CPX-E — новая модульная система удаленного ввода/вывода от FESTO

Опубликовано в номере:
PDF версия
Протяженные и разветвленные технологические цепочки на производствах часто требуют осуществлять сбор данных и выдачу управляющих сигналов в непосредственной близости от физического места расположения датчиков, приводов и другого оборудования. Например, трубопроводные линии с запорно-регулирующей арматурой, технологические линии разного рода производств, сборочные линии с использованием робототехнических комплексов. Во всех этих случаях применяются системы удаленного ввода/вывода. В дополнение к уже зарекомендовавшему себя как надежное и удобное решение электрическому терминалу CPX компания Festo разработала модульную систему удаленного ввода/вывода — CPX-E IP20 для установки в шкаф управления. Система отличается компактностью, удобством и экономичностью.

Конструкция

Система CPX-E IP20 построена на стандартных модулях: шинных и ввода/вывода. Каждый модуль состоит из шинного соединителя и собственно модуля. Монтаж устройств происходит на стандартную DIN-рейку. Сначала монтируются все шинные соединители — механически на рейку и электрически между собой (рис. 1),  а затем на них крепятся модули (рис. 2).

CPX-E IP20

Рис. 1. Монтаж шинных соединителей

Чтобы в результате сборка была надежной, справа и слева монтируются механические ограничители (рис. 3). Первым в сборке ставится шинный модуль (например, с интерфейсом PROFINET CPX-E-PN), а потом следует необходимый набор входов и выходов — логических, аналоговых, I/O-Link.

CPX-E IP20

Рис. 2. Монтаж модулей

Модули ввода/вывода и полевых шин могут быть заменены модулями того же типа или перекомпонованы с ними в любой момент в силу одинаковой ширины. У модулей ввода/вывода она составляет 18,9 мм, а у шинных — 37,8 мм.

CPX-E IP20

Рис. 3. Итоговая сборка

В каждом модуле предусмотрено несколько контактных групп для подключения питания и/или входных/выходных сигналов. Каждая контактная группа (с 4 или 6 клеммами) может быть извлечена независимо от другой (рис. 4).

CPX-E IP20

Рис. 4. Извлечение контактной группы из модуля

Для этого необходимо потянуть за специальный движок и вытащить нужную группу. Также можно просто и удобно осуществлять монтаж отдельных проводников: обжатый провод устанавливается и извлекается в пружинной клемме нажатием на микрокнопку (рис. 5).

CPX-E IP20

Рис. 5. Подключение отдельных проводников

 

Функции диагностики

Для сокращения времени простоя или ввода в строй современные удаленные системы ввода/вывода в обязательном порядке оснащаются диагностическими функциями. В системе CPX-E предусмотрено два варианта диагностики: по шине и с помощью LED-индикаторов (рис. 6). Диагностика по шине позволяет удаленно получать информацию о состоянии оборудования на этапе эксплуатации, а светодиодная — быстро найти проблемы во время наладки или обслуживания непосредственно на месте установки.

CPX-E IP20

Рис. 6. Светодиодная индикация модулей

Каждый модуль снабжен матрицей светодиодов. Для модулей ввода/вывода реализована диагностика работоспособности модуля целиком (верхней парой светодиодов), а также подключения и корректной работы каждого канала. Это позволяет обнаружить такие ошибки, как короткое замыкание контактов, недонапряжение или разрыв цепи. В памяти сохраняется 40 последних ошибок. Для шинных модулей предусмотрена специфическая диагностика: например, для PROFINET реализована индикация подключения по сети, наличия питания (модуля и нагрузки), системной ошибки, подключения сетевых кабелей, а также необходимости обслуживания.

 

Технические особенности

В один блок удаленного ввода/вывода можно включить только один шинный модуль и до 10 модулей ввода/вывода. При этом передаваемый объем данных ограничен 64 байт на прием и 64 байт на передачу. Адресное пространство конкретного входа или выхода выделяется автоматически согласно расположению модулей в сборке, слева направо.

Еще одной важной особенностью системы CPX-E является принцип подачи питания (рис. 7). Основное питание 24 В подается на шинный модуль, и от него запитывается вся электроника модулей. Для подачи питания на подключаемые устройства (на логические и аналоговые выходы, а также для оборудования I/O-Link) предусмотрены дополнительные клеммы на каждом модуле. Таким образом, можно разделить питание слаботочных цепей (электроники, датчиков) и нагрузки (катушки, реле, актуаторы, устройства I/O-Link).

CPX-E IP20

Рис. 7. Принцип подачи питания

Это решение позволяет исключить влияние выходных цепей на входные, а также повысить нагрузочную способность выходных модулей по питанию. При этом управляющие клеммы и клеммы питания расположены в одной контактной группе, что упрощает и ускоряет электромонтаж. Максимальное значение тока для внутренней шины составляет 8 А, для выходных логических сигналов — 0,5 А, а питающий ток актуаторов, управляемых аналоговыми сигналами, ограничен 2 А.

Шинный модуль PROFIBUS

Рис. 9. Шинный модуль PROFIBUS

Шинный модуль PROFINET

Рис. 8. Шинный модуль PROFINET

 

Шинные модули

В настоящий момент доступны четыре варианта шинных модулей: PROFINET CPX-E-PN (рис. 8), PROFIBUS CPX-E-PB (рис. 9), EthernetIP CPX-E-EP (рис. 10) и EtherCAT CPX-E-EC (рис. 11).

Шинный модуль EtherCAT

Рис. 11. Шинный модуль EtherCAT

Шинный модуль EthernetIP

Рис. 10. Шинный модуль EthernetIP

Переключатели задания адреса модулей EthernetIP и EtherCAT

Рис. 12. Переключатели задания адреса модулей EthernetIP и EtherCAT

Модули на базе промышленного Ethernet (PROFINET, EthernetIP, EtherCAT) можно использовать в сетях с различной топологией («звезда», «шина»). Кроме того, они поддерживают деление сети на сегменты. В эти модули встроен веб-сервер с возможностью наблюдения за основными параметрами оборудования и диагностическими функциями. Каждый модуль также оснащен двумя Ethernet-разъемами RJ45 для удобного подключения входного и выходного кабеля.

Модуль PROFINET CPX-E-PN поддерживает протоколы реального времени RT и IRT, функции энергосбережения PROFIenergy. Его конфигурация производится с помощью GSDML-файла описания параметров, а задание адреса и параметризация — по сети.

Модуль EthernetIP CPX-E-EP поддерживает протокол ModbusTCP и функцию «быстрого старта» (quick start), а его конфигурация выполняется с помощью EDS-файла описания параметров. Задание адреса производится посредством поворотных переключателей (рис. 12).

Модуль EtherCAT CPX-E-EC, благодаря механическому заданию адреса (рис. 12), поддерживает функцию горячего подключения, а также функцию распределенных часов (distributed clocks) для точной синхронизации удаленных станций. Его конфигурация производится с помощью ESI-файла описания параметров.

Шинный модуль CPX-E-PB поддерживает стандарт PROFIBUS DP. Также в этом модуле имеется разъем мини-USB для подключения и параметризации. Для настройки соединения в контроллере верхнего уровня предназначен GSD-файл. Это единственный из шинных модулей, который соответствует стандарту NE21 NAMUR и может быть использован в задачах управления процессами.

 

Модули ввода/вывода

На данный момент представлены следующие типы модулей ввода/вывода:

  • модуль 16 дискретных входов CPX-E-16DI и его версия по стандарту NE21 NAMUR CPX-E-16DI-P;
  • модуль 8 дискретных выходов CPX-E-8DO и его версия по стандарту NE21 NAMUR CPX-E-8DO-P;
  • модуль 4 аналоговых входов CPX-E-4AI-U-I;
  • модуль 4 аналоговых выходов CPX-E-4AO-U-I;
  • модуль 4 мастер-станций I/O-Link CPX-E-4IOL и его версия по стандарту NE21 NAMUR CPX-E-4IOL-P;
  • модуль энкодера/счетчика CPX-E-1CI (будет доступен позднее).
    Удаленная станция CPX-E с полным набором модулей

    Рис. 13. Удаленная станция CPX-E с полным набором модулей

Все они (рис. 13) оснащены поканальной диагностикой и светодиодной индикацией состояния, а также имеют встроенную электронную функцию защиты от короткого замыкания с автоматическим восстановлением. Модули входов позволяют подключать напрямую как двух-, так и трехпроводные датчики, для которых предусмотрены клеммы подачи питания. Модули дискретного вывода имеют допустимый ток до 0,5 А, что дает возможность подключать, например, катушки распределителей напрямую, без дополнительных реле. Аналоговые модули как ввода, так и вывода имеют разрешение 15 бит + 1 бит знака и способны работать в любом необходимом диапазоне: –10…+10 В, –5…+5 В, –20…+20 мА, 0–10 В, 0–20 мА, 1–5 В, 4–20 мА. В них также предусмотрены клеммы питания аналоговых датчиков и актуаторов/позиционеров с аналоговым заданием.

Благодаря универсальности систему удаленного ввода/вывода (рис. 14) можно использовать для широкого диапазона задач автоматизации, где датчики, приводы, актуаторы распределены в пространстве.

структурная схема системы распределенного управления на базе CPX-E

Рис. 14. Упрощенная структурная схема системы распределенного управления на базе CPX-E

 

Преимущества системы удаленного ввода/вывода CPX-E

Система удаленного ввода/вывода CPX-E для установки в шкаф управления имеет компактные размеры, что позволяет сэкономить монтажное пространство. Также она обладает простым и удобным крепежом отдельных модулей и контактных групп, что упрощает монтаж и сокращает его время. Еще одним преимуществом данной системы являются широкие возможности по удаленной и местной диагностике (световая индикация), что позволяет обеспечить мониторинг состояния оборудования, а также ускоряет процесс его запуска на месте. Продуманный принцип раздельной подачи питания самого модуля, входов и нагрузки повышает надежность работы оборудования, а также нагрузочные способности выходных каналов. Версии модулей, соответствующие стандарту NE21 NAMUR, позволяют использовать CPX-E для задач автоматизации процессов.

ООО «ФЕСТО-РФ»
+7 (495) 737-34-87
sales@festo.ru
www.festo.com

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *