Учебное пособие КТС

Транзисторные ключи пассивны, поэтому для питания нагру- зок требуется внешний источник напряжения постоянного тока.

Все дискретные выходы имеют общую точку, но эти выходы гальванически изолированы от других цепей контроллера с помо- щью оптронов. Состояние дискретных выходов сохраняется после перерыва питания.

Каждая пара дискретных выходов может выполнять роль од- ного импульсного выхода, при этом, если отсчет номеров дискрет-

ных выходов ведется от младших номеров контактов разъема к старшим, то отсчет номеров импульсных выходов ведется в об- ратной последовательности — от старших номеров к младшим. Так, на выходе можно получить 4 дискретных выхода (контакт 17

— первый выход, контакт 18 — второй выход и т.д.), 2 дискретных и один импульсный выход (для импульсного выхода контакт 20 — «меньше», контакт 19 — «больше»), либо два импульсных выхода (контакты 20, 19 — первый выход, контакты 18, 17 — второй вы- ход).

Транзисторные ключи рассчитаны на коммутацию напряже- ния Е≤40 В и тока I≤0,3 A, однако суммарный ток всех одновре- менно включенных выходов (в отдельности для групп 1-4) не дол- жен превышать 0,6 A.

3.1.3.Подключение цепей входа-выхода типов 3-7

Входы типов 3-7 — это дискретные входы-выходы с одина- ковой суммой входов-выходов, равной 16, но с различным соотно- шением числа входов и выходов. Организация цепей модуля и подключение внешних цепей к модулю типов 3-7 показана на рис.8. Номера цепей модулей дискретного ввода-вывода указаны в табл.4.

			Таблица 4
	Номера цепей модулей дискретного ввода вывода
	Тип модуля	Номера цепей модуля
		Входных	Выходных
	3	-	1-16
	4	1-4	5-16
	5	1-8	9-16
	6	1-12	13-16
	7	1-16	-

33

А, Б

Рис.8. Подключение внешних цепей к модулям УСО типов 3-7

Для различных типов дискретных входов-выходов правила подключения внешних цепей являются общими и сводятся к сле- дующему.

Все дискретные входы одной группы имеют общую точку и являются пассивными. Для питания входов требуется внешнее нестабилизированное напряжение 24 В постоянного тока. Входы гальванически изолированы от других цепей контроллера с помо- щью оптронов.

Все дискретные выходы одной группы имеют общую точку и выполнены в виде пассивных транзисторных ключей. Для питания дискретных нагрузок требуется внешнее нестабилизированное на- пряжение постоянного тока. Выходы гальванически изолированы от других цепей контроллера с помощью оптронов. Состояние дис- кретных выходов сохраняется после перерыва питания.

Все дискретные входы-выходы могут питаться от одного источ- ника, однако если мощности этого источника не хватает, применяется несколько источников. В этом случае источники, питающие дискретные входы и выходы соединяются параллельно в общую цепь питания.

Каждая пара дискретных выходов может выполнять роль од- ного импульсного выхода. Отсчет номеров дискретных выходов идет от младших номеров контактов к старшим, а отсчет номеров импульсных выходов ведется от старших номеров к младшим, при этом старшему номеру в паре соответствует цепь «меньше», а младшему номеру — «больше».

34

Как дискретные, так и импульсные выходы должны следо- вать подряд (чередование дискретных и импульсных выходов не допустимо).

3.2.Блок питания БП-21

Блок питания подключается к промышленной сети перемен- ного тока напряжением 220 или 240 В и вырабатывает два неста- билизированных напряжения 24 В постоянного тока.

Эти напряжения используются для питания:

1.блока контроллера БК-21;

2.цепей дискретного входа-выхода БК-21;

3.цепей аналогового выхода БК-21;

4.интерфейсных цепей БК-21;

5.цепей аварийного выхода БК-21;

6.усилителей БУТ-20 и БУС-20 .

7.реле блоков БУМ-20 и БПР-20.

Кроме того, блок питания БП-21 имеет релейный выход, сиг- нализирующий об отказе блока контроллера БК-21.

Внешние цепи блока питания представлены на рис. 9, где Х1 и Х4 –разъемы типа РП15-9; Х2 –клеммная колодка на две клеммы; Х3 –клеммная колодка на четыре клеммы.

Блок БП-21 применяется лишь в том случае, когда у потре- бителя отсутствует приборная сеть с напряжением 24 В или когда требуется объединить контроллеры в локальную сеть «ТРАНЗИТ».

Блок питания БП-21 имеет два гальванически не связанных выхода , имеющих напряжение 24 В при токе нагрузки каждого вы- хода до 0,3 А. Через разъем Х4 к блоку БП-21 подключаются внешние нагрузки, требующие питания 24 В, а также внешние це- пи, управляемые дискретным сигналом «отказ». К выходу 1 может подключаться нагрузка с током до 0,3 А. На выходе 2 формируется то же напряжение, которое питает блок контроллера. Поэтому до- пустимая нагрузка на этом выходе зависит от того, подключен кон- троллер к блоку БП-21 или нет. Если контроллер подключен, ток нагрузки на выходе 2 не должен превышать 40mА, если контрол- лер не подключен, к этому выходу может подключаться нагрузка с током до 0,3А.

Обычно выход 1 блока БП-21 используется для питания уси- лителей БУТ-20, БУС-20, дискретных входов выходов контролле- ра. Если мощность одного блока БП-21 недостаточна, применяют- ся несколько блоков питания.

35

При организации питания следует учитывать, что нежела- тельно от одного выхода БП-21 питать мощные дискретные на- грузки вместе с усилителями БУТ-20 и БУС-20 и аналоговыми вы- ходами контроллера.

5

X1

X 3

1

1

+ 24

В

1

+

6

<<

>> пер.

2>>интф .

2<<

1

1p2

2 p2

2

3

3

3

+

7

>>

пр.

<<

4>>интф . 4<<

2

4

5>>

5<<

X 4

отказ

K1

24

+В

1

+

6

>>откл .

6

3

>>

Вых.1

<<

K 2

2

−

24В;0,3А

интф.

>>

7>>

7

3

<<

24 В

+

4

>>

Вых.2

Пит.

8

4

24В:см*

8 >>

<<

>>

5

НР

X 2

>>

1p1

6

СР

Вых.

Сеть

1

>>

отказ

7

НЗ

2

>>

Рис. 9. Внешние цепи блока питания: 1-4 – светодиоды (1-передача; 2 – отказ контроллера; 3 – отключение интерфейса; 4 – питание 24 В) 5 – цепи контроллера БК-21; 6 – приемник абонента; 7 – передатчик абонента; *- при подключении БК-21 ток I=40mА, при отсутствии БК-21 ток I=0,3А. При отсутствии аварийных команд от БК-21 реле К1, К2 находятся под током; положение контактов показано именно для этого состояния(1р1 – контакт реле К1; 1р2, 2р2 – контакты реле К2)

36

Подключение приборных цепей блока БК-21 через блок БП-21 представлено на рис. 10.

Для рациональной схемы питания следует учитывать по- требление по цепям питания отдельных блоков. Пример рацио- нальной организации питания внешних цепей контроллера приве- ден на рис.11.

X 1

24

В

+ К приемнику абонента

1

+

БК − 21

X1

4

X1 БП − 21 X 3

2

+

От

передатчика

абонента

>> 1

1 <<

1

+К приемнику

3

M

M

2

абонента

2

3

3

+

4

От передатчика

R

>>

8

8 <<

5

Н .1

4

абонента

R

Н .2

X 2

6

+

X 4

ε

≤ 40

В

7

Сеть

1

5

НР

+

>>

вых . отказ

8

~ 220 В

2

>>6

CР

9

24

В

1

>>7

НЗ

а)

б)

Рис. 10. Схема подключения приборных цепей контроллера БК-21: а) подключение непосредственно к контроллеру; б) подключение через блок питания БП – 21: 1 – питание контроллера; 2 –

питание аварийных выходов и контроллера от общего источника; 3 - питание аварийных выходов от индивидуального источника; 4 – межблочный соединитель МБС

Для питания блока контроллера БК-21 напряжением 24 В постоянного используется межблочный соединитель МБС подклю- чаемый к разъему Х1.

3.3.Блок усилителей сигналов термопар и сигналов низкого уровня БУТ-20

Блок усиления сигналов термопар и сигналов низкого уровня БУТ-20 выполняет следующие функции:

1)преобразовывает сигнал термопары типов ТХА, ТХК, ТВР, ТПП и ТПР в токовый сигнал (0 - 5) мА;

2)обеспечивает компенсацию термо-ЭДС свободных концов термопары;

3)обеспечивает подавление нуля входного сигнала и рас- тяжку диапазона изменения входного сигнала.

37

до 5

усилителей

БУТ − 20 , БУС − 20

БК − 21

БУТ

− 20

БУТ

− 20

БУС

− 20

БУС

− 20

24 В

24 В

24 В

Питание

дискретных

входов − выходов , других

БУТ − 20, БУС − 20

24 В

24 В

Iн ≤ 40 мА

I н ≤ 0 ,3 А

I н ≤0,3А

I н ≤ 0,3 А

Вых .2

Вых .1

Вых .2

Вых .1

БП − 21

БП − 21

Питание БК − 21

Сеть

~ 220 В

Рис.11.Пример рациональной организации питания

Один блок БУТ-20 содержит два независимых канала усиле- ния. Блок БУТ-20 может использоваться не только для усиления сигнала термопары, но также для усиления напряжения низкого уровня (1 - 100 мВ), полученного от источника ЭДС. Усилитель БУТ-20 питается от нестабилизированного напряжения 24 В по- стоянного тока (например, от блока питания БП-21).

Выход усилителя БУТ-20 подключается к аналоговому входу блока БК-21, настроенному на диапазон (0-5) мА.

Усилитель БУТ-20 рассчитан на навесной монтаж. На лице-

вой панели блока расположены клеммная колодка на 6 клемм под винт М4 и разъем РП15-9 на 9 контактов. Через клеммную колодку подключаются термопары. Через разъем подается нестабилизиро- ванное напряжение 24 В постоянного тока и подключается нагруз- ка. Схема подключения внешних цепей блока БУТ-20 показана на рис.12.

38

Техническая характеристика блока БУТ-20.

Номинальное начальное значение входного сигнала Uо, (смещение), в мВ: 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 30, 40.

Номинальный диапазон изменения входного сигнала, U,

в мВ: 1, 2, 5, 10, 15, 25, 40, 60, 80, 100.

Примечание. Номинальные величины начального значения и диапазона изменения входного сигнала каналов и типы датчи- ков указываются в спецификации заказа.

Номинальная статическая характеристика канала:

Y = 5×(U + K ×t - U0 ); U

где: Y - текущее значение выходного сигнала, мА; U - текущее зна- чение входного сигнала, мВ; Uо - номинальное начальное значе-

ние входного сигнала, мВ; DU - номинальный диапазон изменения входного сигнала, мВ; t – температура свободных концов термо-

пар, °С; K - коэффициент преобразования из табл. 5.

Каналы блока гальванически изолированы друг от друга.

Входные и выходные цепи канала блока гальванически связаны между собой.

Таблица 5

Коэффициенты температурной компенсации для различных градуировок блока БУТ-20

Тип датчика	ТПР	ТПП	ВР	ТХА	ТХК
К,(мВ/1град.С)	0	0,006	0,0126	0,04044	0,066

Наибольшая погрешность преобразования входного сигнала,

выраженная в процентах от номинального диапазона изменения выходного сигнала не превышает: ±0,4 - для блоков с диапазоном изменения входного сигнала DU ³ 10 мВ; ±[0,4+0,4*(10/DU-1)] - для

блоков с диапазоном изменения входного сигнала DU<10 мВ. Питание блока - источник напряжения постоянного тока 24 В

с допускаемыми отклонениями от номинального значения не бо- лее +15 % и -20 %. Ток потребляемый блоком от источника пита- ния не более 80 мА. Функциональная схема блока приведена на рис. 13.

39

Каналы усиления состоят из следующих функциональных узлов: мостовой схемы М, трехкаскадного усилителя У, цепи отри- цательной обратной связи ОС, источника питания В1 (В2), источ- ника образцового напряжения ИОН, а также общих на оба канала стабилизатора С и генератора Роера Г с развязывающим транс- форматором Т. С помощью мостовой схемы осуществляется ком- пенсация ненулевого начального значения входного сигнала.

Рис.12. Подключение внешних цепей блока БУТ-20: 1-компенсационный провод; 2-усилители; 3-стабилизатор

напряжения с гальванической развязкой; Т- термопары; t°- компенсационные терморезисторы; UВХ- источник напряжения RН- нагрузка; Х1-гнездо разъема РП 15-9; Х2-клеммная колодка под винт М4

Мостовая схема блоков, предназначенных для работы с термопарами типов ТХА, ТХК, ТВР, ТПП дополнительно осущест- вляет автоматическую компенсацию термо-э.д.с. свободных кон- цов термопары с помощью чувствительного медного элемента RК, включенного в плечо места и установленного вблизи места под-

ключения свободных концов термопары ТП в клеммной коробке блока.

40

Входной сигнал блока, суммированный с выходным напря- жением мостовой схемы, поступает на входной каскад усилителя канала, являющийся одновременно активным фильтром.

На выходе первого каскада включен дополнительный RС-фильтр, который совместно с первым каскадом обеспечивает необходимое подавление поперечной помехи. Второй и третий

каскады усилителя канала обеспечивают усиление по мощности до унифицированного сигнала постоянного тока.

Рис.13. Функциональная схема блока БУТ-20

Все каскады усилителя охвачены глубокой отрицательной обратной связью по выходному току. Источники В1 (В1) обеспечи- вают напряжения +15 и -15 В, необходимые для питания каскадов

41

усилителя, а также источника ИОН, который формирует образцо- вое напряжение для питания мостовой схемы. Для обеспечения

помехозащищенности и гальванического разделения каналов друг от друга питание каждого канала усилителя осуществляется от отдельной обмотки развязывающего трансформатора Т, являюще- гося частью схемы генератора Роера Г. Генератор Роера стабили- зирован по питанию стабилизатором С.

3.4.Блок усилителей сигналов термосопротивлений и резистивных датчиков БУС-20

Блок усилителей сигналов термосопротивлений и резистив- ных датчиков БУС-20 преобразует изменение сопротивления рези- стивных датчиков (термопреобразователей сопротивления, рео- хордов) в токовый сигнал (0-5) мА.

Усилитель БУС-20 обеспечивает также настройку начально- го значения сопротивления (соответствующего нулевому сигналу) и диапазона изменения сопротивления (соответствующего изме- нению выходного сигнала на 5 мА).

К блоку БУС-20 по трехпроводной схеме могут подключаться как термометры сопротивления, так и резистивные датчики. Один блок БУС-10 содержит два независимых канала усиления.

Блок БУС-20 питается от нестабилизированного источника напряжения 24 В постоянного тока (например, от блока питания БП-21). Выход БУС-20 подключается к аналоговому входу блока контроллера БК-21, настроенному на диапазон 0-5 мА.

Блок БУС-20 рекомендуется применять лишь в случае, когда

у потребителя отсутствуют специализированные нормирующие преобразователи.

Усилитель БУС-20 рассчитан на навесной монтаж. На лице-

вой панели блока расположены клеммная колодка на 6 клемм под винт М4 и разъем РП15-9 на 9 контактов. Через клеммную колодку подключаются термометры сопротивления. Через разъем подает- ся нестабилизированное напряжение 24 В постоянного тока и под- ключается нагрузка. Схема подключения внешних цепей блока БУС-20 показана на рис.14.

Технические характеристики блока БУС-20

Каждый канал блока имеет собственный источник питания датчика. Подключение каждого датчика к блоку осуществляется по трехпроводной линии связи. Номинальный диапазон изменения выходного сигнала (0-5) мА.

42