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| Herkunftsort | Japan |
| Markenname | MITSUBISHI |
| Zertifizierung | CE ROHS |
| Modellnummer | Q64AD |
Teilenummer: Q64AD
Hersteller: Mitsubishi Electric Corporation (Japan)
Produktlinie: MELSEC-Q Serie — Analog-I/O-Module
LED-Anzeigen: RUN (normal/Watchdog-Fehler), ERROR (Fehlerstatus)
Konfigurationstool: GX Configurator-AD (oder GX Works2 Intelligent Function Module Tool)
Kompatible CPUs: Alle MELSEC-Q CPU-Module, die im Q-Modus betrieben werden
Status: Aktives Produkt (MELSEC-Q Plattform)
Anwendungen: Erfassung von Prozessvariablen, Durchfluss- und Druckmessung, Eingang für Temperaturtransmitter, PID-Regelung, Rückführung von Wechselrichterdrehzahl, Protokollierung von Multisensordaten
Das Mitsubishi Q64AD ist das universelle, hochauflösende Vierkanal-Analog-Digital-Wandlermodul der MELSEC-Q Plattform — das Modul, das die Standard-Industriesignalbereiche (sowohl Spannung als auch Strom, über alle gängigen Bereiche) in einem einzigen kompakten Steckplatz abdeckt.
Für Prozesssteuerungsanwendungen, Zustandsüberwachung und Closed-Loop-Regelsysteme, die auf der Q-Serie SPS basieren, bietet der Q64AD die analoge Eingangsinfrastruktur, die das CPU-Programm benötigt, um mit realen Messwerten zu arbeiten.
Die steckplatzbasierte Backplane-Architektur der MELSEC-Q bedeutet, dass die Hinzufügung von analogen Eingangsfunktionen eine Frage der Auswahl eines Steckplatzes, des Einsetzens des Moduls und der Konfiguration über die Engineering-Software ist.
Es gibt keine separate Stromversorgung zu verdrahten, keine DIN-Schienenposition zu verhandeln und kein Kommunikationskabel zu verlegen — das Modul bezieht die 5V-Logikversorgung der Backplane für seine internen Schaltungen und zieht 24V DC vom Anschlussblock für den analogen Teil.
Die Steckplatzbreite von 27,4 mm des Q64AD hält ihn schmal genug, dass eine voll bestückte 12-Steckplatz-Q-Serie-Basiseinheit eine beträchtliche Mischung aus analogen und digitalen Modulen aufnehmen kann, ohne dass das Panel unhandlich groß wird.
Was Ingenieure, die mit Prozesssensoren arbeiten, am meisten interessiert, ist Signalintegrität und Wiederholbarkeit — dass der digitale Wert, den die CPU liest, tatsächlich der physikalischen Messung entspricht, Tag für Tag, ohne Drift durch Umgebungs-Temperaturänderungen oder Ein-/Ausschaltzyklen.
Der Q64AD adressiert dies direkt: seine 16-Bit-Wandlungsauflösung bietet 65.536 Quantisierungsstufen über jeden Eingangsbereich (z. B. ca. 0,30 mV pro Zählung im Bereich von ±10V), sein EEPROM speichert die kalibrierten Offset- und Gain-Werte nichtflüchtig, sodass sie Stromzyklen ohne Batteriepufferung überstehen, und seine Fotokoppler-Isolierung zwischen den Eingangsklemmen und dem Backplane-Bus verhindert, dass Masseschleifenströme die Messung verfälschen.
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Kanäle | 4 |
| Spannungseingang | ±10V, 0–10V, 0–5V, 1–5V |
| Stromeingang | 0–20mA, 4–20mA |
| Auflösung | 16-Bit vorzeichenbehaftet binär |
| Wandlungsgeschwindigkeit | 80 µs / Kanal |
| Eingangswiderstand (V) | 1 MΩ |
| Eingangswiderstand (I) | 250 Ω |
| Max. Eingang (V) | ±15V |
| Max. Eingang (I) | ±30mA |
| Belegte E/A-Punkte | 16 |
| Versorgung | 24V DC extern + 5V Backplane |
| EEPROM | Ja (Offset/Gain-Speicherung) |
| Isolierung | Fotokoppler (Eingang zu Bus) |
| Abmessungen (B×H×T) | 27,4×98×90mm |
Jeder der vier Kanäle des Q64AD kann unabhängig von den anderen Kanälen seinem eigenen Eingangsbereich zugewiesen werden.
Eine Maschineninstallation könnte einen ±10V Drucktransmitter an Kanal 1, einen 4–20mA Durchflusssensor an Kanal 2, eine 0–10V Position-Rückmeldung an Kanal 3 und einen 1–5V Temperaturtransmitter an Kanal 4 anschließen — alle gleichzeitig in ihren jeweiligen Bereichen vom selben Modul aktiv.
Die Bereichszuweisung erfolgt in den Einstellungen des Intelligent Function Module Switches in GX Developer oder GX Works2. Nach der Konfiguration speichern die internen Bereichsregister des Moduls die Einstellung und wenden die richtige Umwandlungseigenschaft für jeden Kanal an.
Die E/A-Umwandlungseigenschaft ist eine gerade Linie durch den Offset-Wert (der analoge Eingangswert, der eine digitale Ausgabe von 0 erzeugt) und den Gain-Wert (der analoge Eingangswert, der die maximale digitale Ausgabe erzeugt).
Beide Werte sind einstellbar, um die Umwandlung für die tatsächlichen Ausgangseigenschaften des spezifischen Sensors abzugleichen — eine Werkskalibrierung, die sensorbedingte Variationen berücksichtigt, ohne dass der Q64AD selbst angepasst werden muss.
Die EEPROM-Speicherung stellt sicher, dass die während der Inbetriebnahme eingestellten Kalibrierdaten ohne Batteriepufferung erhalten bleiben.
Beim Einschalten liest der Q64AD seine gespeicherten Offset- und Gain-Werte aus dem EEPROM und beginnt sofort mit der Umwandlung mit den kalibrierten Eigenschaften — ein praktischer Vorteil für Installationen, bei denen Batteriewartungspläne schwer einzuhalten sind oder bei denen das Modul während der Maschinenwartung wiederholt ein- und ausgeschaltet werden kann.
Mit 80 µs pro aktivem Kanal wandelt der Q64AD schnell — ein vollständiger Vierkanal-Scan dauert 320 µs und aktualisiert alle vier Puffer-Speicherwerte, bevor der typische Q-Serie CPU-Scanzyklus endet.
Diese Geschwindigkeit ermöglicht es dem Q64AD, relativ schnelle Prozessvariablen in Echtzeit zu verfolgen und das CPU-Programm mit aktuellen Messungen in jedem Scan zu versorgen.
Für Anwendungen, bei denen das analoge Signal elektrische Störungen enthält, die sichtbare Messschwankungen verursachen — Sensorkabel in der Nähe von Hochleistungsgeräten, ungeschirmte Kabel in der Nähe von Frequenzumrichtern oder inhärent verrauschte Signalquellen — glättet die digitale Mittelwertbildungsfunktion des Q64AD den gemeldeten Wert.
Die Mittelwertbildung kann für jeden Kanal einzeln eingestellt werden, wobei entweder zeitbasierte Mittelwertbildung (Mittelwertbildung über eine angegebene Anzahl von Millisekunden) oder zählbasierte Mittelwertbildung (Mittelwertbildung über eine angegebene Anzahl von Umwandlungen) ausgewählt wird.
Der gemittelte Wert ist das, was die CPU aus dem Puffer-Speicher liest; das Modul wandelt intern weiterhin mit 80 µs und sammelt Stichproben für die Mittelwertberechnung. Dies entfernt Rauschen, ohne die grundlegende Wandlungshardware zu verlangsamen.
Der Q64AD kommuniziert mit der CPU über Puffer-Speicher — ein dedizierter Speicherbereich im Modul, auf den die CPU mit den FROM/TO-Befehlen (oder dem Intelligent Function Module Direct Access Device in GX Works2 strukturierten Programmen) zugreift.
Die wichtigsten Puffer-Speicherbereiche sind: CH□ digitaler Ausgangswert (das aktuelle A/D-Wandergebnis für jeden Kanal), CH□ Mittelwertbildung aktivieren/deaktivieren, CH□ Offset/Gain-Werte und Fehlerstatusregister.
Die CPU liest den umgewandelten digitalen Kanalwert von seiner Puffer-Speicheradresse im Ladder-Programm und speichert ihn typischerweise in einem Datenregister für weitere Verarbeitung — Skalierung in technische Einheiten, Vergleich mit Sollwerten, Verwendung in PID-Regelkreisen oder Protokollierung auf einem Datenrekorder.
Die Umwandlung erfolgt kontinuierlich im Q64AD, unabhängig davon, ob die CPU den Puffer-Speicher liest oder nicht; der Puffer-Speicher hält einfach das zuletzt abgeschlossene Umwandlungsergebnis, bis es durch die nächste Umwandlung überschrieben wird.
F1: Das Q64AD belegt 16 E/A-Punkte. Beeinflusst dies die verfügbare diskrete E/A-Anzahl der Q-Serie CPU?
Ja. Intelligente Funktionsmodule wie der Q64AD belegen eine definierte Anzahl von E/A-Punkten in der E/A-Zuordnung der CPU, auch wenn es sich nicht um diskrete Ein- oder Ausgangsmodule handelt.
Die 16-Punkte-Zuweisung wird für die Datenaustauschsignale des Moduls verwendet — Betriebszustandssignale und Steuersignale —, aber diese 16 Punkte entsprechen keinen physischen Ein- oder Ausgangsklemmen.
Die tatsächlichen analogen umgewandelten Werte werden über FROM-Befehle gelesen, die auf den Puffer-Speicher des Moduls zugreifen, nicht über die E/A-Zuordnung.
Die 16-Punkte-E/A-Zuweisung muss bei der Gesamtzahl der E/A-Punkte des Systems berücksichtigt werden, da jede Q-Serie-Basiseinheit eine definierte maximale E/A-Punktkapazität hat.
F2: Was passiert, wenn die Eingangsspannung die maximal zulässige ±15V überschreitet — wird das Modul beschädigt?
Die Eingangsschaltungen des Q64AD enthalten Schutz gegen Eingangsspannungen bis zu ±15V für Spannungseingänge und ±30mA für Stromeingänge.
Signale innerhalb dieser Grenzen beschädigen das Modul nicht. Signale, die diese Grenzen kurzzeitig überschreiten — Transienten durch Kabeltrennung, Erdschlüsse oder nahegelegene Schaltgeräte — können während des Transientenereignisses Wandlungsfehler verursachen, sollten aber die Hardware nicht beschädigen, wenn die Überschreitung kurz ist und innerhalb der absoluten Maximalwerte liegt.
Anhaltende Spannungen, die deutlich über diesen Werten liegen, oder der direkte Anschluss von Netzwechselstrom an die Eingangsklemmen würden die Eingangsschaltungen beschädigen.
Die Fotokoppler-Isolierung schützt die Backplane und die CPU vor Beschädigungen, selbst wenn die analoge Eingangsschaltung beeinträchtigt ist.
F3: Kann das Q64AD-Modul vor Ort kalibriert werden, und wie wird dies durchgeführt?
Die Offset- und Gain-Werte des Q64AD können vor Ort über die Einstellungen des Intelligent Function Module Switches und den von GX Configurator-AD unterstützten Offset/Gain-Einstellmodus angepasst werden.
Im Offset/Gain-Einstellmodus (aktiviert durch Schreiben in den Puffer-Speicher) legt der Ingenieur bekannte Referenzspannungen oder -ströme an die Eingangsklemme an und schreibt den entsprechenden Ziel-Digitalwert in das Modul — das Modul berechnet den Korrekturfaktor und speichert ihn im EEPROM.
Dieses Verfahren ermöglicht es, die Umwandlung des Q64AD an die spezifischen Eigenschaften der angeschlossenen Sensoren anzupassen und sensorbedingte Variationen, Spannungsabfälle in Kabeln oder geringfügige Unterschiede in der Referenzspannung der Installation zu korrigieren.
F4: Wie viele Q64AD-Module können in einem einzigen Q-Serie-System installiert werden?
Die Anzahl der Q64AD-Module ist nicht durch den Modultyp selbst begrenzt, sondern durch die Gesamtkapazität der E/A-Punkte und die Anzahl der Steckplätze der Basiseinheit.
Ein Standard-Q-Serie-System unterstützt bis zu 64 Steckplätze über mehrere Basiseinheiten, die über Erweiterungsbasiskabel verbunden sind.
Jeder Q64AD belegt einen Steckplatz (27,4 mm breit) und 16 E/A-Punkte.
Ein System mit 64 Steckplätzen unterstützt theoretisch 64 Q64AD-Module, was 256 analoge Eingangskanäle ergibt — obwohl in der Praxis die Systemstrombudgets, die Konfigurationen der Basiseinheiten und die Mischung mit anderen Modultypen die tatsächliche Anzahl bestimmen werden.
F5: Unterstützt der Q64AD die Mittelwertbildung pro individuellem Kanal, oder wird die Mittelwertbildung auf alle Kanäle gleichzeitig angewendet?
Die Mittelwertbildung ist pro individuellem Kanal konfigurierbar.
Jeder Kanal hat seine eigene Mittelwertbildung aktivieren/deaktivieren und Mittelwertbildungseinstellung im Puffer-Speicher — Kanal 1 kann eine zeitbasierte Mittelwertbildung von 50 ms aktiviert haben, während Kanal 2 ohne Mittelwertbildung läuft, Kanal 3 eine zählbasierte Mittelwertbildung von 10 Stichproben verwendet und Kanal 4 ebenfalls nicht gemittelt wird.
Diese Unabhängigkeit pro Kanal ermöglicht es, das Modul für die Eigenschaften jedes Signals zu optimieren, ohne die Reaktionsfähigkeit von sich schneller ändernden Kanälen zu beeinträchtigen.
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