MANUAL
Atuador - Linha CSR
CSR 12 - CSR 25 - CSR 50
INTEGRAL
MANUAL
Atuador – Linha CSR
CSR 12 – CSR 25 - CSR 50
INTEGRAL
Emissão Original :MAIO/2001
Revisão:2.0
SUMÁRIO
Seção 1 – Apresentação
07
1. Indentificação
08
2. Introdução
08
3. Recomendações de técnicas de segurança para o usuário
09
4. Função do Atuador no Sistema
10
5. Modelos de Atuadores
11
Seção 2 – Mecânica
12
1. Introdução
13
2. Modelos de Atuadores
13
3. Detalhes Construtivos dos Atuadores
15
4. DadosContrutivos
17
4.1 Reduções Entre a Manga e o Sistema Sensor de Posição
18
4.2 Descrição do Mecanismo Anti-Retorno
19
Seção 3 –OperaçãoControlador
22
1.Introdução
23
2.Operação do Atuador
23
3.Operação Local
23
3.1 Painel de Comando Local
23
3.1.1 Botoeira de Comando
24
3.1.2 Botão Parada de Emergência (Parada Local)
24
3.1.3 Botoeira de Seleção de Modo de Operação
24
3.1.3.2 Seletor de Modo na Posição Local
24
3.1.3.3 Seletor de Modo na posição Desligado
24
3.1.4 Sinalizador Verde (aberto), Vermelho (fechado) e Amarelo
Intermediário
24
3.1.5 Display LCD
25
3.1.6 Indicador Mecânico de Posição
25
3.2 Modos e Estados de Operação
25
3.2.1 Modos Deslilgado, Local e Remoto
25
3.2.1.1 Modo Local
25
3.2.1.2 Modo Desligado
25
3.2.1.3 Modo Remoto
25
3.2.2 Estados de operação ( Power Up, Aberto, Fechado, Abrindo,
Fechando, Parado)
26
3.2.2.1 Estado Power Up
26
3.2.2.2 Estado Aberto
26
3.2.2.3 Estado Fechado
26
3.2.2.4 Estado Abrindo
26
3.2.2.5 Estado Fechando
27
3.2.2.6 Estado Parado
27
3.2.2.7 Estado de Programação 27
3.3 Indicações do Displey LCD
27
3.3.1 Modo Power Up
28
3.3.2 Modo Normal
28
3.3.3 Modo de Programação 28
3.3.4 Modo Sequencial
28
3.4 Alarmes
28
4. Descrição do Controlador
31
4.1 Placa Controladora
31
4.1.1 Entradas Discretas
32
4.1.1.1 Chaves do Painel
32
4.1.1.2 Sensor Sobreaquecimento do Motor
32
4.1.1.3 Sensor do Contato auxiliar da Contactora
32
4.1.2 Entrada da Fases de Alimentação
32
4.1.3 Saídas
33
4.1.3.1 Saída Contactora A
33
4.1.3.2 Saída Contactora B
33
4.1.4 Chave S1 (Display)
33
4.1.5 RTC (Relógio de TempoReal)
33
4.1.6 Entradas Analógicas
33
4.1.6.1 Sensor de Posição
33
4.1.6.2 Transdutor deTorque
33
4.1.6.3 Leitura da Tensão de Alimentação
33
4.1.6.4 Sensor de Temperatura interna
33
4.1.7 Memória não Volátil – E2Prom
33
4.1.8 Memória RAM
34
4.1.9 Memória EPROM
34
4.1.10 Bateria
34
1. Indentificação dos Comandos
36
2. Arvore de Programação
38
Seção 4 – Interface Externa
45
1.Introdução
46
2.Entradas
46
2.1 Entrada 1 – Pino 5 de CN5 – Parada
46
2.2 Entrada 2 – Pino 6 de CN5 – Fecha
46
2.3 Entrada 3 – Pino 7 de CN5 – Abre
47
2.4 Entrada 4 – Pino 8 de CN5 – Inibe Local -Auto Remoto
47
2.5 Entrada 5 – Pino 9 de CN5 – ESD
48
2.6 Entrada 6 – Pino 10 de CN5 – Abre Posicionador ( ativa quando
configarado para GAMK )
48
2.7 Entrada 7 – Pino 11 de CN5 – Fecha Posicionador ( ativa quando
configurado para GAMK)
48
2.8 Entrada 8 – Pino 12 de CN5 – Alarme Posicionador ( ativa quando
configurado para GAMK)
49
3. Entrada Analógicas
49
3.1 Entrada I in – Pino 25 e 26 de CN5 – IOR interno
49
4. Saída Digital (on – off)
49
4.1 Saída 1
50
4.2 Saída 2
50
4.3 Saída 3
50
4.4 Saída 4
50
4.5 Saída 5
50
5. Saída Analógicas
50
5.1 Saída I out – Pino26 e 27 de CN5 – IOR Interno
50
6 Configuração do atuador com placa de I/Oremoto
51
6.1 Modo de Programação
51
6.2 Parâmetros de Programação
52
6.2.1 Fim de Curso de Fechamento
52
6.2.2 Modifica Fim de Curso de Fechamento
53
6.2.3 Fim de Curso de abertura
53
6.2.4 Modifica Fim de Curso de Abertura
54
6.2.5 Parâmetro da célula de carga para fechamento
54
6.2.6 Parâmetro da célula de carga para abertura
54
6.2.7 Torque Máximo de Fechamento
55
6.2.8 Torque Máximo de Abertura
55
6.2.9 Sobretorque
56
6.2.10 Sensibilidade de Posiçao
56
6.2.11 Comando ESD
56
6.2.12 Fechamento anti – horário
57
6.2.13 Fechamento por torque
57
6.2.14 Desconsidera torque na abertura
57
6.2.15 Inibe comando local
57
6.2.16 Desconsidera Teste de Fase
57
6.2.17 Sequência de Fase
58
6.2.19 Desconsidera torque em ESD
58
6.2.20 Desconsidera falta de fase em ESD
58
6.2.21 Retem comando
59
6.2.22 Modulante Instalado
59
6.2.23 Comando simultâneo na Entrada Remoto
60
6.2.24 Saída 1
60
6.2.25 Saída 2
61
6.2.26 Saída 3
62
6.2.27 Saída 4
62
6.2.28 Saída 5 (Alarme)
62
6.2.29 Amplia Tempo de Operação (Timming Control)
63
6.2.30 Tempo Movimento na Abetura
63
6.2.31 Tempo Parado na Abertura
63
6.2.32 Tempo Movimento no Fechamento
64
6.2.33 Tempo Parado no Fechamento
64
Seção 5 – Manuseio e Instalação
65
1. Introdução
66
2. Manuseio dos Atuadores
66
3. Instalação dos Autadores
69
3.1 Preparação
69
3.2 Instalação e Fixação
70
4. Conexões Elétricas
72
5. Aterramento
72
6.Montagem Mecânica
73
6.1 Ajuste dos limites de Posiçaõ do Atuador
73
6.2 Ajuste dos Limites de Posição do Atuador/Redutor
73
6.3 Ajuste dos Limites de Torque do Atuador
74
6.4 Ajuste do sinal 4 a 20mA
74
7. Montagem Mecânica – EPI'S
75
8. Montagem Eletromecânica – Cuidados Especiais
75
Seção 6 – Desenhos e Diagramas
76
1. Diagrama Elétrico Padrão do Atuador integral CSR12-25-50 77
2. Conjunto Dimensional CSR50 Forma A 77
3. Conjunto Dimensional CSR50 Forma B 77
APRESENTAÇÃO
SEÇÃO 1
Versão 2.0
Coester Automação SA.
Rua Jacy Porto, 1157 – São Leopoldo – RS – Brasil – CEP 93.025 –120 Fone: (051) 592-4000 – Fax: (051) 592-5044
1 Identificação
Este documento faz parte do projeto dos Atuadores COESTER da Linha CSR que fazem parte do STVM (Sistema de Telecomando de Válvulas Motorizadas).
2 Introdução
O Atuador COESTER da Linha CSR, foi desenvolvido baseado na experiência acumulada de vários anos na fabricação de Atuadores aliado a mais alta tecnologia de Hardware e Software disponível no mercado a fim de dar ao usuário a maior flexibilidade possível na configuração e emprego do Atuador.
Este manual foi dividido em seções específicas para facilitar a utilização, atualização e localização dos itens relevantes. Como os Atuadores podem ter configurações diferentes, o manual contem apenas as seções pertinentes ao Atuador fornecido. A seção 2 trata da parte mecânica e é incluída em todos os fornecimentos.
A seção 3 trata da operação do Atuador quando este for do tipo “Integral” ou “Inteligente” esta seção trata da parte de controle do Atuador de maneira geral descrevendo seu funcionamento. A seção 4 trata da interface externa do Atuador quando este é do tipo “Integral” ou “Inteligente” descrevendo como o atuador pode e deve ser configurado para operação correta e explorando todo seu potencial.
A seção 5 trata dos cuidados durante manuseio e instalação. A seção 6 contém os desenhos e diagramas do equipamento.
OBSERVAÇÃO
Este Manual foi elaborado para uma utilização máxima do Atuador. Se forem descritas entradas/saídas, funções, parametrização e outros detalhes, que não são possíveis com o Atuador em questão, estas devem ser desconsideradas.
ATENÇÃO !
Este manual foi elaborado para a instalação, colocação em serviço, operação e manutenção do Atuador. A multiplicidade dos parâmetros de ajuste não pode abranger qualquer possível variante imaginável e são por este motivo considerados somente como auxílios.
Coester Automação SA.
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3 Recomendações de técnicas de segurança para o usuário
Esta documentação contém as informações necessárias para a utilização específica do produto nele descrito. É dirigido a pessoal qualificado.
Indicações de perigo As indicações seguintes são para a sua segurança pessoal e para a segurança contra danos ao produto descrito e dos equipamentos a ele conectados. Recomendações de segurança e alertas para a prevenção de perigos para a vida e saúde dos usuários ou do pessoal de manutenção, ou respectivamente para a prevenção de danos materiais, são ressaltadas nesta documentação através dos símbolos ou sinalizações aqui definidas. Os conceitos utilizados, tem no sentido desta documentação, os seguintes significados:
PERIGO !!!
O símbolo de PERIGO chama atenção a perigos e seu manuseio bem como sua prevenção. Uma não observância pode lever a morte, graves danos corporais ou consideráveis perdas materiais.
ALERTA !
Se os alertas não forem observados, pode resultar a destruição do Atuador bem como dos equipamentos a ele conectados. Devem ser tomadas as respectivas medidas de precaução.
ATENÇÃO !
Junto a este símbolo são feitas recomendações importantes para a instalação, montagem e ligação dos equipamentos. Por favor observar estas recomendações irrestritamente na montagem do instrumento.
OBSERVAÇÃO
Indicações e outras recomendações ou complementações como tabelas e listas são incorporados pelo símbolo “i”. Estas se encontram na maioria no anexo.
Utilização funcional O Atuador só pode ser operado nos casos de aplicação descritos neste manual. A operação segura deste produto pressupõe um transporte e armazenamento adequado, instalação e montagem correta bem como operação e manutenção cuidadosa.
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4 Função do Atuador no Sistema
Atuadores Elétricos para válvulas, têm como características básicas:
Movimentar válvulas e outros elementos como comportas, dampers, etc., através do acionamento feito por motores elétricos, trifásicos ou monofásicos, de corrente alternada ou corrente contínua.
Comandar com segurança os movimentos para o conjunto Atuador/Válvula, bem como para a instalação em geral, através de módulos de controle de posição (mecanismos contadores de voltas) e de sensores limitadores do torque de saída e, quando aplicável, modular o posicionamento contínuo do conjunto, através de rastreamento, normalmente com sinais de controle entre 4 e 20 mA.
Permitir o acionamento manual do conjunto, quando da impossibilidade de fazê-lo eletricamente, seja pela falta momentânea de alimentação, seja no comissionamento da obra. O acionamento manual deve respeitar as condições ergonométricas de operação humana, e ser compatível com o tempo esperado para movimentação nesta forma.
Deve também, e acima de tudo, garantir a integridade física no caso de acionamento elétrico, acidental ou não, quando o movimento estiver sendo executado pela mão humana através de volante apropriado.
Quando o motor entrar em funcionamento, mesmo que após a movimentação manual, deve ter prioridade de acionamento, desarmando o sistema de acoplamento do manual.
Indicar a posição do conjunto Atuador/Válvula, através de mecanismo apropriado de indicação local.
Promover o correto acoplamento com a válvula, absorvendo os empuxos axiais presentes no acionamento de válvulas com haste roscada, quando for o caso.
Pela descrição acima, fica claro que os atuadores elétricos são máquinas simples, porém cercadas de grande responsabilidade funcional.
O projeto em questão, inova em vários pontos alguns conceitos como: o do controle do torque de saída, com indicação contínua ao longo do curso e do sistema de controle de posição absoluto. Todo o detalhamento destas implementações, será feito adiante.
Coester Automação SA.
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5 Modelos de Atuadores
Foram desenvolvidos 3 modelos básicos de atuadores, que associados a redutores permitem multiplicar as opções para válvulas multivoltas até 4.500 Nm de torque, e com redutores tipo ¼ de volta, multiplicar as opções para válvulas com este curso, até 50.000 Nm
Serão descritos neste manual os atuadoresCSR12, CSR25 e CSR50. Os redutores são construídos, mundialmente, dentro de tecnologia já consagrada e tradicional e portanto, não serão detalhados nesta descrição.
A definição e dimensionamento dos respectivos atuadores para cada válvula, seguem os critérios tradicionais onde os principais fatores para definição de cada modelo são:
Tipo de válvula (define o atuador multivoltas ou ¼ de volta); Classe de pressão e ∆P de trabalho (define a faixa de torque); Tempo de operação (define as velocidades necessárias);
Com estas variáveis dimensionadas, gera-se a combinação de atuadores com as válvulas e redutores se necessário.
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MECÂNICA
SEÇÃO 2
Versão 2.0
Coester Automação SA.
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1 Introdução
Este documento tem por objetivo descrever tecnicamente a parte mecânica incorporada aos atuadores da linha CSR - (CSR 12, CSR 25 e CSR 50).
2 Modelos de Atuadores
Para a linha CSR foram desenvolvidos 03 modelos básicos de atuadores, que associados a redutores tipo engrenagens paralelas, permitem multiplicar as opções para válvulas multivoltas até 4.500N.m de torque, e com redutores tipo ¼ de volta, multiplicar as opções para válvulas com este curso, até 50.000N.m. (Ver TABELAS II, III e IV)
A TABELA I a seguir, mostra a lista de modelos básicos e seus desmembramentos com os respectivos redutores. Os modelos CSR 12 e CSR 25, são compostos pelo mesmo conjunto mecânico, sendo as variações de torque, combinadas com as rotações de saída que são obtidas pela troca dos motores conforme a tabela.
Faixa de Torque Modelo Redutor multivolta
50-120 N.m CSR 12 100-250 N.m CSR 25 200-650 N.m CSR 50 170-800 N.m CSR 25 RR 10 350-1700 N.m CSR 25 RR 20 700-2000 N.m CSR 50 RR 20 1400-3000 N.m CSR 50 RR 40 3000-4500N.m CSR 50 RR 80
Rango de Torque
Modelo
Reductor ¼ de vuelta
6000 N.m CSR 12 RS 600 12.000 N.m CSR 25 RS 1825 15.000 N.m CSR 12 RS 1825G 18.000 N.m CSR 25 RS 1825 G 24.000 N.m CSR 12 RS 3030 G 30.000 N.m CSR 25 RS 3030 G 30.000 N.m CSR 50 RS 3030 50.000 N.m CSR 25 RS 5035G 50.000 N.m CSR 50 RS 5035 Tabela I
Coester Automação SA.
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Atuadores Elétricos Multivoltas
Resumo das Performances - Motores Trifásicos - 440V/60Hz Modelo Torque de Saída (N.m) ∅ ∅∅ ∅ Máx. Haste (mm) Empuxo Máximo (daN) Velocidades De Saída (RPM) MOTOR
Potência Rotação Corrente (A) KW RPM NOM. BLOQUEIO 50 - 70 179 1,1 1800 2,4 13 50 - 90 144 1,1 1800 2,4 13 50 - 100 104 1,1 1800 2,4 13 CSR 12 50 - 120 42 4000 72 0,75 1800 1,8 11 50 - 120 60 0,55 1800 1,5 8,3 50 - 120 43 0,55 1800 1,5 8,3 50 – 120 35 0,55 1800 1,5 8,3 50 – 120 26 0,37 1800 1,5 8,3 50 – 150 179 2,2 1800 4,3 29 50 - 150 144 2,2 1800 4,3 29 100 - 200 104 2,2 1800 4,3 29 CSR 25 100 - 250 42 10000 72 2,2 1800 4,3 29 100 - 250 60 2,2 1800 4,3 29 100 - 250 43 1,1 1800 2,4 13 100 - 250 35 1,1 1800 2,4 13 100 - 250 26 0,75 1800 1,8 11 100 - 300 145 3,7 1800 6,8 51 100 - 400 104 3,7 1800 6,8 51 150 - 500 72 3,7 1800 6,8 51 CSR 50 150 - 500 52 15000 60 3,7 1800 6,8 51 150 - 650 43 3,7 1800 6,8 51 150 - 650 35 2,2 1800 4,3 29 150 - 650 26 2,2 1800 4,3 29 Tabela II Atuadores com Redutores Multivoltas Resumo das Performances - Motores Trifásicos - 440V/60Hz Modelo Torque de Saída (N.m) ∅ ∅∅ ∅ Máx. Haste (mm) Empuxo Máximo (daN) Velocidades de Saída (RPM) MOTOR Potência Rotação Corrente (A) KW RPM NOM. BLOQUEI0 CSR 25 + 170 - 800 18 2,2 1800 4,3 29 RR10 170 - 800 60 15000 11 1,1 1800 2,4 13 170 - 800 8,4 1,1 1800 2,4 13 CSR 25 + 350 - 1300 70 20000 13 2,2 1800 4,3 29 RR20 350 - 1700 9 2,2 1800 4,3 29 CSR 50 + 700 - 2000 70 20000 13 3,7 1800 6,8 51 RR20 700 - 2000 9 3,7 1800 6,8 51 CSR 50 + 80 30000 13 3,7 1800 6,8 51 RR40 1400-3000 9 3,7 1800 6,8 51 5,4 3,7 1800 6,8 51 CSR 50 + 3000-4500 5,4 3,7 1800 6,8 51 RR80 3000-4500 80 100000 4,5 2,2 1800 4,3 29 3000-4500 3,2 2,2 1800 4,3 29 Tabela III
Coester Automação SA.
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Atuadores com Redutores ¼ VOLTA
Resumo das Performances - Motores Elétricos - 440V/60Hz Modelo Torque Máx. de Saída
(N.m) Fech. 45°°°° Abert. Tempo de Operação (Seg/90°°°°) MOTOR
Potência Rotação Corrente (A) KW RPM NOM. BLOQUEI0 CSR 12 +RS600 6000 3800 4800 40 / 6833 92 0,75 1800 1,8 11 0,55 1800 1,5 8,3 0,37 1800 1,12 5,62 CSR 25 +RS1825 12000 7800 12000 32 / 3853 / 65 88 2,2 1800 4,3 29 1,1 1800 2,4 13 0,75 1800 1,8 11 CSR 25 +RS1825G 18000 12000 18000 66 / 96 / 115160 / 197 2,2 1800 4,3 29 1,1 1800 2,4 13 CSR 50 +RS3030 30000 19800 30000 44 / 53 / 7491 / 122 3,7 1800 6,8 51 2,2 1800 4,3 29 CSR 50 +RS5035 50000 32000 50000 46 / 67/ 80 / 112 3,7 1800 6,8 51 Tabela IV
Somente serão descritos os atuadores CSR 12, CSR 25 e CSR 50. Os redutores são construídos, mundialmente, dentro de tecnologias já consagradas e tradicionais e portanto, não serão detalhados nesta descrição.
A definição e dimensionamento dos respectivos atuadores para cada válvula, seguem os critérios tradicionais onde os principais fatores para definição de cada modelo são:
Tipo de válvula (define o atuador multivoltas ou ¼ de volta) Classe de pressão e P de trabalho (define a faixa de
torque)
Tempo de operação (define as velocidades necessárias) Com estas variáveis dimensionadas, gera-se a combinação de atuadores com as válvulas e a conseqüente composição apresentada na parte inicial deste documento.
3 Detalhes Construtivos dos Atuadores
A representação esquemática a seguir, servirá para descrever o funcionamento e os componentes do sistema de engrenagens diferenciais que garantem aos atuadores da linha CSR, auto-travamento, alta capacidade de redução e acionamento manual sempre disponível, sem necessidade de acoplamentos com tradicionais alavancas, podendo inclusive auxiliar o motor concomitantemente.
Coester Automação SA.
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O motor, responsável pelo movimento do equipamento, aciona um par de engrenagens, nas quais se processa o que chamamos de redução primária.
Daí, o movimento continua no par coroa/sem-fim, que aciona a engrenagem cônica inferior, responsável pelo movimento das engrenagens planetárias, ligadas à manga de saída. Este mecanismo, chamado de DIFERENCIAL, tem duas características marcantes:
Permite giro independente das rodas cônicas maiores, o que, associado ao sistema anti-retorno, impede que o volante seja movimentado através do motor, mas permite que o mesmo esteja sempre disponível para movimento partindo dele. Permite uma redução extra de 1:2, pelo fato de que o
princípio de funcionamento deste tipo de mecanismo estar baseado em rodas maiores com igual número de dentes. O movimento da manga de saída, ligado à válvula acionada, sente maior ou menor resistência, transferindo uma carga correspondente para o mecanismo anti-retorno, ao qual está associado o eixo de comando do sensor eletrônico de torque (EIXO ATIVADOR), que trabalha sempre sob compressão, deformando mais ou menos os strain gages ligados a ele, informando para a placa controladora o valor da deformação, que é processado como valor correspondente de torque.
Além disso, está associada à manga de saída, uma tomada de movimento que devidamente reduzida, produz o giro do eixo do sistema sensor de posição. Cada válvula, dependendo do curso, terá um conjunto específico de redução, embora variações de
TOMADA DE MOVIMENTO
P/ CONTROLE DA POSIÇÃO SEM-FIM
ENGRENAGEM PLANETÁRIA COROA ENGRENAGEM CÔNICA INFERIOR SISTEMA ANTI-RETORNO REDUÇÃO PRIMÁRIA MOTOR SENSOR ELETRÔNICO DE TORQUE FIGURA 3.1
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requer pelo menos 04 operações completas do elemento atuado. Se porém, o número de voltas, corresponder a mais de 340° de curso do sensor de posição, será necessário trocar o trem de engrenagens. Porém, o dimensionamento deste conjunto de engrenagens, sempre deixa ampla margem para estas eventualidades. Com giro máximo previsto, de 288°, sempre haverá reservas para aumentos significativos de curso. Para cursos menores, não há problemas.
4 Dados Construtivos
Os atuadores da linha CSR, tem como característica fundamental, a dispensa de alavancas para acoplamento do sistema de comando manual. Por isso, o acionamento manual está sempre disponível, permitindo operação simultânea com o motor, sem o menor risco para o operador.
A tabela a seguir, apresenta a relação entre o número de voltas no volante para cada volta na manga de saída (eixo da válvula ou entrada do redutor secundário) e outros dados associados. TABELA DE REDUÇÕES E ESFORÇOS PARA ACIONAMENTO MANUAL MODELO TORQUE
MÁX. φ DO VOLANTEmm. N°VOLTAS VOLVOLTAS DA MANGA FORÇA MÁX. PARA ACION. MANUAL CSR12 120 N.m 450 2 27 Kgf CSR25 250 N.m 450 2 55 Kgf CSR50 650 N.m 375 21,71 32 Kgf
Os Atuadores da linha CSR, conforme descrito anteriormente, apresentam duas reduções na cadeia cinemática entre o motor e a manga de saída.
A redução total deve ser acrescida a taxa de 2:1, resultante do sistema planetário.
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REDUÇÕES NA CADEIA CINEMÁTICA ENTRE O MOTOR E A MANGA
MODELO REDUÇÃO PRIMÁRIA REDUÇÃO SECUNDÁRIA
RPM RED. ENGR. MÓDULO
(mm) (mm)a RED. COROA SEM-FIM MÓDULO NORM AL 26 1:2,9 20:58 1,5 58,5 1:11 33 3 2,75 35 1:2,25 24:54 1,5 58,5 1:11 33 3 2,75 CSR12 43 1:1,79 28:50 1,5 58,5 1:11 33 3 2,75 60 1:1,29 34:44 1,5 58,5 1:11 33 3 2,75 72 1:1,053 38:40 1,5 58,5 1:11 33 3 2,75 104 1:1,79 28:50 1,5 58,5 1:4,625 37 8 2 144 1:1,29 34:44 1,5 58,5 1:4,625 37 8 2 179 1:1,053 38:40 1,5 58,5 1:4,625 37 8 2 26 1:2,9 20:58 1,5 58,5 1:11 33 3 2,75 35 1:2,25 24:54 1,5 58,5 1:11 33 3 2,75 43 1:1,79 28:50 1,5 58,5 1:11 33 3 2,75 CSR 25 60 1:1,29 34:44 1,5 58,5 1:11 33 3 2,75 72 1:1,053 38:40 1,5 58,5 1:11 33 3 2,75 104 1:1,79 28:50 1,5 58,5 1:4,625 37 8 2 144 1:1,29 34:44 1,5 58,5 1:4,625 37 8 2 179 1:1,053 38:40 1,5 58,5 1:4,625 37 8 2 26 1:2,9 18:52 2 70 1:11,25 45 4 2,5 35 1:2,18 22:48 2 70 1:11,25 45 4 2,5 43 1:1,8 25:45 2 70 1:11,25 45 4 2,5 CSR 50 60 1:1,26 31:39 2 70 1:11,25 45 4 2,5 72 1:1,059 34:36 2 70 1:11,25 45 4 2,5 104 1:1,8 25:45 2 70 1:4,625 37 8 2,5 145 1:1,26 31:39 2 70 1:4,625 37 8 2,5
4.1
Reduções Entre a Manga e o Sistema Sensor de Posição
Todos os atuadores da linha CSR, utilizam o mesmo kit modular para adequação do número de voltas, que inicia com a chamada redução N° 1, que se dá entre o sem-fim da manga (com duas entradas), e a coroa da tomada de movimento (20 dentes), resultando numa taxa de redução de 1:10.
As demais reduções, denominadas complementares, resultam de projeto COESTER, visando tornar mais compacto o sistema de redução, consistindo no agrupamento de tantas reduções quantas forem necessárias para o determinado número de voltas, sendo que cada estágio resulta numa taxa de 1:3,5.
Resumindo, teremos: Redução N° 1 = 1:10
Redução Complementar = 1:3,5 / Estágio
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TABELA DE REDUÇÕES PARA SISTEMA SENSOR DE POSIÇÃO (cames)
Estágios Complementares 1 2 3 4 5 6
Redução entre Manga e
Sensor. 10:1 35:1 122,5:1 428,8:1 1500:1 5252:1 Número de voltas do Atuador Até 8 8 à 28 28 à 98 98 à 343 343 à
1200 1200 à4200 Ângulo de giro do Sensor Máx
288° 82° à288° 82°à288° 82°à288° 82°à288° 82°à288° Nota: para sem fim de duas entradas, considerar o dobro do número de voltas.
4.2
Descrição do Mecanismo Anti-Retorno
O mecanismo anti-retorno, impede que o acionamento elétrico, movimente o volante. Também é responsável pela transmissão da carga para o sensor de torque.
O desenho abaixo (Fig.4.1), permite esclarecer estas características. O anel externo, denominado de “ANEL ÂNCORA”, está ligado ao “EIXO ATIVADOR”, que transfere a carga para o Sensor Eletrônico.
A engrenagem cônica superior, está ligada ao sistema anti-retorno, através do “TAMBOR LOBULAR” que, pela sua geometria, comprime os “ROLOS DE ATAQUE” contra a parede do “ANEL ÂNCORA”, impedindo que os dentes do “PRATO DO VOLANTE”, sejam atingidos, evitando com isso movimentos indesejados do volante.
Por outro lado, os dentes do “PRATO DO VOLANTE”, ao se movimentarem, empurram os “ROLOS DE ATAQUE”, para uma região de folga, até que encostem, 2 a 2, nos encostos do “TAMBOR LOBULAR”, movimentando a engrenagem cônica superior, e por conseqüência transmitindo movimento para a manga de saída, movimento este que pode ser isolado caso o motor esteja desligado, ou simultâneo no sentido de auxiliar o motor ou mesmo de retardar seu trabalho.
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Fig 4.1
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Fig 4.2
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OPERAÇÃO
CONTROLADOR
SEÇÃO
3
Versão 2.0
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1 Introdução
Esta seção descreve a operação do Atuador, o funcionamento do sistema de controle e sua configuração.
2 Operação do Atuador
Para operar o Atuador, podemos utilizar a Botoeira do painel frontal ou enviar comandos através das interfaces externas. Abordaremos a seguir a operação local utilizando o painel frontal e descreveremos os estados do Atuador tanto em modo local como em remoto. A operação através de comandos externos esta descrita na seção seguinte que trata da Interface externa incluída em seu Atuador que pode ser de tipos diferentes.
3 Operação LOCAL
3.1 Painel de Comando Local.
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Botão de Parada Local
Transpector IRDA (opcional)
Sinaleiro Vermelho
(Fechado)
Botoeira de
Comando
Indicador Mecânico
de Posição
Display LCD
Sinaleiro Verde
(Aberto)
Botoeira de
Seleção de Modo
O Painel de comando local possui botoeiras de comando (3), luzes de sinalização (2), Display LCD alfanumérico e um indicador mecânico de posição.
3.1.1Botoeira de Comando.
A botoeira de comando é do tipo impulso, ou seja, sem retenção e quando acionada no sentido horário, comanda fechamento manual. No sentido contrario (anti-horário) comanda abertura manual.
O acionamento do Botão é validado após no mínimo 100ms na posição de comando para evitar que algum surto na entrada acione o Atuador.
Esta botoeira só está ativa no modo de operação Local e inicia um ciclo de fechamento ou abertura.
3.1.2Botão Parada de Emergência (Parada Local).
O botão é do tipo com retenção e validado após no mínimo 100ms de acionamento.
Interrompe imediatamente um ciclo de abertura ou fechamento em qualquer um dos modos de operação.
3.1.3 Botoeira de Seleção de Modo de Operação.
O Seletor de Modo é do tipo com retenção e o acionamento é validado após no mínimo 100ms na posição de comando para evitar que algum surto na entrada modifique o modo de operação do Atuador.
3.1.3.1 Seletor de Modo na posição Remoto.
Coloca o Atuador no modo de operação Remoto. 3.1.3.2 Seletor de Modo na posição Local.
Coloca o Atuador no Modo de operação Local. 3.1.3.3 Seletor de Modo na posição Desligado.
Coloca o Atuador no Modo de operação Desligado. 3.1.4Sinalizador Verde (aberto), Vermelho (fechado) e Amarelo (intermediário)
O Sinalizador Verde (aberto) e Vermelho (fechado) do painel frontal deverá adotar uma das seguintes indicações, dependendo do estado do Atuador.
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Estado
Verde
Vermelho
Fechado
Desligado
Ligado
Aberto
Ligado
Desligado
Abrindo
Piscando
Ligado
Fechando
Ligado
Piscando
Parado
Ligado
Ligado
Obs: Parado é quando na posição intermediária sem movimento.
3.1.5 Display LCD
O Painel Frontal do Atuador possui um Display de Cristal Liquido com iluminação posterior com 2 linhas de 16 caracteres alfanuméricos.
3.1.6 Indicador Mecânico de Posição
Indica sempre a posição da válvula, damper ou outro dispositivo que esteja sendo acionado mesmo com falta de energia. Esta mecanicamente conectado através de um sistema de redução ao eixo do de acionamento do atuador.
3.2 Modos e Estados de Operação.
3.2.1 Modos Desligado, Local e Remoto.
O Atuador possui três modos de operação, estes modos são selecionados através da botoeira de Seleção de Modo” (Local / Desligado / Remoto) no painel frontal do Atuador.
3.2.1.1 Modo Local.
Quando em modo Local, o Atuador atende aos comandos de Abertura e Fechamento da Válvula, comandados pela Botoeira de Comando de Abertura ou de Fechamento (Abre / Fecha) no Painel Frontal do equipamento. Executa parada quando o botão Parada de Emergência do Painel Frontal do equipamento é acionado. Obs.: O Atuador não aceita comando se estiver com algum alarme que impeça seu funcionamento (ver alarmes).
3.2.1.2 Modo Desligado.
Quando em modo Desligado, Não aceita nenhum comando ou para o comando que está sendo executado a não ser que a opção de “Inibe Local” esteja Ativada (ver configuração do Atuador). 3.2.1.3 Modo Remoto.
Quando em modo Remoto, o Atuador deverá atender os comandos recebidos através da interface externa instalada (ver a seção que trata da interface externa para ver o funcionamento neste modo)
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3.2.2 Estados de Operação (Power Up, Aberto, Fechado, Abrindo, Fechando, Parado).
O Atuador poderá adotar um dos estados descritos a seguir: 3.2.21 Estado Power Up
Logo após ser energizado, o Atuador assume o estado de Power Up. Neste estado, executa o autoteste de toda a parte eletrônica e verifica a consistência da base de dados de configuração e de curvas (se houver). Os resultados dos testes são mostrados no display a medida que são executados. Durante este período, nenhum dos dois sinaleiros estará aceso e não poderá receber comandos em nenhum dos modos de operação.
3.2.2.2 Estado Aberto.
O Atuador passa para este estado quando parou o ciclo de abertura pôr um dos seguintes motivos:
Atingiu o fim de curso programado. 3.2.2.3 Estado Fechado.
O Atuador passa para este estado quando parou o ciclo de fechamento pôr um dos seguintes motivos:
Atingiu o fim de curso programado. 3.2.2.4 Estado Abrindo.
O Atuador passa para este estado quando inicia um ciclo de abertura pôr um dos seguintes motivos:
Foi comandada a abertura no modo Remoto
Foi comandado posicionar no modo Remoto e a posição requerida é mais aberta que a atual
Foi comandado ESD no modo Remoto e o comando programado é Abrir
Foi comandado ESD no modo Remoto e o comando programado é posicionar e a posição requerida é mais aberta que a atual
Foi acionado o Botão de Abertura Manual no modo Local O Atuador permanece neste estado até o final do ciclo que pode se dar através dos seguintes motivos:
Atingiu o fim de curso programado.
Atingiu a posição programada (% do curso total) - Comando posicionar ou ESD com posicionar
Atingiu o limite de Torque de Abertura Foi acionado o Botão Parada de Emergência
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3.2.2.5 Estado Fechando.
O Atuador passa para este estado quando inicia um ciclo de fechamento pôr um dos seguintes motivos:
Foi comandado o Fechamento no modo Remoto
Foi comandado posicionar no modo Remoto e a posição requerida é mais fechada que a atual
Foi comandado ESD no modo Remoto e o comando programado é Fechar
Foi comandado ESD no modo Remoto e o comando programado é posicionar e a posição requerida é mais fechada que a atual
Foi acionado o Botão Fechamento Manual no modo Local O Atuador permanece neste estado até o final do ciclo que pode se dar através dos seguintes motivos:
Atingiu o fim de curso programado.
Atingiu a posição programada (% do curso total) - Comando posicionar ou ESD com posicionar
Atingiu o limite de Torque de Fechamento Foi acionado o Botão Parada de Emergência
Foi comandada mudança de modo (Local/Desligado/Remoto) (Opção “Inibe Local” não ativa)
Ocorreu algum alarme que exija parada. 3.2.2.6 Estado Parado.
O Atuador passa para este estado pôr um dos seguintes motivos: Foi acionado o Botão Parada de Emergência
Foi comandado Parada no modo remoto
Foi comandada mudança de modo (Local/Desligado/Remoto) (Opção “Inibe Local” não ativa)
Foi ultrapassado o limite de Torque de Abertura ou Fechamento e não atingiu o Fim de Curso programado correspondente.
Ocorreu algum alarme que exija parada 3.2.2.7 Estado de Programação.
O Atuador passa para este estado quando entra no modo de programação (ver capitulo ''Arvore de Programação“ no anexo desta seção). Neste modo, o atuador não aceita nenhum comando de acionamento local ou externo.
3.3 Indicações do Display LCD
O Painel Frontal do Atuador possui um Display de Cristal Liquido com iluminação posterior com 2 linhas de 16 caracteres alfanuméricos.
O Display LCD, opera em três modos, modo Power Up, modo
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3.3.1 Modo Power Up.
Durante o estado de “Power Up” do Atuador (quando é ligado), o Display mostra uma seqüência de informações de teste e configuração.
Cada informação de configuração permanece no Display LCD durante 1,5 segundos.
3.3.2 Modo Normal.
Durante a operação normal do Atuador, o Display LCD mostra as informações de posição, alarmes e torque caso o Atuador seja dotado de sensor de torque eletrônico. Os alarmes só são mostrados se existe algum alarme ativo ou na área de registro de alarmes. Neste caso, cada alarme é mostrado de maneira seqüencial durante 2 segundos cada.
3.3.3Modo de Programação.
Durante o modo de programação o Display LCD mostra as informações de parametro programável do atuador, as informações são mostradas de forma sequencial comandados pelas botoeiras frontais do atuador. O atuador sai do modo de programação e vai para o modo normal, automáticamente depois de um periodo de inatividade da botoeira.
3.3.4 Modo Seqüencial.
Na parte interna, uma chave (S1) permite que as informações internas do Atuador sejam mostradas de maneira seqüencial, ou seja, a cada toque na chave, a próxima informação é exibida no Display LCD.
O modo seqüencial permanece até que seja mostrada novamente a posição atual no Display LCD. Neste momento, se houver algum alarme ativo, ele será mostrado como se estivesse no modo normal.
3.4 Alarmes.
Durante a operação do Atuador, são monitorados vários parâmetros de funcionamento e qualquer anormalidade gera um alarme que é mostrado no Display LCD.
No Atuador, podemos classificar os alarmes em duas categorias, alarmes considerados abortivos, ou seja, cancelam a operação e os informativos.
Uma vez gerado, o alarme é registrado em duas áreas independentes, uma de alarmes locais e outra de alarmes remotos. Cada uma destas áreas de alarme é mostrada de acordo
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alarme ativo (condição de alarme), nenhum alarme será mostrado no Display LCD. Para apagar os registros da área de alarmes do modo Remoto em Atuadores que possuem comando remoto através de placa de comunicação FieldBus (AnyBus) é necessário enviar um comando Quitar Alarmes através da rede. Para Atuadores dotados de comando remoto através de placa de expansão de I/O a área de alarme tambem é apagada quando da troca de modo de operação.
No Display LCD o alarme é mostrado na linha inferior com o seguinte formato: [AL: xxxxxxxxxxx] - onde xx...xx é a descrição do alarme.
Alarmes:
"AL: Falta Fase "
Foi detectado falta de fase
"AL: Torque Max. “
Atuador atingiu o torque máximo programado na Abertura ou Fechamento
"AL: Parada Local"
Foi acionado o Botão de Parada Local no Painel Frontal
"AL: Travado "
Depois de um alarme de torque em um sentido (Abertura ou Fechamento) o alarme voltou a ocorrer durante os 3 primeiros segundos do movimento em sentido contrário.
"AL: Oper.Incomp."
Não conseguiu completar a operação designada pôr motivo de alarme ou parada comandada.
"AL: Sobreaquec. “
Atingiu o limite máximo de temperatura de operação do motor elétrico
"AL: Mot.Energ. "
Falha no acionamento do Motor.
"AL: Mot.Energ.FC"
Falha no desligamento do motor após atingido o fim de curso programado.
"AL: Mot.Energ.Pd"
Falha no desligamento do motor após o comando de parada.
"AL: Sem Prog. "
Atuador sem programação
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"AL: Tensao Alta "
Tensão Alta na Entrada de 24VDC (Verificar alimentação do Atuador).
"AL: Tensao Baixa"
Tensão Baixa na Entrada de 24VDC (Verificar alimentação do Atuador).
"AL: FC ABS Abert"
Ultrapassou o Limite Absoluto do Fim de Curso de Abertura (1014). Só em atuadores com Sensores de Posição.
"AL: FC ABS Fecha"
Ultrapassou o Limite Absoluto do Fim de Curso de Fechamento (10). Só em atuadores com Sensores de Posição.
"AL: FC PRO Abert"
Ultrapassou o Limite do Fim de Curso Programado de Abertura. Só em atuadores com Sensores de Posição.
"AL: FC PRO Fecha"
Ultrapassou o Limite do Fim de Curso Programado de Fechamento. Só em atuadores com Sensores de Posição.
"AL: Local Inib. "
Foi tentado comandar localmente o atuador e a opção “Inibe Local” esta ativa.
"AL: Trocar Bater"
A bateria interna de Lítio esta com pouca carga, providenciar a substituição pôr uma nova
"AL: Falha Posic "
Falha na entrada do posicionador Analógico (quando opção de interface 4-20mA instalada – Modulante)
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4 Descrição do Controlador
O Atuador Coester da Linha CSR é um equipamento baseado em uma tecnologia mecânica consagrada e dotado de uma eletrônica de comando que incorpora a mais alta tecnologia disponível no mercado.
Nos capítulos seguintes vamos abordar cada um dos detalhes de funcionamento da parte eletrônica e seu Software para que o usuário de posse destes conhecimentos possa tirar o máximo de proveito do equipamento. Abaixo um diagrama de blocos das placas que compõe o sistema de controle e suas conexões.
CPU 80196 RAM 64Kb EPROM 64Kb E2Prom (Dados Conf.)
Entradas Opto Isoladas Saidas Controlador
de Segurança RTC
Watchdog / Supervisório Bateria
Placa Controladora
Sensor Torque Sensor Posição Sensor Termico Motor Retorno Contactor Trifasico Fonte Chaveada e Filtros 24 VAC Contactora MotorPlaca de Painel
LCD 2 x16 Backlight Sinaleiro Chaves de Comando Entradas Anal.Diagram de Blocos do Controlador
4.1 Placa Controladora.
O controle do Atuador está a cargo de uma placa controladora que é baseada em um microcontrolador Intel de 16 bits (80C196) com 64 Kbytes de memória de programa (Firmware), 64 Kbytes de memória RAM, relógio de tempo real (RTC), memória não volátil E2Prom, circuito de segurança de acionamento das contactoras
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de comando do motor baseado em um microcontrolador auxiliar, circuito de Watchdog, circuito de verificação de carga da bateria interna e uma fonte chaveada com varias saídas de tensão. A seguir uma breve descrição de cada entrada e saída da placa controladora e de seus componentes internos.
4.1.1 Entradas Discretas.
4.1.1.1 Chaves do Painel.
São cinco entradas para as chaves do painel que são: Comando Abre, Comando Fecha, Modo Remoto, Modo Local e Parada Local de Emergência. As chaves do painel são do tipo NA (Normalmente Aberto) com exceção da Parada Local de Emergência que é do tipo NF (Normalmente Fechado).
4.1.1.2 Sensor Sobreaquecimento do Motor.
O sensor de sobreaquecimento indica que o motor ultrapassou a temperatura máxima de operação. O Atuador fica inibido até que a temperatura normalize. É do tipo NF (Normalmente Fechado). O Atuador pode ser operado pelo comando remoto ESD se a Opção “Desconsidera Sobreaquecimento em ESD” estiver ativa. 4.1.1.3 Sensor do contato auxiliar da Contactora.
Indica que a contactora foi acionada. Utilizada para verificar se o motor continua em funcionamento após o comando de parada ou se não conseguiu energizar o motor durante o acionamento. Passa em série pelo contato auxiliar de cada contactora que é do tipo NF (Normalmente Fechado).
4.1.2 Entrada das Fases de Alimentação.
Verificar no Power Up do sistema a correta seqüência de fase (RST) e comanda a correção se necessário.
Durante a operação, verificar a falta de alguma fase. Em caso positivo, acionar o alarme de Falta de Fase. O Atuador ficara inibido enquanto durar a falha de falta de fase.
O Atuador pode ser operado pelo comando remoto ESD se a Opção “Desconsidera Falta de Fase em ESD” estiver ativa. 4.1.3 Saídas.
4.1.3.1 Saída Contactora A.
Comanda abertura ou fechamento da Válvula, ativo somente durante o ciclo de movimento. Aciona o Motor em um dos
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4.1.3.2 Saída Contactora B.
Comanda abertura ou fechamento da Válvula, ativo somente durante o ciclo de movimento. Aciona o Motor em um dos sentidos.
4.1.4Chave S1 (Display).
Chave de comando do modo seqüencial do Display, é do tipo sem retenção e o tempo de acionamento mínimo para validação é de 60ms.
4.1.5RTC (Relógio de Tempo Real).
O Atuador utiliza os dados de Data e Hora fornecidos pelo RTC interno para indicar o inicio e fim de cada movimento de abertura ou fechamento nos registros de curvas de torque. Estes dados só estão disponíveis quando o atuador estiver equipado com placa AnyBus.
4.1.6 Entradas Analógicas.
4.1.6.1 Sensor de Posição.
Através do Sensor de posição, obtém-se a posição absoluta da válvula. Deverá servir como parâmetro para a programação dos Fim de Curso de Abertura e Fechamento.
Durante o Ciclo de Abertura e Fechamento, deverá ser monitorado para verificar se alcançou a posição programada para finalizar o ciclo.
4.1.6.2 Transdutor de Torque.
Indica Torque instantâneo a que esta sendo submetida a Válvula. É monitorado durante os Ciclos de Abertura e Fechamento para verificar se atingiu o Torque de Abertura ou Fechamento Programado, finalizando o ciclo.
4.1.6.3 Leitura da tensão de Alimentação.
Monitora a tensão de alimentação e alarmes de Sub e Sobre tensão são gerados.
4.1.6.4 Sensor de Temperatura interna.
Fornece a temperatura interna do Atuador. Não gera alarme. 4.1.7 Memória não volátil – E2Prom.
É a memória onde são guardados todos os parâmetros de configuração do atuador. Esta memória não depende da bateria para manutenção dos dados.
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4.1.8Memória RAM.
Guarda os dados de rascunho do processamento e as ultimas 500 curvas de torque (Abertura e Fechamento). Os dados são mantidos pela bateria de Lítio durante a falta de energia.
4.1.9Memória EPROM.
Guarda o programa (Firmware) do Atuador, a versão instalada é mostrada no display durante o Modo de Power Up e no Modo Seqüencial.
4.1.10Bateria
A Bateria de Lítio de 3Vdc é utilizada apenas para manter os dados da Memória RAM. Os dados de configuração do atuador NÃO necessitam da bateria para serem mantidos. O Atuador permanece funcionando normalmente mesmo com a bateria totalmente esgotada (descarregada). A única degradação da falta da Bateria é a perda das curvas de torque no caso de uma falta de energia.
4.2 Interface Externa.
Atualmente podem ser de três tipos: “I/O Remoto” onde os comandos podem ser executados local ou remotamente através de entradas de tensão ou contatos secos de reles e saídas para monitorar o funcionamento do Atuador . Opcionalmente pode ser incluído a este modelo uma placa posicionadora analógica para transformar o Atuador em “modulante” com entrada e saída do tipo 4-20mA ou 0-20mA ou 0-10V.
O segundo tipo de interface externa é a comunicação Modbus RTU, esta comunicação esta disponível diretamente na placa do painel do Atuador quando este não possui interface Infravermelha do tipo IrDA. Através desta interface é possível comandar, configurar e receber o estado de operação do Atuador e de seus componentes internos, inclusive a curva de torque de cada movimento executado.
O terceiro tipo de interface externa é através de uma rede de campo (FIELDBUS) que pode ser dos seguintes tipos: Modbus Plus, DeviceNet, ControlNet, Profibus DP, CANOpen, LonWorks ou outro sob Consulta.
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ÁRVORE DE
PROGRAMAÇÃO
SEÇÃO 3 - Anexo A
Versão 2.0
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1 Identificação dos comandos
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Botão de Parada Local
Transpector IRDA
(opcional)
Sinaleiro Vermelho
(Fechado)
Botoeira de
Comando
Indicador Mecânico
de Posição
Botoeira de
Seleção de Modo
Sinaleiro Verde
(Aberto)
Display LCD
Simbologia utilizada:
S1
= Pressionar S1
PL
= Botão de Parada Local
CM
= Botoeira de Comando
SL
= Chave Seletora de Comando
P
= Botão de Parada Local Acionado
NP
= Botão de Parada Local Não Acionado
A
= Comando Abre
F
= Comando Fecha
D
= Seleção de Modo Desligado
R
= Seleção de Modo Remoto
L
= Seleção de Modo Local
Observações:
SENHA PADRÃO = 0000
Caso senha alterada aparece a tela:
| Modo Programar | | Senha inválida |
Abrir a tampa e, pressionar S1:
| Alterar SENHA | | Abr=NÃO Fech=SIM |
CM = F
| Prog Nova SENHA | | Entra SENHA #### |
SL = L (seleciona os dígitos)
CM = A ou F (incrementa ou decrementa o dígito selecionado)
| Confirma Nova | | Senha = ##### |
CM = F
Chave S1
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