Руководство по эксплуатации

В контроллере реализовано три типа изоляции.

Схемы прочности гальванической изоляции для разных модификаций контроллера приведены на рисунках ниже.

Интерфейсы USB-device, RS-232 и USB-host не имеют гальванической развязки. Чтобы избежать выхода из строя прибора, перед включением оборудования следует убедиться, что подключаемые к данным портам устройства имеют одинаковый потенциал заземления. Если нет возможности обеспечить одинаковый потенциал заземления оборудования, рекомендуется использовать устройства с гальванической развязкой (устройство гальванической развязки интерфейса USB, ноутбук с питанием от батареи и т. п.).

Прибор отвечает требованиям по устойчивости к воздействию помех в соответствии с ГОСТ IEC 61131-2. По уровню излучения радиопомех (помехоэмиссии) прибор соответствует нормам, установленным для оборудования класса А по ГОСТ 30804.6.3.

Прибор предназначен для эксплуатации в следующих условиях:

• температура окружающего воздуха от минус 40 до плюс 55 °С;
  Предупреждение

  Нормальная температура эксплуатации (20 ±5) °С
• относительная влажность воздуха от 10 % до 95 % (при +35 °С без конденсации влаги);
  Предупреждение

  Нормальная влажность воздуха при эксплуатации прибора от 30 % до 80 % при 25 °С и более низких температурах без конденсации влаги.
• атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа;
• высота над уровнем моря не более 2000 м;
• закрытые взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и газов;
• допустимая степень загрязнения 2 по ГОСТ IEC 61131-2.

По устойчивости к механическим воздействиям во время эксплуатации прибор соответствует ГОСТ IEC 61131-2.

По устойчивости к климатическим воздействиям во время эксплуатации прибор соответствует ГОСТ IEC 61131-2.

Контроллер выпускается в конструктивном исполнении для крепления на DIN-рейке (35 мм) или на стене.

Описание элементов конструкции

№	Наименование	Описание
1	Порт 1, Порт 2 (24 В)	Основной и резервный порты питания (см. раздел)
2	Ethernet (Разъем RJ45)	Порты Ethernet 100 Base-T для подключения контроллера к локальным сетям, передачи данных и программирования (см. раздел)
3	USB Device (Разъем micro USB)	Порт для настройки контроллера, загрузки проектов и отладки ПО (см. раздел)
4	RS-232 (Разъем RJ45)	Последовательный интерфейс для подключения устройств (см. раздел)
5	USB Host (Разъем USB type A)	Порт для подключения флэш-накопителей (для работы с архивами, импорта файлов, загрузки проектов) (см. раздел)
6	Съемные клеммные колодки	Для подключения датчиков, исполнительных механизмов и интерфейсов RS-485 (см. раздел)
7	SD	Слот для подключения SD-карты (см. раздел)
8	Светодиодные индикаторы состояния контроллера	Индикация состояния контроллера (см. раздел): Питание , Работа , Батарея
9	Светодиодные индикаторы состояния портов Ethernet	Индикация передачи данных по интерфейсу Ethernet
10	Светодиодные индикаторы состояния входов и выходов	FDI – быстрые дискретные входы DI – дискретные входы FDO – быстрые дискретные выходы DO – дискретные выходы AI – аналоговые входы
11	Светодиодный индикатор	Индикатор состояния SD-карты
12	Защелка	Защелка для крепления на DIN-рейку
13	Тумблер СТАРТ/СТОП	Двухпозиционный переключатель (см. раздел)
14	Кнопка СБРОС	Необходима для перезагрузки контроллера. Длительное нажатие (не менее 3 секунд) на эту кнопку аналогично выключению и включению питания
15	Сервисная кнопка	Выполняет следующие функции: дискретный вход; обновление встроенного ПО.
16	Батарея CR2032	Батарея часов реального времени (см. раздел)

На лицевой части прибора расположен интерфейс USB Host для подключения устройства хранения информации USB Mass Storage Device (MSD/FTDI), USB HUB или USB HID устройств (клавиатура, мышь).

Максимальный ток потребления подключаемого устройства ограничен значением 500 мА. При необходимости подключения устройства с большим значением тока потребления необходимо использоваться USB HUB с дополнительным питанием.

Внимание

Если USB порт не используется, необходимо закрыть его заглушкой, поставляемой в комплекте.

Во время работы с интерфейсом USB Host необходимо учитывать следующие особенности:

• USB Host имеет функцию защиты от перегрузки и короткого замыкания. Срабатывание защиты приводит к выключению питания на USB Host с последующими периодическими попытками восстановления питания;
• для перепрошивки, архивации и загрузки пользовательского проекта необходимо использовать USB MSD с файловой системой FAT16 или FAT32.

Для безопасного извлечения накопителя следует:

1. Завершить все процедуры записи.
2. Дождаться прекращения активности на накопителе (индикатор на накопителе должен погаснуть) или выждать не менее 3 секунд.
3. Извлечь накопитель.

Внимание

Перед извлечением устройства следует размонтировать его с помощью таргет-файла в CODESYS (узел Drives, канал USB Unmount).

Внимание

Несоблюдение рекомендаций по безопасному извлечению накопителей может привести к потере данных.

На лицевой части прибора под центральной крышкой расположен слот SD для подключения карты памяти MicroSD.

Во время работы со слотом SD следует учитывать следующие особенности:

• для перепрошивки, архивации и загрузки пользовательского проекта необходимо использовать карту MicroSD с файловой системой FAT16 или FAT32.
• интерфейс SD поддерживает карты памяти MicroSD стандартов SD, SDHC и SDXC;
  Примечание

  Максимальная емкость определяется типом используемой карты: 4 ГБ (microSD), 32 ГБ (microSDHC) и 512 ГБ (microSDXC).
• если карта установлена в разъем неправильно, то данные на карте и слот на приборе могут быть повреждены.

Для безопасного извлечения MicroSD следует:

1. Завершить все процедуры записи.
2. Дождаться завершения активности на накопителе (индикатор состояния SD карты перестанет мигать).
3. Извлечь карту памяти.

Внимание

Перед извлечением карты памяти следует размонтировать ее с помощью таргет-файла в CODESYS (узел Drives, канал MMC Unmount).

Внимание

Размонтирование карты памяти в момент активных операций с ней может привести к потере данных или вывести карту из строя.

Внимание

Некоторое время после выключения питания прибор завершает операции с картой.

Под центральной крышкой контроллера находится двухпозиционный переключатель СТАРТ / СТОП. Принцип работы тумблера представлен на рисунке.

Примечание

* См. раздел

** Перезагрузить контроллер можно длительным (не менее трех секунд) нажатием на кнопку СБРОС или выключением и включением питания.

Примечание

Во время работы пользовательской программы тумблер СТАРТ / СТОП может использоваться как дискретный вход (см. Описание таргет-файлов).

На передней панели под крышкой находится Сервисная кнопка, которая выполняет следующие функции:

• дискретный вход (см. Описание таргет-файлов);
• обновление встроенного ПО (см. раздел).

В приборе используется сменная батарея типа CR2032. Батарея предназначена для питания часов реального времени.

Если заряд батареи опускается ниже 1,2 В, то индикатор разряда батареи (светодиод на лицевой стороне прибора) мигает. Постоянное свечение индикатора сигнализирует о необходимости замены батареи.

Примечание

Рекомендуемое время замены батареи не более 1 минуты. Если батарея будет отсутствовать более долгое время, следует ввести корректное значение времени или синхронизировать часы контроллера с NTP-сервером.

Дата и время настраиваются в Web-конфигураторе (страница Время главного меню Система) или в узле CODESYS для работы с системным временем (см. Описание таргет-файлов).

Для замены батареи следует:

1. Отключить питание прибора и подключенных к нему устройств.
2. Поднять центральную крышку на передней панели контроллера.
3. С помощью изолированного инструмента извлечь разрядившуюся батарею, как показано на рисунке.

   

   Предупреждение

   Важно расположить инструмент в верхней части крепления батареи, чтобы не погнуть нижний контактный элемент во время извлечения батареи.
4. Вставить новую батарею под углом, как показано на рисунке (стрелка 1). Важно попасть в отсек, не погнув контактный элемент (выделен зелёным). Затем надавите на батарею (стрелка 2) до характерного щелчка.

   

Внимание

Следует использовать батарею только типа CR2032.

Во время установки батареи следует соблюдать полярность (см. гравировку над разъёмом для батареи).

Контроллер оснащён маломощным звуковым излучателем. Во время работы пользовательской программы звуковой излучатель может использоваться как дискретный выход (см. Описание таргет-файлов). Излучатель может быть использован, например, для аварийной сигнализации или во время отладки программы. Частота и громкость звукового сигнала фиксированы и не подлежат изменению.

Прибор оснащен встроенными часами реального времени (RTC). Источником питания часов является батарея. Энергии полностью заряженной батареи хватает на непрерывную работу часов реального времени в течение 5 лет. В случае эксплуатации контроллера при температуре на границах рабочего диапазона время работы часов сокращается.

В случае необходимости можно синхронизировать часы контроллера с удаленным NTP сервером. Также контроллер может выступать в качестве NTP сервера для устройств, подключенных к нему по интерфейсу Ethernet.

Для обеспечения надежности электрических соединений рекомендуется использовать медные многожильные кабели. Концы кабелей следует зачистить и залудить или использовать кабельные наконечники. Жилы кабелей следует зачищать так, чтобы их оголенные концы после подключения к прибору не выступали за пределы клеммника. Сечение жил кабелей должно быть не более 0,75 мм².

Общие требования к линиям соединений:

• во время прокладки кабелей следует выделить линии связи, соединяющие прибор с датчиком, в самостоятельную трассу (или несколько трасс), располагая ее (или их) отдельно от силовых кабелей, а также от кабелей, создающих высокочастотные и импульсные помехи;
• для защиты входов прибора от влияния промышленных электромагнитных помех линии связи прибора с датчиком следует экранировать. В качестве экранов могут быть использованы как специальные кабели с экранирующими оплетками, так и заземленные стальные трубы подходящего диаметра. Экраны кабелей с экранирующими оплетками следует подключить к контакту функционального заземления (FE) в щите управления;
• фильтры сетевых помех следует устанавливать в линиях питания прибора;
• искрогасящие фильтры следует устанавливать в линиях коммутации силового оборудования.

Монтируя систему, в которой работает прибор, следует учитывать правила организации эффективного заземления:

• все заземляющие линии следует прокладывать по схеме «звезда» с обеспечением хорошего контакта с заземляемым элементом;
• все заземляющие цепи должны быть выполнены проводами наибольшего сечения;
• запрещается объединять клемму прибора с маркировкой SS1 / SS2 и заземляющие линии.

В контроллере доступно два порта для подключения источников питания 24 В:

• Порт 1 – основное питание.
• Порт 2 – резервное питание.

Переход на резервное питание происходит, если напряжение на основном менее 9 В. При восстановлении работоспособности основного источника питания контроллер перейдет на работу от него автоматически.

Примечание

Рекомендуется применять источник питания с током нагрузки не более 8 А.

Внимание

Длина кабеля питания не должна превышать 30 м.

Примечание

Информация об активном источнике питания доступна в пользовательском приложении и может быть использована для контроля аварийных ситуаций (см. Описание таргет-файлов).

Дискретные входы контроллера (FDI и DI) работают в режиме определения логического уровня. Значения состояния входов хранятся в виде битовой маски.

Быстрые дискретные входы (FDI) также могут работать в дополнительных режимах:

• обработка сигналов энкодера (до 45 кГц);
• измерение периода (сигнал прямоугольной формы частотой от 0 Гц до 95 кГц);
• подсчет количества импульсов (до 66 кГц).

Примечание

Счетчики входов являются энергозависимыми, их значения обнуляются после перезагрузки контроллера.

Примечание

Минимальная длительность импульса в режиме подсчета количества импульсов – 10 мкс.

Примечание

Подробные сведения о настройке входов изложены в документе Описание таргет-файлов.

Подключение к дискретным входам

Предупреждение

* Для подключения транзисторов типа n-p-n к быстрым дискретным входам FDI1–FDI12 следует использовать отдельный источник питания для входов. Клемма SS1 объединена со входом питания (см. раздел).

Подключение энкодеров

№ энкодера	1			2			3			4			5			6
Энкодер AB	A	B	-	A	B	-	A	B	-	A	B	-	A	B	-	A	B	-
FDI1–12	1	2	-	3	4	-	5	6	-	7	8	-	9	10	-	11	12	-
Энкодер ABZ	A	B	Z	A	B	Z	A	B	Z	—
FDI1–12	1	2	3	5	6	7	9	10	11
Примечание При подключении энкодеров типа p-n-p на клемму SS1 подключается 0 В. При подключении энкодеров типа n-p-n на клемму SS1 подключается 24 В от отдельного источника питания. Клемма SS1 объединена со входом питания.

Контроллер поддерживает инкрементальный тип энкодера. Цифровые значения сигналов инкрементального энкодера образуют четыре логических состояния: 11, 01, 00, 10.

В режиме обработки сигналов энкодера каждое изменение состояния воспринимается как импульс.

Дискретные выходы прибора (DO и FDO) могут работать в одном из следующих режимов:

• переключение логического сигнала;
• генерация заданного количества импульсов;
• генерация ШИМ сигнала.

Примечание

Подробные сведения о настройке дискретных выходов приведены в документе Описание таргет-файлов.

Подключение нагрузки к дискретным выходам

На рисунке представлена схема подключения нагрузки к выходам типа «реле».

На рисунке представлена схема подключения нагрузки к выходам типа «транзисторный ключ».

Положительный потенциал напряжения питания выходов подается на клемму U1+, U2+ для питания выходов FDO1–FDO8, DO9–DO16 соответственно.

Допускается использовать один или два разных источника питания для подключения к клеммам U1+ и U2+. Допускается использовать источники питания с различным номинальным значением выходного напряжения в диапазоне 10…36 В.

Максимальная длина линии питания выходов от источника питания до клемм U1+, U2+ – не более 30 метров.

Предупреждение

Рекомендуется равномерно распределять нагрузку между клеммами U2–. Максимальный ток нагрузки на одну клемму U1– и U2– соответствует 5 А.

Режимы включения выходных элементов

Быстрые дискретные выходы контроллера могут работать в следующих режимах включения:

• верхний ключ (рисунок) – для коммутации нагрузки с меньшей емкостью и большим током;
• верхний и нижний ключи (рисунок) – для коммутации нагрузки с большей емкостью и меньшим током (менее 100 мА).

Предупреждение

На одном выходе нельзя включить одновременно два режима.

Примечание

В режиме включения «верхний ключ» для увеличения тока нагрузки допускается подключать нагрузку параллельно к нескольким выходам одной группы.

Примечание

Емкость конденсатора С_НАГР, вызванная конструктивными особенностями подключаемой нагрузки, в большинстве случаев является паразитной.

Режим включения «верхний и нижний ключи»

Минимальная длительность импульса при напряжении питания выходов 24 В в зависимости от резистивной и емкостной нагрузки приведена в таблице ниже.

Минимальная длительность импульса выходного сигнала в режиме включения «верхний и нижний ключи», мкс

Сопротивление нагрузки, Rнагр	Емкость нагрузки, Снагр
	0 пФ	1000 пФ	22 нФ	50 нФ	100 нФ	1 мкФ
250 Ом	5	5	2	4	10	—
500 Ом	5	5	3	6	20	80
5 кОм	5	5	4	10	30	100*
Примечание При емкости нагрузки 1 мкФ и сопротивлении нагрузки 5 кОм: максимальное время нарастания импульса – 10 мкс; максимальное время спада импульса – 20 мкс.

Максимальная допустимая частота ШИМ при напряжении питания выходов 24 В при работе на резистивную и емкостную нагрузку приведена в таблице ниже.

Максимально допустимая частота ШИМ в режиме включения «верхний и нижний ключи», Гц

Сопротивление нагрузки, Rнагр	Емкость нагрузки, Снагр
	0 пФ	1000 пФ	22 нФ	50 нФ	100 нФ	1 мкФ
250 Ом	100 000	50 000	14 000	6 000	3 000	200
500 Ом	100 000	60 000	31 000	13 500	6 500	500
5 кОм	100 000	60 000	50 000	35 000	17 000	1 000

Режим включения «верхний ключ»

Минимальная длительность импульса при напряжении питания выходов 24 В в зависимости от резистивной и емкостной нагрузки приведена в таблице ниже.

Минимальная длительность импульса выходного сигнала в режиме включения «верхний ключ», мкс

Сопротивление нагрузки, Rнагр	Емкость нагрузки, Снагр
	0 пФ	1000 пФ	22 нФ	50 нФ	100 нФ	1 мкФ
50 Ом	5	10	15	25	40	—
500 Ом	5	10	30	50	400	1500
5 кОм	5	20	300	500	5000	10000
Примечание При емкости нагрузки 1 мкФ и сопротивлении нагрузки 5 кОм: максимальное время нарастания импульса – 10 мкс; максимальное время спада импульса – 20 мкс.

Максимальная частота ШИМ при напряжении питания выходов 24 В и работе на резистивную и емкостную нагрузку приведена в таблице ниже.

Максимальная частота ШИМ в режиме включения «верхний ключ», Гц

Сопротивление нагрузки, Rнагр	Емкость нагрузки, Снагр
	0 пФ	1000 пФ	22 нФ	50 нФ	100 нФ	1 мкФ
50 Ом	10 000	1 000	650	400	250	—
500 Ом	10 000	1 000	300	200	25	5
5 кОм	10 000	500	30	20	2	1

Диагностика состояния выходов и нагрузки

Выходные элементы типа транзисторный ключ диагностируют неисправности, приведенные в таблице. В случае фиксирования любой из неисправностей светодиод состояния выхода светится красным или оранжевым.

Диагностика неисправностей выходного каскада

Неисправность	Состояние индикатора	Описание
Неисправность всего каскада
Перегрев выходного каскада	Светится красным	Диагностика вышеуказанных неисправностей происходит вне зависимости от выбранного режима включения выходного каскада и не может быть отключена. В случае фиксирования любой из неисправностей отключается весь выходной каскад
Повышенное напряжение в цепи питания выходного каскада
Неисправность отдельных выходов каскада
Перегрев транзисторного выхода	Светится красным	Диагностика вышеуказанных неисправностей происходит вне зависимости от выбранного режима включения выходного каскада и не может быть отключена. В случае фиксирования любой из неисправностей отключается только неисправный выход
Перегрузка по току в цепи нагрузки	Светится оранжевым
Короткое замыкание в цепи нагрузки (только в состоянии выхода – Вкл.)*
Обрыв нагрузки
Обрыв нагрузки (только в состоянии выхода – Выкл.)*	Светится красным	Диагностика обрыва нагрузки выходов DO включается во время настройки контроллера и работает только для выхода в режиме включения «верхний ключ». Для выходов FDO диагностика обрыва нагрузки не настраивается и всегда включена. Максимальное сопротивление нагрузки, при котором работает диагностика обрыва нагрузки, равно 100 кОм
Примечание * В режиме работы высокочастотного ШИМ сигнала или при малом значении коэффициента заполнения ШИМ неисправности могут быть не продиагностированы.

Примечание

Если отсутствует напряжение питания ключей и выход в состоянии Вкл, то индикатор светится оранжевым.

Предупреждение

Для работы функции контроля обрыва в цепи нагрузки постоянно присутствует ток не более 110 мкА.

Примечание

Для выходов типа FDO диагностика обрыва нагрузки не настраивается и всегда включена.

Входные измерительные устройства в контроллере являются универсальными, т.е. к ним можно подключать любые первичные преобразователи (датчики) и унифицированные сигналы из перечисленных в таблице. К входам контроллера можно подключить одновременно датчики разных типов в любых сочетаниях.

Предупреждение

Для защиты входных цепей контроллера от возможного пробоя зарядами статического электричества, накопленного на линиях связи «контроллер – датчик», перед подключением к клеммнику контроллера их жилы следует на 1–2 секунды соединить с винтом функционального заземления (FE) щита.

Во время проверки исправности датчика и линии связи следует отключить контроллер от сети питания. При подаче питания с напряжением более 4,5 В также обязательно отключить датчик от контроллера.

Параметры линии соединения контроллера с датчиком приведены в таблице.

Параметры линии связи контроллера с датчиками

Тип датчика	Длина линий, м, не более	Сопротивление линии, Ом, не более	Исполнение линии
ТС	100	15	Трехпроводная, провода равной длины и сечения
ТП	20	100*	Термоэлектродный кабель (компенсационный)
Унифицированный сигнал силы тока постоянного напряжение	100	100	Двухпроводная
Унифицированный сигнал напряжения постоянного тока	100	50	Двухпроводная
Сигнал сопротивления	10	5	Трехпроводная
Примечание * Допускается сопротивление линии более 100 Ом при наличии в цепи источника питания достаточного напряжения.

Подключение датчиков к аналоговым входам

Подключение термопреобразователя сопротивления

Выходные параметры ТС определяются из НСХ в соответствии с ГОСТ 6651.

Чтобы избежать влияния сопротивлений соединительных проводов на результаты измерений температуры, датчик следует подключать к контроллеру по трехпроводной схеме. Для этого к одному из выводов ТС подключаются одновременно два провода, соединяющих его с контроллером, а к другому выводу – третий соединительный провод. Для полной компенсации влияния соединительных проводов на результаты измерений требуется, чтобы их сопротивления были равны друг другу (достаточно использовать одинаковые провода равной длины).

Подключение термоэлектрического преобразователя (ТП)

НСХ термопар различных типов соответствует ГОСТ Р 8.585.

Если свободные концы ТП невозможно подключить непосредственно к контактам контроллера, то необходимо соединить ТП и контроллер с помощью компенсационных термоэлектродных проводов или кабелей с обязательным соблюдением полярности их включения.

Для корректного вычисления параметров в схеме предусмотрена автоматическая коррекция показаний контроллера по температуре холодного спая. Температуру холодного спая измеряет датчик, расположенный на плате контроллера. Контроллер имеет три встроенных датчика холодного спая.

Автоматическая коррекция обеспечивает корректные показания контроллера, если температура окружающей среды изменилась.

Подключение унифицированных сигналов тока и напряжения

Для питания активных датчиков следует использовать внешний блок питания.

Активные преобразователи с выходным сигналом в виде постоянного напряжения (–1…+1 В и –50…+50 мВ) и силы тока постоянного напряжения (0…5 мА, 0…20 мА и 4…20 мА) можно подключать непосредственно к входным контактам контроллера.

Подключение датчика резистивного типа

Контроллер способен обрабатывать сигналы датчиков резистивного типа с сопротивлением 0…2 кОм или 0…5 кОм.

Подключение датчика типа «сухой контакт»

Каждый аналоговый вход прибора может быть использован для подключения дискретного датчика типа «сухой контакт». В качестве датчиков могут выступать выключатели, кнопки, контактные группы реле и т. д.

Примечание

В качестве шунтирующих сопротивлений можно использовать любые резисторы с одинаковым номиналом в диапазоне от 200 до 3000 Ом. Во время опроса датчика типа «сухой контакт» его состояние описывается целым числом от 0 до 1.

Принцип работы

Включение датчика в список опроса

Включение любого датчика в список опроса производится автоматически после задания типа его НСХ в параметре Тип датчика. Если в параметре Тип датчика установлено значение Датчик отключен, датчик исключается из списка опроса.

Примечание

Настройка работы аналоговых входов в среде Полигон осуществляется с помощью блока 210-14-AI из библиотеки paOwenIO.

Установка диапазона измерения

Во время работы с активными преобразователями, выходным сигналом которых является унифицированный сигнал напряжения постоянного тока или силы тока постоянного напряжения, в контроллере предусмотрена возможность масштабирования шкалы измерения. Текущие величины контролируемых параметров вычисляются с помощью масштабирующих значений, задаваемых индивидуально для каждого входа. Использование масштабирующих значений позволяет отображать контролируемые физические параметры непосредственно в единицах их измерения (атмосферах, килопаскалях, метрах и т. д.).

Для масштабирования шкалы измерения следует установить границы диапазона измерения:

• Ain.L — нижняя граница, соответствует минимальному уровню выходного сигнала датчика;
• Ain.H — верхняя граница, соответствует максимальному уровню выходного сигнала датчика.

Дальнейшая обработка сигналов датчика осуществляется в заданных единицах измерения по линейному закону (прямопропорциональному при Ain.H > Ain.L или обратно пропорциональному при Ain.H < Ain.L). Расчет текущего значения контролируемого датчиком параметра производится по формуле:

где

Ain.L, Ain.H – заданные значения параметров Ain.L и Ain.H;

V_вх – текущее значение входного сигнала;

V_мин – минимальное значение входного сигнала датчика по данным таблицы (мА, мВ или В);

V_макс – максимальное значение входного сигнала датчика по данным таблицы (мА, мВ или В);

П_изм – измеренное значение параметра.

Настройка цифровой фильтрации измерений

Для дополнительной защиты от электромагнитных помех в контроллере предусмотрен программный цифровой фильтр низких частот. Цифровая фильтрация проводится в два этапа.

На первом этапе фильтрации из текущих измерений входных параметров отфильтровываются значения, имеющие явно выраженные «провалы» или «выбросы». Для этого контроллер вычисляет разность между результатами измерений входной величины, выполненных в двух последних циклах опроса, и сравнивает ее с заданным значением, называемым полосой фильтра. Если вычисленная разность превышает заданный предел, то производится повторное измерение, полученный результат отбрасывается, а значение полосы фильтра удваивается. В случае подтверждения нового значения фильтр перестраивается (т.е. полоса фильтра уменьшается до исходной) на новое стабильное состояние измеряемой величины. Такой алгоритм позволяет защитить контроллер от воздействия единичных импульсных и коммутационных помех, возникающих на производстве при работе силового оборудования.

Полоса фильтра задается в единицах измеряемой величины индивидуально для каждого датчика. Уменьшение полосы фильтра улучшает помехозащищенность входа измерения, но приводит к замедлению реакции контроллера на быстрое изменение входной величины. Поэтому при низком уровне помех или при работе с быстро меняющимися процессами рекомендуется увеличить значение полосы фильтра или отключить действие этого параметра. При работе в условиях сильных помех для устранения их влияния на работу контроллера следует уменьшить значение полосы фильтра. При необходимости данный фильтр можно отключить, задав значение 0 в параметре Постоянная времени фильтра.

На втором этапе фильтрации сигнал сглаживается (демпфируется) сигнала с целью устранения шумовых составляющих. Основной характеристикой сглаживающего фильтра является «постоянная времени фильтра».

Фильтрация происходит по формуле:

где П – значение аналогового выхода;

П_изм – значение, измеренное на входе;

П’_изм– значение, измеренное на входе в предыдущий такт измерений;

T = 1 / (k / 10 + 1) – коэффициент сглаживания;

K – постоянная времени фильтра.

Постоянная времени фильтра задается в секундах индивидуально для каждого входа.

Увеличение постоянной значения фильтра улучшает помехозащищенность входа измерения, но и одновременно увеличивает его инерционность. То есть, реакция контроллера на быстрые изменения входной величины замедляется.

При необходимости данный фильтр можно отключить, задав значение 0 в параметре Постоянная времени фильтра

Временные диаграммы работы цифровых фильтров представлены на рисунке.

Коррекция измерительной характеристики датчиков

Для устранения начальной погрешности преобразователей входных сигналов, измеренное контроллером значение может быть откорректировано. В контроллере есть два типа коррекции, позволяющие осуществлять сдвиг или наклон характеристики на заданную величину.

Сдвиг характеристики применяется:

• для компенсации погрешностей, вносимых сопротивлением подводящих проводов при использовании двухпроводной схемы подключения ТС;
• при отклонении у ТС значения R₀.

Наклон характеристики изменяется путем прибавления к измеренной величине значения δ. Значение δ задается параметром Сдвиг. График сдвига характеристики для датчика TCM (Cu50) представлен на рисунке.

Изменение наклона характеристики осуществляется путем умножения измеренной (и скорректированной «сдвигом», если эта коррекция необходима) величины на поправочный коэффициент β, значение которого задается параметром Наклон. График изменения наклона измерительной характеристики представлен на рисунке. Наклон характеристики используется, как правило, для компенсации погрешностей самих датчиков (например, при отклонении у термопреобразователей сопротивления параметра α от стандартного значения) или погрешностей, связанных с разбросом сопротивлений шунтирующих резисторов (при работе с преобразователями, выходным сигналом которых является сила тока постоянного напряжения). Значение поправочного коэффициента β задается в безразмерных единицах в диапазоне от –1 до 10 и перед установкой определяется по формуле:

где П_факт – фактическое значение контролируемой входной величины;

П_изм – измеренное модулем значение той же величины.

Определить необходимость введения поправочного коэффициента можно, измерив максимальное или близкое к нему значение параметра, где отклонение наклона измерительной характеристики наиболее заметно.

Предупреждение

Задание корректирующих значений, отличающихся от заводских установок (Сдвиг = 000.0 и Наклон = 1.000), изменяет стандартные метрологические характеристики модуля и должно производиться только в технически обоснованных случаях квалифицированными специалистами.

Прибор оснащён двумя портами RS-485. Особенности работы с данным интерфейсом описаны ниже.

На рисунке показана шина RS-485 с распределенными сетевыми узлами. Для исключения неопределенного состояния применяется подтягивающие резисторы R_FS (failsafe – отказоустойчивый), которые гарантируют «логическую единицу» на выходе с случае отсутствия передачи данных. Подтягивающие резисторы обеспечивают подтяжку прямого входа (А) к питанию, а инверсного (В) – к земле.

Для соединения приборов по интерфейсу RS-485 применяется экранированная витая пара проводов.

Примечание

Тип рекомендуемого кабеля КИПЭВ 1 × 2 × 0,6 ТУ 16.К99-008–2001 или аналогичный

Предупреждение

Общая длина линии RS-485 не должна превышать 1200 м.

Примечание

Подтягивающие резисторы можно включить в среде программирования CODESYD V3.5 (см. Описание таргет-файлов).

Назначение контактов для порта RS-232 представлено на рисунке и описано в таблице.

Внимание

Подключение к порту следует производить при отключенном напряжении питания всех устройств сети RS-232. Если данное условие не может быть выполнено, то необходимо отключить питание одного из этих устройств.

Предупреждение

Длина линии связи не должна быть более 3 м.

Для подключения контроллера к терминалу используется кабель КС14.

Для подключения внешних устройств к контроллеру по интерфейсу RS-232 компания «ОВЕН» выпускает кабели КС16 и КС17.

Примечание

Кабели доступны для заказа на сайте www.owen.ru.

Назначение контактов для порта Ethernet представлено на рисунке и описано в таблице.

Порты Ethernet 1, Ethernet 2 и Ethernet 3 объединены в сетевой коммутатор. Данные порты можно использовать по отдельности или объединить в мост с поддержкой кольцевой топологии сети (STP/RSTP).

Внимание

Не рекомендуется объединять порт Ethernet 4 в мост с остальными. Такая конфигурация предусматривает обработку сетевого трафика центральным процессором контроллера. Это приведет к увеличению времени цикла пользовательского приложения CODESYS.

Предупреждение

Порт Ethernet может использоваться для подключения к среде разработки CODESYS V3.5 (см. Первый старт).

Настроить режимы работы сетевых интерфейсов контроллера можно в WEB-конфигураторе (см. раздел).

Канальные протоколы (STP/RSTP)

Контроллер поддерживает работу с канальными протоколами (STP/RSTP).

Для предотвращения потери данных в случае обрыва какой-либо из линий связи между устройствами образуются избыточные связи. Из-за этого в сети могут возникать широковещательные помехи. Канальные протоколы (STP/RSTP)обеспечивают корректное функционирование подобных систем. Характеристики каждого протокола приведены в таблице.

Характеристики протоколов и сетей

	STP	RSTP
Топология сети	Кольцевая или смешанная	Кольцевая или смешанная
Время восстановления	До 30 секунд	До 5 секунд

Протоколы настраиваются в WEB-конфигураторе на странице STP/RSTP меню Службы во вкладе Настройки. Подробная информация о настройке приведена в Кратком описании основных функций Web-интерфейса управления контроллеров.

Примечание

По умолчанию функция STP/RSTP устройства неактивна. Функцию можно активировать в Мастере настройки (см. раздел).

Межсетевой экран (Firewall)

Контроллер поддерживает работу с межсетевым экраном (Firewall), благодаря которому можно разделить сетевые зоны на публичную (WAN) и локальную (LAN) с фильтрацией сетевого трафика по заданным правилам на границе с публичной сетью. Правила для трафика определяют политику прохождения пакетов между разными зонами.

Настройка межсетевого экрана производится в WEB-конфигураторе.

Для удобства настройки межсетевого экрана рекомендуется использовать Мастер настройки. С помощью Мастера настройки можно задать доступ к службам, перечисленным в таблице.

Внимание

Любые открытые порты во внешнюю сеть (WAN) могут представлять угрозу безопасности.

Правила прохождения сетевого трафика

Уровень доступа		Протокол	Безопасность*
WEB-конфигуратор		HTTP/HTTPS	Доступ по протоколам HTTP и HTTPS следует ограничить с помощью пароля для входа
ОС контроллера		SSH	Доступ по протоколу SSH следует обязательно ограничить с помощью пароля или авторизации с использованием SSH ключей
Передача файлов		FTP	Доступ по протоколу FTP следует обязательно ограничить безопасным паролем
Службы CODESYS (WEB-визуализация, отладка)		ModBus TCP	Данные службы будут доступны без авторизации
Полевые устройства		ModBus TCP/OPC UA/SNMP

Примечание

* Настройки безопасности описаны в разделе.

Типовые схемы сетевых портов

Для упрощения работы с сетевыми настройками рекомендуется использовать Мастер настройки (см. раздел), в котором можно выбрать одну из типовых схем сетевых портов контроллера. Схема сетевых портов определяет роль каждого из физических сетевых портов устройства. Доступные схемы перечислены в таблице.

Типовые схемы подключения

№	Схема подключения	Описание
1		Порты Ethernet 1, Ethernet 2 и Ethernet 3 объединены в мостовое подключение к локальной сети (LAN). Порт Ethernet 4 используется как отдельный изолированный сетевой интерфейс для подключения к глобальной сети (WAN), защищенный межсетевым экраном. Данная схема позволяет разделить сеть на две зоны, обеспечивая одно пространство IP-адресов для портов Ethernet 1–3. Примечание Рекомендуется установить динамический IP-адрес и включить режим DHCP для порта Ethernet 4. IP-адрес в зоне LAN рекомендуется настраивать как статический.
2		Порты Ethernet 1 и Ethernet 2 объединены в мостовое подключение к глобальной сети (WAN), защищенное межсетевым экраном. Порты Ethernet 3 и Ethernet 4 являются отдельными изолированными сетевыми интерфейсами для подключения к локальным сетям (LAN 1 и 2).
3		Порты Ethernet 1, Ethernet 2 и Ethernet 3 объединены в мостовое подключение к локальной сети (LAN 1). Порт Ethernet 4 является отдельным изолированным сетевым интерфейсом для подключения к отдельной локальной сети (LAN 2). Предупреждение Данная схема не имеет защищенного межсетевым экраном подключения к глобальной сети (WAN).

Прибор можно подключить к ПК через порт USB Device (RNDIS) с помощью кабеля MicroUSB-USB (входит в комплект поставки).

Внимание

Во время работы прибора разъем USB Device должен быть закрыт заглушкой, поставляемой в комплекте. Не допускается эксплуатация прибора с подключенным кабелем. Для связи прибора с ПК рекомендуется использовать интерфейс Ethernet.

Процесс подключения к среде разработки CODESYS V3.5 подробно описан в документе Первый старт.

Примечание

IP-адрес контроллера по умолчанию – 172.16.0.1

Для включения прибора следует подать питание на Порт 1 или Порт 2. Начнет светится индикатор «Питание» .

После загрузки прибора индикатор «Работа» перестанет мигать.

Для дальнейшей настройки прибора необходимо подключиться к WEB-конфигуратору. Для подключения следует в адресной строке любого браузера ввести IP-адрес контроллера:

• если прибор подключен по интерфейсу USB Device, IP-адрес по умолчанию – 172.16.0.1;
• если прибор подключен по интерфейсу Ethernet (порты 1–3), IP-адрес по умолчанию – 192.168.0.10.

Примечание

Подключение к интерфейсу USB Device выполняется с помощью кабеля MicroUSB-USB.

Внимание

Не рекомендуется подключаться через внешние USB-концентраторы, так как драйвер RNDIS, реализованный в приборе, может работать некорректно.

Внимание

Для работы в операционной системе Windows следует установить драйвер RNDIS. Драйвер доступен в WEB-конфигураторе на странице Загрузки или на сайте www.owen.ru.

Примечание

По умолчанию имя пользователя: root, пароль: owen

При первом подключении к WEB-конфигуратору будет предложено воспользоваться Мастером настройки. В дальнейшем Мастер настройки можно запустить вручную с помощью пункта Мастер настройки главного меню Система.

Конфигурация параметров в Мастере настройки разделена на следующие шаги:

1. Выбор языка устройства.
2. Установка пароля доступа к устройству.
3. Конфигурация параметров хоста (имя устройства).
4. Настройка даты и времени, в том числе конфигурация клиента и сервера NTP.
5. Выбор схемы сетевых портов.
6. Настройка сетевых интерфейсов.
7. Настройка службы SSH.
8. Настройка службы FTP.
9. Настройка правил межсетевого экрана (Firewall).

Примечание

Работа с Мастером настройки подробно описана в документе Краткое описание основных функций Web-интерфейса управления контроллеров.

Любые открытые порты во внешнюю сеть (WAN) могут представлять угрозу безопасности, поэтому требуется защита доступа к контроллеру.

Локальный и удаленный доступ к устройству настраивается в WEB-конфигураторе на странице Управление главного меню Система.

На странице Управление доступны четыре вкладки:

• Пароль устройства – изменение пароля для пользователя «root»;
• Доступ по SSH – настройки сервера Dropbear, который предоставляет доступ к устройствам по протоколам SSH и SFTP;
• SSH-ключи – добавление публичных OpenSSH ключей (.pub);
• RS232 – управление включением или отключением возможности доступа к системной консоли устройства через последовательный порт RS-232.

Доступ к FTP-серверу настраивается на восьмом шаге Мастера настройки. В дальнейшем пароль можно изменить на странице FTP в меню Службы.

Примечание

Настройка доступа к службам контроллера подробно описана в документе Краткое описание основных функций Web-интерфейса управления контроллеров.

Обновить встроенное ПО контроллера можно одним из двух способов:

• Обновление через WEB-конфигуратор;
• Аппаратное обновление.

Примечание

Актуальное ПО для контроллера доступно на сайте www.owen.ru.

Для обновления ПО при помощи WEB-конфигуратора следует:

1. Подключить контроллер в сеть Ethernet, в которой находится пользовательский ПК, или напрямую к ПК при помощи кабеля MicroUSB-USB.
2. Зайти в WEB-браузере на страницу прибора, выбрать вкладку Обновление прошивки главного меню Система.
3. Выбрать файл прошивки (формат *.bin).
   Примечание

   По умолчанию пользовательские настройки и данные сохраняются. Чтобы выполнить сброс всех настроек к заводскому состоянию, следует выбрать функцию Удалить настройки устройства.
4. Нажать кнопку Перезагрузить устройство и обновить прошивку.
5. Дождаться звукового сигнала (время ожидания – 1 минута), сигнализирующего о начале обновления прошивки. Процесс обновления занимает около двух минут. После окончания прибор издаст три коротких звуковых сигнала.

Для аппаратного обновления встроенного ПО следует:

1. Отформатировать накопитель USB Flash или microSD объемом не менее 512 Мбайт в файловую систему FAT16 или FAT32. Рекомендуется использовать утилиту HP USB Disk Storage Format Tool.
   Примечание

   Накопитель должен содержать только один раздел и иметь стиль таблицы разделов MBR.
2. Поместить файл прошивки с именем plc210f.bin в корневую директорию накопителя.
   Примечание

   Если новая прошивка имеет принципиальные отличия от текущей, следует поместить в корневую директорию накопителя файл reset_plc (входит в состав архива прошивки), чтобы сбросить все настройки к заводскому состоянию.
3. Подключить накопитель к контроллеру.
4. Отключить питание контроллера.
5. Зажать сервисную кнопку.
6. Включить питание контроллера.
7. Дождаться однократного звукового сигнала и отпустить сервисную кнопку. Процесс обновления занимает около двух минут. После окончания прибор издаст три коротких звуковых сигнала.

Внимание

В случае повреждения файла встроенного ПО контроллер издает непрерывный звуковой сигнал длительностью 5 секунд и загружается с прежней версией встроенного ПО.

Для восстановления заводских настроек следует открыть WEB-конфигуратор, перейти на страницу Резервное копирование главного меню Система и нажать кнопку Выполнить сброс. Сетевые настройки также вернутся к заводским значениям.

Для доступа к операционной системе контроллера в WEB-конфигураторе следует:

1. Открыть страницу Терминал главного меню Система.
2. Нажать Открыть терминал в отдельном окне.
3. Принять исключения безопасности браузера для работы с неизвестным сертификатом SSL.

Для подключения к терминалу по интерфейсу RS-232 следует:

1. В WEB-конфигураторе на странице Управление главного меню Система перейти на вкладку RS232 и поставить галочку напротив Системная консоль RS-232.
2. Соединить контроллер с ПК кабелем КС14 (см. раздел).

Для обновления проекта с USB/SD-накопителя следует:

1. Отформатировать накопитель в файловую систему FAT16 или FAT32 (рекомендуется использовать утилиту HP USB Disk Storage Format Tool).
2. Создать каталог с названием app.plc210 в корневой директории накопителя.
3. Скомпилировать проект CODESYS (вкладка Компиляция, команда Компиляция).
4. Создать загрузочное приложение в CODESYS (вкладка Онлайн, команда Создать загрузочное приложение), в окне Сохранить как указать путь к папке.
   Примечание

   Полный путь к папке не должен содержать символы кириллицы, папка должна находиться на жестком диске ПК.
5. Содержимое созданной папки (но не саму папку) перенести в папку накопителя, созданную ранее.
6. Подключить накопитель с пользовательской программой к обесточенному контроллеру.
7. Перевести тумблер в положение СТОП и подать питание.
8. Дождаться короткого звукового сигнала. Проект будет запущен.

9. Перевести тумблер в положение СТАРТ для последующего запуска пользовательского проекта после перезагрузки по питанию.

   Предупреждение

   После перезапуска контроллера логика работы тумблера СТАРТ/СТОП будет соответствовать схеме из раздела

Внимание

Документация по работе контроллера с CODESYS V3.5 приведена на сайте www.owen.ru.

Для начала работы с прибором в среде программирования CODESYS V3.5 необходимо:

1. Скачать и установить CODESYS.
   Примечание

   Комплект поставки включает лицензию на следующие компоненты:

   • Modbus TCP Master;
   • Modbus TCP Slave;
   • Modbus Serial Master;
   • Modbus Serial Slave;
   • Web-visu;
   • OPC UA.
2. Скачать и установить архив репозитория CODESYS Repository Archive V3.5 SP4.
3. Запустить CODESYS и установить таргет-файл. Для этого выполните следующие действия:
   1. Запустите CODESYS V 3.5 и выберите в меню Инструменты пункт Менеджер пакетов.
   2. Нажмите кнопку Установить и выберите пакет OwenTargets-3.5.package.
   3. Выберите режим полной установки и нажмите кнопку Next.
4. Создать проект в приложении CODESYS, выбрав соответствующий шаблон модификации прибора.
5. Установить соединение прибора со средой программирования CODESYS.
   Примечание

   Подключение к среде программирования CODESYS происходит через интерфейсы USB Device или Ethernet.