Модуль автоматического регулирования FM 355 Siemens

Область применения

Интеллектуальный 4-канальный модуль FM 355 предназначен для построения систем автоматического регулирования различного назначения.

Он может быть использован для регулирования:

температуры;
давления;
потока;
уровня

в:

общем машиностроении;
промышленном строительстве;
промышленных печах;
аппаратуре нагрева и охлаждения;
производстве пищевых продуктов и спиртных напитков;
производстве резины и пластмасс;
химической промышленности;
производстве стекла и керамики;
деревообработке и производстве бумаги.

FM 355 выпускается в двух вариантах:

FM 355C: с 4 аналоговыми выходами для управления аналоговыми приводами;
FM 355S: с 8 дискретными выходами для импульсного управления приводами дискретного действия.

Модуль FM 355 может использоваться в составе программируемых контроллеров SIMATIC S7-300 и станций распределенного ввода-вывода ET 200M, работающими под управлением систем автоматизации S7-300/ S7-400/ C7/ WinAC.

Обзор

4-канальный модуль автоматического регулирования универсального назначения.
Регулирование температуры, давления, потока, уровня и т.д.
Удобная интерактивная система адаптации систем регулирования температуры.
Наличие готовых структур регуляторов.
2 алгоритма регулирования.
2 исполнения регуляторов:

FM 355 C с 4 аналоговыми выходами;
FM 355 S с 8 дискретными выходами для формирования импульсных воздействий.

Возможность продолжения работы после остановки центрального процессора контроллера.

Дизайн

FM 355 характеризуется следующими показателями:

Удобное подключение внешних цепей:
датчики и приводы подключаются через два 20-полюсных фронтальных соединителя.
Светодиодные индикаторы:

красный светодиод индикации обобщенного сигнала отказа;
зеленые светодиоды индикации состояний входных дискретных сигналов;
желтый светодиод индикации работы в защищенном режиме (при остановке центрального процессора).

Мощная система сбора данных:
модуль имеет 4 аналоговых входа для подключения датчиков и цепей обратной связи, а также 1 аналоговый вход для температурной компенсации, используемый при работе с термопарами.
Широкий спектр подключаемых датчиков:
термопары, Pt 100, датчики с унифицированными выходными сигналами напряжения или силы тока.
Различные варианты формирования управляющих воздействий:
FM 355 C: 4 аналоговых выхода для управления аналоговыми приводами;
FM 355 S: 8 дискретных выхода для управления электродвигательными или электромагнитными приводами с внешним подводом цепи =24 В для питания нагрузки.

Пакет конфигурирования

В комплет поставки модуля FM 355 входит компакт-диск с пакетом конфигурирования. Пакет конфигурирования включает в свой состав:

Стандартные функциональные блоки для организации обмена данными с центральным процессором S7.
Экранные формы настройки параметров модуля, интегрируемые в среду STEP 7.
Руководство по быстрому запуску модуля FM 355.
Руководство по модулю FM 355.

Функции

Модуль FM 355 включает в свой состав 4 независимых канала регулирования и характеризуется следующими показателями:

Готовые структуры стандартных регуляторов (в зависимости от выбранных структур несколько регуляторов могут объединяться в единую структуру регулирования):
- регулятора с фиксированной настройкой,
- каскадных регуляторов;
- регуляторов пропорционального действия,
- 3-компонентных регулиров.
Выбор режимов работы:
автоматический режим, режим ручного управления, защищенный режим, следящий режим.
Регулируемый шаг квантования (в зависимости от разрешающей способности аналоговых входов и наличия входа температурной компенсации):
- для 12 бит: 20 … 100 мс;
- для 14 бит: 100 … 500 мс (в зависимости от количества используемых аналоговых входов).
2 алгоритма автоматического регулирования:
самонастраивающийся регулятор температуры (смотри ниже), ПИД алгоритм.
Удобная оптимизация системы регулирования:
функции адаптации системы регулирования температуры с сохранением данных в памяти модуля и автоматическим запуском алгоритма в случае изменения уставки более, чем на 12%; оптимизация ПИД регулятора с использованием экранных форм, включенных в состав программного обеспечения конфигурирования.
Защищенный режим:
модуль способен оставаться в работоспособном состоянии даже после перехода центрального процессора в режим Stop. При этом выполняется переход на настройки, обеспечивающие возможность безопасного функционирования системы регулирования.
Входы обратной связи:
аналоговые входы могут быть использованы для построения цепей обратной связи с целью повышения точности регулирования.

Новые функции:

Расширение возможных областей применения:
использование новых функциональных блоков позволяет существенно расширить сферы применения модулей автоматического регулирования. Наиболее важные изменения:
- возможность использования Fuzzy-логики для программирования и считывания параметров регуляторов температуры;
- расширение состава параметров, модифицируемых в интерактивном режиме;
- сравнение текущих данных FM 355 с эталонным блоком данных;
- значительно более быстрые операции ввода-вывода благодаря использованию новых системных функций (SFC) RD_REC и WR_REC.
Режим ручного/ автоматического управления:
- переключение между режимами ручного/ автоматического управления со ступенчатым или безударным переходом с одного режима на другой.
Высокая точность измерения температуры с помощью датчиков Pt100:
для измерения температуры могут быть выбраны следующие диапазоны:
- -200 … +129°C или -328 … +264°F;
- -200 … +556°C или -328 … +1032°F;
- -200 … +850°C или -328 … +1562°F.
Тестовые функции:
поддержка расширенного набора тестовых функций:
- считывание значений входных аналоговых и дискретных сигналов;
- принудительная установка значений входных аналоговых и дискретных сигналов;
- считывание параметров настройки каналов.
Обновление операционной системы:
- быстрое и простое обновление операционной системы модуля через Internet или с помощью программного обеспечения настройки параметров.

Функциональные блоки
PID_FM	Автоматическое регулирование на основе FM 355: обеспечение интерфейса между FM 355 и программой пользователя; возможность изменения параметров настройки регулятора, а также его переменных; изменение уставок; формирование управляющих воздействий.
FUZ_355	Чтение и запись параметров всех регуляторов температуры; передача модифицированных параметров регуляторов
FORCE355	Запуск FM 355: имитация входных аналоговых и дискретных сигналов для отладки программы
READ_355	Считывание входных аналоговых и дискретных сигналов
CH_DIAG	Запуск FM 355: считывание дополнительной информации о параметрах настройки каналов модуля
PID_PAR	Интерактивное изменение параметров настройки, которые не могут быть изменены с помощью блока PID_FM
CJ_T_PAR	Интерактивное изменение параметров настройки регуляторов температуры

Самонастраивающийся регулятор температуры

Регулятор температуры с встроенными функциями самонастройки для решения задач стабилизации заданного значения температуры.

Регулятор не может быть использован в системах, где заданная температура может изменяться в широких пределах. Например, в системах регулирования температуры в печах, где достижение воздухом заданной температуры еще не означает прогрева изделий до заданного значения.

Настройка параметров

Настройка параметров модулей FM 355 выполняется с помощью экранных форм, входящих в состав пакета конфигурирования и интегрируемых в среду STEP 7. Компакт-диск с пакетом конфигурирования входит в комплект поставки каждого модуля.

Каждая экранная форма оснащена мощной системой интерактивной помощи.

Технические данные

	6ES7355-0VH10-0AE0	6ES7355-1VH10-0AE0
Напряжения и токи
Напряжение нагрузки L+
Номинальное значение (DC)	24 В	24 В
Допустимое значение, нижний предел (DC)	20.4 В	20.4 В
Допустимое значение, верхний предел (DC)	28.8 В	28.8 В
Потребляемый ток
Ток, потребляемый от источника L+ при холостом ходе, макс	310 мA; тип. знач. 260 мA	270 мA; тип. знач. 220 мA
Ток, потребляемый от внутренней шины контроллера, макс	75 мA; тип. знач. 50 мA	75 мA; тип. знач. 50 мA
Потребляемая мощность, макс.	7.8 Вт	6.9 Вт
Потребляемая мощность, типовое значение	6.5 Вт	5.5 Вт
Система соединений
Фронтальный соединитнль	2 x 20-полюсных	2 x 20-полюсных
Дискретные входы
Количество	8	8
Длина кабеля
Длина экранированного кабеля, макс.	1,000 м	1,000 м
Длина обычного кабеля, макс.	600 м	600 м
Входная характеристика по IEC 1131, тип 2	Есть	Есть
Входное напряжение
Номинальное значение, DC	24 В	24 В
Низкого уровня	от -3 дo 5 В	от -3 дo 5 В
Высокого уровня	от 13 дo 30 В	от 13 дo 30 В
Входной ток
Высокого уровня, типовое значение	7 мA	7 мA
Дискретные выходы
Количество		8
Длина экранированного кабеля, макс.		1,000 м
Длина обычного кабеля макс.		600 м
Защита от короткого замыкания		Электронная
Ограничение выброса напряжения		L+ (-1.5 В)
Ламповая нагрузка, макс.		5 Вт
Управление дискретным входом		Есть
Выходное напряжение
Высокого уровня		L+ (-2.5 ВV)
Выходной ток
Высокого уровня, номинальное значение		100 мA
Допустимое значение высокого уровня для t от 0 дo 60 °C, мин.		5 мA
Допустимое значение высокого уровня для t от 0 дo 60 °C, макс.		150 мA
Ток утечки сигнала логического нуля, макс.		0.5 мA
Параллельное включение 2х выходов
Для логической связи		Есть
Частота коммутации
При активной нагрузке, макс.		100 Гц
При индуктивной нагрузке, макс.		0.5 Гц
При ламповой нагрузке, макс.		100 Гц
Суммарный выходной ток (на группу)
до 60 °C, макс.		400 мA
Сопротивление нагрузки
Нижний предел		240 Ом
Верхний предел		4 кОм
Аналоговые входы
Количество	4	4
Длина экранированного кабеля, макс.	200 м; 50м при 80 мВ и термопары	200 м; 50м при 80 мВ и термопары
Максимально допустимое входное напряжение для каналов измерения напряжения	30В, не более, чем для двух входов	30В, не более, чем для двух входов
Максимально допустимый ток для каналов измерения силы тока	40 мA	40 мA
Диапазоны входных напряжений
от 0 дo +10 В	Есть	Есть
от -1.75 дo +11.75 В	Есть	Есть
от -80 мВ дo +80 мВ	Есть	Есть
Диапазоны входных токов
от 0 дo 20 мA	Есть	Есть
от 0 дo 23.5 мA	Есть	Есть
от -3.5 дo +23.5 мA	Есть	Есть
от 4 дo 20 мA	Есть	Есть
Входные параметры термопар
Tип B	Есть	Есть
Tип J	Есть	Есть
Tип K	Есть	Есть
Tип R	Есть	Есть
Tип S	Есть	Есть
Входные параметры термометров сопротивления
Pt 100	Есть	Есть
Линеаризация характеристик
Настраивается	Есть	Есть
Для термопар	Tип B, J, K, R, S	Tип B, J, K, R, S
Для термометров сопротивления	Pt 100 (стандарт)	Pt 100 (стандарт)
Температурная компенсация
Внешняя температурная компенсация с Pt100	Есть	Есть
Внутренняя температурная компенсация	Есть	Есть
Аналоговые выходы
Количество	4
Длина экранированного кабеля, макс.	200 м; 50 м при 80 мВ и термопары
Выходное напряжение, защита от короткого замыкания	Есть
Выходное напряжение, ток короткого замыкания, макс.	25 мA
Выходной ток, напряжение холостого хода, макс.	18 В
Выходные параметры, напряжение
от 0 дo 10 В	Есть
от -10 дo +10 В	Есть
Выходные параметры, ток
от 0 дo 20 мA	Есть
от 4 дo 20 мA	Есть
Соединение актуатора
2-проводные выходные каналы напряжения	Есть
2-проводные выходные каналы силы тока	Есть
Параметры цепи нагрузки
для каналов напряжения	Не менее 1кОм
для каналов напряжения	Не более 1мкФ
для каналов силы тока	Не более 500 Ом
для каналов силы тока	Не более 1мГн
Параметры аналого-цифрового преобразования
Принцип измерения	Интегрирование	Интегрирование
Время интегрирования/ время преобразования/ разрешающая способность на канал
Разрешающая способность	Настраивается: 12 или 14 бит	Настраивается: 12 или 14 бит
время интегрирования	16 ²/₃мс, базовое время преобразования 17 мс Разрешение 12 и 14 бит Частота подавления помех f1 50 и 60 Гц	16 ²/₃мс, базовое время преобразования 17 мс Разрешение 12 и 14 бит Частота подавления помех f1 50 и 60 Гц
Время установки выходного сигнала
при активной нагрузке	0.1 мс	0.1 мс
при емкостной нагрузке	3.3 мс	3.3 мс
при индуктивной нагрузке	0.5 мс	0.5 мс
Датчик
Подсоединение датчика
Для измерения напряжения	Есть	Есть
Для измерения силы тока, по 4-х проводной схеме	Есть	Есть
Подсоединяемые датчики
2-проводное подключение датчиков BERO	Есть	Есть
Допустимый установившийся ток, макс.	1.5 мA	1.5 мA
Подавление помех, погрешности
Нелинейность (по отношению к пределу измерения)	+/- 0.05 %
Повторяемость (при +25ºC, по отношению к пределу измерения)	+/- 0.05 %	+/- 0.05 %
Температурная погрешность преобразования (по отношению к конечной точке шкалы), для аналоговых входов	+/- 0.02 %/K
Температурная погрешность преобразования (по отношению к пределу измерения), для аналоговых выходов	+/- 0.005 %/K	+/- 0.005 %/K
Рабочая погрешность преобразования (во всем температурном диапазоне, по отношению к конечной точке шкалы)
для каналов напряжения	+/- 0.5 %
для каналов силы тока	+/- 0.6 %
Рабочая погрешность преобразования (во всем температурном диапазоне, по отношению к пределу измерения) 250 … 100мВ	+/- 0.6 %; +/-0.6 to +/-1%	+/- 0.6 %; +/-0.6 to +/-1%
Базовая погрешность преобразования (рабочая погрешность преобразования при +25ºC по отношению к пределу измерения) 80мВ	+/- 0.6 %; +/-0.6 to +/-1%	+/- 0.6 %; +/-0.6 to +/-1%
Рабочая погрешность преобразования (во всем температурном диапазоне, по отношению к конечной точке шкалы) для каналов силы тока	+/- 0.6 %; +/-0.6 to +/-1%	+/- 0.6 %; +/-0.6 to +/-1%
Базовая погрешность преобразования (рабочая погрешность преобразования при +25ºC по отношению к конечной точке шкалы)
Для каналов напряжения	+/- 0.2 %
Для каналов силы тока	+/- 0.3 %
Базовая погрешность преобразования (рабочая погрешность преобразования при +25ºC по отношению к пределу измерения):	80мВ ±0.6% 250 … 100мВ ±0.4% 2.5 … 10В ±0.6% 3.2 … 20мА ±0.5%	80мВ ±0.6% 250 … 100мВ ±0.4% 2.5 … 10В ±0.6% 3.2 … 20мА ±0.5%
Для каналов силы тока	+/- 0.4 %; от +/-0.4 дo +/-0.6%	+/- 0.4 %; от +/-0.4 дo +/-0.6%
Для каналов термометров сопротивления	+/- 0.4 %; от +/-0.4 дo +/-0.6%	+/- 0.4 %; от +/-0.4 дo +/-0.6%
Подавление интерференционных наводок для f = nx (f1±1%), где f1 - частота интерференции, не менее:
режим последовательного подавления (пиковое значение наводок меньше максимального значения входного сигнала)	40 дБ	40 дБ
режим подавления синфазного сигнала	70 дБ	70 дБ
Control engineering
Number of controllers	4	4
Состояния, прерывания, диагностика
Applying substitute values	Настраивается	Настраивается
Изоляция
Испытательное напряжение изоляции	500 В DC	500 В DC
Потенциалы/ электрическая изоляция
Электрическая изоляция, контроллер
Между каналами	Нет	Нет
Между каналами и внутренней шиной контроллера	Есть, оптоэлектронная	Есть, оптоэлектронная
Допустимая разность потенциалов
Между входами и MANA (UCM)	2.5 В DC	2.5 В DC
between Minternal and the inputs	75 В DC / 60 В AC	75 В DC / 60 В AC
Размеры и масса
Масса, примерно	470 г	470 г
Ширина	80 мм	80 мм
Высота	125 мм	125 мм
Глубина	120 мм	120 мм