Controlador programável FP0-A04V PLC FP0A04V FPO-AO4V

Panasonic FP0-A04V | Série FP0 Módulo de Saída Analógica de 4 Canais — ±10V / 0–20mA, Resolução de 12 Bits, Trilho DIN, 24VDC, Compatível com a Série FP-X via Adaptador

Visão Geral

O Panasonic FP0-A04V é a unidade de expansão de saída analógica de 4 canais para a série FP0 de CLPs — o módulo que pega quatro palavras de saída digital do programa do CLP e as converte em tensões ou correntes analógicas proporcionais para comandar inversores, válvulas e outros atuadores controlados por analógico.

Quatro canais de saída em um único módulo compacto, conectados diretamente ao controlador do CLP FP0 através do conector de expansão sem cabos intermediários, fizeram do FP0-A04V a escolha padrão para aplicações de máquinas que exigem saída analógica multicanal de um CLP compacto.

A arquitetura de expansão da plataforma FP0 — onde as unidades se encaixam diretamente no mesmo trilho DIN sem exigir fiação entre elas para a comunicação do backplane — é o que torna o FP0-A04V simples de implantar.

Não há cabo de comunicação para passar, nenhum endereço para definir e nenhuma conexão de energia separada necessária para o módulo: a fonte de 24V CC e a conexão de dados do barramento de expansão vêm através do conector lateral direto entre a unidade de controle e as unidades de expansão.

O módulo de saída analógica simplesmente aparece no mapa de registradores da unidade de controle nos endereços determinados por sua posição física na cadeia de expansão.

A resolução de 12 bits do FP0-A04V divide a faixa de saída de tensão de ±10V em 4000 passos — passos de 5mV por contagem.

Para comandar um inversor de velocidade variável com uma entrada de referência analógica de 0–10V ou ±10V, essa resolução significa que o setpoint de velocidade pode ser definido com precisão de 0,025% da escala total, o que é mais do que adequado para aplicações padrão de controle de velocidade industrial.

O modo de saída de corrente (0–20mA) usa a mesma faixa digital de 4000 passos, com cada passo representando 5µA — suficiente para comandar drivers de válvula proporcionais, transmissores transdutores e outros dispositivos de entrada de 4–20mA ou 0–20mA.

Especificações Principais

Configuração do Canal de Saída — Tensão vs Corrente

Cada um dos quatro canais de saída no FP0-A04V pode ser configurado individualmente para saída de tensão ou corrente conectando o terminal apropriado — uma seleção em nível de hardware em vez de um parâmetro de software. O módulo fornece blocos de terminais separados para saída de tensão (V) e corrente (I) em cada canal; o sinal aparece em qualquer terminal que esteja conectado e o outro permanece não utilizado.

Para saída de tensão (−10V a +10V), o atuador se conecta entre o terminal V e o terminal COM.

Para saída de corrente (0–20mA), a carga se conecta entre o terminal I e o terminal COM, e ambos os terminais V e I são conectados juntos no lado do módulo para alternar o estágio de saída do módulo para o modo de fonte de corrente. 

O procedimento de atribuição de terminais é documentado no manual de operação da série FP0, e a fiação deve ser consistente com o modo de saída pretendido — fiação incorreta não danificará o módulo, mas não produzirá nenhuma saída útil no terminal conectado incorretamente.

Essa flexibilidade por canal significa que o FP0-A04V pode atender a uma instalação mista: canal 1 comandando um servo drive com entrada de ±10V, canal 2 acionando uma válvula proporcional de 0–20mA, canais 3 e 4 fornecendo setpoints de tensão para dois inversores — tudo do mesmo módulo de quatro canais sem a necessidade de módulos separados de saída de tensão e saída de corrente para diferentes tipos de canal.

Integração do Programa do CLP — Mapeamento e Conversão de Registradores

O programa do CLP grava inteiros assinados de 16 bits nos registradores correspondentes a cada canal de saída.

O sistema FP0 mapeia os canais do FP0-A04V para registradores de palavra de saída (WY) em endereços determinados pela posição do módulo na cadeia de expansão.

A relação entre o valor digital gravado pelo programa e a saída analógica resultante é linear:

Para saída de ±10V: um valor digital de −2000 produz −10V; um valor de +2000 produz +10V; 0 produz 0V.

A faixa de 4000 passos de −2000 a +2000 abrange a saída total de ±10V. Para saída de 0–20mA: um valor de 0 produz 0mA; um valor de 4000 produz 20mA.

Esse mapeamento direto de inteiro para analógico permite uma lógica de programa de CLP simples: o programa calcula o valor de saída desejado em unidades de engenharia (setpoint de velocidade em rpm, setpoint de fluxo em litros por minuto, referência de posição em mm), o escala para a faixa digital e o grava no registrador de saída do canal.

A conversão acontece a cada ciclo de varredura, de modo que a saída analógica acompanha o valor calculado pelo programa do CLP sem nenhuma configuração adicional necessária.

Compatibilidade com a Série FP-X via Adaptador de Expansão

Apesar da designação da linha de produtos do FP0-A04V, ele também pode ser usado com os CLPs da série FP-X através do adaptador de expansão AFPX-EFP0 (também conhecido como Adaptador de Expansão FP-X FP0).

Este adaptador se conecta ao barramento de expansão da unidade de controle FP-X e fornece um conector de expansão compatível com FP0, permitindo que até três unidades de expansão FP0 — incluindo módulos analógicos, módulos de entrada de termopar e unidades de link de E/S da linha FP0 — se conectem como se estivessem conectadas a uma unidade de controle FP0.

Para projetistas de máquinas que já utilizam CLPs da série FP-X e precisam de canais de saída analógica que as unidades de expansão do FP-X podem não fornecer, ou para instalações que estão atualizando de FP0 para FP-X mantendo as unidades periféricas FP0 existentes, esse caminho de compatibilidade estende a vida útil do hardware FP0-A04V além da própria unidade de controle FP0.

Status de Legado e Produto Sucessor

O FP0-A04V está listado como Obsoleto no catálogo de produtos da Panasonic.

O substituto em produção atual é o FP0R-DA4 (AFP0RDA4), que fornece a mesma função de saída analógica de 4 canais no modo de compatibilidade de 12 bits, mas adiciona um modo de operação de alta resolução de 14 bits (1/16000 passos) para aplicações que exigem maior precisão de saída.

O FP0R-DA4 é retrocompatível com instalações FP0-A04V — ele pode operar no modo de compatibilidade FP0-A04V de 12 bits definindo seu interruptor de modo de acordo, e usa a mesma disposição de fiação dos terminais. Para usuários que mantêm instalações FP0-A04V existentes, o FP0R-DA4 é o substituto direto.

FAQ

P1: O FP0-A04V tem 4 canais de saída. Todos os quatro canais podem sair simultaneamente em valores diferentes?

Sim. Todos os quatro canais convertem e saem simultaneamente a cada ciclo de varredura do CLP.

O programa do CLP grava valores independentes no registrador de saída de cada canal em uma única varredura, e o FP0-A04V atualiza todos os quatro valores de saída analógica ao mesmo tempo.

Não há multiplexação ou compartilhamento de tempo entre os canais — cada canal tem seu próprio circuito conversor D/A dedicado.

P2: Qual é o tempo de assentamento após a atualização do registrador de saída — quão rápido a saída analógica atinge o novo valor?

O tempo de assentamento do FP0-A04V — o tempo desde que um novo valor digital é gravado no registrador do canal até que a saída analógica atinja o novo nível dentro da precisão especificada — está na faixa de alguns milissegundos para uma mudança de escala total.

O tempo de assentamento real depende da capacitância da carga (para saída de tensão) ou da resistência da carga (para saída de corrente).

Para a maioria das aplicações de atuadores industriais — inversores, servo drives, válvulas proporcionais — o tempo de assentamento é rápido em relação ao ciclo de varredura do CLP, de modo que a saída analógica acompanha efetivamente o último valor de registrador gravado a cada varredura.

P3: É necessária energia externa para o FP0-A04V e, em caso afirmativo, qual tipo?

Sim. Como outras unidades analógicas FP0, o FP0-A04V requer uma fonte de alimentação externa de 24V CC conectada aos seus terminais de entrada de energia — isso é separado da energia do barramento de 5V recebida através do conector de expansão da unidade de controle.

A energia do barramento de 5V (fornecida pela unidade de controle) gerencia a lógica interna; a energia externa de 24V CC alimenta os circuitos de saída analógica e aciona os níveis de tensão e corrente de saída. O cabo de alimentação (AFP0581) é o acessório padrão para esta conexão.

A faixa de tensão de operação é de 21,6 a 26,4V CC, o que cobre fontes de alimentação industriais padrão de 24V com tolerância de ±10%.

P4: A saída do FP0-A04V pode ser limitada para evitar que exceda uma faixa específica — por exemplo, limitando a saída a 0–10V em vez de ±10V?

A faixa de saída de hardware do FP0-A04V é fixa em ±10V (tensão) ou 0–20mA (corrente).

Não há limitação em nível de hardware para uma faixa mais estreita. A limitação da faixa de saída é feita no programa do CLP: o programa calcula o valor de saída, aplica seus próprios limites superior e inferior (por exemplo, limitando o valor gravado a 0–2000 para saída de 0–10V) e grava o valor limitado no registrador.

Essa limitação de software é flexível e pode ser alterada modificando o programa sem alterações de hardware.

P5: Qual é o status de proteção contra quebra de fio ou curto-circuito dos canais de saída analógica?

Os canais de saída de tensão do FP0-A04V não são protegidos contra curto-circuito no sentido convencional — conectar o terminal de saída V diretamente ao terminal COM fará com que o amplificador de saída tente conduzir zero volts através de impedância zero, o que pode danificar o estágio de saída ao longo do tempo.

Os canais de saída de corrente têm limitação de corrente inerente por seu projeto (são fontes de corrente constante), portanto, a saída de corrente é mais tolerante à variação da carga. 

Para uma operação confiável a longo prazo, certifique-se de que a carga conectada a cada canal de saída de tensão apresente uma impedância apropriada, conforme especificado no manual do módulo da série FP0.