Strona Główna > Lista Artykułów Produkty > ricos TP – sterownik i moduły I/O dla zastosowań specjalnych

 

Marcin Olszewski, Wieland Electric 2010-02-05

ricos TP – sterownik i moduły I/O dla zastosowań specjalnych

ricos TP – sterownik i moduły I/O dla zastosowań specjalnych

Wszystkie urządzenia z szeregu ricos TP zostały przetestowane i z powodzeniem przeszły badania zarówno odporności temperaturowej w zakresie od -40 do +70°C jak i odporności na podwyższone pole magnetyczne, niekorzystne warunki pracy oraz odporności powłok na starzenie. Przy projekcie wykorzystano najnowsze możliwe komponenty oraz uwagi zebrane z rynku docelowego na jaki urządzenia są przeznaczone.  Dzięki temu w pierwszej kolejności ricos TP odsłania swoje zalety dzięki obudowie o szerokości zaledwie 22,5 mm zamykając w tym rozmiarze maksymalną wydajność oraz dokładność i niezawodność.

System z powodzeniem znajduje zastosowania w standartowych aplikacjach do sterowania urządzeniami oraz uwidacznia swoje zalety wszędzie tam gdzie jednym z czynników determinujących wybór elektroniki jest miejsce na nią przeznaczone. Modułowy system składający się z elementów takich jak : jednostka centralna Power PC, bramka CAN, elementy wejść/wyjść cyfrowych oraz wejścia analogowe montowane są na szynie DIN a ich wzajemna komunikacja odbywa się na bazie wewnętrznej magistrali danych co zmniejsza liczbę niepotrzebnych połączeń oraz możliwych błędów łączeniowych. Magistrala wykorzystywana jest także do zasilania modułów z zasilacza. Elementy systemu wyposażone są w terminale przyłączeniowe na bazie zacisków sprężynowych odpornych na wibracje, a ich budowa zapewnia szybką i bezproblemową wymianę elektroniki w przypadku awarii lub np. potrzeby wymiany baterii zegara czasu rzeczywistego.

Podstawowe elementy systemu ricos TP to:

  1. jednostka centralna Power PC pomimo szerokości 22,5 mm posiada bardzo szybki procesor PLC o częstotliwości taktowania 66 MHz, oraz zaopatrzona jest w szereg wejść/wyjść do programowania takich jak złącze RJ 45 –Ethernet TCP/IP, RS232, oraz podłączenie magistrali CAN. Wyposażona jest w 16Mb pamięci RAM, 4 Mb pamięci Flash a szybkość pracy czyli tzw.  PLC-cycle time wynosi <200µs. Sterownik pracuje pod kontrola systemu LINUX RT co daje pełna swobodę i niezależność dla programisty. Stan sterownika oraz kontrola transmisji wizualizowana jest przez szereg diod informujących o statusie sterownika i sieci, oraz ułatwiających diagnostykę całego systemu. Sterownik został wyposażony we wbudowany WEB Server, co znacznie podnosi jego możliwości konfiguracji i rozszerza pola możliwych zastosowań, jednocześnie dając możliwość kontroli i przeglądnięcia błędów przez przeglądarkę internetową. System posiada także zintegrowany i wbudowany protokół kontroli IBIS, będący szeroko stosowany w tramwajach jako standard  budowy systemu informacji dla pasażera.
  2. ricos TP BC CANopen (Buscoupler moduł) - ważny element dla decentralizacji systemu sterowania umożliwiający pracę w sieci rozproszonej z zastosowaniem protokołu CAN (zgodnie z CiA DS301). Bramka CAN daje możliwość ustawienia szybkości transmisji Baudrate z zakresu od 10k.do 1 MBaud. Zestawienie z modułami wejść/wyjść pozwala na zadanie dla zestawu jednego adresu co ułatwia programowanie i budowę systemu. Praca modułu jako bramki w sieci pozwala na pełną decentralizację i możliwość budowy systemu z dopasowaniem do istniejących warunków i projektu.
  3. Moduł wejść cyfrowych (ricos TP 8 I DC 24V) wyposażony jest w 8 wejść cyfrowych przy rozmiarze 22,5 mm. Wszystkie wejścia cyfrowe są izolowane (potential free ) a minimalny prąd wejściowy to 7 mA. Wejścia zabezpieczone są przed przeciążeniem i przekroczeniem napięcia do 50 VDC.
  4. Moduł wyjść cyfrowych (ricos TP 8O DC 24V) posiada izolowane wyjścia a maksymalna częstotliwość przełączania wynosi 1 kHz. 8 wyjść posiada  max obciążalność równą 1 A każde. Istnieje dodatkowo możliwość łączenia wyjść w szereg ( 2 wyjścia szeregowo ) co pozwala na zwiększenie maksymalnej wartości prądu do 2A.  Wyjścia posiadają odporność na chwilowe zwarcia oraz zmianę polaryzacji.
  5. Moduł analogowy (ricos TP 4AI/2AO U/I) to moduł uniwersalny dający możliwość konfiguracji go jako wejście analogowe oraz wyjście analogowe. Wartości wyjściowe (2 AO) zawierają się z zakresu +/- 10V; 0-20 mA; 4-20 mA. Szybkość cyklu to ok. 4ms na kanał przy rozdzielczości 12 bitów. Wybór napięcie/prąd odbywa się programowo. 4 analogowe  wyjścia dla tego modułu posiadają możliwość pomiaru z zakresu +/- 10V; 0-20 mA; 4-20 mA; przy szybkości cyklu ok. 6ms na kanał. Moduł wejść analogowych posiada także detekcję przerwy w obwodzie prądowym ( dla 4-20 mA)
  6. Moduł pomiaru temperatury (ricos TP 4 AI PT 100) to moduł specjalizowany do pomiaru temperatury przy pomocy czujników PT100 . Zakres pomiarowy dla temperatury to -32 do +96°C lub 87-133°C. Możliwe jest zastosowanie czujników 2,3 lub 4 przewodowych.
  7. Moduł zasilacza (ricos TP PS 24V DC) pozwala na zasilenie całego układu od jednostki głównej przez moduły wejść/wyjść. Specjalnie skonstruowany zasilacz pozwala na bezpieczne zasilanie gwarantując odporność na zmiany zasilania z zakresu -30% do +35%. Wykazuje także odporność na chwilowe zapady zasilania w przedziale do ok. 10 ms. Moduł zabezpieczony jest także przed przypadkową zmiana polaryzacji.
System dzięki swej modułowości pozwala na elastyczne dopasowanie do wymogów klienta i zbudowanie układu będącego maksymalnie dopasowanym do aplikacji. Zasada budowy jest ograniczona do wyboru sterownika lub bramki sieciowej oraz elementów wejść- wyjść lub układów analogowych i zasilacza. Elementy sterujące i zasilacz są zawsze modułami skrajnymi, natomiast pozostałe moduły znajdują się pomiędzy zasilaczem a sterownikiem. Projektant budując układ sprawdza jedynie max. wartość mocy pobieranej przez moduły RicosTP nie dopuszczając do przekroczenia max. dopuszczalnej mocy zasilacza. W przypadku potrzeby zastosowania większej ilości modułów należy użyć bramek BUS Coupler i użyć całości jako sieci rozproszonej.

Programowanie systemu ricos TP Wieland Electric odbywa się przy pomocy  znanego i lubianego  przez programistów oprogramowania  CODE SYS, a całość programowania jest zgodna z normą IEC 61131 . Oczywiście istnieje możliwość adaptacji bazy danych do innych programów w zależności od wymagań klienta. Oprogramowanie CodeSys umożliwia w miarę łatwy i przejrzysty sposób zaprogramowanie, symulacje i konfigurację systemu wraz z możliwościami wizualizacji procesów przy wymaganiach ze strony klienta z zastosowaniem obecnych na rynku schematów i języków programowania.

Zastosowania praktyczne:

Na przełomie stycznia i lutego 2008 roku Zakład Trakcji Elektrycznej Instytutu Elektrotechniki w Warszawie zaprojektował i wykonał układ sterowania wraz z napędem impulsowym do trolejbusu Mercedes MB O405 N2I dla Przedsiębiorstwa Komunikacji Trolejbusowej w Gdyni.

Zgodnie z postawionymi wymaganiami, jako przekształtnik napędowy zastosowano chopper DC/DC 200kW, sterowany za pomocą mikroprocesorowego sterownika napędu produkcji IEL, który realizuje impulsowy rozruch i hamowanie poprzez regulację prądu silnika i wzbudzenia. Rolę nadrzędnego sterownika pojazdu pełni tu PLC, którego zadaniem jest przyjmowanie sygnałów wejściowych zadanych przez kierowcę, takich jak rozruch, hamowanie, kierunek jazdy itp. Na tej podstawie sterownik pojazdu ma za zadanie odpowiednie skonfigurowanie obwodu głównego trolejbusu np. zamykanie i kontrola odpowiednich styczników wysokiego napięcia, a także wydawanie rozkazów sterownikowi napędu na temat aktualnych parametrów jazdy oraz odbieranie od niego potwierdzeń realizacji zadanych procesów. Oprócz operacji na sygnałach cyfrowych sterownik odbiera również poziomy odpowiednich wartości analogowych, takich jak napięcie sieci, prędkość pojazdu itd., które są niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania systemu automatyki pokładowej.

W związku z tym, że w pojazdach trakcji elektrycznej są postawione wysokie wymagania co do temperatur pracy, wstrząsów, wibracji oraz napięć zasilania, każdy elektroniczny zastosowany podzespół musi spełniać warunki postawione przez normę PN-EN 50155. Dlatego też do tego projektu wytypowano sterownik PLC niemieckiej firmy Wieland – RicosTp, który jest w stanie sprostać rygorystycznym wymogom.

System sterowania pokładowego został dostosowany do współpracy z wyświetlaczem graficznym, po magistrali CAN, co umożliwiło by lepszą wizualizację i diagnostykę „on line” systemu regulacji trolejbusu, lecz w związku z ograniczeniem środków finansowych na to zlecenie w PKT Gdynia pomysł nie został zrealizowany w tym pojeździe. Wykonany przez nas trolejbus przeszedł bez żadnego problemu badania homologacyjne i od ponad półtora roku bezawaryjnie znajduje się w normalnej eksploatacji w Gdyni.

Modułowy system ricos TP formy Wieland Electric powinien znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie szczególne wymagania postawione urządzeniom elektronicznym wybiegają poza standardowe warunki eksploatacji a takimi na pewno są normy kolejowe oraz morskie. Zakresy temperatur oraz odporność i łatwość konfiguracji systemu przy zachowaniu bardzo kompaktowych rozmiarów systemu pozwalającego na dysponowanie miejscem w szafie sterowniczej daje szerokie pole manewru dla projektanta. System z powodzenie pracuje w kolejnictwie praz kontroluje elementy sterowanie dużych okrętów handlowych, a także wykonuje prace sterując np. systemem bramek autostradowych w państwach gdzie niskie temperatury nie są czymś niezwykłym.

Marcin Olszewski, Wieland Electric

Zapraszamy do skomentowania artykułu

Treść opini 
Popis 

Pozostałe artykuły z tej kategorii