Реле времени ЭРКОН-215
Реле времени ЭРКОН-215 представляет собой одноканальный программируемый автомат и предназначено для автоматического замыкания-размыкания внешних цепей посредством группы переключающих контактов встроенного электромеханического реле с индикацией временного отсчёта.
Прибор может использоваться во всех процессах коммутации, управления, пуска-защиты и различных схемах регулирования, где требуется выдержка времени.
Применение реле времени возможно в пищевой, химической и нефтехимической промышленности, в производстве пластмасс и термической обработке материалов, в машиностроении и других отраслях промышленности для управления установками и технологическими процессами.
ЭРКОН-215 и ЭРКОН-214
Реле времени ЭРКОН-215 продолжает линейку счётно-временных устройств, производимых НПФ КонтрАвт. В номенклатуре продукции НПФ КонтрАвт ближайшим по функциональности устройством является одноканальное реле времени ЭРКОН-214. Но, как и вся вновь разрабатываемая продукция, ЭРКОН-215 приобрёл ряд преимуществ по отношению к своему прототипу. Сравнительная характеристика ЭРКОН-214 и ЭРКОН-215 представлена в таблице 1.
некоторых функциях реле ЭРКОН-215 расскажем подробнее:
Временные диаграммы программируются с передней панели или с ПК и могут содержать до 99 шагов различной длительности. что позволяет программировать временные диаграммы высокой сложности. Еще большую гибкость дает возможность циклического исполнения программ.
Цифровой дисплей облегчает контроль прохождения временных диаграмм, позволяет программировать реле с передней панели. Яркая цифровая индикация хорошо видна даже в условиях плохой освещённости.
Интерфейс RS-485 позволяет удалённо контролировать и управлять работой реле, программировать временные диаграммы и т. п. Поддержка протокола MODBUS RTU на этой полевой шине даёт возможность использовать ЭРКОН-215 в SCADA-системах, реализуя, таким образом, сложные алгоритмы управления.
Гальваническая изоляция цепей входных сигналов от цепей питания и интерфейса значительно повышает надёжность ЭРКОН-215 и улучшает безопасность работы с ним.
Разъёмный клеммный соединитель позволяет производить монтаж-демонтаж реле без пайки или переподключения монтажных проводов. Кроме того, это снижает риск неправильного подключения сигнальных и сетевых контактов.
П олный доступ к функциям управления реле с лицевой панели также облегчает работу с прибором, ибо не требует вскрытия приборного шкафа для доступа к ДИП-переключателям и другим скрытым органам управления.
Встроенный изолированный источник +24 В позволяет подключать внешние датчики или органы управления (кнопки, концевые выключатели и т. п.) без дополнительных источников питания.
Два уровня защиты параметров паролем исключают возможность случайного или намеренного изменения конфигурации.
Сервисное программное обеспечение существенно облегчает настройку реле при помощи компьютера.
Конструктив
Конструктивно прибор выполнен в пластмассовом корпусе щитового крепления. Клавиатура для управления и цифровой дисплей для визуального контроля вводимых данных находятся на лицевой панели прибора. Подключение внешних устройств осуществляется через клеммный соединитель, находящийся на задней стенке прибора. Настройка всех параметров реле времени производится только со стороны лицевой панели и доступ к клеммному соединителю необходим только на стадии монтажа устройства.
Функциональная блок-схема
Функциональная блок-схема реле времени ЭРКОН-215 приведена на рис. 1.
Рис. 1.
Временные диаграммы
Коммутирование внешних цепей реле времени ЭРКОН-215 производит по программе, заданной пользователем, при помощи синхронной группы контактов встроенного электромеханического реле. Программа представляет собой последовательность замкнутых и разомкнутых состояний исполнительного устройства и для каждого из этих состояний задано значение выдержки времени, в течение которого это состояние должно поддерживаться. Замкнутое или разомкнутое состояние исполнительного устройства и соответствующая ему выдержка времени называются временным интервалом. Пример временного интервала приведён на рис. 2. ЭРКОН-215 позволяет пользователю задавать до 99 временных интервалов включительно, причём нечётным номерам интервалов соответствует разомкнутое состояние исполнительного устройства, а чётным номерам – замкнутое.
Задание значений временных интервалов осуществляется в меню оперативного управления, вход в которое имеет пароль для защиты вводимых данных от несанкционированного изменения. Количество временных интервалов, для которых пользователь может задавать значения, устанавливается соответствующим параметром в меню конфигурирования прибора. Вход в это меню также защищен паролем.
Запрограммированная последовательность временных интервалов называется временной диаграммой, и её исполнение всегда начинается с наименьшего номера временного интервала, для которого задано ненулевое значение выдержки времени.
Пример временной диаграммы приведён на рис. 2.
Рис. 2.
На графиках состояние сигналов показано условно – замкнутому выходному контакту поставлен в соответствие высокий уровень, а разомкнутому – низкий.
По окончании выдержки времени одного временного интервала реле времени автоматически переходит к отработке следующего интервала, для которого задано ненулевое значение и т. д. Номер временного интервала и его значение, а также состояние исполнительного устройства, постоянно выводятся на цифровой дисплей и светодиодную индикацию лицевой панели прибора и во время задания выдержек времени пользователем, и во время исполнения заданной программы (временной диаграммы). Параметр индикации предпочтительного направления отсчёта, находящийся в меню конфигурирования прибора, позволяет выбрать, какой временной отсчёт будет выведен на цифровой дисплей во время исполнения временной диаграммы: время, отсчитанное с начала текущего временного интервала, или время, оставшееся до окончания текущего временного интервала. Можно так же проконтролировать время, прошедшее с начала интервала или оставшееся до его окончания, нажатием и удержанием одной из кнопок на лицевой панели прибора. После отпускания кнопки показания цифрового дисплея вернутся к значению, определённому вышеописанным параметром индикации. Эти возможности делают процедуру программирования и дальнейшего визуального контроля работы прибора простой и интуитивно понятной.
Во время исполнения временной диаграммы возможно изменение значения любого ранее запрограммированного временного интервала. Причем, если производится изменение значения временного интервала, отрабатываемого в данный момент, то в случае ввода нового значения меньшего, чем уже отработанный временной промежуток от начала текущего интервала, данный интервал считается оконченным и происходит переход к отсчёту следующего интервала. В случае ввода нового значения большего, чем уже отработанный временной промежуток от начала текущего интервала, данный интервал продолжает отрабатываться, но длительность его будет определяться вновь введенным значением.
Все параметры и значения временных интервалов, введённые пользователем, сохраняются в энергонезависимой памяти прибора и отключение питания не приводит к их потере.
Реле времени ЭРКОН-215 может формировать выдержки времени в трёх различных диапазонах: 0,1 с – 999,9 с, 0,1 мин – 999,9 мин, 0,1 ч – 999,9 ч. Диапазон, необходимый для исполнения временной диаграммы, должен выбираться пользователем на стадии настройки параметров прибора (конфигурирования) под конкретную задачу, так как, в отличие от значений временных интервалов, выбранный диапазон нельзя изменить, не прерывая исполнения временной диаграммы. Данный параметр находится в меню конфигурирования прибора.
Управление внешними дискретными сигналами
Для подключения внешних сигналов управления исполнением временной диаграммой пользователя ЭРКОН-215 имеет два входа, гальванически изолированных от всех других электрических цепей устройства. С помощью сигнала одного из входов производится запуск исполнения временной диаграммы, с помощью другого – разрешение-блокировка исполнения временной диаграммы. К входам могут быть подключены элементы или устройства, имеющие «сухой контакт» – кнопки, выключатели, герконы, реле и т. д.; бесконтактные оптические, индуктивные или емкостные датчики, имеющие на выходе транзисторные ключи n-p-n типа – для питания датчиков на клеммник прибора выведено напряжение питания +24 В, которое гальванически изолировано от всех других электрических цепей устройства; другие типы датчиков с выходным напряжением высокого уровня, не превышающим 30 В, и низкого уровня, не превышающим 2 В. К разным входам могут быть подключены разные типы датчиков.
Исполнение временной диаграммы возможно только в случае наличия активного уровня управляющего сигнала на входе разрешения-блокировки работы реле времени, а именно: замкнутого «сухого контакта», или открытого состояния транзисторного ключа n-p-n типа, или низкого уровня выходного сигнала с подключенного устройства управления. Если уровень управляющего сигнала на входе разрешения-блокировки не активный, то исполнение временной диаграммы в этом случае невозможно и исполнительное устройство всегда находится в разомкнутом состоянии.
Начало исполнения временной диаграммы может быть инициировано не только активным уровнем сигнала управления на входе запуска временной диаграммы – так называемое потенциальное управление, но и изменениями состояния уровня с неактивного на активный – передний фронт сигнала управления, и с активного на неактивный – задний фронт сигнала управления. Однако, так как определение условий запуска предусматривает постоянное сканирование входных сигналов управляющим микроконтроллером прибора, минимальная длительность измененного состояния входного сигнала ограничена значением 0,3 мс. При меньших значениях длительности нельзя гарантировать правильное определение наступления условий для запуска диаграммы. Выбор условия запуска временной диаграммы осуществляется соответствующим параметром меню конфигурирования при подготовке реле времени к работе.
Если реле времени ЭРКОН-215 сконфигурировано на запуск диаграммы по переднему или заднему фронту сигнала управления, то во время исполнения временной диаграммы повторное появление условий для её запуска никак не повлияет на ход выполнения программы пользователя. Причём, запуск диаграммы по одному из фронтов сигнала управления возможен лишь в том случае, если на момент возникновения условий запуска сигнал на входе разрешения-блокировки уже имеет активный уровень. Примеры запуска исполнения временной диаграммы передним и задним фронтом сигнала управления приведены на рис. 3 и рис. 4. соответственно.
Рис. 3.
Рис. 4.
На графиках состояние сигналов показано условно – замкнутому сухому контакту на входе поставлен в соответствие высокий уровень.
Иная ситуация будет, когда параметр запуска временной диаграммы установлен на потенциальное управление. В отличие от запуска диаграммы фронтами сигнала управления, в данном случае необходимо лишь одновременное наличие активного уровня управляющего сигнала на входе запуска временной диаграммы и на входе разрешения-блокировки работы реле времени, причем не важно, какой из сигналов появился раньше по времени. Кроме того, если во время исполнения временной диаграммы уровень сигнала управления запуском будет менять свое состояние с активного на неактивный произвольное количество раз, то возможны два варианта: сигнал управления становится неактивным и остается в таком состоянии вплоть до окончания текущего временного интервала, или вновь принимает активное состояние в пределах того же временного интервала, в котором начал меняться.
В первом случае временной интервал будет отработан до конца и дальнейшее исполнение диаграммы будет прекращено. Прибор будет находиться в ожидании возникновения следующих условий запуска диаграммы в соответствие со значениями своих параметров конфигурации.Во втором случае исполнение временной диаграммы будет продолжено, так как на момент начала следующего временного интервала сигнал управления запуском находился в активном состоянии. Реакция прибора на сигнал управления запуском диаграммы в потенциальном режиме схожа с реакцией прибора на сигнал разрешения-блокировки работы реле времени. Разница в том, что после перехода сигнала разрешения-блокировки в неактивное состояние исполнение временной диаграммы прекращается сразу, а после перехода сигнала управления запуском диаграммы в неактивное состояние ранее начатый временной интервал исполняется до конца. Пример исполнения временной диаграммы в режиме потенциального управления приведен на рис. 5.
Рис. 5.
На графиках состояние сигналов показано условно – замкнутому сухому контакту на входе и замкнутому выходному контакту поставлен в соответствие высокий уровень.
На рис. 5 интервал t3 будет выполнен до конца, так как в момент его начала сигнал на входе управления имеет активный уровень, а временные интервалы t4 и t5 выполнены не будут, так как в момент их начала сигнал на входе управления неактивен – выполнение временной диаграммы прерывается. Если выполнение диаграммы прервалось, то появление сигнала на входе управления запускает выполнение временной диаграммы заново. Однако, несмотря на то, что во время исполнения интервала t2 сигнал прерывался, диаграмма продолжает выполняться, так как прерывание не захватило начало следующего интервала t3.
Режимы работы
Выполнение запрограммированной последовательности замкнутых и разомкнутых состояний исполнительного устройства – временной диаграммы – возможно в двух режимах. Один из режимов – однократный – предусматривает остановку исполнения временной диаграммы после достижения максимально допустимого значения номера временного интервала, установленного в меню конфигурирования, и ожидания возникновения следующих условий для запуска диаграммы. При этом номер временного интервала устанавливается на наименьшее значение, для которого задана ненулевая выдержка времени. Другой режим – циклический – предусматривает автоматический перезапуск диаграммы при достижении максимально допустимого значения номера временного интервала, независимо от того, возникали условия запуска или нет. Параметр режима повторения временной диаграммы доступен в меню конфигурирования прибора.
Так как при циклическом режиме работы происходит автоматический перезапуск исполнения временной диаграммы в момент ее окончания, то остановить процесс отработки программы пользователя возможно лишь переводом уровня управляющего сигнала на входе разрешения-блокировки в неактивное состояние.
Кроме формирования временных диаграмм пользователя реле времени ЭРКОН-215 имеет функцию временной трансформации сигнала управления. Фактически это означает, что прибор может формировать задержку на включение исполнительного устройства при появлении сигнала управления запуском временной диаграммы, и задержку на выключение исполнительного устройства при пропадании сигнала управления.
Параметр, отвечающий за активизацию этой функции реле времени ЭРКОН-215, находится в меню конфигурирования и осуществляет переключение работы прибора между двумя режимами – режимом формирования временной диаграммы, запрограммированной пользователем, и режимом временной трансформации сигнала управления.
При включении режима временной трансформации сигнала управления максимальное количество временных интервалов, значение которых можно задавать в режиме оперативного управления, автоматически становится равным двум. Значение временного интервала с номером один определяет выдержку времени при задержке на включение, а значение временного интервала с номером два – выдержку времени на выключение. Так же запрещается и циклический режим работы.
Запуск исполнения диаграммы происходит по переднему фронту сигнала управления. Если в течение всей выдержки времени первого временного интервала – задержки на включение – сигнал управления находился в активном состоянии, то после отработки этого интервала реле времени начнет отрабатывать второй временной интервал – задержку на выключение. Если же сигнал управления пропадал в течение первого временного интервала, то по его окончании перехода к отработке второго временного интервала не произойдет, и прибор будет ожидать следующего перехода сигнала управления в активное состояние для запуска нового цикла временной трансформации сигнала управления.
Любое из значений выдержек времени – на включение или на выключение – может принимать нулевое значение. Пример работы реле времени в режиме временной трансформации сигнала приведен на рис. 6.
Функция задержки на включение может быть использована для подавления импульсов помех или для ступенчатого запуска двигателей, чтобы не перегружать сеть. Задержка на выключение может быть использована для генерирования функции слежения после отключения управляющего напряжения, например – контроль выбега вентиляторов, для аварийного отключения или для приведения установки в заданное состояние, несмотря на исчезновение питающего напряжения. Так же можно использовать данную функцию для предотвращения фазного замыкания при переключении двигателей со звезды на треугольник.
На графиках состояние сигналов показано условно – замкнутому сухому контакту на входе и замкнутому выходному контакту поставлен в соответствие высокий уровень.
Рис. 6.
Интерфейс RS-485
Кроме контактов входных и выходных сигналов на клеммный соединитель реле времени ЭРКОН-215 выведены контакты для подключения последовательного сетевого интерфейса EIA/TIA-485, более известного как RS-485. Интерфейс гальванически изолирован от всех других электрических цепей устройства, что обеспечивает защиту не только самого реле времени, но и различных устройств, подключаемых с ним в одну информационную сеть.
Наличие интерфейса увеличивает универсальность использования реле и уменьшает время, необходимое для подготовки реле времени к исполнению новых задач, так как изменение всех параметров меню оперативного управления и меню конфигурирования прибора можно производить дистанционно, посредством последовательной линии связи.
ЭРКОН-215 поддерживает два протокола связи через последовательный интерфейс – Modbus RTU и RNet – на скорости до 115200 бит/с включительно. Оба протокола являются открытыми. Кроме того, используемый в приборе драйвер интерфейса RS-485 обладает повышенной нагрузочной способностью и позволяет подключать в одну сеть до 128 однотипных устройств без использования повторителей.
Параметры выбора протокола и скорости обмена для связи по последовательному интерфейсу находятся в меню конфигурирования прибора и сохраняются в энергонезависимой памяти реле времени, как и все остальные параметры.
Питание
Последняя группа контактов, выведенная на клеммный соединитель реле времени, предназначена для подключения питания. Допустимый диапазон напряжений питания ЭРКОН-215, внутри которого обеспечивается сохранение полной функциональности, составляет 85…265 В переменного напряжения промышленной частоты.