ESCON : Câblage de sortie numérique

Sujet :

• Comment câbler les sorties numériques d'un servo-contrôleur ESCON ?
• Quelles sont les fonctions de configuration disponibles ?

Solution :

Les contrôleurs ESCON fournissent deux sorties numériques. Différentes fonctions prédéfinies peuvent être assignées à ces sorties numériques via "l'Assistant de démarrage" de l'ESCON Studio.

Sorties numériques : DigOUT3, DigOUT4.

La spécification technique des sorties numériques se trouve dans le document "Documentation Hardware" (-> chapitre "Configuration / Entrées/sorties numériques 3 et 4") correspondant au type de produit ESCON utilisé.

Exemple: "ESCON 50/5" (référence produit 409510):

La conception matérielle interne des sorties de l'ESCON est un circuit dit à "Drain ouvert" ou à "Collecteur ouvert", c'est-à-dire que la sortie commute sur GND mais ne fournit pas de tension par elle-même.

En général, une résistance de pull-up externe est nécessaire pour alimenter la sortie et la charge avec la tension d'alimentation requise. Selon le type de charge, elle peut aussi être connectée entre la sortie de l'ESCON (commutation au GND) et une tension d'alimentation (pour un voyant par exemple).

L'avantage de cette conception est que la sortie et la charge peuvent être alimentées à différents niveaux de tension (par exemple 5V, 12V, 24V... dans la plage de "tension maximum d'entrée" spécifiée pour les sorties numériques de l'ESCON).

Vous trouverez également des informations sur la mise en œuvre de ce type de circuit à la page 30 de notre "Manuel des formules" :

Exemples de câblage :

Veuillez noter les cinq exemples de câblage typiques suivants :

(1) Commutation d'une LED ou d'une lampe de signalisation (max. 36V DC) par la sortie numérique d'une ESCON.

(2) Commande de l'entrée d'un contrôleur de niveau supérieur (par exemple d'un automate ou d'un microcontrôleur) par la sortie numérique d'une ESCON.

(3) Commutation d'un relais par la sortie numérique d'une ESCON.

(4), (5) Commande d'un optocoupleur par la sortie numérique d'une ESCON.

Tension d'alimentation des sorties numériques et de la charge

La tension d'alimentation appliquée à la résistance de pull-up ou à la charge doit...

• …être choisie en fonction des exigences de la charge (par exemple, PLC : typ. 24V / lampe : typ. 12-24V / LED ou microcontrôleur : typ. 3.3V ou 5V)
• …être comprise dans la "Tension maximum d'entrée" spécifiée pour la sortie de l'ESCON (-> "Documentation Hardware" de l'ESCON).

Résistance de Pull-up

La résistance pull-up doit être choisie de manière (R = U / I) à ce que le courant résultant ...

• ... puisse répondre aux exigences de la charge dans le pire des cas.
• ... ne dépasse pas la valeur spécifiée de la sortie numérique de l'ESCON "Courant maximum de charge" (typ. 500 mA, voir "Documentation Hardware" de l'ESCON).

Commande d'une entrée d'un contrôleur de niveau supérieur

Si une sortie ESCON doit commander l'entrée d'un contrôleur de niveau supérieur (par exemple un microcontrôleur ou un PLC) comme dans l'exemple de câblage (2) :

• La résistance de pull-up (typ. 1 ... 10 kOhm) doit être connectée entre la broche de la sortie numérique de l'ESCON et une tension d'alimentation (qui doit être choisie en fonction du niveau de tension logique '1' requis pour commander l'entrée du contrôleur de niveau supérieur).
  • Dans le cas d'une entrée PLC, le niveau de tension requis est généralement de 24V.
  • Dans le cas d'un microcontrôleur ou d'un processeur, le niveau de tension requis peut être typiquement de 3,3V ou 5V. Veuillez vérifier les spécifications matérielles du microcontrôleur pour appliquer un niveau de tension approprié à la résistance de pull-up. (Attention : Un niveau de tension trop élevé peut endommager le microcontrôleur de niveau supérieur).
• La broche de sortie de l'ESCON doit être connectée en plus à l'entrée du microcontrôleur de niveau supérieur.
• Les GND de l'ESCON, du contrôleur de niveau supérieur et de l'alimentation doivent être interconnectés.

Fonctionnalité de sortie configurable

Il y a différentes fonctions prédéfinies disponibles qui peuvent être assignées à chaque sortie numérique de l'ESCON via "l'Assistant de démarrage" de l'ESCON Studio :

• Prêt :
   La fonction "Prêt" signale l'état opérationnel de l'ESCON. Si l'ESCON n'est pas en erreur, alors cette entrée est à l'état logique haut.
• Comparateur de vitesse ou de courant :
  La sortie numérique est activée ou désactivée en fonction de la valeur réelle du courant ou de la vitesse. Elle peut être configurée en :
  
  • Limite :
    Le signal s'active et reste actif tant que la valeur réelle (vitesse ou courant moteur) atteint ou dépasse la valeur limite configurée.
  • Plage :
    Le signal est actif et reste actif tant que la valeur réelle (vitesse ou courant du moteur) se situe à l'intérieur (ou à l'extérieur) de la plage des valeurs configurées.
  • Ecart :
    Le signal devient actif et reste actif tant que la valeur réelle se situe dans la plage de déviation spécifiée autour de la valeur de consigne externe ou interne. Cette fonction permet d'observer si le variateur arrive réellement à suivre le profil de vitesse ou de courant résultant de la valeur de consigne et des paramètres configurés en interne comme l'accélération ou la décélération.
• Fréquence de commutation :
  Cette fonction n'est disponible que pour les moteurs EC (= sans balais). La sortie numérique génère une fréquence qui correspond à la fréquence électrique du moteur (= 1 impulsion par tour électrique du moteur).
  Exemple : si la sortie génère 10 impulsions par seconde, cela indique que le moteur réalise 10 tours électriques par seconde.
  
  Astuce :
  Dans le cas d'un moteur à paires de pôles multiples, cette fréquence doit être divisée par le nombre de paires de pôles pour obtenir la vitesse mécanique de l'arbre du moteur.

Polarité des sorties numériques configurable

La polarité des sorties numériques peut être configurée par l' "Assistant de démarrage" de l'ESCON Studio :

• Niveau haut :
  Actionnement avec une logique positive '1' (Haut).
  => La sortie "Collecteur Ouvert" est conductrice vers le GND (= faible impédance) à l'état "actif" lorsqu'il n'a pas d'état d'erreur. La tension d'alimentation au niveau de la broche de sortie de l'ESCON est "basse", proche de 0V dans ce cas.
  • Exemple de câblage (1):
    La LED s'allume parce que le courant passe par la résistance pull-up externe, la LED et le transistor de sortie interne de l'ESCON conduisant à GND.
  • Exemple de câblage (2):
    L'automate (ou le microcontrôleur) détecte le niveau GND (c'est-à-dire un "0" logique) à son entrée parce que le transistor de sortie interne de l'ESCON est relié à GND.
  • Exemple de câblage (3):
    Le relais est activé parce que le courant circule dans les bobinages du relais et que le transistor de sortie interne de l'ESCON est conducteur vers GND.
  • Exemple de câblage (4):
    L'optocoupleur est activé parce que le courant passe par la résistance pull-up externe, la LED de l'optocoupleur et le transistor de sortie interne de l'ESCON conduisant à GND.
  • Exemple de câblage (5):
    L'optocoupleur est désactivé parce que le courant traverse le transistor de sortie interne de l'ESCON vers GND (et la LED de l'optocoupleur est connectée à GND des deux côtés de cette façon).

• Niveau bas :
  Actionnement avec un '0' logique négatif (Bas).
  => La sortie "Collecteur ouvert" de l'ESCON n'est pas conductrice à l'état "actif" lorsqu'il n'y a pas d'état d'erreur. Le flux de courant à travers le transistor de sortie interne de l'ESCON est bloqué et le niveau de tension à la broche de sortie de l'ESCON correspond presque à la tension d'excursion haute.
  • Exemple de câblage (1):
    La LED est éteinte parce que le flux de courant à travers la LED et le transistor de sortie interne de l'ESCON est bloqué (c'est-à-dire qu'il n'est pas connecté à GND).
  • Exemple de câblage (2):
    L'automate (ou le microcontrôleur) détectera le niveau de tension pull-up (par exemple 24V, c'est-à-dire un '1' logique) parce que le transistor de sortie interne de l'ESCON est bloqué et que le niveau de tension pull-up est présent à l'entrée de l'automate (ou du microcontrôleur) de cette manière.
  • Exemple de câblage (3):
    Le relais est désactivé parce que le flux de courant à travers les bobinages du relais et le transistor de sortie interne de l'ESCON est bloqué (c'est-à-dire qu'il n'est pas connecté à GND).
  • Exemple de câblage (4):
    L'optocoupleur est désactivé parce que le flux de courant à travers la LED de l'optocoupleur et le transistor de sortie interne de l'ESCON est bloqué (c'est-à-dire qu'il n'est pas connecté à GND).
  • Exemple de câblage (5):
    L'optocoupleur est activé parce que le flux de courant à travers le transistor interne de l'ESCON est bloqué. Le courant circule de la tension de tirage à travers la résistance de tirage externe et la LED interne de l'optocoupleur de cette manière.