ABB 07 AC 91 GJR5252300R0101 Módulo de entrada/salida analógica

El 07 AC 91 es un módulo de entrada/salida analógica altamente flexible y de alto rendimiento dentro de la familia de sistemas ABB Advant Controller 31. Diseñado como un módulo remoto en el bus del sistema CS31, facilita la conversión confiable y precisa entre señales de sensores analógicos de campo y las señales digitales de la unidad de control en sistemas de control de automatización industrial. Con sus poderosas capacidades de configuración, excelentes funciones de diagnóstico y diseño robusto, este módulo se usa ampliamente en diversas aplicaciones industriales, como control de procesos, monitoreo de equipos y adquisición de datos.

La característica principal del módulo radica en la alta configurabilidad de sus 16 canales. Los usuarios pueden seleccionar entre dos modos de funcionamiento distintos mediante interruptores DIP en el módulo, lo que permite un equilibrio óptimo entre la cantidad de canales, el tipo de señal, la resolución y la funcionalidad de entrada/salida según las necesidades reales de la aplicación. Funciona con una tensión de alimentación de 24 V CC y cuenta con una interfaz de bus CS31 aislada eléctricamente, lo que garantiza una comunicación estable del sistema y una fuerte inmunidad al ruido.

2. Características de diseño y hardware

El módulo 07AC91 emplea un diseño modular compacto con una construcción robusta adecuada para entornos industriales.

1. Apariencia y pantalla: El panel frontal integra una pantalla intuitiva y elementos operativos, que incluyen:

• 8 LED verdes de selección/diagnóstico de canal: Se utilizan para indicar el canal seleccionado actualmente o mostrar información de diagnóstico (número de canal en código hexadecimal).

• 8 LED verdes de visualización de valores analógicos: proporcionan una representación visual estilo gráfico de barras del valor analógico para el canal seleccionado, lo que permite una inspección rápida en el sitio.

• 1 LED de error rojo: se ilumina cuando ocurre un error en el módulo (p. ej., medición fuera de rango).

• 1 botón de prueba: se utiliza para la selección manual de canales, activar la pantalla de diagnóstico, realizar pruebas de LED y reconocer errores.

• La lámina del panel frontal contiene una rotulación clara, que incluye asignaciones de direcciones para diferentes modos de funcionamiento, lo que facilita la instalación y la puesta en servicio.

2. Conexión y aislamiento eléctrico:

• El módulo cuenta con bloques de terminales tipo tornillo extraíbles para facilitar el cableado. Los terminales de alimentación y bus CS31 admiten conductores de hasta 2,5 mm² (o dos de 1,5 mm²). Todos los demás terminales de señal analógica admiten conductores de hasta 1,5 mm².

• Se implementa un aislamiento eléctrico crucial: la interfaz del bus del sistema CS31 está completamente aislada eléctricamente del resto del circuito interno del módulo. Esto evita eficazmente que las interferencias en el bus afecten el procesamiento de señales analógicas y mejora la seguridad del sistema. Además, la entrada binaria (terminales 25/26) utilizada para habilitar las salidas analógicas también está aislada.

• Nota importante: No hay aislamiento eléctrico dentro del módulo entre el circuito analógico interno (incluida la tierra de referencia AGND para todos los canales de E/S analógicas) y la fuente de alimentación (el terminal M de 24 VCC). La diferencia de potencial máxima permitida entre ellos es ±1V. Por lo tanto, todas las conexiones para sensores y actuadores de señales analógicas externas deben estar aisladas eléctricamente de su entorno de instalación. Además, los blindajes de los cables deben conectarse a la tierra del gabinete en el lugar donde ingresan al gabinete de control.

3. Opciones de montaje: el módulo ofrece dos opciones de montaje flexibles:

• Montaje en carril DIN estándar: Cumple con la norma DIN EN 50022-35, apto para carriles DIN de 15 mm de altura.

• Montaje directo con tornillos: se fija con cuatro tornillos M4.

• El módulo debe instalarse verticalmente con los terminales hacia arriba/abajo. Se debe garantizar suficiente espacio alrededor del módulo (especialmente arriba y abajo) para el enfriamiento por convección natural, evitando el sobrecalentamiento causado por la obstrucción de los conductos de cables u otros componentes.

3. Funciones principales y modos de funcionamiento en detalle

La característica más destacada del 07AC91 es su diseño de modo de funcionamiento dual, seleccionable mediante la posición 8 del interruptor DIP 1.

1. Modo de alta precisión '12 bits':

• Configuración de canales: Fijado como 8 entradas analógicas (terminales 4-19) y 8 salidas analógicas (terminales 27-42). Tanto los canales de entrada como de salida se pueden configurar individualmente para señales de voltaje de ±10 V o señales de corriente de 0...20 mA.

• Resolución: Proporciona alta resolución de 12 bits. Para el rango de ±10 V, esto es efectivamente 11 bits más un bit de signo. Para el rango de 0...20 mA, son 12 bits sin signo.

• Representación de Datos: En el sistema de control (PLC), cada valor analógico ocupa una palabra completa (16 bits). Por ejemplo, una entrada de -10 V a +10 V corresponde a un rango digital de -32760 a +32760 (hexadecimal 8008 a 7FF8). Si la entrada excede el rango, el módulo genera un valor de desbordamiento fijo (+32767 o -32767).

• Aplicación: Ideal para aplicaciones que requieren alta precisión de medición y control, como control preciso de temperatura o presión, o sistemas complejos que requieren adquisición y salida simultáneas de alta precisión de múltiples canales.

2. Modo de alta densidad '8 bits':

• Entrada o Salida.

• Señal de tensión 0...10V o señal de corriente 0...20mA.

• Configuración de canales: Los 16 canales analógicos (terminales 4-19 y 27-42) son configurables. Mediante interruptores DIP, la configuración se realiza por pares (dos canales por grupo). Cada par se puede configurar de forma independiente como:

• Resolución: Proporciona una resolución de 8 bits.

• Representación de datos: para conservar los recursos del bus, los valores digitales de 8 bits de dos canales se 'empaquetan' en una palabra de 16 bits (un canal en el byte bajo y el otro en el byte alto). Por ejemplo, 0...10V corresponde a un rango digital de 0 a 255 (hexadecimal 00 a FF).

• Aplicación: Adecuado para aplicaciones donde se necesitan más canales de señal con requisitos de precisión relativamente más bajos, como monitoreo de temperatura multipunto o control de válvulas por lotes, ofreciendo una manera rentable de expandir la capacidad de manejo de señales analógicas del sistema.

3. Función de habilitación de salida analógica:

• Todos los canales de salida analógica del módulo (en cualquier modo) están controlados por una entrada de habilitación dedicada. Esta entrada está ubicada en los terminales 25 (+) y 26 (-) y requiere una señal de 24 VCC (binaria '1') para activar todas las salidas analógicas.

• Si la señal de habilitación no está presente, todas las salidas de voltaje permanecen en 0 V y las salidas de corriente permanecen en 0 mA. Esta característica agrega una capa de seguridad, permitiendo que todas las salidas analógicas se deshabiliten de manera segura durante emergencias o mantenimiento.

4. Configuración y direccionamiento

La configuración de la dirección del módulo y del modo de funcionamiento se realiza completamente a través de dos interruptores DIP ubicados debajo de una cubierta deslizante en el lado derecho del módulo, lo que no requiere herramientas de software: es simple y confiable.

1. Configuración de la dirección del módulo: se configura mediante el interruptor DIP de dirección (8 posiciones). El valor de la dirección es la suma de los pesos correspondientes a todos los interruptores en la posición 'ON' (los pesos son 1, 2, 4, 8,...). Esta dirección determina la posición lógica del módulo en el bus CS31. Cuando se utiliza con unidades centrales como la serie 07 KR 91/07 KT 9x, el rango de direcciones disponible suele ser 00-05 o 08-15.

2. Configuración del canal:

• Modo '12 bits': utiliza los interruptores DIP 1 y 2. Cada bit corresponde a un canal (E0-A7). APAGADO = ±10 V, ENCENDIDO = 0...20 mA.

• Modo '8 bits': Utiliza los interruptores DIP 1 y 2. Cada dos bits corresponden a un par de canales. El interruptor izquierdo determina la dirección (OFF = Entrada, ON = Salida). El interruptor derecho determina el tipo (OFF = 0...10V, ON = 0...20mA).

3. Direccionamiento en el PLC:

• Modo '12 bits': Cada canal de entrada/salida ocupa su propia palabra de entrada analógica (EW) o palabra de salida analógica (AW). Por ejemplo, si la dirección base es 'n', la entrada E0 corresponde a EW n,00 y la salida A0 corresponde a AW n,00.

• Modo '8 bits': Cada palabra contiene dos canales. Por ejemplo, si la dirección base es 'n', el par de canales 0/1, cuando se configura como entradas, corresponde al byte bajo (Lo) y al byte alto (Hi) de EW n,00.

5. Funciones de diagnóstico y mantenimiento

El 07AC91 está equipado con un sistema de diagnóstico integral, lo que simplifica enormemente la resolución de problemas y el mantenimiento.

1. Pantalla de diagnóstico:

• Nivel del módulo: El LED de error rojo se ilumina indicando un error.

• Nivel del sistema: la información de error (por ejemplo, 'Fuera de rango') se transmite a través del bus CS31 a la unidad central. La información detallada, como la clasificación de errores, el tipo de módulo, el número de grupo y el número de canal, se puede ver en palabras de estado específicas del PLC (por ejemplo, MW 255).

• Nivel de canal: utilizando el botón de prueba del panel frontal, se puede consultar el estado canal por canal. Al presionar el botón, los LED de selección de canal muestran el número del canal actual en código binario. Al soltar el botón, los LED de valor analógico muestran la magnitud de la señal analógica para ese canal. Posteriormente, durante aproximadamente 3 segundos, se encienden LED específicos (por ejemplo, LED 4) que indican condiciones como 'Fuera de rango' para ese canal.

2. Reconocimiento de error: después de rectificar una falla, la indicación de error se puede borrar reconociendo el error a través de:

• Presionando y manteniendo presionado el botón de prueba del módulo durante aproximadamente 5 segundos.

• Utilizando el software de programación (PC).

• Ejecutar un comando de reconocimiento en el programa PLC de la unidad central.

3. Función de autoprotección (entrada de corriente): cuando se configura para una entrada de corriente de 0...20 mA y la corriente excede los límites, la derivación de entrada interna del módulo se apaga automáticamente para autoprotección y genera un valor de 'desbordamiento'. El módulo intenta reactivar la medición aproximadamente una vez por segundo. Una vez que la corriente vuelve a un rango aceptable, se reanuda la medición correcta.

4. Prueba de LED: el botón de prueba puede iniciar una prueba en la que todos los LED se iluminan, lo que facilita una verificación rápida de la funcionalidad de la unidad de visualización.