Модуль интерфейса импульсного энкодера ABB RTAC-01

Для приводов ACS800 и DCS800 | 15 В / 24 В постоянного тока | Дифференциальный и односторонний | Каналы A/B/Z | Макс. 200 кГц | IP20 | Изоляция 1,5 кВ | СЛОТ 1 / СЛОТ 2 | № детали 3AFE64610805

Когда точность обратной связи по скорости действительно важна

Управление приводом переменного тока в разомкнутом контуре подходит для многих применений. Вентиляторы, насосы, простые конвейерные системы — им не нужно точно знать, как быстро вращается вал двигателя. Но в тот момент, когда процесс требует точного регулирования скорости при изменяющихся нагрузках, позиционного управления движением или скоординированной синхронизации нескольких приводов, работа в разомкнутом контуре быстро исчерпывает свои возможности.

Замыкание контура требует обратной связи. Реальной обратной связи на уровне вала. ABB RTAC-01 — это опциональный модуль, который обеспечивает ее для платформ приводов ABB ACS800 и DCS800 — компактная плата интерфейса, которая преобразует необработанный импульсный выход стандартного инкрементального энкодера в данные о скорости и положении, необходимые прошивке управления привода для выполнения истинного векторного управления с обратной связью.

Устанавливаемый непосредственно в слот платы RMIO привода или на внешний адаптер модуля ввода-вывода AIMA-01 на DIN-рейке, RTAC-01 устраняет разрыв между физическим энкодером на валу двигателя и управляющей логикой внутри привода — с поддержкой как дифференциальных, так и односторонних типов энкодеров, выбираемым напряжением питания и электрической изоляцией, которая защищает чувствительную логическую схему привода от помех со стороны поля.

Технические характеристики

Внутри модуля: что он делает и как

Основная функция RTAC-01 — преобразование стандартного потока квадратурных импульсов инкрементального энкодера в обратную связь, используемую прошивкой управления двигателем ACS800. Физически модуль имеет два клеммных блока на лицевой панели: X1 для подключений питания энкодера (с перемычкой выбора напряжения для выхода 15 В или 24 В) и X2 для подключений сигнала энкодера — дифференциальные пары для каналов A, B и Z.

При установке в слот 1 или слот 2 платы RMIO привода ACS800 38-контактный разъем автоматически устанавливает все соединения сигналов и питания с приводом. Два винта механически закрепляют модуль, одновременно обеспечивая точку заземления экрана кабеля ввода-вывода и соединяя сигналы GND между RTAC-01 и платой RMIO. Эта комбинированная механическая и электрическая схема подключения является практичной деталью конструкции: правильная установка винтов документирована в руководстве ABB как необходимая для соответствия требованиям ЭМС и правильной работы модуля.

Каналы сигнала энкодера электрически изолированы от логических цепей привода, источника питания и сетевого заземления, протестированы при 1,5 кВ переменного тока в течение одной минуты. Эта изоляция позволяет устанавливать RTAC-01 в промышленных условиях, где вал двигателя — и подключенный к нему энкодер — могут подвергаться электрическим помехам, которые в противном случае достигли бы платы RMIO привода напрямую.

Поддерживаемые типы энкодеров и влияние длины кабеля

Поддерживаются четыре типа физических выходов энкодера:

Дифференциальный push-pull — это конфигурация с наивысшей производительностью, поддерживающая кабели длиной до 300 метров. Дифференциальная пара (A+/A−, B+/B−, Z+/Z−) обеспечивает подавление синфазных помех, что делает возможным использование длинных кабелей в электрически шумных средах — норме в промышленных приложениях приводов, где кабели энкодеров проходят в кабельных лотках вместе с силовыми кабелями двигателя.

Односторонний push-pull поддерживает до 200 метров. Используется только положительный сигнал каждого канала; отрицательный вход остается неподключенным или обрабатывается через внутреннюю конфигурацию модуля.

Открытый коллектор и открытый эмиттер энкодеры поддерживаются до 100 метров, с соответствующими конфигурациями подтягивающих резисторов, требуемых на стороне модуля. Для выходов с открытым эмиттером (источник) руководство ABB указывает значения подтягивающих резисторов 1,0–1,5 кОм при 0,5 Вт для работы на 15 В и 1,8–2,2 кОм при 0,5 Вт для работы на 24 В.

Максимальная входная частота 200 кГц является пределом для всех типов энкодеров. Для заданного количества импульсов на оборот энкодера это напрямую переводится в максимальную поддерживаемую скорость двигателя — энкодер с 1024 имп/об достигает предела 200 кГц примерно при 11 700 об/мин, что с запасом покрывает большинство промышленных применений двигателей.

Соображения по питанию энкодера

RTAC-01 потребляет 55 мА от внутреннего источника питания ACS800 мощностью 250 мА для собственной работы. Когда внутренний источник питания привода также используется для питания энкодера через модуль (через клемму V OUT на X1), общее потребление тока RTAC-01 и энкодера не должно превышать доступный бюджет привода в 250 мА.

Руководство и документация по продукту ABB четко указывают на это ограничение: когда внутренний источник питания привода питает энкодер, дополнительные опциональные модули не могут быть установлены. Это практическое соображение системной интеграции для конфигураций с несколькими опциями — если приложение требует как RTAC-01, так и других опциональных модулей с питанием (таких как расширение цифрового ввода-вывода RDIO-01), бюджет тока питания энкодера должен быть рассчитан до утверждения конфигурации.

Решение для конфигураций с ограниченным питанием — внешний источник питания энкодера. При использовании внешнего источника питания перемычка выбора напряжения на клеммном блоке X1 должна быть снята, чтобы отключить внутренний источник питания привода от клеммы V OUT.

Три диагностических светодиода: что они означают

RTAC-01 оснащен тремя диагностическими светодиодами, которые обеспечивают немедленную визуальную индикацию состояния без необходимости подключения к дисплею параметров привода:

CHA (зеленый) — Активен, когда энкодер генерирует импульсы канала A. Мигающий режим подтверждает, что энкодер вращается и сигнал принимается. Постоянно темный светодиод во время вращения двигателя предполагает потерю сигнала по каналу A — проверьте подключение энкодера и целостность кабеля.

CHB (зеленый) — Та же функция для канала B. Оба светодиода CHA и CHB, горящие и активные во время вращения, подтверждают прием действительного квадратурного сигнала.

WD/INIT (желтый) — Отображает рабочее состояние модуля. Руководство ABB указывает, что этот светодиод горит, когда привод конфигурирует модуль (во время инициализации при включении питания). Постоянное свечение после периода инициализации может указывать на проблему связи между модулем и платой RMIO привода.

Эти светодиоды являются первой точкой диагностики при устранении неисправностей, связанных с обратной связью по скорости в установке ACS800. Если CHA или CHB не показывают активности, несмотря на вращение двигателя, изоляция неисправности проста: аппаратное обеспечение энкодера, кабель энкодера или модуль RTAC-01 — в таком порядке.

Программирование через параметры привода

RTAC-01 не имеет автономного интерфейса конфигурации — он программируется полностью через параметры привода ACS800, в частности, группы параметров 50 и 51 (конфигурация обратной связи) и группа 98 (конфигурация опционального модуля). Эти параметры устанавливают количество импульсов энкодера на оборот, логику направления и сообщают приводу, какой слот содержит модуль и как данные обратной связи должны применяться к алгоритму управления двигателем.

Поведение светодиода WD/INIT при включении питания является визуальным индикатором того, что этот обмен параметрами происходит: привод считывает идентификатор модуля через 38-контактный разъем, подтверждает совместимость и загружает соответствующую конфигурацию. Никаких поворотных переключателей, никаких DIP-переключателей, никакого автономного инструмента для ввода в эксплуатацию — вся конфигурация обрабатывается через стандартную среду параметров привода, что означает, что обратная связь по энкодеру настраивается в том же рабочем процессе, что и все остальные задачи ввода в эксплуатацию привода.

Когда модуль установлен на внешнем адаптере модуля ввода-вывода AIMA-01, а не непосредственно на плате RMIO, селектор идентификатора узла (S1) должен быть установлен на уникальный адрес в диапазоне 16–31. Позиция по умолчанию 0 соответствует идентификатору узла 16. Этот адрес узла позволяет приводу отличать RTAC-01 от других модулей на том же адаптере.

Часто задаваемые вопросы

В1: Можно ли использовать RTAC-01 с энкодерами, требующими напряжения питания, отличного от 15 В или 24 В?

Модуль подает на энкодер через клемму V OUT либо 15 В постоянного тока (по умолчанию, перемычка между клеммами 4-5 на X1), либо 24 В постоянного тока (перемычка между клеммами 5-6 на X1). Энкодеры, требующие других напряжений питания — наиболее распространенным примером являются энкодеры TTL 5 В — должны питаться от внешнего источника питания, при этом перемычка должна быть снята с клеммы X1 модуля, чтобы отключить внутренний источник питания от V OUT. Обратите внимание, что RTAC-01 специально разработан для уровней сигналов энкодеров 15 В и 24 В; для энкодеров TTL 5 В ABB предлагает модуль RTAC-03, который специально разработан для интерфейса уровня TTL. Подключение сигналов энкодера TTL 5 В к RTAC-01, настроенному на питание 15 В или 24 В, не приведет к корректному приему сигнала.

В2: Какова максимальная длина кабеля энкодера при использовании RTAC-01 с дифференциальным энкодером push-pull?

Руководство пользователя RTAC-01 от ABB указывает максимальную длину кабеля 300 метров для дифференциальных подключений энкодера push-pull. Это представляет собой максимальную возможную длину кабеля и применяется только при использовании правильно экранированного витого кабеля, с экраном, заземленным на клемме SHLD модуля (заземляющие винты на модуле). Более длинные кабели с недостаточным экранированием или параллельная прокладка рядом с силовыми кабелями двигателя снижают эффективный запас по шуму даже в пределах указанной длины кабеля. Для требовательных установок рядом с преобразователями частоты разделение кабелей и правильное экранирование являются основными факторами, определяющими качество сигнала энкодера на больших расстояниях.

В3: Светодиод WD/INIT остается гореть после включения питания, и привод выдает ошибку. Что следует проверить в первую очередь?

Светодиод WD/INIT загорается во время последовательности инициализации, когда привод конфигурирует модуль через 38-контактный разъем. Если он остается гореть после нормального периода запуска, связь между приводом и модулем не завершилась успешно. Наиболее распространенные причины механические: модуль не полностью установлен в слот (фиксирующие защелки не заблокированы), два винта не полностью затянуты (что влияет как на соединения GND, так и на производительность ЭМС), или модуль установлен в неправильный слот (проверьте документацию привода для используемого варианта ACS800). Если механическая установка подтверждена, убедитесь, что версия программного обеспечения ACS800 — ASXR7000 или новее, так как более ранние версии не поддерживают RTAC-01. Наконец, проверьте параметры привода в группе 98, настроенные для распознавания модуля в правильном слоте.

В4: Можно ли установить RTAC-01 в ACS800, который уже имеет другие опциональные модули в обоих слотах?

RTAC-01 занимает один из двух опциональных слотов (СЛОТ 1 или СЛОТ 2) на плате RMIO ACS800. Если оба слота уже заняты другими опциональными модулями, RTAC-01 может быть установлен на адаптере модуля ввода-вывода AIMA-01, который монтируется на DIN-рейку и подключается к приводу через отдельный кабель. При использовании AIMA-01 селектор идентификатора узла на RTAC-01 должен быть установлен на уникальный адрес. Кроме того, необходимо проверить бюджет источника питания 250 мА, общий для всех опциональных модулей: если потребление RTAC-01 в 55 мА в сочетании с требованиями к току других установленных опций и самого энкодера приближается к пределу 250 мА, требуется внешний источник питания энкодера.

В5: Совместим ли RTAC-01 как с серией приводов ACS800, так и с DCS800?

Да. RTAC-01 сертифицирован ABB для использования как с платформой приводов переменного тока ACS800, так и с платформой приводов постоянного тока DCS800. Совместимость с ACS800 требует версии программного обеспечения ASXR7000 или новее. Для установок DCS800 соответствующее требование к версии прошивки должно быть проверено в документации системы DCS800. Процедура физической установки — СЛОТ 1 или СЛОТ 2 на плате RMIO, автоматическое подключение через 38-контактный разъем, крепление двумя винтами и заземление — одинакова для обоих семейств приводов. Программирование выполняется через соответствующие группы параметров привода, причем конкретные номера параметров различаются между средами прошивки ACS800 и DCS800.