Przetworniki pomiarowe i moduły rozszerzeń – jak dobrać urządzenie?

Przetwornik pomiarowy pełni ważną funkcję pomiędzy czujnikiem lub mierzoną wielkością a systemem sterowania. Pozwala przekształcić wynik pomiaru do postaci, którą może odczytać sterownik, regulator lub inne urządzenie automatyki. W zależności od zastosowania może to być standardowy sygnał analogowy, np. 4÷20 mA, 0÷10 V lub 1÷10 V, albo cyfrowa transmisja danych przez RS-485 w protokole Modbus RTU.

Przy wyborze odpowiedniego urządzenia istotne są odpowiedzi na pytania:

• Co ma być mierzone lub odczytywane?  (temperatura, prąd, napięcie, stan wejścia, liczba impulsów czy czas pracy);
• Jaki jest sygnał wejściowy lub typ czujnika? (np. PT100, KTY81-210, DS18B20, 0÷10 V, 4÷20 mA);
• W jaki sposób wynik ma trafić do systemu? ( jako sygnał analogowy czy poprzez RS-485 Modbus RTU).

Nasza oferta pozwala dobrać urządzenie do każdego z tych etapów.

Analogowe przetworniki temperatury – 4÷20 mA, 0÷10 V i 1÷10 V

Pierwszą grupę tworzą analogowe przetworniki temperatury. Ich zadaniem jest odczyt temperatury z odpowiedniego czujnika i przekształcenie jej na standardowy sygnał analogowy wykorzystywany w automatyce.

W zależności od modelu przetworniki F&F współpracują m.in. z czujnikami KTY81-210, PT100 oraz cyfrowymi czujnikami z rodziny DS18B20. Wynik może być dostępny jako sygnał 4÷20 mA, 0÷10 V lub 1÷10 V.

Przykładowo:

• AT-1I i AT-1I-KT współpracują z czujnikiem KTY81-210 i udostępniają wynik jako 4÷20 mA;
• AT-1I-PT i AT-3I pozwalają przetworzyć pomiar z czujnika PT100 na sygnał 4÷20 mA;
• AT-1I-DS łączy cyfrowy czujnik temperatury z analogowym standardem 4÷20 mA;
• warianty AT-1U przeznaczone są do systemów wykorzystujących sygnały napięciowe 0÷10 V lub 1÷10 V.

Takie rozwiązanie pozwala połączyć odpowiednio dobrany czujnik temperatury z istniejącym wejściem analogowym sterownika bez konieczności zmiany całego systemu sterowania.

W przypadku urządzeń wymagających zewnętrznego czujnika lub sondy należy zwrócić uwagę, czy element pomiarowy jest częścią zestawu. W wielu urządzeniach F&F, np. współpracujących z sondami RT, RT2, RT4 czy RT56, sondę należy dobrać i zamówić osobno.

Przetworniki prądu i napięcia – pomiar parametrów elektrycznych

Kolejna grupa to przetworniki prądu i napięcia. Umożliwiają ciągły pomiar wielkości elektrycznych i przekazanie wyniku do dalszej części systemu.

W zależności od rodzaju urządzenia możliwy jest:

• pomiar prądu bezpośrednio;
• pomiar za pomocą zewnętrznego przekładnika prądowego;
• przekształcenie wyniku na analogowy sygnał 4÷20 mA;
• cyfrowy odczyt wartości przez RS-485 Modbus RTU.

Przetworniki analogowe, takie jak seria AC-1I czy AV-1I, sprawdzają się tam, gdzie sterownik posiada standardowe wejście prądowe 4÷20 mA. Z kolei urządzenia serii MB, np. MB-1I-1, MB-3I-1, MB-1U-1 czy MB-3U-1, pozwalają przekazywać mierzone wartości bezpośrednio do cyfrowej sieci Modbus RTU. Np. MB-1U-1 to urządzenie, które dokonuje ciągłego pomiaru napięcia i udostępnia wynik oraz parametry komunikacyjne przez RS-485 Modbus RTU.

Pozwala to dobrać rozwiązanie zarówno do klasycznych analogowych układów pomiarowych, jak i instalacji opartych na cyfrowej wymianie danych.

Przetworniki temperatury Modbus RTU – PT100, DS18B20 i termopary

Tam, gdzie pomiar temperatury ma być bezpośrednio dostępny w systemie cyfrowym, można zastosować przetworniki temperatury z komunikacją Modbus RTU.

Przykładem jest MB-PT-100, który współpracuje z zewnętrznym czujnikiem PT100 i przekazuje wynik przez port RS-485 zgodnie z protokołem Modbus RTU. Nie jest więc potrzebne wcześniejsze przetwarzanie temperatury na 4÷20 mA czy 0÷10 V.

Do wielopunktowego pomiaru temperatury przeznaczone są natomiast urządzenia MB-DS:

• MB-DS-2 – 2 niezależne punkty pomiarowe;
• MB-DS-10 – do 10 czujników temperatury;
• MB-DS-30 – do 30 punktów pomiarowych.

Modele MB-DS-10 i MB-DS-30 współpracują z cyfrowymi czujnikami DS18B20 połączonymi magistralą 1-Wire, a z systemem nadrzędnym komunikują się przez RS-485 Modbus RTU. MB-DS-30 obsługuje do 30 punktów pomiarowych.

W instalacjach wymagających zastosowania termopar można wykorzystać MB-TC-1, obsługujący wiele typów termopar i przekazujący wyniki do systemu Modbus RTU.

Moduły wejść Modbus RTU – więcej sygnałów dla sterownika

Nie każda instalacja wymaga dodatkowego pomiaru. Czasami problemem jest po prostu zbyt mała liczba wejść w sterowniku.

Do takich zastosowań przeznaczone są moduły rozszerzeń serii MR.

MR-AI-1 rozszerza system o cztery wejścia analogowe i jest przeznaczony m.in. do współpracy ze sterownikami PLC komunikującymi się przez RS-485 Modbus RTU.

Pozwala wprowadzić do systemu dodatkowe sygnały analogowe, w tym popularne standardy:

• 0÷10 V;
• 4÷20 mA.

Z kolei MR-DI-4 Lo i MR-DI-4 Hi rozszerzają system o dodatkowe wejścia cyfrowe. Wersje Lo i Hi pozwalają dobrać moduł do poziomu napięcia występującego w monitorowanym obwodzie. Dodatkowe funkcje, takie jak konfiguracja sposobu wyzwalania czy filtr czasowy wejścia, pomagają dopasować działanie modułu do konkretnej instalacji.

Moduły wyjść Modbus RTU – sterowanie urządzeniami wykonawczymi

Komunikacja Modbus może służyć nie tylko do zbierania informacji, ale również do sterowania urządzeniami wykonawczymi.

Do rozszerzania wyjść systemu przeznaczone są m.in.:

• MR-AO-1 – moduł czterech analogowych wyjść napięciowych 0÷10 V;
• MR-RO-1 – moduł wyjścia przekaźnikowego;
• MR-RO-4 – moduł czterech wyjść przekaźnikowych.

MR-AO-1 pozwala ustawiać lub odczytywać wartości czterech wyjść 0÷10 V poprzez RS-485 Modbus RTU. Moduły MR-RO służą natomiast jako zewnętrzne urządzenia rozszerzające wyjścia przekaźnikowe sterowników PLC i innych urządzeń komunikujących się przez Modbus RTU.

Dzięki temu magistrala RS-485 może być wykorzystywana zarówno do odczytu sygnałów, jak i do sterowania elementami wykonawczymi.

Uniwersalne wejścia i wyjścia cyfrowe

Osobnym rozwiązaniem jest MR-DIO-1, wyposażony w uniwersalne cyfrowe tory I/O. W zależności od potrzeb mogą one pracować jako wejścia lub wyjścia.

Taka konstrukcja daje większą elastyczność podczas rozbudowy systemu — liczba wejść i wyjść nie musi być z góry na stałe przypisana przez rodzaj zakupionego modułu.

Liczniki impulsów Modbus RTU

W wielu układach automatyki informacja nie jest przekazywana jako wartość napięcia czy prądu, lecz w postaci impulsów.

Do ich rejestracji przeznaczone są czterokanałowe liczniki MB-LI-4 Lo i MB-LI-4 Hi. Urządzenia zliczają sygnały AC/DC generowane przez zewnętrzne urządzenia i umożliwiają wymianę zgromadzonych danych poprzez RS-485 Modbus RTU.

W zależności od charakteru instalacji można wybrać wariant z wejściami niskonapięciowymi lub wysokonapięciowymi.

Liczniki impulsów mogą być wykorzystywane m.in. do rejestracji liczby wykonanych cykli pracy urządzenia lub innych zdarzeń reprezentowanych przez impulsy elektryczne.

Liczniki czasu pracy Modbus RTU

Do monitorowania czasu działania maszyn, urządzeń lub obwodów przeznaczone są MB-LG-4 Lo i MB-LG-4 Hi.

Są to czterokanałowe liczniki czasu pracy umożliwiające rejestrację danych i ich późniejszy odczyt poprzez RS-485 Modbus RTU. F&F oferuje warianty przystosowane do różnych poziomów sygnału wejściowego.

Jeden moduł pozwala więc kontrolować czas pracy kilku niezależnych obwodów i przekazywać zarejestrowane informacje do nadrzędnego systemu.

Pomiary specjalizowane – wilgotność, oświetlenie i lokalizacja

Oferta przetworników F&F nie ogranicza się do temperatury oraz parametrów elektrycznych.

W kategorii dostępne są również urządzenia realizujące bardziej specjalizowane zadania pomiarowe, m.in.:

• MB-AHT-1 – pomiar temperatury i wilgotności względnej;
• MB-LS-1 – pomiar natężenia oświetlenia;
• MB-GPS-1 – dane związane z lokalizacją;
• MB-TC-1 – pomiar temperatury za pomocą termopar.

MB-AHT-1 mierzy temperaturę w zakresie −40÷70°C oraz wilgotność względną 0÷100% RH i przekazuje dane poprzez RS-485 Modbus RTU.

Dzięki takim urządzeniom jeden standard komunikacyjny może służyć do zbierania wielu różnych parametrów wykorzystywanych w systemie automatyki.

Przekaźniki analogowe – sterowanie na podstawie 4÷20 mA lub 0÷10 V

W kategorii znajdują się także przekaźniki analogowe PA-01I i PA-01U. Ich zadaniem nie jest jedynie przekazanie wyniku pomiaru dalej, lecz wykorzystanie wartości analogowej do sterowania wyjściem przekaźnikowym.

PA-01I współpracuje z sygnałami prądowymi, natomiast PA-01U z napięciowym sygnałem analogowym. Pozwala to w prostych układach uzależnić działanie odbiornika bezpośrednio od wartości sygnału z czujnika lub przetwornika.

Modbus RTU – wspólny standard komunikacji dla wielu urządzeń

Duża część urządzeń tej kategorii wykorzystuje RS-485 i protokół Modbus RTU. Pozwala to połączyć w jednym systemie różnego rodzaju urządzenia pomiarowe i moduły rozszerzeń: wejścia analogowe i cyfrowe, wyjścia analogowe i przekaźnikowe, przetworniki temperatury, prądu i napięcia oraz liczniki.

Do konfiguracji przetworników serii MB i modułów MR udostępniamy program MB Config. Umożliwia on testowy odczyt wartości oraz zmianę parametrów komunikacji i konfiguracji poszczególnych modułów.

Jak dobrać odpowiedni przetwornik lub moduł rozszerzeń?

Przy wyborze urządzenia należy przede wszystkim określić:

1. rodzaj mierzonej wielkości lub sygnału – temperatura, napięcie, prąd, impulsy, czas pracy, stan wejścia;
2. typ czujnika lub wejścia – np. PT100, KTY81-210, DS18B20, 0÷10 V, 4÷20 mA;
3. wymagany sposób przekazania danych – 4÷20 mA, 0÷10 V, 1÷10 V lub Modbus RTU;
4. liczbę wymaganych kanałów – od pojedynczego pomiaru po wielokanałowe wejścia, wyjścia i wielopunktowe pomiary temperatury;
5. warunki instalacji – zakres temperatury, poziom napięcia wejściowego, sposób montażu i odległość pomiędzy urządzeniami.

Takie podejście pozwala dobrać urządzenie do rzeczywistego toru pomiarowego lub funkcji sterowania, zamiast ograniczać wybór wyłącznie do rodzaju przetwornika.

Przetworniki pomiarowe i moduły rozszerzeń F&F pozwalają budować zarówno proste analogowe tory pomiarowe, jak i rozbudowane systemy oparte na komunikacji RS-485 Modbus RTU – od pojedynczego czujnika PT100 czy sygnału 4÷20 mA, przez dodatkowe wejścia i wyjścia PLC, aż po wielopunktowy pomiar temperatury i rejestrację czasu pracy urządzeń.