Jste zde

TEST - Teplotní regulátor Datalogic QS-00

Antonín Vojáček, 27. Březen 2013 - 22:04

I v době vyspělých PLC a řídících jednotek se stále ještě využívají a provozují tzv. panelové teplotní regulátory. I když PLC dnes obvykle připojení nejrůznějších druhů teplotních senzoru a čidel podporují v podobě přídavných rozšiřujících modulů a v programu pak připravenými funkčními bloky, stále je v mnoha případech levnější i jednodušší pro účely měření a regulace teploty použít již hotová panelová měřidla. Jedním takovým typickým produktem této třídy je i teplotní regulátor s označením QS-00 od italské společnosti Datalogic, který jsem měl možnost si prakticky vyzkoušet...

Panelové teplotní regulátory obecně mají obvykle tu výhodu, že v sobě již kompaktně sdružují připojovací rozhraní pro široký sortiment různých druhů a typů teplotních čidel (odporová Pt čidla, termočlánky či případně i termistory), obvykle jednoduché a srozumitelné ovládací rozhraní s displejem a tlačítky, spínané či případně i analogové nebo komunikační výstupy. Samozřejmostí dnes i bývají v softwaru měřidla zabudované různé režimy regulace, tedy reakce výstupů na změny aktuální teploty. Obvykle nechybí jednoduchá dvoustavová regulace s i bez hystereze, i přesnější a rychlejší PID regulace. Poslední roky pak je výrobci doplňují i různými automatickými režimy učení a nastavení parametrů (Autotuning), zvláště v případě PID regulace. Toto vše pak mimo jiné obsahuje i dále zkoušený Datalogic QS-00.

Základní informace k regulátoru Datalogic QS-00

Instrumenty řady QS a i příbuzné řady QD představují dle vyjádření výrobce velmi přesné mikroprocesorové teplotní regulátory s chybou měření teploty 0,3 nebo 0,4% měřícího rozsahu. Typ QS-00 konkrétně tvoří základní zařízení celé řady QS (také někde uváděné jako série THQ). Proti svým "kolegům" s vyššími čísly QS-01 až QS-11 se pak liší kombinací napájení 24 VDC a reléovými spínacími výstupy, zatímco verze 01, 10 a 11 poskytují zbylé kombinace napájení 24 VDC vs. 230 VAC a reléových vs. tranzistorových výstupů. Mimo to je v nabídce ještě příbuzná řada QD, která proti řadě QS poskytuje ještě druhý LED displej zobrazující nastavenou žádanou hodnotu, zatímco v mém případě u řady QS je na jeho místě "jen" řada 5 LED diod, které indikují rozdíl zobrazené aktuální teploty od žádané v rozsahu -10 až + 10°C. Když jsme už u předního panelu, tak hlavní 4 místný 7segmentový jednoduchý LED displej doplňuje ještě klasická čtveřice ovládacích tlačítek pro pohyb v jednoduchém menu a nastavení žádaných hodnot limitů. Ty jsou zde označené jako "PROG", "SET", "^" a "v". Jinak rozměry předního panelu i celého instrumentu odpovídají standardu 1/16 DIN, tedy rozměry 48 x 48 x 118 mm.

Jak již bylo zmíněno výše, samozřejmostí by měla být možnost připojení širokého portfolia různých typů teplotních senzorů a čidel. V tomto směru zde nechybí možnost připojení prakticky všech běžných typů termočlánků (viz tabulka), ale mimo ně jsou již podporovány jen odporové senzory Pt100 (anglická zkratka RTD), což mi přijde dost málo.

Tabulka možností připojení teplotních senzorů k měřícímu vstupu teplotního regulátoru.

Škoda, že není podporován i typ Pt1000, který se také v měření vyskytuje. Polovodičové odporové teploměry, termistory NTC ani PTC podporovány také nejsou. Připojení senzorů Pt100 pak lze provést buď dvouvodičově či třívodičově. Tím jsme také spolu napájecími svorkami vyčerpali seznam vstupů. Mezi výstupy pak patří dva spínané, přesněji napsáno, jeden přepínací a druhý jen jednodušší spínací. Každý pak realizuje jeden tzv. spínací bod, který lze nastavit zcela odlišně nebo i jeho funkci (spínání) vypnout. V mém případě u typu QS-00 se jednalo o klasické "cvakací" reléové výstupy, které bylo možno zatížit napětím až 250 VAC a 5 A a 3 A, u prvního, resp. druhého z nich.

Tím jsme se dostali k možnostem nastavení instrumentu a provedení jeho ovládacího menu. Mezi nejzajímavější vlastnosti z pohledu vnitřního softwaru patří již v základu možnost spuštění / volby dvoustavové a PID regulace, která je navíc vybavena režimem jednorázového automatického naladění AT (Autotuning) PID parametrů nebo také trvalým adaptačním mechanismem ADT, který trvale za běhu PID regulace provádí úpravu jeho funkce pro maximální zrychlení regulace a stability. Při dvoustavovém režimu regulace se nastavuje cílová teplota v celém rozsahu připojeného teplotního senzoru a pak hystereze v rozpětí +/- 0,1 až +/- 99,9 °C. V případě režimu PID regulace pak lze využít mimo "Autotuningu" i ručního nastavení parametrů P (1 až 999°C), I (0 až 960 sekund), D (0 až 240 sekund) a periodu cyklu (Cycle time) v rozsahu 1 až 240 sekund. V obou případech je regulační výstup napojen na výstup č. 1 (v mém případě přepínací relé) a proto je označen i jako 1. limit.

Příklad menu: nastavení PID regulace (vlevo typ režimu Pidd / Pidr, uprostřed derivační čas "d" - zde 30 sekund a vlevo aktuálně vypnutá funkce PID autotuningu parametrů).

Mimo to je k dispozici ještě zmíněný 2. spínaný výstup (2. limit), tzv. ALARM výstup, který již umožňuje právě jen jednoduché funkce regulace a indikace stavu, jakými prostě jsou sepnutí / přepnutí výstupů při překročení nastavené úrovně s různou reakcí ("nadteplota", "podteplota" atd.) a tzv. mrtvou oblastí nebo i úplné vypnutí výstupů (viz tabulka), přičemž 1. i 2. spínaný výstup může mít nastavenou buď úplně odlišnou reakční hodnotu teploty (limit) v celém měřícím rozsahu připojeného senzoru nebo může být 2. limit 2. výstupu přiřazen "odstup" od hodnoty limitu 1. výstupu v rozsahu -999 až 999 °C. Hlavní "ovládací" rozdíl mezi 1. a 2. limitem je možnost nastavit teplotu 1. limitu jednoduše přímo tlačítky "nahoru" a "dolu" ze základního stavu zobrazení teploty, zatímco v případě 2. limitu je nutné vejít do menu tzv. 2. úrovně, takže je to již trošku náročnější úkon. Stav sepnutí výstupu 1 i 2 je pak na předním panelu vždy indikován rozsvícením příslušné LED diody ON 1 (žlutá) a ON 2 (červená).

Tabulka možné reakce 2. spínaného výstupu na pohyb naměřené hodnoty teploty.

Poslední zajímavou vlastností je diagnostická funkce LFA, která detekuje chybnou funkci napříč celou regulační smyčkou, včetně kontroly signálu ze senzoru (zkrat či odpojené vedení) či přerušení topné spirály akčního prvku (topného tělesa).

Standardní (defaultní) nastavení výrobce:

Spínací limity: 1. limit = 0 °C; 2. limit =10 °C.
Automatické naladění (Autotuning): ATOF = neaktivní.
Akce při dosažení 1. limitu 1: automatická PID regulace.
PID řídící hodnoty: P=20 °C; I=120 sec.; D=30 sec.
Čas cyklu: 20 s
ADT funkce: Adt0 = není aktivní
Akce při dosažení 2. limitu: AL21 = hlášení alarmu.
Typ senzoru na vstupu: termočlánek typu J (tc-J).
Rozsah měření: -50°C až 760°C bez aktivního digitálního filtru.
Korekce teploty: 0,0 °C (viz obrázek vedle).
LFA diagnostická funkce: LFA0 = neaktivní.
Zablokování přístupu (LOCK): LOC3 (zablokovaná hladina nastavení 3).

Praktické zkušenosti z testování Datalogic QS-00

Zde bych uvedl několik praktických zajímavostí a postřehů, které jsem nabyl při hraní s regulátorem Datalogic QS-00. A pojďme pěkně od začátku, tedy od připojení senzoru. V mém případě jsem testoval funkci s odporovým teploměrem Pt100 z nabídky obchodu GM Electronic, který jsem zrovna měl po ruce. Resp. nejdříve jsem se snažil připojit senzor Pt1000, ale bohužel tento typ regulátor nepodporuje, což je trošku škoda. Tedy sáhl jsem po podporovaném provedení Pt100, který se 3-vodičově připojuje na masivně dimenzované šroubové svorky 1, 2 a 3. Pokud jako já chcete jen základní 2-vodičové připojení, je nutné svorky 2 a 3 zkratovat. Pak je nutné v menu přístroje změnit nastavení položky definování senzoru ze defaultně nastavené hodnoty "tcJ" na "rt I" nebo "rt d". Rozdíl je v měření teploty na celé stupně, či na desetiny °C. Aby toto bylo možné provést, je nutné nejdříve odblokovat zamknutí změny parametrů v menu 3, kde je nutné změnit defaultní blokaci "Loc 3" na "Free". Pak jsou všechny položky nastavení uvolněné. A připojení odporového teploměru je hotovo. Pokud připojíte jiný typ senzoru, než který je dle nastavení v menu očekáván, obvykle se na displeji objeví chybová hláška. Pokud místo odporového teploměru Pt100 připojíte Pt1000, zobrazí se pak hláška "OvFL", tedy "OverFlow", což je překročení rozsahu. Pokud zapomenete u dvouvodičového připojení zkratovat vstupy 2 a 3, objeví se naopak hláška "UnFL", tedy "UnderFlow", což je podtečení rozsahu (není signál).

Následně je možné definovat v menu, zda zobrazovaná teplota na displeji má být ve °C nebo °F, případně s nebo bez digitální filtrace (nastavení U°Cn, U°Cd a U°Fn, U°Fd) a případně provést korekci přesnosti měření v rozsahu -99,9°C až +99,9°C v parametru "Correction". Po tomto nastavení již přístroj měří teplotu a zobrazuje ji na svém displeji.

Pak již z praktického hlediska jen zbývá nastavit vhodný / požadovaný režim regulace a indikace, tj. spínání výstupů 1 a 2. Z pohledu 1. výstupu lze v menu zvolit mezi nastavením "Pidd" (PID max. akce), "Pidr" (PID min. akce), "OnFd" (dvoustavová regulace max. akce) a "OnFr" (dvoustavová regulace min. akce). V případě PID pak nastavit P, I, D parametry, či spustit režim automatického nastavení nebo u dvoustavové regulace nastavit požadovanou hysterezi. Cílová regulační hodnota teploty se pak nastavuje snadno přímo ze základního zobrazení teploty stiskem tlačítek "nahoru" a "dolů". Změněná hodnota se sama uloží do Flash paměti.

Z pohledu 2. výstupu pak je nutné v menu 3. úrovně nastavit funkční režim výstupu (viz tabulka výše), v mém případě např. režim AL21 (sepnutí výstupu, když je hodnota větší než nastavený rozdíl od 1. limitu) a pak v menu ve 2. úrovni nastavit požadovanou cílovou hodnotu teploty či hodnoty odchylky od 1. limitu (cílové hodnoty výstupu 1). Ze začátku možná pro uživatele trošku nepřehledné, ale po chvilce "zaučení" mi toto ovládání již přišlo jednoduché.

Základní parametry regulátoru Datalogic QS-00:

Panelové teplotní měřidlo pro odporové sensory a termočlánky
Napájecí napětí: 12 … 24 Vdc/Vac ± 10%, 50/60 Hz
Spotřeba: max. 5 VA
Nastavení senzorového vstupu: termočlánky typu J, K, E, T, R, S, L s kompenzací nebo odporová čidla Pt100.
Přesnost měření: odporová čidla Pt100 (RTD) ± 0.3% rozsahu, termočlánky TC ± 0.4% rozsahu.
Teplotní drift: 0,01% rozsahu na 1 °C.
Perioda cyklu programu (čtení vstupů, reakce výstupů): 500 ms.
Spínaný výstup 1: až 250 VAC a až 5 A na odporové zátěži (reléový výstup).
Akce při dosažení 1. limitu: okamžité sepnutí nebo přepnutí výstupu nebo zahájení PID regulace na výstupu 1.
Spínaný výstup 2: až 250 VAC a až 3 A na odporové zátěži (reléový výstup).
Akce při dosažení 2. limitu: přepnutí výstupu s hysterezí, okamžité sepnutí nebo přepnutí výstupu 2 či přepnutí s mrtvou oblastí, přepnutí do standby režimu.
Provozní teplota: -10 až +55 °C<.
Krytí: IP50 ze strany panelu, IP20 ostatní pouzdro, IP00 u svorkovnic.
Rozměry: 1/16 DIN; 48 x 48 x 118 mm.
Materiál pouzdra: plast ABS.

Základní popis panelu teplotního regulátoru a jeho rozměry.

Závěr

Teplotní regulátor Datalogic QS-00 představuje takový klasický moderní panelový regulátor plně srovnatelný s podobnými výrobky jiných známých a vyspělých výrobců (např. OMRON). Již v základu přítomnost režimu PID regulace, navíc s funkcí automatického naladí a optimalizace parametrů, jej řadí k nadprůměru ve své oblasti. Také v sortimentu výrobce představuje v oblasti teplotních regulátorů téměř prémiovou řadu. Tomu také bohužel odpovídá i cena přes 3500,- Kč bez DPH (u dodavatele OEM Automatic s.r.o), což je dle mého názoru docela hodně a je otázka, zda již raději nevyužít výhody PLC z hlediska jejich konfigurovatelnosti.