометра, длина 20 м, 2x 0,34 мм², гнездо- |
|
|
вой разъем M12 на стороне датчика, можно использовать в |
|
|
гибких кабель-каналах, протестирован и одобрен UL |
|
0ACC0500.01-1 |
Кабель для акселерометра, длина 50 м, 2x 0,34 мм², гнездо- |
|
|
вой разъем M12 на стороне датчика, можно использовать в |
|
|
гибких кабель-каналах, протестирован и одобрен UL |
|
0ACC1000.01-1 |
Кабель для акселерометра, длина 100 м, 2x 0,34 мм², гнез- |
|
|
довой разъем M12 на стороне датчика, можно использовать |
|
|
в гибких кабель-каналах, протестирован и одобрен UL |
|
Таблица 19: X90CM480.04-00 - Спецификация заказа
Мобильная система управления X90 Руководство пользователя V 1.20 - Перевод руководства |
151 |
Модули мобильной системы X90
5.4.1.3 Технические характеристики
5.4.1.3.1 Технические характеристики
Заказной номер |
X90CM480.04-00 |
Краткое описание |
|
Модуль ввода/вывода |
Мобильная система X90, 4-канальный модуль аналоговых входов |
|
для измерения и анализа вибрации в целях мониторинга состояния |
Общая информация |
|
Номинальное напряжение |
9–32 В постоянного тока |
Идентификационный код B&R |
0xEF81 |
Потребляемая мощность |
2,7 Вт 1) |
Гальваническая развязка |
|
Канал — канал |
Нет |
Канал — питание ввода/вывода |
Нет |
Сертификаты |
|
CE |
Да |
Аналоговые входы |
|
Количество |
4 |
Тип входа |
Датчик IEPE: Ускорение |
Точность (входной аналоговый сигнал) при |
|
25 °C |
|
Смещение (при диапазоне измерений 20 В) |
±0,1 % |
Коэффициент усиления для синусоидального |
±1% |
сигнала с частотой 100 Гц |
|
Температурный дрейф (входной аналоговый |
|
сигнал) |
|
Макс. дрейф смещения (при диапазоне изме- |
±0,005 %/°C |
рений 20 В) |
|
Макс. дрейф коэффициента усиления для си- |
±0,020 %/°C |
нусоидального сигнала с частотой 100 Гц |
|
Точность частотной характеристики (от 1 Гц до |
±5% |
10 кГц) |
|
Разрешение АЦП |
24 бита |
Защита от короткого замыкания |
Да |
Обнаружение обрыва цепи |
|
По каналам |
Да |
Пороговое напряжение, стандартное значе- |
Начиная с 21,3 В (или выше) дольше 1 мс |
ние |
|
Диапазон входных напряжений |
|
Синфазное напряжение (UCM) |
от –1 до 17 В |
Дифференциальное напряжение (UD) |
UCM ≤ 7 В: ±10 V |
|
UCM > 7 В: ±(17 В – UCM) |
Метод преобразования |
Сигма-дельта |
Перекрестные помехи между каналами |
≤ –70 дБ |
Тип |
Вход для измерения вибрации |
Частота дискретизации |
51,5625 кГц |
Частота среза входного фильтра верхних частот |
36 мГц |
Частота среза входного фильтра нижних частот |
20 кГц |
Понижение частоты дискретизации |
200 Гц, 500 Гц, 1 кГц, 2 кГц, 5 кГц, 10 кГц (настраивается) |
Частотное разрешение спектра |
0,0629 Гц, 0,1574 Гц, 0,3147 Гц, 0,6294 Гц, 1,5736 Гц, 3,1471 Гц |
Питание датчика |
IEPE, источник постоянного тока 5 мА (4,9–5,5 мА), может выключаться для каждого канала |
Условия эксплуатации |
|
Монтажное положение |
|
Любое |
Да |
Степень защиты по EN 60529 |
IP69K 2) |
Условия окружающей среды |
|
Температура |
|
Эксплуатация |
|
Горизонтальное монтажное положение |
Температура поверхности корпуса от –40 до +85 °C 2) |
Вертикальное монтажное положение |
Температура поверхности корпуса от –40 до +85 °C 2) |
Хранение |
От –40 до +85 °C |
Транспортировка |
От –40 до +85 °C |
Относительная влажность |
|
Эксплуатация |
От 5 до 100 %, с конденсацией |
Хранение |
От 5 до 100 %, с конденсацией |
Транспортировка |
От 5 до 100 %, с конденсацией |
Механические свойства |
|
Размеры |
|
Ширина |
47 мм |
Длина |
95 мм |
Таблица 20: X90CM480.04-00 - Технические характеристики
1)Включая питание датчиков
2)Зависит от материнской платы. Дополнительная информация доступна в техническом описании материнской платы.
152 |
Мобильная система управления X90 Руководство пользователя V 1.20 - Перевод руководства |
Модули мобильной системы X90
5.4.1.3.2 Время обновления встроенного ПО
Из-за большого размера микропрограмм их обновление занимает некоторое время.
В зависимости от установленного времени цикла шины, можно ожидать, что обновление встроенного ПО займет следующее время:
Время цикла шины |
Время обновления |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
400 мкс |
Прибл. 5 мин |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
2 мс |
Прибл. 25 мин |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
5.4.1.3.3 Схема входной цепи |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 В |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выключатель источника питания IEPE |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
24 В |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Источник тока 5 мА |
|
|
Состояние обрыва цепи |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналог.вх. + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контроль обрыва цепи |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Усилитель |
|
|
АЦП |
Необработанное значение |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
24 бита |
||||
Аналог.вх. – |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фильтр |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Позистор |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.4.1.3.4 Экранирование
При экранировании линий датчиков необходимо соблюдать следующие меры:
•Необходимо обеспечить большую площадь контакта и низкое сопротивление в точке подключения экрана для линий датчиков в области колодки CMC. Он должен быть соединен с корпусом X90 по наиболее короткому маршруту.
•Экран кабеля должен подходить максимально близко к колодке CMC. Длина открытых проводов на линии датчиков должна быть как можно меньше (< 10 см).
•Неэкранированная часть кабелей между колодкой CMC и зажимом экрана должна быть как можно короче (< 10 см).
•Для максимального снижения электромагнитных помех корпус X90 должен быть установлен на хорошо проводящей монтажной панели, к которой также должны быть непосредственно подсоединены экраны кабелей.
•Корпус X90 необходимо заземлить.
Подключение экрана |
|
< 100 мм |
|
Мобильная система управления X90 Руководство пользователя V 1.20 - Перевод руководства |
153 |
Модули мобильной системы X90
5.4.1.3.5 Помехи от других дополнительных плат
Дополнительную плату X90CM480 можно установить в слоты для дополнительных плат под номерами 2, 3 и 4. Сигнальные линии дополнительной платы всегда проходят через соединение X1.C колодки CMC. Поскольку сигнальные линии не экранированы в области колодки CMC, высокочастотные сигналы других дополнительных плат (например, дополнительных плат ШИМ и т. д.) с соседних линий соединения X1.C колодки CMC могут повлиять на сигнал измерения. Чтобы избежать подобных помех, рекомендуется разместить дополнительные платы таким образом, чтобы через соединение X1.C колодки CMC не проходили высокочастотные сигналы. Это не относится к сигналам дополнительных плат X90CM480 с частотой до 10 кГц.
5.4.1.3.6 Амплитудная характеристика
На следующем графике показана типичная амплитудная характеристика модуля.
10
Частота в Гц
Затухание фильтра в дБ
00 |
0,001 |
0,01 |
0,1 |
1 |
10 |
100 |
1000 |
10 000 |
100 000 |
–10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
–20
–30
–40
–50
–60
5.4.1.3.7 Время стабилизации
Частота среза входного фильтра верхних частот для входа напряжения переменного тока (предельная частота 36 мГц) означает, что после изменения смещения постоянной составляющей входящего сигнала потребуется определенное время для стабилизации сигнала.
•Время стабилизации прибл. 30 секунд при чувствительности датчика 100 мВ/g с точностью 0,4 g.
•Время стабилизации прибл. 60 секунд при чувствительности датчика 100 мВ/g с точностью 0,001 g.
•После обрыва цепи должно пройти соответствующее время стабилизации, чтобы снова стали возможны точные измерения. Из-за этого модуль приравнивает все характеристические значения и аналоговые входные значения к нулю в течение первых 30 секунд после перезапуска или обрыва провода.
154 |
Мобильная система управления X90 Руководство пользователя V 1.20 - Перевод руководства |
Модули мобильной системы X90
5.4.1.3.8 Чувствительность датчика
Модуль всегда ожидает наличия акселерометра 100 мВ/g на входе. Настроить разрешение датчика можно посредством регистра "SensitivitySensor" на странице 173.
Пример
Коэффициент = 100 / (чувствительность датчика в мВ/g)
Все значения должны умножаться на рассчитанный коэффициент. Это также применимо к аналоговым характеристическим значениям, если включен расчет характеристического значения, а также к загруженным сигналам времени и спектрам амплитуд. К исключениям относятся все характеристические значения без единиц измерения, например "KurtosisRaw" на странице 181, "CrestFactorRaw" на странице 179 и "SkewnessRaw" на странице 182.
5.4.1.4 Рабочие и соединительные элементы
5.4.1.4.1 Интерфейс шины X2X
Связь между дополнительной платой и материнской платой осуществляется по шине X2X.
5.4.1.4.2 Цоколевка
Канал |
Цоколевка |
1 |
Акселерометр 1+ |
2 |
Акселерометр 1- |
3 |
Акселерометр 2+ |
4 |
Акселерометр 2- |
5 |
Акселерометр 3+ |
6 |
Акселерометр 3- |
7 |
Акселерометр 4+ |
8 |
Акселерометр 4- |
9 |
Зарезервировано (не использовать!) |
10 |
Зарезервировано (не использовать!) |
5.4.1.5 Описание регистров
5.4.1.5.1 Глобальные точки данных
В этом модуле есть глобальные точки данных. Они содержат общую информацию о модуле, такую как серийный номер, системное время и температура радиатора.
Модуль содержит следующие глобальные точки данных:
•FirmwareVersion
•HardwareVariant
•ModuleID
•SerialNumber
Информация о глобальный точках данных содержится в разделе «Дополнительная информация — Глобальные точки данных» руководства пользователя по мобильной системе X90.
5.4.1.5.2 Функциональная модель 0 — стандартная
Рассчитанные характеристические значения передаются модулем через FlatStream каждые 300 мс и подготавливаются для пользователя в Automation Runtime. Если подготовленные данные не будут включены в следующую передачу, характеристические значения следующего измерения будут утеряны. Это необходимо учитывать при выборе максимального времени цикла для безошибочной работы.
Аналоговые входы представлены как циклические точки данных.
Для помощи пользователю все, что связано с характеристическими значениями (например, обработка характеристических значений для FlatStream, масштабирование и т. д.), подготавливается в этой функциональной модели с использованием Automation Runtime и затем предоставляется пользователю, см. "Под-
держка Automation Runtime" на странице 170.
В рамках этой функциональной модели можно выгружать данные из модуля с помощью других буферов данных Flatstream. Для выгрузки буферов из модуля доступна библиотека AsIOVib. Описание библиотеки см. в справке «Automation Help — Programming — Libraries — Direct I/O access — AsIOVib» («Automation Help — Программирование — Библиотеки — Прямой доступ к вводу/выводу — AsIOVib»).
Мобильная система управления X90 Руководство пользователя V 1.20 - Перевод руководства |
155 |