Step 7 Widerstandsmessung mit AI 8xU/I/R/RTD

[obiddel]

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Hallo Zusammen,

In einer Anlage soll eine Reihenschaltung von 16 Widerständen gemessen und über Profinet ausgegeben werden. Die Widerstände sind potentialfrei zu allen Maschinenteilen:

    R1         R2         R3              R16
o---[==]---o---[==]---o---[==]--- . . .---[==]---o
1          2          3                          17

Es soll jeweils der Widerstand zwischen den Kontakten 1-2, 2-3, 3-4, ... 16-17, 17-1 gemessen werden.
Meine Überlegung ist, das mit drei AI 8xRTD Modulen zu erledigen. Ist es möglich, dass ich die Eingänge miteinander verbinde? Ich vermute, dass das mit dem BA-Modul nicht möglich ist. Wie sieht es aber mit dem HF-Modul aus? Ist die Strichellinie im Handbuch (S.22) zu den "IC-" Anschlüssen wirklich notwendig?

AI 8xU/I/R/RTD BA (6ES7531-7QF00-0AB0)
AI 8xU/R/RTD/TC HF (6ES7531-7PF00-0AB0)

Vielen Dank, Olaf

 

[Larry Laffer]

Mal eine andere Frage .
Welchen Widerstandswert hast du denn bei den einzelnen Widerständen ?

 

[PN/DP]

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Stichwort: "Potenzialtrennung zwischen den Kanälen"
Mit der 531-7PF00 sollte es gehen.
Mit der 531-7QF00 wird es wahrscheinlich nicht so einfach gehen, nur mit vielen zusätzlichen Relais, oder wenn die Widerstandswerte "günstig" sind, so daß sie über Spannungsmessungen an den Abgriffen gemessen werden können.

In welchem Wertebereich liegen die Widerstände? Wieviel Verlustleistung können die ab?

Harald

 

[Plan_B]

Rtd Module arbeiten idr als Stromschleife, d.h. ein messstrom wird rausgeschickt. Eine Verbindung der Eingänge wäre mindestens ungünstig.
Eher möglich wäre je nach Widertsandswert eine Spannungsmeasung an den Verbindungspunkten. Musst natürlich auf die Auflösung schauen.

 

[Heinileini]

Es soll jeweils der Widerstand zwischen den Kontakten 1-2, 2-3, 3-4, ... 16-17, 17-1 gemessen werden.

Welche Relevanz hat dabei der 17. Widerstand 17-1? Wird hiermit der Kreis der in Reihe geschalteten Widerstände geschlossen?
Welche Aufgabe übernimmt die Reihenschaltung der 16 Widerstände, wenn sie mal gerade nicht von Deiner Konstruktion gemessen werden soll?

Zum Messen der 16 WiderstandsWerte wäre es sicherlich hilfreich, wenn die Probanden nicht während der Messung miteinander verschaltet wären ... es sei denn, man kann die ReihenSchaltung dahingehend nutzen, alle Widerstände mit demselben MessStrom zu durchfliessen und ggfs zusätzlich noch einen 17. Widerstand, dessen Wert man genau kennt und der hinreichend stabil ist, um als Referenz zu dienen.
Dann könnte man die 16 bzw. 17 in Reihe geschalteten SpannungsAbfälle messen und aus dem SpannungsAbfall am ReferenzWiderstand den durch alle Widerstände gleichen StromWert berechnen?

Welche Spannung hätten wir denn an ...
- einem der 16 Widerstände minimal/maximal?
- an der ReihenSchaltung aller 16 Widerstände minimal/maximal?

 

[obiddel]

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R jeweils im Bereich von 50 bis 500 Ohm. Wenn es hochohmiger wird soll es als Fehlteil behadelt werden. Die genauen Grenzwerte müssen im Projektverlauf statistisch ermittelt werden.

Die Schaltung ist nicht ganz korrekt, denn Anschluss 17 ist auch über einen R mit Anschluss 1 verbunden. Es handelt sich hier um eine relativ niederohmige Kunststoffmaterialprobe in der 17 Metallstifte stecken.

 

[ducati]

Ich vermute, da musst mit nen par Relais nacheinander mehrere verschiedene Messungen machen und dann versuchen die einzelnen Widerstands-Werte auszurechnen...

 

[winnman]

24V durchschicken und mit Normalen AI die Teilspannungen messen (Paarige AI so verschalten das jeweils die Bezugsmasse am gemeinsamen Widerstandsanschluß liegt) sollte funktionieren zwischen 50 und 500 Ohm wird dann nie die 10V überschritten.
Bei Fehler die Schlechtstelle merken und die 24V Messspannung abschalten

 

[ducati]

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24V durchschicken und mit Normalen AI die Teilspannungen messen (Paarige AI so verschalten das jeweils die Bezugsmasse am gemeinsamen Widerstandsanschluß liegt) sollte funktionieren zwischen 50 und 500 Ohm wird dann nie die 10V überschritten.
Bei Fehler die Schlechtstelle merken und die 24V Messspannung abschalten

Wenn im Fehlerfall nur ein Widerstand abweicht, dann könnte das so gehn. Aber wenn mehrere oder alle >500Ohm, oder 16x 450Ohm und einmal 550Ohm?

 

[Plan_B]

Es handelt sich hier um eine relativ niederohmige Kunststoffmaterialprobe in der 17 Metallstifte stecken.

IN Linie oder verteilt? Das hat schon Auswirkungen auf das Ersatzschaltbild und die Messung.

Als Reihenschaltung würde ich schon eine Spannung anlegen von sagen wir 10V (evtl. Konstantstrom statt Konstantspannung) und dann an den einzelnen Stiften jeweils gegen Masse die Spannung messen. Daraus sollten sich die Spannungsfälle resp. Widerstände entsprechend der Auflösung berechnen lassen. Es gibt auch 16 bzw 24 Bit-Auflösung bei Analogkarten.

Sind die Stifte eher in einer Matrix angeordnet stimmt das Ersatzschaltbild nicht und Du musst IMHO Multiplexen, um jeweils zwischen zwei Stiften den Widerstand zu bestimmen. Das könnte mit einem Konstantstrom+ einem analogen Spannungseingang und entsprechend vielen Relais gehen.

Konstantstrom für die Multiplexmessung könntest Du mit ner Analogausgangskarte 0...20mA leicht erzeugen. Max. Bürde beachten, ggf. Strom reduzieren, damit es passt.

 

[PN/DP]

Aber wenn mehrere oder alle >500Ohm, oder 16x 450Ohm und einmal 550Ohm?

Dann ist das Teil NIO und ein Techniker muss sich das Teil anschauen.

Man könnte an den beiden am weitesten voneinander entfernten Stiften eine Spannung anlegen und an den anderen 14 Stiften die Spannung messen. Das sollte ein "Gesamtbild" ergeben. Das kann man einer KI oder einer erfahrenen "natürlichen" Intelligenz zur Begutachtung vorlegen...
Oder halt mit der 531-7PF00 die Widerstände nacheinander messen.

Eigentlich müsste man von jedem Stift zu jedem anderen Stift in der Fläche messen, um Kurzschlüsse zwischen den Stiften zu erkennen. Oder sind das keine Fehler?

 

[ducati]

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Die 17 Widerstände sind als Ring verschaltet, wenn ich das richtig verstanden habe. Bzw. einmal 8 und einmal 9 in Reihe und das beides dann parallel...

 

[Plan_B]

Es handelt sich hier um eine relativ niederohmige Kunststoffmaterialprobe in der 17 Metallstifte stecken.

Da ist nix "verschaltet" sondern ich versteh das als Matrix. Da geht IMHO immer nur die Einzelmessung zwischen zwei Punkten, da es sonst zu gegenseitigen Beeinflussungungen kommt. Also entweder Relais zum Multiplexen einer Quelle+Spannungsmessung ( einfach und preiswert) oder entsprechend viele einzeln schaltbare Konstantstromquellen plus Spannungsmessung.

Eine gemeinsame Messung zb. mit ner 8 fach R-Messkarte geht imo nur, wenn sich die Messströme der Kanäle abschalten lassen, sonst misst man den Verlauf der Mondzeit.

 

[ducati]

Da ist nix "verschaltet" sondern ich versteh das als Matrix. Da geht IMHO immer nur die Einzelmessung zwischen zwei Punkten, da es sonst zu gegenseitigen Beeinflussungungen kommt. Also entweder Relais zum Multiplexen einer Quelle+Spannungsmessung ( einfach und preiswert) oder entsprechend viele einzeln schaltbare Konstantstromquellen plus Spannungsmessung.

Liest sich in Beitrag 1 und 6 aber anders...

Ansonsten könnt ich mir jetzt auch 16 Messpitzen vorstellen die in irgendeiner Anordnung auf ein Material drücken. Aber der TE schreibt davon aber nix...

Den Einzelwiderstand kannst Du ja selbst mit einer Einzelmessung nicht bestimmen, wenn zu dem einen Widerstand noch 16 parallel liegen...

 

[Plan_B]

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Du bestimmst immer den komplexen Widerstand zwischen den Messpunkten. Geht aber nur, wenn keine anderen Ströme fliessen.
Wenn @obiddel morgen wieder wach ist ( ), kann er (sie, es) ja weitere Aufklärungsarbeit leisten. Ich versteh das als Materialprüfung einer Materialprobe mit 17 Messspitzen.

 

[ducati]

Olaf heisst ER. Steht doch im ersten Beitrag. So liest Du die Beiträge

 

[obiddel]

Hallo zusammen,

ich bin wieder aufgewacht
leider habe ich die Ersatzschaltung zu einfach dargestellt und dadurch die Diskussion in eine falsche Richtung gelenkt. Da es sich um einen massiven Körper handelt, in dem die Messkontakte fest drin sind, ist die reale Ersatzschaltung doch etwas komplexer.
Ich hatte gehofft, das mir nur jemand bestätigen kann, dass man mit einer der beiden AI-Karten die Eingänge so zusammenklemmen kann, das die Messung funktioniert.
Bei der 'preiswerten' Karte AI 8xU/I/R/RTD BA (6ES7531-7QF00-0AB0) müssten dann alle Kanäle intern durch Relais umgeschaltet werden. Im Datenblatt ist das nicht zu erkennen. Der Hinweis, das die Kanähle nicht isoliert sind, würde die Karte aber disqualifizieren.
Die 'teure' AI 8xU/R/RTD/TC HF (6ES7531-7PF00-0AB0) hat zwar isolierte Kanäle, aber im Handbuch werden alle Minus-Eingäne durch eine Strichellinie mit Masse verbunden. Warum ist das so?

Olaf

 

[Heinileini]

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... leider habe ich die Ersatzschaltung zu einfach dargestellt und dadurch die Diskussion in eine falsche Richtung gelenkt.

Möglicherweise kann uns egal sein, ob eine ErsatzSchaltung leicht genug berechenbar wäre und die physikalischen Verhältnisse präzise genug abbilden könnte.
Geht es nicht darum, verschiedene Probanden miteinander zu vergleichen und um festzustellen, das Werkstück hat genügend Ähnlichkeit mit einem vorgegebenen MusterWerkstück oder eben nicht? Ist es dafür überhaupt erforderlich, die Anordnung auf eine einfache Ersatzschaltung reduzieren zu können? Vielleicht hat man ja das Glück, dass Abweichungen vom SollZustand allen widrigen Umständen zum Trotz genau genug durch die Messungen erkennbar sind. Es dürfte sinnvoll sein, experimentell festzustellen, zwischen welchen beiden MessPunkten man am besten den MessStrom in das WiderstandsNetzwerk einspeist und welchen der 17 MessPunkte man als BezugsPunkt für die diversen SpannungsMessungen man ausguckt.
Jawohl, 16 SpannungsMessungen und evtl. noch eine weitere, nur um mit dieser an einem ReferenzWiderstand die Spannung zu messen und den eingespeisten Strom berechnen zu können.
16 oder 17 WiderstandsMessungen gleichzeitig vorzunehmen, kann man doch wohl ganz vergessen.
WiderstandsMessungen nacheinander an jeweils 1 von 16 oder 17 Widerständen vorzunehmen, die durch eine Vielzahl von GoldKontakten mit einem AI für WiderstandsMessung verbunden werden, dürfte sich durch den Aufwand an Kontakten und die zu erwartenden Probleme ebenfalls verbieten.
Ausschliesslich SpannungsMessungen dürften den Zweck erfüllen. Der Strom sollte "bekannt" sein, also entweder genau genug vorgebbar (AO) sein oder an einem PräzisionsWiderstand per AI messbar sein. WiderstandsMessungen sind nicht erforderlich und wären viel zu komplex und unübersichtlich, ohne gegenüber den SpannungsMessungen irgendwelche Vorteile zu beinhalten.

 

[obiddel]

Mir ist doch bewusst, das ich einen Widerstandswert auch durch Spannungsmessung ermitteln kann. Das habe ich vor vielen Jahren in der Schule gelernt und es ist auch etwas davon hängen geblieben . Das ist aber hier nicht meine Frage. Mich interessiert der interne Aufbaue der SPS-Module:

1. Werden bei der Karte AI 8xU/I/R/RTD BA (6ES7531-7QF00-0AB0) die Kanäle intern vollständig durch Relais umgeschaltet?

2. Die AI 8xU/R/RTD/TC HF (6ES7531-7PF00-0AB0) hat isolierte Kanäle, aber im Handbuch werden alle Minus-Eingäne durch eine Strichellinie mit Masse verbunden. Warum ist das so?

 

[ducati]

Zu 2.: der Potentialunterschied zwischen den einzelnen Kanälen sowie zu Masse darf nicht zu groß werden (z.B. durch EMV etc.) Deshalb gibts diese zu empfehlende gestrichelte Potentialausgleichsleitung...

Trotzdem, wenn die 17 Widerstände miteinander verkoppelt sind, beeinflussen sich die Messströme der einzel en Kabäle und es kommt vermutlich Quatsch raus.

Evtl. wird da bei der Basic Karte wirklich nacheinander "durchgetaktet". Aber wie das intern wirklich funktioniert, kann Dir vermutlich nur Siemens beantworten.