Mô-đun chống 6ES7350-2AH01-0AE0 6ES7 350-2AH01-0AE0 6ES735O-2AHO1-OAEO

Siemens 6ES7350-2AH01-0AE0 | Mô-đun Bộ đếm SIMATIC S7-300 FM 350-2 — 8 Kênh, 20kHz, Bộ mã hóa NAMUR / 24V, Đếm / Tần số / Tốc độ / Chu kỳ / Định lượng, 8 DI + 8 DO, 40 chân

Tổng quan

Mô-đun Siemens 6ES7350-2AH01-0AE0 là FM 350-2 — mô-đun chức năng đếm và đo lường tám kênh của Siemens cho hệ thống SIMATIC S7-300.

Trong khi các đầu vào bộ đếm tốc độ cao tích hợp của CPU S7-300 nhỏ gọn cung cấp hai kênh ở 10kHz, FM 350-2 nâng khả năng lên tám kênh độc lập ở 20kHz, mỗi kênh có khả năng hoạt động ở chế độ được chọn độc lập của riêng mình, cấu hình độc lập các chức năng cổng và gán đầu ra của riêng mình. 

Đối với các máy cần giám sát nhiều bộ mã hóa, đếm sản phẩm tại nhiều điểm đo hoặc đo tốc độ trên nhiều trục máy đồng thời, FM 350-2 thay thế những gì nếu không sẽ yêu cầu một tập hợp các phần cứng đếm thông minh riêng biệt.

Tám kênh hoạt động hoàn toàn trong bộ xử lý riêng của FM 350-2 — độc lập với chu kỳ quét của CPU S7-300. Tín hiệu bộ mã hóa ở 20kHz hoàn thành một xung đầy đủ trong 50 micro giây; không có chu kỳ quét PLC nào chạy ở 10ms có thể nắm bắt đáng tin cậy mọi xung ở tốc độ này bằng cách xử lý đầu vào kỹ thuật số thông thường.

Bộ đếm phần cứng của FM 350-2 chốt mọi xung bất kể khối lượng công việc hiện tại của CPU, và giá trị đã đếm, tần số đo được hoặc tốc độ tính toán có sẵn trong bộ nhớ đệm của mô-đun để CPU đọc trong lần quét tiếp theo — chính xác đến xung cuối cùng.

Năm chế độ hoạt động — đếm, đo tần số, đo tốc độ, đo thời gian chu kỳ và định lượng — làm cho FM 350-2 trở thành một động cơ đo lường đa năng trong khung S7-300.

Chế độ của mỗi kênh được đặt độc lập, vì vậy một FM 350-2 duy nhất có thể đồng thời chạy một kênh dưới dạng bộ đếm chiều dài cho băng tải, một kênh khác dưới dạng máy đo tần số cho cảm biến lưu lượng và hai kênh nữa dưới dạng bộ giám sát tốc độ cho các trục máy khác nhau — tất cả từ cùng một mô-đun.

Thông số kỹ thuật chính

Giải thích năm chế độ hoạt động

Đếm là chế độ cơ bản nhất. Bộ đếm tích lũy các xung từ đầu vào bộ mã hóa, tăng hoặc giảm giá trị bộ đếm 32-bit trên mỗi cạnh xung. Đầu vào cổng (tín hiệu bên ngoài hoặc lệnh phần mềm) kiểm soát khi nào việc đếm hoạt động.

Khi kết thúc khoảng thời gian đếm hoặc khi đạt đến giá trị đặt trước, đầu ra được cấu hình sẽ kích hoạt — kích hoạt cổng, rơ-le hoặc cảnh báo trong máy. Các biến thể đếm liên tục, đơn và định kỳ đáp ứng các nhu cầu ứng dụng khác nhau.

Đo tần số đếm các xung trong một khoảng thời gian cổng xác định và báo cáo tần số theo Hertz. Thời gian cổng có thể cấu hình — thời gian cổng dài hơn cho độ chính xác tốt hơn ở tần số thấp, thời gian cổng ngắn hơn cho phản hồi nhanh hơn ở tần số cao.

Một cảm biến lưu lượng tạo ra 100 xung mỗi lít với tốc độ dòng chảy 5 lít mỗi phút tạo ra 500 xung mỗi phút (8.33Hz); FM 350-2 đo lường điều này và cung cấp giá trị tần số để tính toán tốc độ dòng chảy trong chương trình CPU.

Đo tốc độ mở rộng đo tần số bằng cách chuyển đổi tần số xung thành giá trị tốc độ bằng cách sử dụng độ phân giải bộ mã hóa đã cấu hình (xung mỗi vòng quay). CPU đọc thanh ghi tốc độ trong bộ đệm dữ liệu của FM 350-2 và có giá trị RPM hoặc tốc độ ngoại vi trực tiếp để hiển thị, ghi nhật ký hoặc điều khiển vòng kín.

Đo thời gian chu kỳ đo thời gian giữa các xung bộ mã hóa liên tiếp, cung cấp phép đo tần số nghịch đảo chính xác hơn ở tốc độ thấp so với đếm tần số trực tiếp.

Ở tốc độ rất thấp — nơi khoảng thời gian đếm một giây có thể chỉ thu được vài xung và do đó cho độ phân giải tần số kém — đo khoảng thời gian giữa các xung cho độ chính xác cao hơn nhiều.

Chế độ định lượng là tính năng chuyên biệt nhất của FM 350-2. Mô-đun đếm các xung từ đồng hồ đo lưu lượng, truyền tổng tích lũy và kích hoạt đầu ra khi đạt đến tổng số đếm đã lập trình (liều lượng).

Đầu ra điều khiển trực tiếp van phân phối, van điện từ hoặc bơm — mà không cần thông qua chu kỳ quét PLC.

Việc định lượng bằng phần cứng này tránh được độ trễ của việc đọc số đếm trong chương trình PLC và ghi đầu ra trong lần quét tiếp theo, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng định lượng tốc độ cao, nơi độ trễ vài mili giây đại diện cho sai số thể tích đáng kể.

Giao diện NAMUR — Kết nối cảm biến an toàn nội tại

Giao diện đầu vào của FM 350-2 chấp nhận cảm biến NAMUR — một giao diện hai dây được định nghĩa trong IEC 60947-5-6, được sử dụng rộng rãi cho các cảm biến tiệm cận trong các khu vực nguy hiểm.

Cảm biến NAMUR được cấp nguồn bởi thiết bị trường (không phải bản thân cảm biến) và thay đổi mức tiêu thụ dòng điện của chúng để biểu thị hai trạng thái logic: khoảng 1mA cho trạng thái không hoạt động và khoảng 8mA cho trạng thái hoạt động.

Giao diện NAMUR trên FM 350-2 đánh giá sự thay đổi dòng điện này, cho phép kết nối các cảm biến được lắp đặt trong các khu vực nguy hiểm Khu vực 1 hoặc Khu vực 2 khi được sử dụng với các rào cản an toàn nội tại tương thích NAMUR phù hợp (rào cản Zener hoặc bộ cách ly galvanic) giữa cảm biến và mô-đun.

Điều này làm cho FM 350-2 phù hợp để đo tốc độ và đếm trong các nhà máy xử lý hóa chất và nhà máy lọc dầu, nơi máy móc quay trong các khu vực nguy hiểm yêu cầu giám sát tốc độ.

Các công tắc tiệm cận và bộ mã hóa 24V DC tiêu chuẩn cũng có thể kết nối với các đầu vào của FM 350-2, hoạt động ở chế độ bộ mã hóa 24V chấp nhận tín hiệu kỹ thuật số loại PNP tiêu chuẩn thay vì tín hiệu dòng điện NAMUR.

Đầu ra ngắt phần cứng — Điều khiển máy trực tiếp

Tám đầu ra kỹ thuật số của FM 350-2 hoạt động ở tần số chuyển mạch lên đến 500Hz và có thể kích hoạt dựa trên việc bộ đếm đạt đến giá trị so sánh có thể lập trình, mà không cần sự can thiệp của CPU. Khả năng đầu ra ngắt phần cứng này là chìa khóa cho các hoạt động định lượng và kích hoạt so sánh mà thời gian chu kỳ quan trọng.

Trong cấu hình so sánh, CPU ghi giá trị đếm mục tiêu vào thanh ghi so sánh của FM 350-2 thông qua giao tiếp K-Bus.

Khi bộ đếm tích lũy các xung, FM 350-2 sẽ tự động so sánh tổng số đang chạy với mục tiêu. Khi chúng khớp, FM 350-2 sẽ trực tiếp kích hoạt đầu ra tương ứng — không có sự tham gia của chu kỳ quét PLC.

Thời gian phản hồi đầu ra được xác định bằng phần cứng: thường trong phạm vi micro giây cho logic so sánh và trình điều khiển đầu ra, thay vì thời gian chu kỳ quét PLC trong phạm vi mili giây sẽ áp dụng nếu CPU phải đọc số đếm, so sánh nó trong chương trình và ghi đầu ra trong lần quét tiếp theo.

Câu hỏi thường gặp

Q1: FM 350-2 có yêu cầu bất kỳ đầu nối phía trước hoặc cáp bộ mã hóa cụ thể nào không, hay đây là các phụ kiện S7-300 tiêu chuẩn?

FM 350-2 sử dụng đầu nối phía trước S7-300 40 chân tiêu chuẩn (6ES7392-1AM00-0AA0 cho tiếp điểm vít, hoặc 6ES7392-1BM01-0AA0 cho tiếp điểm lò xo) — cùng một đầu nối được sử dụng bởi các mô-đun tín hiệu S7-300 40 chân khác. Nó được đặt hàng riêng và không đi kèm với mô-đun.

Đối với dây nối bộ mã hóa, cáp xoắn đôi có vỏ bọc tiêu chuẩn là phù hợp; không yêu cầu cáp độc quyền hoặc đầu nối bộ mã hóa chuyên dụng.

Việc đấu dây kết nối với các đầu cuối của đầu nối phía trước 40 chân theo bảng gán đầu cuối của FM 350-2 trong tài liệu cấu hình.

Q2: FM 350-2 có thể được lắp đặt trong khung mở rộng S7-300 được kết nối qua IM 361, hay phải ở khung trung tâm?

FM 350-2 là một mô-đun chức năng (FM) giao tiếp với CPU qua K-Bus. K-Bus được định tuyến đến các khung mở rộng được kết nối qua cặp IM 360/361, nhưng không phải qua cặp IM 365 đơn giản hơn.

Do đó: FM 350-2 có thể được lắp đặt trong các khung mở rộng được kết nối với các mô-đun giao diện IM 361 (có K-Bus), nhưng không hoạt động chính xác trong các khung mở rộng được kết nối qua IM 365 (không có K-Bus).

Đây là một trong những ràng buộc ứng dụng cụ thể xác định xem cặp IM 365 hay IM 360/361 có phù hợp cho cấu hình đa khung S7-300 nhất định hay không.

Q3: Phần mềm cấu hình nào được bao gồm với FM 350-2, và nó có tương thích với TIA Portal không?

6ES7350-2AH01-0AE0 bao gồm một gói cấu hình trên CD-ROM — đây là thư viện khối chức năng và công cụ cấu hình STEP 7 dành riêng cho FM 350-2, được sử dụng với STEP 7 Classic (v5.x).

Hỗ trợ TIA Portal cho FM 350-2 có sẵn thông qua STEP 7 trong TIA Portal (khi sử dụng TIA Portal cùng với gói STEP 7 Professional) hoặc thông qua công cụ cấu hình TIA Portal của FM 350-2 có sẵn từ Siemens Industry Online Support. 

Đối với các hệ thống đã được kỹ thuật hóa trong STEP 7 Classic, CD-ROM đi kèm cung cấp tất cả các công cụ cấu hình cần thiết; đối với người dùng TIA Portal, gói tương thích TIA Portal phù hợp nên được xác minh và lấy từ Siemens.

Q4: Các kênh của FM 350-2 có thể được sử dụng đồng thời ở các chế độ hoạt động khác nhau không?

Có. Mỗi trong số tám kênh có thể cấu hình độc lập. Trong một mô-đun FM 350-2 duy nhất, các kênh có thể đồng thời hoạt động ở các chế độ khác nhau — ví dụ, các kênh 1–4 ở chế độ đếm liên tục để giám sát số lượng sản xuất, các kênh 5–6 ở chế độ đo tốc độ để giám sát tốc độ động cơ và các kênh 7–8 ở chế độ định lượng để kiểm soát định lượng.

Cấu hình được đặt trong quá trình vận hành thông qua công cụ cấu hình và tải xuống mô-đun.

Chương trình CPU đọc dữ liệu từ mỗi kênh một cách độc lập, truy cập các cấu trúc khối dữ liệu phù hợp cho chế độ hoạt động của mỗi kênh.

Q5: Điều gì xảy ra với các giá trị bộ đếm của FM 350-2 nếu CPU S7-300 chuyển sang chế độ STOP?

Khi CPU S7-300 chuyển sang chế độ STOP, phần cứng bộ đếm của FM 350-2 tiếp tục hoạt động — bộ đếm tiếp tục chạy, tích lũy các xung từ các bộ mã hóa được kết nối.

Giao tiếp của CPU với FM 350-2 qua K-Bus sẽ ngừng hoạt động ở chế độ STOP, vì vậy CPU không thể đọc các giá trị bộ đếm được cập nhật hoặc ghi các điểm đặt mới trong thời gian STOP. 

Tuy nhiên, bản thân FM 350-2 và bộ đếm phần cứng của nó vẫn được cấp nguồn và hoạt động. Khi CPU quay trở lại chế độ RUN, giao tiếp K-Bus sẽ tiếp tục và CPU có thể đọc các giá trị bộ đếm hiện tại, phản ánh số lượng tích lũy trong khoảng thời gian STOP.

Hành vi này rất quan trọng đối với các ứng dụng định lượng và đếm, nơi vật liệu có thể tiếp tục di chuyển qua máy trong thời gian CPU STOP ngắn — dữ liệu đếm không bị mất.