Contrôleur logique programmable MITSUBISHI personnalisé FX3U-4AD-ADP

Mitsubishi FX3U-4AD-ADP | MELSEC-F FX3U Series Adaptateur d'entrée analogique 4 canaux — 0–10VDC / 4–20mA, Tension 12 bits / Courant 11 bits, Sans programmation, 24VDC, 27,4×90×75mm

Présentation

Le Mitsubishi FX3U-4AD-ADP est un adaptateur d'entrée analogique à quatre canaux pour la famille d'automates compacts MELSEC FX3U. La désignation "ADP" distingue ce module du type standard "unité de fonction spéciale" — où une unité de fonction spéciale se connecte sur le côté droit de l'unité principale FX3U sur le rail DIN et compte dans le budget des unités d'extension de l'automate, un adaptateur ADP se fixe physiquement sur le côté gauche de l'unité principale FX3U et fonctionne via une connexion directe qui ne consomme aucun point d'E/S ni aucun emplacement d'unité de fonction spéciale.

Cette méthode de fixation rend le FX3U-4AD-ADP particulièrement attrayant pour les applications de contrôle de machines compactes où le FX3U est déjà proche de sa limite d'extension, ou lorsque l'ajout de capacités analogiques sans aucune consommation de points d'E/S est une priorité de conception du système.

Une machine utilisant un FX3U avec un complément complet de modules d'extension numériques peut toujours ajouter le FX3U-4AD-ADP pour obtenir quatre entrées analogiques sans aucune refonte de l'allocation des E/S ou de la chaîne d'unités de fonction spéciales.

Le fonctionnement sans programmation ajoute à cette commodité. Dans une unité de fonction spéciale standard, le programmeur d'automate écrit des instructions FROM/TO dédiées (ou des commandes de mémoire tampon) pour lire les valeurs analogiques du module et les écrire dans les registres de données du programme principal.

Le FX3U-4AD-ADP contourne entièrement cette exigence : une fois installé et configuré, l'adaptateur transfère automatiquement ses quatre lectures analogiques dans des registres de données spéciaux prédéfinis (D8280 à D8299 pour le premier adaptateur, avec des adaptateurs ultérieurs dans des plages de registres définies).

Le programme de l'automate lit simplement ces registres avec des instructions MOV ou arithmétiques standard — aucune instruction de communication analogique dédiée n'est nécessaire.

Spécifications clés

Sélection du mode par canal — Tension ou Courant

Le FX3U-4AD-ADP gère les signaux de tension et de courant, mais la sélection est par canal — pas par module. Chacun des quatre canaux peut être configuré indépendamment pour la tension (0–10V CC) ou le courant (4–20mA), permettant à un seul adaptateur d'accepter simultanément des signaux provenant d'émetteurs à sortie tension et d'émetteurs à sortie courant dans la même machine.

La configuration se fait via le programme de l'automate, en écrivant dans les registres de données spéciaux appropriés qui contrôlent le mode de fonctionnement du FX3U-4AD-ADP. Une fois réglé, le mode reste effectif lors des cycles d'alimentation tant que le réglage est écrit dans le traitement initial de l'automate.

Pour les machines avec des types de capteurs mixtes — certains capteurs émettant 0–10V (amplificateurs de proximité de type tension, certains transmetteurs de température) et d'autres émettant 4–20mA (la plupart des transmetteurs industriels à boucle) — cette flexibilité par canal signifie qu'un FX3U-4AD-ADP couvre l'exigence complète d'entrée analogique sans avoir besoin de modules séparés pour chaque type de signal.

Résolution de tension 12 bits — Précision de mesure

La conversion analogique-numérique 12 bits pour les entrées de tension divise la plage 0–10V en 4096 étapes discrètes, donnant une résolution de tension d'environ 2,5mV par étape.

Pour la plupart des applications de mesure de processus — température d'un transmetteur PT100, pression d'un transducteur de pression 0–10V, position d'un potentiomètre linéaire — cette résolution est plus que suffisante.

Un transmetteur de pression 0–10V mesurant 0–10 bars avec une conversion 12 bits résout la pression à environ 2,4 mbar, ce qui est plus fin que la précision de la plupart des transmetteurs de pression eux-mêmes.

La résolution d'entrée de courant à 11 bits est légèrement plus grossière — divisant la plage 4–20mA en 2048 étapes, correspondant à environ 7,8 µA par étape.

Sur une plage typique de 4–20mA représentant une plage de processus de 0–100%, cela équivaut à une résolution d'environ 0,05% de la pleine échelle, à nouveau plus précis que la spécification de précision ±0,5–1,0% de l'adaptateur lui-même.

En pratique, l'incertitude de mesure est déterminée par la spécification de précision plutôt que par la résolution pour les applications industrielles normales.

Installation et câblage

Le FX3U-4AD-ADP se connecte sur le côté gauche de l'unité principale FX3U via un connecteur d'adaptateur dédié — la même interface mécanique que celle utilisée par les adaptateurs de communication (RS-232C, RS-485, USB) et d'autres adaptateurs spéciaux de la gamme d'extension côté gauche du FX3U. Jusqu'à quatre unités d'adaptateur peuvent être connectées dans cette chaîne, les adaptateurs étant numérotés de gauche à droite (n° 1 le plus proche de l'unité principale, n° 4 le plus à gauche).

Le câblage de terrain se connecte via les borniers à vis sur le bloc de jonction du FX3U-4AD-ADP.

Chaque canal dispose de bornes d'entrée de tension désignées (VIN+ et COM) et de bornes d'entrée de courant (IIN et COM). 

L'alimentation externe 24V CC requise par l'adaptateur se connecte via des bornes d'alimentation désignées.

Cette alimentation 24V est séparée de la propre alimentation du FX3U, bien qu'en pratique la même alimentation de panneau 24V CC alimente généralement les deux.

FAQ

Q1 : Le FX3U-4AD-ADP fonctionne-t-il avec les anciennes séries d'automates FX2N ou FX1N ?

Non. Le FX3U-4AD-ADP est conçu mécaniquement et électriquement pour le système de connexion d'adaptateur FX3U, qui est spécifique aux plateformes FX3U, FX3UC, FX3G, FX3GE et FX3S. Les séries FX2N et FX1N utilisent un système d'extension différent (unités/blocs d'extension côté droit) et ne disposent pas du connecteur d'adaptateur côté gauche nécessaire pour les modules de type ADP.

Pour les entrées analogiques sur les systèmes FX2N, les modules FX2N-4AD (unité de fonction spéciale) ou FX2N-4AD-TC (thermocouple) sont les choix appropriés.

Q2 : Combien d'unités FX3U-4AD-ADP peuvent être connectées à une unité principale FX3U ?

Jusqu'à quatre unités d'adaptateur ADP au total peuvent être connectées sur le côté gauche d'une unité principale FX3U (en combinant tous les types d'adaptateurs — entrée analogique, sortie analogique, communication, etc.).

Dans cette limite, plusieurs unités FX3U-4AD-ADP peuvent être utilisées — par exemple, deux adaptateurs FX3U-4AD-ADP fournissent huit canaux d'entrée analogique tout en consommant zéro point d'E/S. 

Si huit canaux analogiques ou plus sont nécessaires sur une seule unité principale FX3U, une combinaison d'adaptateurs ADP et d'unités de fonction spéciales (FX3U-4AD ou FX3U-8AD) peut être requise.

Q3 : Le FX3U-4AD-ADP peut-il gérer des entrées de tension négative (inférieures à 0V) ou des signaux en dehors des plages 0–10V / 4–20mA ?

Le FX3U-4AD-ADP est conçu pour les signaux unipolaires dans les plages 0–10V et 4–20mA. Les tensions négatives ou les signaux inférieurs à 4mA (en mode courant) sont en dehors de la plage d'entrée spécifiée du module.

Pour les applications nécessitant une mesure de tension bipolaire (−10V à +10V) ou la plage de courant complète −20mA à +20mA, le FX3U-4AD (unité de fonction spéciale standard) prend en charge ces plages plus larges avec une résolution de 15 bits et 14 bits.

Lorsque les signaux d'entrée peuvent tomber en dehors de la plage 4–20mA (par exemple, en cas de défaut de capteur où un transmetteur peut émettre 0–3,6mA pour signaler un défaut), une logique de limitation d'entrée et de détection de défaut doit être implémentée dans le programme de l'automate.

Q4 : Les spécifications indiquent une précision de ±0,5% pour la tension et de ±1,0% pour le courant. Quelles sont les conditions pour ces chiffres ?

Les chiffres de précision s'appliquent à une température ambiante de 25°C avec l'automate dans son orientation de fonctionnement normale et avec une alimentation stable. À des températures autres que 25°C, la précision se dégrade avec le coefficient de température — généralement quelques centièmes de pour cent par degré Celsius.

La précision plus faible de l'entrée de courant (±1,0%) par rapport à la tension (±0,5%) reflète l'incertitude supplémentaire introduite par la résistance shunt utilisée pour la mesure du courant.

Pour les mesures critiques où ±1,0% est insuffisant, un convertisseur courant-tension en amont de l'adaptateur ou une unité de fonction spéciale de plus haute précision (FX3U-4AD) avec sa plus grande profondeur de bits devrait être envisagé.

Q5 : Une programmation spéciale est-elle requise pour lire les valeurs analogiques du FX3U-4AD-ADP dans le programme échelle de l'automate ?

Aucune instruction de programmation analogique dédiée n'est nécessaire. Le fonctionnement sans programmation du FX3U-4AD-ADP signifie que les valeurs de conversion numérique sont automatiquement écrites dans des registres de données spéciaux (D8280–D8283 pour les canaux 1–4 du premier adaptateur, avec des décalages de registres définis pour les adaptateurs ultérieurs).

Le programme échelle de l'automate lit ces registres à l'aide d'instructions de transfert de données standard (MOV, opérations arithmétiques, contacts de comparaison) comme s'il s'agissait de tout autre registre de données dans la mémoire du FX3U.

La configuration du mode (tension vs courant par canal) est définie en écrivant dans les registres de configuration correspondants au démarrage du programme.