Inbetriebnahme
Im Folgenden ist der Datenfluss eines Kanals aufgezeichnet. Die involvierten Elemente werden in diesem Kapitel im Einzelnen erklärt.
Hinweis: Abtastrate im ADC und Tiefpassfilter sind unabhängig voneinander einzustellen. So kann z.B. der Filter wenn applikativ erwünscht auf die halbe Abtastrate bzw. die nächstmögliche Einstellung gesetzt werden.
Ermitteln der gewünschten Abtastrate
Die erforderliche/gewünschte Abtastrate ergibt sich aus der gewählten Zykluszeit und dem eingestellten Oversampling-Faktor. Das automatische Einstellen der Klemme/Box durch alleiniges Wählen der Abtastrate ist nicht möglich.
Maximalwerte: 50-fach Oversampling, 50 kSP/s, 10 ms Zykluszeit
Konfigurationen, die Samplingzeiten verlangen die nicht durch 500 ns teilbar sind werden nicht unterstützt.
Einstellen der Abtastrate
1. Klemme/Box im TwinCAT-Baum auswählen
2. Reiter „DC /Oversampling“ wählen
3. Betriebsart (1 / 2 kanalig) wählen
4. „Sync Unit Cycle Time“ wird angezeigt, anhand der obigen Tabelle den...
5. Oversampling-Faktor wählen. Die "Sample Cycle Time (µs)" gibt den Kehrwert der Abtastrate an. Der SM aktiviert danach alle Prozessdateneinträge automatisch.
 | Laden der Konfigurationsdaten (ESI) aus der Klemme/Box Das Verwenden der Online-Description führt dazu, dass der Dialog "DC/Oversampling" nicht im TwinCAT System Manager angezeigt wird. |
Verwendung mit fremden Mastern
Die Oversampling-Funktion kann auch manuell aktiviert werden: In Abhängigkeit der gewünschten Abtastrate und Zykluszeit muss der Oversampling-Faktor festgelegt werden.
Für jeden gewünschten Kanal muss über das Status-Word sowie die entsprechende Anzahl Samples in das Objekt 0x1C13 eingetragen werden. Ggf. PDOs "Next Sync1 Time" und/oder "Sample Counter" aktivieren. Dazu ist vorher der Subindex 0 auf 0 und am Ende auf die Anzahl der eingetragenen Werte zu setzen.
Die Sync-Interrupts müssen folgendermaßen parametriert werden: Sync0: CycleTime/Oversampling Factor, Enable setzen; Sync1: Cycle Unit Cycle, Enable setzen.
Der Master muss Distributed Clocks unterstützen.
Auswahl der Prozessdaten
Bei TwinCAT nicht mehr erforderlich.
Filter
Jeder Kanal verfügt über einen parametrierbaren Filter 5. Ordnung mit Butterworth Charakteristik mit vor- und nachgeschaltetem automatisch parametrierten Anti-Aliasing Filtern. Die gesamte Filterstufe ist in Hardware aufgebaut, Softwarefilter (außer der nachfolgend beschriebenen aktiven Offset-Einstellung) sind nicht vorhanden. Bei eingestellter Grenzfrequenz 10 Hz (0) wird automatisch eine zusätzliche Verstärkung Faktor 20 aktiviert.
Die analogen Eingangsfilter können über die CoE-Objekte 0x80n0:15 (Kanal1/2) eingestellt werden. Das Abschalten der Filter ist nicht möglich.
Die Charakteristik der Filterstufe ist einstellbar:
0: 10 Hz, Gain 20
1: 100 Hz
2: 500 Hz
3: 1000 Hz
4: 5000 Hz
5: 10000 Hz
6: 25000 Hz
7: 2000 Hz (ab Firmware 11)
| Einstellen der Filter Die Filter müssen für beide Kanäle separat konfiguriert werden! |
Aktive Offset Einstellung
Die Funktion "Active offset adjustment" berechnet den Langzeit-Mittelwert der Werte. Anstelle der eingestellten "User-" und "Vendor calibration offset"-Einträge wird der berechnete Offset-Wert verwendet. Es ist notwendig, dass mindestens eine Funktion, "User-" oder Vendor calibration", aktiviert ist.
Die Berechnung des Mittelwertes ist einstellbar:
Level 1: b = 1/4096
Level 2: b = 1/8192
Level 3: b = 1/16384
Level 4: b = 1/32768
Level 5: b = 1/65536
Level 6: b = 1/131072 (128 k)
Level 7: b = 1/262144 (256 k)
Level 8: b = 1/524288 (512 k).
Kalibrierung
Die Eingangswerte können durch Hersteller- oder Anwenderwerte kalibriert werden:
Abb. 5: Datenfluss
Hersteller-Abgleich, Index 0x80n0:0B
Die Freigabe des Hersteller-Abgleichs erfolgt über den Index 0x80n0:0B. Die Parametrierung erfolgt über die Indizes
- 0x80nF:01 Offset (Herstellerabgleich)
- 0x80nF:02 Gain (Herstellerabgleich)
YH = (XADC - BK) * AK | Messwert nach Hersteller-Kalibrierung (entspricht XADC , wenn Index 0x80n0:0B inaktiv) |
Anwender-Abgleich, Index 0x80n0:0A
Die Freigabe des Anwender-Abgleichs erfolgt über den Index 0x80n0:0A. Die Parametrierung erfolgt über die Indizes
- 0x80n0:17 Anwender Offset Abgleich
- 0x80n0:18 Anwender Gain Abgleich
YA = (YH - BW) * AW | Messwert nach Anwender-Kalibrierung (entspricht YH , wenn Index 0x80n0:0A inaktiv) |
Active offset adjustment
Ist die Funktion "Active offset adjustment" aktiv werden die Offset-Werte nicht verwendet, stattdessen wird ein dynamisch berechneter Offset subtrahiert.
Beispiel Interpretation
Beispiel: ein Sensor mit einer Empfindlichkeit S von 100 mV / g (10,2 mV/(m/s^2) ist an einer abgeglichenen EL3632/EP3632 (15 Bit Auflösung + Vorzeichen, +/- 5 V) angeschlossen. In den Prozessdaten ist eine Amplitude mit dem Wert 1507 gemessen.
a = YA * 5 V / ( 2^15 * S ) | Umrechnung von Prozessdatenwert YA in Beschleunigung a. |
YA = 2^15 / 5 V * S * a | Umrechnung von Beschleunigung g in Prozessdatenwert YA. |
Sensoranschluss
Der Versorgungsstrom für die Sensoren kann umgestellt werden. Bei 8 mA muss die senkrechte (Standard) Einbaulage der Klemme sichergestellt werden. Abhängig von Sensor und Leitungslänge sollte der kleinste mögliche Versorgungsstrom eingestellt werden.
Nach dem Einschalten der 24 V Versorgungsspannung bzw. dem Anklemmen des Sensors bildet sich durch die Eingangskapazität am Hochpass ein Leckstrom aus. Dieser Strom basiert auf den physikalischen Eigenschaften von Elektrolytkondensatoren und ist technisch nicht zu verhindern. Dieser Strom schwingt sich innerhalb weniger Minuten auf einen konstanten Wert ein und erzeugt bei der Messung einen konstanten Offset von typ. einigen mV innerhalb des spezifizierten Toleranzbereiches. Sollte dieser Offset bei der Analyse der Messung dennoch stören, so kann dieser permanent durch Aktivierung des „Active offset adjustment" (Objekt 0x80n0:21) automatisch herausgerechnet werden.
Eine geschirmte (einfach oder mehrfach) Sensorleitung ist vorgeschrieben. Der Schirm sollte direkt an den Schirmanschlüssen der Klemme angeschlossen werden.
Bei Leitungsbruch oder nicht angeschlossenem Sensor leuchtet die rote Error-LED und das Error-Bit wird gesetzt. Ist nur der 1. Kanal aktiviert, wird im SAFEOP und OP die rote LED des 2. Kanals deaktiviert.
Mehrkanalige IEPE-Sensoren mit einem gemeinsamen GND können an die EL3632 angeschlossen werden, wenn die GND und AGND Anschlusspunkte per externe Brücke verbunden werden:
| Nicht verwendete Eingänge Nicht verwendete Eingänge dürfen nicht kurzgeschlossen werden! |
Messfehler
Messfehler < ±0,5% (DC; bezogen auf den Messbereichsendwert) unter Berücksichtigung der Butterworth-Charakteristik.