Průmyslová sběrnice MODBUS je díky své jednoduchosti a otevřené koncepci prakticky podporována  téměř každým PLC nebo HMI opatřeným sériovým rozhraním RS-485 či Ethernet. Případně ji lze velmi snadno realizovat i na zařízeních typu průmyslové či kancelářské PC (notebook) a navíc existuje i mnoho Modbus prográmků, včetně bezplatných, které lze využít pro realizací Modbus komunikace s zařízeními či snímači. To je výhoda Modbusu například proti sběrnici Profibus či Profinet. Na druhou stranu podpora Modbusu ze strany výrobců snímačů není příliš obvyklá. Běžnější u snímačů jsou buď pro snímače specializované sběrnice SSI, Hart, IO-Link nebo pak zmíněný Profibus, DeviceNet nebo také velmi často CAN sběrnice, rozšířená hlavně díky jejímu masovému využití v automobilovém průmyslu.

Pomocí převodníků Papouch IncRS lze připojit běžné inkrementální rotační enkodéry prostřednictvím sběrnice Modbus-RTU nejen k PLC, ale také přímo k PC či HMI panelu.

V mnoha případech však lze využít specializovaných převodníků (krabiček), které při svých malých rozměrech dokáží převést signály rozhraní snímače na Modbus komunikaci. V případě inkrementálních rotačních snímačů, velmi často využívaných pro měření polohování či rychlosti pohybu  různých pohonů (motorů) či pohybových mechanických částí strojů, lze například využít převodník s názvem IncRS českého výrobce Papouch s.r.o. S jeho pomocí lze počítat impulsy generované výstupem rotačních enkodérů a tuto hodnotu dávat k dispozici v Modbus registru pro čtení z Modbus Master zařízení, tedy nadřazené jednotky typu programovatelného automatu (PLC), procesorové ovládací jednotky HMI či přímo průmyslovým či případně běžným počítačem s OS Windows, Linux a pod.

Použití průmyslové sběrnice Modbus pak nejen umožňuje pomocí jednoho komunikačního kabelu propojit více enkodérů (podobně jako u ostatních průmyslových sběrnic), ale i číst informaci o otáčení  / pohybu snímače i na téměř všech HMI dotykových panelech nebo na všech PC bez potřeby dalšího hardwaru typu PLC opatřeného rychlými binárními vstupy schopnými čítat frekvence pulsů alespoň do úrovně cca 10 kHz.

Obecný popis převodníků IncRS

Převodník pro rotační enkodéry s označením IncRS232 nebo IncRS485 je určen pro použití kdekoli, kde je třeba mít přesnou informaci o otočení nějakého objektu (hřídel motoru, ovladače, apod.). Provádí totiž počítání impulzů rozhraní standardních dvoukanálových rotačních enkodérů a převádí je na číslo přístupné přes průmyslový komunikační protokol MODBUS-RTU přes sériový port RS232 (převodník IncRS232) nebo vhodněji přes sběrnici RS485 (převodník IncRS485). Mimo Modbus-RTU lze případně alternativně použít též současně v převodníku vestavěný komunikační protokol SPINEL, což je firemní protokol společnosti Papouch podporovaný PC programy od společnosti Papouch (např. velmi dobrý vizualizační program WIX). Přepnutí se provádí softwarově, nejsnadněji z PC dodávaným prográmkem Modbus Configurator. Ten je zdarma ke stažení ze stránek výrobce.

Základní použití převodníků IncRS - připojení běžného inkrementálního enkodéru k PLC, PC či HMI prostřednictvím komunikace Modbus.

Snímač se připojuje pomocí dvou standardních vstupů dvoukanálového enkodéru – A a B. Mimo to je k dispozici také nulovací vstup Z pro snímače s indikátorem nulové polohy. Na šroubovacím vyjímatelném konektoru pro snímač je také vyvedená zemní svorka a výstup napájení pro snímač 5 V DC jištěný pojistkou se jmenovitou hodnotou 200 mA.

Podporovaná připojení kanálů inkrementálních rotačních snímačů.

Zde je však nutné uvést, že napájení enkodéru i připojovací vstupy jsou dimenzované jen na napětí 5V DC. To zrovna v oblasti průmyslu, kde se běžně využívá spíše stejnosměrné 24 V DC, není zrovna ideální. Ne všechny inkrementální rotační snímače napětí 5V podporují, takže je nutné si na to dát pozor. Provedení na 24 VDC nebo lépe napětí shodné s napájecím napětím převodníku by bylo, dle mého názoru, rozumnější. Zvláště, když samotný převodník umožňuje vlastní napájení až do 30V DC.

Pro indikaci aktuálního stavu převodníku je na zařízení celkem pět LED kontrolek: PWR (indikuje připojené napájecí napětí), COM (indikuje probíhající komunikaci po sériové lince), A/B/Z (indikují zaznamenaný pulz na příslušném vstupu).

Modbus registry uvnitř převodníků IncRS - pro přečtení hodnoty nasčítaného počtu pulsů slouží dva registry 101 a 102. Bohužel je to jen hodnota počítadla impulsů a převodník neposkytuje přidané funkce, jako například funkci tachometru (tj. rychlosti otáčení).

Přehled základních vlastností převodníků IncRS (dle údajů výrobce):

• Modul se vstupy A, B pro inkrementální snímač.
• Nulování nulovým impulsem nebo instrukcí.
• Vstupy pro úrovně 5 V.
• Výstup pro napájení inkrementálního snímače, 5 V / max. 200 mA, odolný proti zkratu,chráněný pojistkou.
• Maximální rychlost čítání 50 kHz.
• Zaslání stavu na vyžádání.
• Komunikační protokol Modbus RTU nebo Spinel (uživatelsky přepínatelné).
• Napájení 8 až 30 V DC.
• Komunikace linkou RS232 nebo po sběrnici RS485 (dle objednané varianty).
• Galvanické oddělení sériové linky.

Podrobný výpis parametrů převodníků IncRS (dle údajů výrobce):

• Komunikační rozhraní RS-232 u varianty IncRS232:
  • Konektor:  CAN 9 F s galvanickým oddělením
  • Komunikační rychlost: 110 až 230 400 Bd (výchozí: 9 600 Bd)
  • Komunikační parametry: 8 datových bitů bez parity, 1 stop bit
• Komunikační rozhraní RS-485 u varianty IncRS485:
  • Konektor:  odnímatelná šroubovací svorkovnice
  • Signály: RxTx+ (A), RxTx- (B), GND
  • Ošetření klidového stavu 22 kΩ, zakončovací odpor 120 Ω
  • Komunikační rychlost: 110 až 230 400 Bd (výchozí: 9 600 Bd)
  • Komunikační parametry: 8 datových bitů bez parity, 1 stop bit
• Rozhraní připojení inkrementálního snímače:
  • Konektor: odnímatelná šroubovací svorkovnice
  • Maximální frekvence pulzů: 50 kHz
  • Napěťové úrovně: 5 V
  • Výstup pro napájení snímače: 5 VDC, max. 200 mA (jištěno pojistkou)
• Napájecí napětí: 8 až 30 V DC (s ochranou proti poškození přepólováním)
• Proudový odběr: dle nap. napětí typ. 30 až 50 mA
• Provozní teplota: -10 až +70 °C
• Stupeň krytí : IP30
• Mechanické provedení krabičky: eloxovaný hliník
• Rozměry bez konektorů: 54 × 55 × 24 mm

Závěr

Výše uvedené převodníky IncRS jsou užitečnou pomůckou hlavně pro případ, že potřebujete přímo připojit rotační enkodér přímo k PC či HMI panelu, tedy pro aplikace nevyužívající PLC. Cenou cca 2300,- Kč bez DPH je také současně výrazně levnější než i kompaktní PLC s rychlými počítacími vstupy na jedné straně a Modbus slave rozhraním na straně druhé, která by mohla provést stejnou práci.

Odkazy:

• Stránky společnosti Papouch s.r.o.: http://www.papouch.com/
• Stránky produktu IncRS: http://www.papouch.com/cz/shop/product/rozhrani-rs232-rs485-pro-inkrementalni-snimac/