Aktuální vydání

celé číslo

01

2020

Operátorské panely, HMI, SCADA

celé číslo

Meracie karty Beckhoff

Väčšina výrobných spoločností v Európe čelí tlaku na redukovanie spotreby elektriny a s tým súvisiaceho množstva emisií CO2. Základným predpokladom je presné meranie a analýza spotreby na základe zozbieraných dát. Okrem štandardných digitálnych a analógových kariet ponúka Beckhoff jednoduché kompletné zariadenia na meranie spotreby energií a analýzu siete. Riešením sú nielen samotné meracie I/O karty a riadiaci softvér TwinCAT, ale aj otvorená priemyselná komunikácia cez EtherCAT a OPC UA. Spotrebu energií na jednotlivých spotrebičoch je možné merať kdekoľvek, a to nielen v rámci výrobného zariadenia, ale aj v priemyselnej budove či kancelárskom komplexe. Integrovať meracie I/O karty do existujúceho riadiaceho systému je jednoduché a cenovo výhodné.

 
Beckhoff ponúka široký výber I/O kariet. Zber dát z jednotlivých spotrebičov, ako sú napr. plynomery, vodomery a merače tepla, môže byť integrovaný do riadiaceho systému pomocou komunikačných I/O kariet, napr. s rozhraním M-bus alebo LON. Zdroj stlačeného vzduchu môže byť monitorovaný priamo I/O kartami KM/EM 37xx. Na meranie spotreby elektrickej energie slúžia I/O karty radu EL34xx. Na meranie ďalších elektrických veličín, napr. meranie odporu, je vhodné použiť multimetrovú kartu EL/KL3681. Analýzu energetickej siete spoľahlivo vykoná rýchla meracia karta EL3773. Pomerne často riadiace systémy spracovávajú informácie o teplote. Na tento účel Beckhoff ponúka karty EL/KL32xx. Pozrime sa podrobnejšie na jednotlivé karty.
 

Meranie tlaku

Karty EM/KM 37xx (obr. 1) v kompaktnom vyhotovení I/O kariet šírky 24 mm sú určené na meranie tlaku neagresívnych plynov. Vyrábajú sa v dvoch vyhotoveniach, a to ako diferenciálne alebo relatívne merače tlaku. Karta EM3701 meria pomerový tlak medzi dvomi vstupmi v rozsahu –10 až 10 kPa, ktoré sa privádzajú priamo na kartu pomocou vzduchových rýchlospojok. Hodnotu relatívneho tlaku spoľahlivo zmerajú I/O karty EM 3702 (0 až 750 kPa) a EM3712 (–100
až +100 kPa). Kartou EM3712 možno merať záporné hodnoty tlaku a je možné ju použiť aj ako diferenciálny merač k normálnej hodnote tlaku. Nameraná hodnota tlaku prezentovaná šestnásťbitovou hodnotou je v rozlíšení 10 Pa (EM3701) alebo 100 Pa (EM3702 a EM3712). Presnosť nameranej hodnoty je 3 % v celom rozsahu. Novinkou roku 2016 je kompaktný modul EP3744-1041, ktorý okrem merania tlaku v rozsahu –700 až +700 kPa alebo 0 až 700 kPa umožňuje pripojiť šest digitálnych vstupov a dva digitálne výstupy. Krytie IP65 a zvýšený rozsah pracovných teplôt riadiacej elektroniky predurčujú tento modul na inštaláciu mimo rozvádzač.
 

Multimetrová I/O karta

Karta EL3681/KL3681 (obr. 2) umožňuje merať prúd a napätie v širokom vstupnom rozsahu. Rozsah sa prepína automaticky, ako je známe z kvalitnejších digitálnych multimetrov. Meranie prúdu je v dvoch rozsahoch, 1 A a 10 A. Pri meraní striedavých veličín je výstupná premenná prezentovaná ako skutočná efektívna hodnota (True RMS) do rozsahu 1 kHz bez vplyvu na presnosť merania. Okrem čítania nameraných hodnôt je možné merací rozsah multimetrovej karty meniť priamo prostredníctvom zbernice. Veľká vstupná impedancia v meracom rozsahu 300 mV až 300 V a vynikajúca presnosť umožňujú používať túto kartu ako moderný digitálny multimeter. Vzorkovacia frekvencia karty je při aktivovanom vstupnom filtri 500 ms a pri deaktivovanom 62 ms. Nameraná hodnota má veľkosť 18 bitov plus znamienko v každom meranom rozsahu. Presnosť meracej karty EL3681/KL3681 je 0,01 % v rozsahu DC pri štandardnej teplote.
 

Meranie elektrickej energie
 

Meracie karty radu EL/KL34xx (obr. 3) sú určené na meranie všetkých dôležitých parametrov elektrickej siete. Napätie je priamo merané na vstupoch L1, L2, L3 a N. Elektrické prúdy z troch fáz L1, L2, L3 sa merajú pomocou prúdových transformátorov. Výnimkou je karta EL3433 so zabudovaným prúdovým transformátorom do rozsahu 10 A. Namerané hodnoty napätia a prúdu sú hodnoty True RMS. Okrem týchto základných hodnôt karta poskytuje hodnotu činného
výkonu P, jalového výkonu Q, zdanlivého výkonu S, frekvencie f a účiníka cos φ. Karta EL3412 má oproti EL/KL3403 rozšírené možnosti: rozsah vstupného napätia do 690 V, meranie harmonického napätia elektrickej siete do 21. harmonickej, meranie jednofázovej siete a meranie prúdu na nulovom vodiči. Prúdové vstupy sú galvanicky oddelené do 4 500 V. Presnosť nameraných hodnôt je 0,5 % v celom meranom rozsahu, presnosť vypočítaných hodnôt je 1 %. Už spomínaná karta EL3433 so zabudovaným prúdovým transformátorom do 10 A má rovnaké funkcie ako karta EL3412. Všetky karty radu EL/KL34xx spoľahlivo pracujú v teplotnom rozsahu od –25 do +60 °C.

Meranie kvality elektrickej siete

Vysokorýchlostná I/O karta EL3773 (na obr. 3 vpravo) s rozhraním EtherCAT je určená na monitorovanie trojfázovej elektrickej siete. Vstupný prúd a napätie môžu byť vzorkované každých 100 μs v šestnásťbitovom rozlíšení. Šesť hodnôt napätia a prúdu je meraných paralelne a odoslaných do riadiaceho počítača. To všetko je možné vďaka optimalizovanému riadeniu a vysokorýchlostnej komunikácii siete EtherCAT, ktorá je súčasťou ponuky techniky XFC (eXtreme Fast Control) firmy Beckhoff. Riadiaci počítač musí mať dostatočný výkon na spracovanie nameraných hodnôt (True RMS), ako aj na zložité výpočty v algoritmoch, ktoré spracúvajú namerané hodnoty napätia a prúdu. Pomocou vzorkovania vstupného signálu je možné merať v niekoľkonásobne kratších intervaloch, ako je samotný cyklus riadiaceho systému. Karta EL3773 podporuje distribuovaný čas, preto môže pracovať v synchrónnom režime s inými I/O kartami v sieti EtherCAT.
 

Meranie teploty

Analógové I/O karty radu EL/KL32xx sú určené na meranie teploty pomocou odporových snímačov. Tieto karty podporujú širokú ponuku snímačov, od klasických Pt100 a Pt1000 cez Ni100 a Ni1000 až po polovodičové kremíkové snímače teploty KTY. Jednokanálová karta EL3201 a dvojkanálová karta EL3202-0010 umožňujú pripájať štvorvodičové snímače Pt100, čím je možné dosiahnuť rozlíšenie až 0,01 K. Pri ostatných kartách EL 32xx je možné pripojiť dvoj- a trojvodičové snímače. Medzi ďalšie vlastnosti týchto kariet patria integrovaný vstupný digitálny filter a nastavenie medzných hodnôt.
 

Podrobnejšie informácie

Podrobnejšie informácie záujemcovia nájdu na webových stránkach www.beckhoff.com a infosys.beckhoff.com.
(Beckhoff)
 
Obr. 1. Karty KM37 na meranie tlaku
Obr. 2. Multimetrová karta EL3681
Obr. 3. Meracie karty na meranie spotreby a kvality elektrickej energie