VDI VDE 2188-1994 Standard pulse output signal of sensors measuring transducers and converters.pdf

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1、CS 17.220.20 VDI/VDE-RICHTLINIEN Juli 1994VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREVERBAND DEUTSCHERELEKTROTECHNIKEREinheitssignal fr Impulsausgnge von Mefhlern, Meumformern und Meumsetzern VDI/VDE2188Standard pulse Output Signal of sensors,measuring transducers and ConvertersInhalt SeiteVorbemerkung 21 Zweck und

2、Geltungsbereich 21 . 1 Anwendung und Grundlagen 21.2 Geltungsbereich 22 Begriffe, Definitionen 42.1 Schnittstelle 42.2 Impuls 42.3 Impulssignal 42.4 Beschreibung von Impuls und Folge von Impulsen 42.5 Signalspannung 42.6 Signalstrom 52.7 Aktive bzw. passive Schaltungstechnik 53 Festlegungen und Anfo

3、rderungen 53.1 Wertebereich der Signalspannungen 53.2 Wertebereich der Signalstrme 53.3 Bildliche Darstellung der zulssigen Signalbereiche 63.4 Frequenz, Tastgrad 63.5 Schutzmanahmen 64 Herstellerangaben 6Schrifttum 6VDI/VDE-Gesellschaft Me- und Automatisierungstechnik (GMA)Fachausschu Impulssignale

4、VDI/VDE-Handbuch Metechnik IVDI/VDE-Handbuch RegelungstechnikB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11- 2 - VDI/VDE 2188 Alle Rechte vorbehalten (g) Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1994Vorbemerkung

5、Zur AnSteuerung von Zhlern, zum Beispiel fr Bilanzierung oder Mengenmessungen, werden hufigImpulse am Ausgang von Meumformern, Meumsetzern oder Megerten bentigt.Bei analogen Meverfahren wird das Impulssignaldurch entsprechende Umsetzung des Analogsignalserzeugt. Bei Megerten, die aufgrund ihres Prin

6、zipsinkremental arbeiten, z.B. Wirbelzhler oder induktive Impulsgeber zur Mengenmessung, werden dieImpulse in geeignete weiterverarbeitende Signaleumgesetzt.Bisher fehlte hinsichtlich der Strom- und Spannungspegel sowie der Impulsbreiten eine allgemein gltigeFestlegung. Die Hersteller arbeiteten dah

7、er mit individuellen Daten und die Anwender waren gezwungen,bei Neuanlagen oder Erweiterungen der Anlage aufKompatibilitt zu achten oder spezielle Adaptionenvorzunehmen.Die Richtlinie legt nun die Signalpegel fr Impulsausgnge fest.Der Fachausschu 3.5 ,Einheitssignal fr Impulsausgnge von Meumformern,

8、 Meumsetzern undMegerten“ der VDI/VDE-Gesellschaft Me- undAutomatisierungstechnik (GMA) hat diese Richtlinieerarbeitet.1 Zweck und Geltungsbereich1.1 Anwendung und GrundlagenDie Richtlinie ist bestimmt fr Hersteller und Anwender von Meumformern mit Impulsausgngen zureindeutigen Definition der Schnit

9、tstelle zu den signalverarbeitenden Gerten. Sie soll die Zusammenschaltung dieser Gerte bei der Impulsbertragung vereinheitlichen.Die Richtlinie basiert im wesentlichen auf den bereitsbestehenden Normen DIN lEC 946 ,Binres Gleichspannungssignale fr Prozeleitsysteme“ und DIN19240 ,Peripherieschnittst

10、ellen elektronischer Steuerungen“. Diese Normen wurden durch Anmerkungen, Empfehlungen und Hinweise des Fachausschusses 3.5 der VDI/VDE-Gesellschaft Me- und Automatisierungstechnik ergnzt.1.2 GeltungsbereichMeumformer mit Impulsausgngen knnen unteranderem Durchflumengenmegerte oder Drehzahlaufnehmer

11、 mit Impulsausgang sein.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten (g) Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1994 VDI/VDE 2188 - 3 -Bild 1. Normen fr Schnittstellenzwischen Meumform

12、ern oderAufnehmern und nachgeschalteten GertenAufnehmer Meumformer.c-QE-Wegaufnehmer(NAMUR)nTLVDI/VDE 2188DIN 19234z.B. P, TDIN 45145, DIN IEC751,DIN IEC584Einbereichssensorz.B. E DIN 43864Verarbeitende GerteLeitsystemeDIN IEC946DIN 19234IEC381DIN 45145, DIN lEC 751, DIN lEC 584SteuerungenDIN 19240D

13、IN 19234IEC381DIN 45145, DIN lEC 751, DIN lEC 584Sonstige Empfangsgerte(z.B. Rechner, Alarmsystem, Interface)DIN 19234DIN 43864IEC381DIN 45145, DIN lEC 751, DIN lEC 584In Bild 1 ist dargestellt, welche Normen fr diebinre oder analoge Signalbertragung zwischenMeumformern oder Aufnehmern und den verar

14、beitenden Gerten bestehen bzw. wie diese Richtlinie dieNormen ergnzen soll.Im B i 1 d 2 sind verschiedene Beispiele fr die technische Realisierung bei der Signalverarbeitung vonBinrsignalen dargestellt.Erluterungen zu den verschiedenen MglichkeitenBeispiel 1 : Fr Meumformer mit Impulsausgngennur bed

15、ingt geeignet, da elektromecha-nische Relais fr hufige Bettigungwegen ihrer eingeschrnkten mechanischen Lebensdauer nicht ausgelegt sind.Auerdem knnen sich Kontaktprellenund Verschmutzung nachteilig auswirken.Beispiel 2: wie Mglichkeit 1Beispiel 3: Elektronische Kopplung mit den Vorteilen der galvan

16、ischen Trennung in passiverSchaltungstechnikBeispiel 4: wie Mglichkeit 3, jedoch in stromliefernder, aktiver SchaltungstechnikBeispiel 5: wie Mglichkeit 4, jedoch in invertierender, aktiver SchaltungstechnikBeispiel 6: Anwendung bei Signalen (z. B. Initiatoren), die in Zndschutzart ,Eigensicherheit“

17、 fr explosionsgefhrdete Bereicheausgefhrt sein knnen; geeignet fr Frequenzen bis ca. 1 kHzAusgang Meumformer Eingang, z.B. PLSJT+ 24 VDCLDIN 19234+ 24 VDC+ 24 VDCBild 2. Beispiele der SignalbertragungB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST Beu

18、thStandardsCollection - Stand 2016-11- 4 - VDI/VDE 2188 Alle Rechte vorbehalten (c) Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 19942 Begriffe, DefinitionenIn den folgenden Abschnitten werden die Begriffe undDefinitionen festgelegt.2.1 SchnittstelleSchnittstelle ist der bergang zwischen dem Meumformer mi

19、t Impulsausgang und den angeschlossenenGerten mit den in dieser Richtlinie festgelegtenEigenschaften. Ort des berganges ist die Anschlustelle am Meumformer.2.2 ImpulsEin Impuls ist eine Schwingung begrenzter Dauer, dieaus einem ersten Nennzustand startet, einen zweitenNennzustand annimmt und schliel

20、ich in den erstenNennzustand zurckkehrt.2.3 ImpulssignalDas Impulssignal dient zur Informationsbertragungzwischen Betriebsmitteln der industriellen Me-,Steuerungs- und Regelungstechnik.Das Impulssignal hat zwei logische Zustnde, diedurch entsprechende Signalspannungen fr denoberen und C/l unteren Pe

21、gel dargestelltwerden. Jede dieser Signalspannungen hat einenWertebereich, der durch eine untere und eine obereGrenze festgelegt wird.2.4 Beschreibung von Impuls und Folgevon ImpulsenDieser Abschnitt erlutert Begriffe, Definitionen undallgemeine Betrachtungen der Impulstechnik und sollzum generellen

22、 Verstndnis beitragen (siehe auch DINlEC 469).2.4.1 EinzelimpulsIn Bild 3 ist ein Einzelimpuls dargestellt. Die frdie Festlegung von technischen Daten notwendigenDefinitionen sind enthalten.Impulsstartlinie ImpulsstopplinieMedian Median2.4.1.1 ImpulsdauerDie Impulsdauer ist die Zeit zwischen der Imp

23、ulsstartlinie und der Impulsstopplinie, in der das Impulssignalden logischen Zustand 1 (J/y) berschritten hat.2.4.1.2 ImpulsmindestdauerDie Impulsmindestdauer ist die krzeste Zeitdauer eines binren Eingabesignals, das in jedem Fallzur Signalverarbeitung ausreicht.2.4.1.3 AnstiegszeitDie Anstiegszeit

24、 ist die Zeit, in der der Impuls vomlogischen Zustand 0 in den logischen Zustand 1wechselt.ab2.4.1.4 Abfallszeit t.Die Abfallszeit ist die Zeit, in der der Impuls vom logischen Zustand 1 in den logischen Zustand 0 wechselt.2.4.2 Folge von EinzelimpulsenFr die bertragung von mehreren Impulsen nachein

25、ander, Bild 4, sind die folgenden Definitionenwichtig:ImpulsstopplinieImpulsstartlinieMedianImpulsstartlinieMedianBild 4. Folge von Impulsen2.4.2.1 Impulsabstand (Pulspausenzeit)Der Impulsabstand ist die Zeit zwiscImpulsen.Bild 3. Einzelimpuls2.4.2.2 Tastgrad (Tastverhltnis)Der Tastgrad ist das Verh

26、ltnis zwischen der Impulsdauer und dem Impulsabstand2.4.2.3 Frequenz/Die Frequenz ist die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit (Impulse pro Sekunde).2.5 SignalspannungDie Signalspannung ist die Spannung gegen den zugehrigen Bezugsleiter (Definition siehe DIN VDE0160/11.81, Abschnitt 2.19).B974908A824A

27、6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten (c) Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1994 VDI/VDE 2188 -5 -2.5.1 Signalspannung f/jjDie Signalspannung ist die Spannung, die als1 -Signal interpr

28、etiert werden mu. Dabei mu derSignalstrom innerhalb der angegebenen Grenzenliegen.2.5.2 Die SignalspannungDie Signalspannung ist die Spannung, die als0-Signal interpretiert werden mu. Dabei mu derSignalstrom innerhalb der angegebenen Grenzenliegen.2.6 SignalstromDer Signalstrom ist der Strom im Sign

29、alstromkreis.2.6.1 Signalstrom /jjDer Signalstrom ist der Strom, der bei 1 -Signal imSignalstromkreis fliet.2.6.2 Signalstrom /l (Leckstrom)Der Signalstrom ist der Strom, der bei 0-Signal imSignalstromkreis maximal flieen darf. Er kann auchals Leckstrom bezeichnet werden.2.7 Aktive bzw. passive Scha

30、ltungstechnikAktive Schaltungstechnik bedeutet, da die Signalspannung vom Meumformer geliefert wird.Passive Schaltungstechnik bedeutet, da die Versorgungsspannung dem Signalstromkreis extern oder ausder nachgeschalteten Elektronik zugefhrt wird.3 Festlegungen und Anforderungen3.1 Wertebereich der Si

31、gnalspannungenDie Nennwerte der Signalspannung sind frC/l=0 V und fr U=2A V.Die Wertebereiche der binren Signalspannungenmssen wie in Tabelle 1 angegeben sein.Tabelle 1. Wertebereiche der SignalspannungenSignalspannungen (V) h(V)untereGrenzeobereGrenzeuntereGrenzeobereGrenzeAusgang desMeumformers 0

32、2 16 30Die Werte sind abgestimmt mit den Wertebereichender Eingnge von Prozeleitsystemen und Steuerungen (DIN lEC 946 und DIN 19240). Sie betragen frf/L=-3 bis -h5 V und fr i7H=-hl3 bis -h33 V.3.2 Wertebereich der SignalstrmeDie Nennwerte der Signalstrme werden wegen derunterschiedlichen Lasten, die

33、 an den Meumformerangeschlossen werden knnen, in vier Kategorieneingeteilt. Die Nennwerte dieser Kategorien betragenbei Nennspannung:Kategorie 1 . 0,01 AKategorie 2 . 0,1 AKategorie 3 . . . 0,2 AKategorie 4 . 0,4 ADie Wertebereiche der Signalstrme mssen wie inTabelle 2 angegeben sein.Tabelle 2. Wert

34、ebereiche der SignalstrmeSignalstrmeam Ausgangdes Meumformers/l (mA) /h (mA)untereGrenzeobereGrenzeuntereGrenzeobereGrenzeKategorie 1 0 0,2 2 15Kategorie 2 0 2 20 110Kategorie 3 0 2 20 220Kategorie 4 0 2 20 440Die untere Grenze des Signalstromes bestinmit dieStrfestigkeit der Signalbertragung. Die o

35、bereGrenze ist magebend fr die Treiberleistung derAusgangsstufe.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11- 6 - VDI/VDE 2188 Alle Rechte vorbehalten (g) Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 19943.3 Bildl

36、iche Darstellung der zulssigenSignalbereicheDie festgelegten Wertebereiche fr Signalspannungenund Signalstrme lassen sich wie in Bild 5 fr dieKategorie 2 dargestellt zusanmienfassen.Ui30VUn.nn = 24V- . verboten160-Signal-bereich vUmschaltbereichverboten20 -f- mA 110 /mABild 5. Zulssige Signalbereich

37、e (z. B. bei Kategorie 2)3.5.4 ExplosionsschutzDie Richtlinien fr die Handhabung von elektrischenSignalen bei Anwendung in explosionsgefhrdetenBereichen sind zu beachten.4 HerstellerangabenVom Hersteller sollten folgende Angaben gemachtwerden:- Kategorie der Signalstrme- Impulsmindestdauer bei Frequ

38、enzen / 10 Hz 1 : 1 sein.Um eine vorgegebene Frequenz bertragen zuknnen, mssen der Innenwiderstand der Signalquelle, die angeschlossene Kapazitt und der Lastwiderstand beachtet werden.3.5 Schutzmanahmen3.5.1 KurzschlufestigkeitEin Kurzschlu der Impulsausgnge darf nicht zueiner Zerstrung des Meumform

39、ers fhren.3.5.2 VerpolungsschutzEine Verpolung der Ausgnge darf nicht zu einerZerstrung des Meumformers fhren.3.5.3 StrfestigkeitDie EMV ist entsprechend den Regeln zu gewhrleisten.SchrifttumlEC 381 Analoge Signale fr Regel- und SteueranlagenlEC 469 Impulstechnik (Begriffe, Definitionen, Allgemeine

40、Betrachtungen)lEC 946 Binres Gleichsspannungssignal fr PLSDIN lEC 946 Binres Gleichspannungssignal fr Me-,Regel- und Steuerungssysteme der industriellenProzetechnikDIN lEC 584 ThermopaareDIN lEC 751 Industrielle Platin-Widerstandsthermometerund Platin-MewiderstndeDIN 5483 Zeitabhngige GrenDIN 19226

41、Regelungs- und Steuerungstechnik, Begriffe undBenennungenDIN 19234 Elektrische Wegaufnehmer; Gleichstromschnittstelle (NAMUR-Signal)DIN 19240 Peripherieschnittstellen elektronischer SteuerungenDIN 43 864 Elektrizittszhler; Stromschnittstelle fr dieImpulsbertragung zwischen Impulsgeberzhlerund Tarifg

42、ertDIN 45 145 Analoge Vierleiter-Schnittstelle fr Einbe-reichssensorenDIN VDE 0160 Ausrstung von Starkstromanlagen mit elektronischen BetriebsmittelnDIN VDE 0843 EMV von MSR-EinrichtungenNAMUR-Empfehlung Nr. 21 EMV von Betriebsmitteln der MSR-TechnikB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11