ABB 07 AC 91 GJR5252300R0101 Analoges Eingangs-/Ausgangsmodul

Das 07 AC 91 ist ein leistungsstarkes, hochflexibles analoges Ein-/Ausgabemodul innerhalb der ABB Advant Controller 31-Systemfamilie. Als Remote-Modul am CS31-Systembus konzipiert, ermöglicht es die zuverlässige und präzise Umwandlung zwischen analogen Feldsensorsignalen und den digitalen Signalen der Steuereinheit in industriellen Automatisierungssteuerungssystemen. Mit seinen leistungsstarken Konfigurationsmöglichkeiten, hervorragenden Diagnosefunktionen und seinem robusten Design wird dieses Modul häufig in verschiedenen industriellen Anwendungen wie Prozesssteuerung, Geräteüberwachung und Datenerfassung eingesetzt.

Das Kernmerkmal des Moduls liegt in der hohen Konfigurierbarkeit seiner 16 Kanäle. Benutzer können über DIP-Schalter am Modul zwischen zwei unterschiedlichen Betriebsmodi wählen, was eine optimale Balance zwischen der Anzahl der Kanäle, dem Signaltyp, der Auflösung und der Ein-/Ausgabefunktionalität basierend auf den tatsächlichen Anwendungsanforderungen ermöglicht. Es wird mit einer 24-V-DC-Versorgungsspannung betrieben und verfügt über eine galvanisch isolierte CS31-Busschnittstelle, die eine stabile Systemkommunikation und hohe Störfestigkeit gewährleistet.

2. Design- und Hardwarefunktionen

Das Modul 07AC91 verfügt über ein kompaktes, modulares Design mit einer robusten Konstruktion, die für industrielle Umgebungen geeignet ist.

1. Aussehen und Anzeige: Die Frontplatte integriert intuitive Anzeige- und Bedienelemente, darunter:

• 8 grüne Kanalauswahl-/Diagnose-LEDs: Dienen zur Anzeige des aktuell ausgewählten Kanals oder zur Anzeige von Diagnoseinformationen (Kanalnummer im Hexadezimalcode).

• 8 grüne Analogwert-Anzeige-LEDs: Bieten eine visuelle Darstellung des Analogwerts für den ausgewählten Kanal im Balkendiagrammstil und ermöglichen so eine schnelle Inspektion vor Ort.

• 1 rote Fehler-LED: Leuchtet, wenn ein Modulfehler auftritt (z. B. Messung außerhalb des Bereichs).

• 1 Testtaste: Dient zur manuellen Kanalauswahl, zum Auslösen der Diagnoseanzeige, zum Durchführen von LED-Tests und zum Quittieren von Fehlern.

• Die Frontplattenfolie enthält eine übersichtliche Beschriftung inklusive Adresszuordnung für verschiedene Betriebsarten und erleichtert so die Installation und Inbetriebnahme.

2. Elektrischer Anschluss und Isolierung:

• Das Modul verfügt über abnehmbare Schraubklemmenblöcke zur einfachen Verkabelung. Die Stromversorgungs- und CS31-Busklemmen unterstützen Leiter bis 2,5 mm² (bzw. zwei 1,5 mm²). Alle anderen analogen Signalklemmen unterstützen Leiter bis zu 1,5 mm².

• Eine entscheidende elektrische Isolierung ist implementiert: Die CS31-Systembusschnittstelle ist vollständig elektrisch vom Rest der internen Schaltkreise des Moduls isoliert. Dadurch wird wirksam verhindert, dass Störungen auf dem Bus die analoge Signalverarbeitung beeinträchtigen, und die Systemsicherheit erhöht. Darüber hinaus ist auch der Binäreingang (Klemmen 25/26), der zur Freigabe der Analogausgänge dient, isoliert.

• Wichtiger Hinweis: Es besteht keine galvanische Trennung innerhalb des Moduls zwischen der internen Analogschaltung (einschließlich der Bezugsmasse AGND für alle analogen I/O-Kanäle) und der Stromversorgung (der M-Klemme des 24-V-Gleichstroms). Die maximal zulässige Potentialdifferenz zwischen ihnen beträgt ±1V. Daher müssen alle Anschlüsse für externe analoge Signalsensoren und Aktoren galvanisch von ihrer Installationsumgebung isoliert sein. Darüber hinaus müssen Kabelschirme dort, wo sie in den Schaltschrank gelangen, mit der Schrankerde verbunden werden.

3. Montagemöglichkeiten: Das Modul bietet zwei flexible Montagemöglichkeiten:

• Standard-DIN-Schienenmontage: Entspricht der Norm DIN EN 50022-35, geeignet für 15 mm hohe DIN-Schienen.

• Direkte Schraubmontage: Befestigung mit vier M4-Schrauben.

• Das Modul muss vertikal mit den Anschlüssen nach oben/unten installiert werden. Um das Modul herum (insbesondere oben und unten) muss ausreichend Platz für eine natürliche Konvektionskühlung gewährleistet sein, um eine Überhitzung durch Verstopfung durch Kabelkanäle oder andere Komponenten zu verhindern.

3. Kernfunktionen und Betriebsarten im Detail

Das hervorstechendste Merkmal des 07AC91 ist sein Dual-Betriebsmodus-Design, das über Position 8 des DIP-Schalters 1 ausgewählt werden kann.

1. „12-Bit“-Hochpräzisionsmodus:

• Kanalkonfiguration: Festgelegt als 8 analoge Eingänge (Klemmen 4–19) und 8 analoge Ausgänge (Klemmen 27–42). Sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangskanäle können individuell für Spannungssignale von ±10 V oder Stromsignale von 0 bis 20 mA konfiguriert werden.

• Auflösung: Bietet eine hohe 12-Bit-Auflösung. Für den ±10-V-Bereich sind dies effektiv 11 Bit plus ein Vorzeichenbit. Für den Bereich 0...20 mA sind es 12 Bit ohne Vorzeichen.

• Datendarstellung: Im Steuerungssystem (SPS) belegt jeder Analogwert ein ganzes Wort (16 Bit). Beispielsweise entspricht ein Eingang von -10 V bis +10 V einem digitalen Bereich von -32760 bis +32760 (hexadezimal 8008 bis 7FF8). Wenn der Eingang den Bereich überschreitet, gibt das Modul einen festen Überlaufwert aus (+32767 oder -32767).

• Anwendung: Ideal für Anwendungen, die eine hohe Mess- und Steuerungspräzision erfordern, wie z. B. eine präzise Temperatur- oder Druckregelung, oder komplexe Systeme, die eine gleichzeitige hochpräzise Erfassung und Ausgabe mehrerer Kanäle erfordern.

2. „8-Bit“-High-Density-Modus:

• Eingabe oder Ausgabe.

• 0...10V Spannungssignal oder 0...20mA Stromsignal.

• Kanalkonfiguration: Die 16 analogen Kanäle (Klemmen 4-19 und 27-42) sind konfigurierbar. Über DIP-Schalter erfolgt die Konfiguration paarweise (zwei Kanäle pro Gruppe). Jedes Paar kann unabhängig wie folgt eingestellt werden:

• Auflösung: Bietet eine 8-Bit-Auflösung.

• Datendarstellung: Um Busressourcen zu schonen, werden die 8-Bit-Digitalwerte zweier Kanäle in ein 16-Bit-Wort „gepackt“ (ein Kanal im Low-Byte, der andere im High-Byte). Beispielsweise entspricht 0...10V einem digitalen Bereich von 0 bis 255 (hexadezimal 00 bis FF).

• Anwendung: Geeignet für Anwendungen, bei denen mehr Signalkanäle mit relativ geringeren Präzisionsanforderungen erforderlich sind, wie z. B. Mehrpunkt-Temperaturüberwachung oder Chargenventilsteuerung, und bietet eine kostengünstige Möglichkeit, die analoge Signalverarbeitungskapazität des Systems zu erweitern.

3. Funktion zur Aktivierung des Analogausgangs:

• Alle analogen Ausgangskanäle des Moduls (in beiden Modi) werden durch einen dedizierten Freigabeeingang gesteuert. Dieser Eingang liegt an den Klemmen 25 (+) und 26 (-) und erfordert ein 24-V-DC-Signal (binär „1“), um alle analogen Ausgänge zu aktivieren.

• Wenn das Freigabesignal nicht vorhanden ist, bleiben alle Spannungsausgänge auf 0 V und die Stromausgänge bleiben auf 0 mA. Diese Funktion sorgt für zusätzliche Sicherheit und ermöglicht die sichere Deaktivierung aller Analogausgänge bei Notfällen oder Wartungsarbeiten.

4. Konfiguration und Adressierung

Die Konfiguration der Moduladresse und des Betriebsmodus erfolgt vollständig über zwei DIP-Schalter, die sich unter einer Schiebeabdeckung auf der rechten Seite des Moduls befinden, und erfordert keine Softwaretools – einfach und zuverlässig.

1. Einstellung der Moduladresse: Einstellung über den Adress-DIP-Schalter (8 Positionen). Der Adresswert ist die Summe der Gewichtungen, die allen Schaltern in der Position „ON“ entsprechen (Gewichtungen sind 1, 2, 4, 8, ...). Diese Adresse bestimmt die logische Position des Moduls auf dem CS31-Bus. Bei Verwendung mit Zentraleinheiten wie der Serie 07 KR 91 / 07 KT 9x beträgt der verfügbare Adressbereich typischerweise 00-05 oder 08-15.

2. Kanalkonfiguration:

• „12-Bit“-Modus: Verwendet die DIP-Schalter 1 und 2. Jedes Bit entspricht einem Kanal (E0-A7). AUS = ±10 V, EIN = 0...20 mA.

• „8-Bit“-Modus: Verwendet die DIP-Schalter 1 und 2. Alle zwei Bits entsprechen einem Kanalpaar. Der linke Schalter bestimmt die Richtung (AUS = Eingang, EIN = Ausgang). Der rechte Schalter bestimmt den Typ (AUS = 0...10V, EIN = 0...20mA).

3. Adressierung in der SPS:

• „12-Bit“-Modus: Jeder Ein-/Ausgabekanal belegt sein eigenes analoges Eingangswort (EW) oder analoges Ausgangswort (AW). Wenn die Basisadresse beispielsweise „n“ ist, entspricht der Eingang E0 dem EW n,00 und der Ausgang A0 dem AW n,00.

• „8-Bit“-Modus: Jedes Wort enthält zwei Kanäle. Wenn die Basisadresse beispielsweise „n“ lautet, entspricht das Kanalpaar 0/1 bei Konfiguration als Eingänge dem Low-Byte (Lo) und High-Byte (Hi) von EW n,00.

5. Diagnose- und Wartungsfunktionen

Der 07AC91 ist mit einem umfassenden Diagnosesystem ausgestattet, das die Fehlerbehebung und Wartung erheblich vereinfacht.

1. Diagnoseanzeige:

• Modulebene: Die rote Fehler-LED leuchtet und zeigt einen Fehler an.

• Systemebene: Fehlerinformationen (z. B. „Außer Reichweite“) werden über den CS31-Bus an die Zentraleinheit übertragen. Detaillierte Informationen wie Fehlerklassifizierung, Modultyp, Gruppennummer und Kanalnummer können in spezifischen SPS-Statuswörtern (z. B. MW 255) eingesehen werden.

• Kanalpegel: Mit der Testtaste auf der Vorderseite kann der Status Kanal für Kanal abgefragt werden. Durch Drücken der Taste zeigen die Kanalauswahl-LEDs die aktuelle Kanalnummer im Binärcode an. Wenn Sie die Taste loslassen, zeigen die Analogwert-LEDs die Größe des Analogsignals für diesen Kanal an. Anschließend zeigen bestimmte LEDs (z. B. LED 4), die etwa drei Sekunden lang aufleuchten, Zustände wie „Außerhalb der Reichweite“ für diesen Kanal an.

2. Fehlerquittierung: Nachdem ein Fehler behoben wurde, kann die Fehleranzeige gelöscht werden, indem der Fehler quittiert wird über:

• Halten Sie die Testtaste des Moduls etwa 5 Sekunden lang gedrückt.

• Verwendung der Programmiersoftware (PC).

• Ausführen eines Quittierungsbefehls im SPS-Programm der Zentraleinheit.

3. Selbstschutzfunktion (Stromeingang): Wenn es für einen Stromeingang von 0 bis 20 mA konfiguriert ist und der Strom die Grenzwerte überschreitet, schaltet sich der interne Eingangsshunt des Moduls zum Selbstschutz automatisch ab und gibt einen „Überlauf“-Wert aus. Das Modul versucht etwa einmal pro Sekunde, die Messung erneut zu aktivieren. Sobald der Strom wieder in einen akzeptablen Bereich zurückkehrt, wird die korrekte Messung fortgesetzt.

4. LED-Test: Mit der Testtaste kann ein Test gestartet werden, bei dem alle LEDs aufleuchten, was eine schnelle Überprüfung der Funktionalität der Anzeigeeinheit ermöglicht.