新 MITSUBISHI モジュール Q64AD

三菱 Q64AD | MELSEC-Qシリーズ 4チャンネル アナログ/デジタル変換モジュール — 電圧・電流入力、16ビット分解能、80μs/チャンネル、EEPROM、内蔵絶縁

部品番号: Q64AD

メーカー: 三菱電機株式会社 (日本)

製品ライン: MELSEC-Qシリーズ — アナログI/Oモジュール

LEDインジケータ: RUN (通常/ウォッチドッグエラー)、ERROR (エラー状態)

設定ツール: GX Configurator-AD (または GX Works2インテリジェント機能モジュールツール)

対応CPU: Qモードで動作する全てのMELSEC-Q CPUモジュール

ステータス: アクティブ製品 (MELSEC-Qプラットフォーム)

用途: プロセス変数取得、流量・圧力測定、温度伝送器入力、PID制御、インバータ速度フィードバック、マルチセンサーデータロギング

概要

三菱 Q64AD は、MELSEC-Qプラットフォームのアナログモジュールラインナップにおいて、汎用性の高い高分解能4チャンネルA/Dコンバーターとして位置づけられています。このモジュールは、一般的な産業用信号範囲（電圧および電流、全ての一般的なスパン）を1つのコンパクトなスロットでカバーします。QシリーズPLCで構築されたプロセス制御アプリケーション、状態監視、クローズドループフィードバックシステムにおいて、Q64ADはCPUのプログラムが実際の測定値と連携するために必要なアナログ入力インフラストラクチャを提供します。MELSEC-Qのスロットベースバックプレーンアーキテクチャにより、アナログ入力機能の追加は、スロットを選択し、モジュールを挿入し、エンジニアリングソフトウェアで設定するだけで完了します。

配線が必要な外部電源はなく、DINレール上のスペースを確保する必要もなく、通信ケーブルを配線する必要もありません。モジュールは、内部回路用にバックプレーンの5Vロジック電源を使用し、アナログ部分には端子台から24V DCを供給します。

Q64ADの27.4mmのスロット幅は、12スロットのQシリーズベースユニットを完全に装備しても、パネルが大きくなりすぎることなく、アナログモジュールとデジタルモジュールの実用的な組み合わせを収容できる十分な狭さを保ちます。

プロセスセンサーを扱うエンジニアが最も気にするのは、信号の整合性と繰り返し精度です。つまり、CPUが読み取るデジタル値が、日々の温度変化や電源のオン/オフサイクルによるドリフトなしに、物理的な測定値に実際に対応していることです。

Q64ADはこれを直接解決します。16ビットの変換分解能は、各入力範囲で65,536の量子化レベルを提供します（例えば、±10V範囲ではカウントあたり約0.30mV）。EEPROMは、キャリブレーションされたオフセットおよびゲイン値を不揮発性で保存するため、バッテリーバックアップなしで電源サイクルを乗り越えられます。また、入力端子とバックプレーンバス間のフォトカプラ絶縁により、グラウンドループ電流が測定値を損なうのを防ぎます。

主な仕様

パラメータ

値

機械の設置では、チャンネル1に±10Vの圧力伝送器、チャンネル2に4–20mAの流量センサー、チャンネル3に0–10Vの位置フィードバック、チャンネル4に1–5Vの温度伝送器を接続し、すべて同じモジュールからそれぞれの範囲で同時にアクティブにすることができます。

範囲の割り当ては、GX DeveloperまたはGX Works2のインテリジェント機能モジュールスイッチ設定で行われます。設定後、モジュールの内部範囲レジスタが設定を保存し、各チャンネルに正しい変換特性を適用します。

I/O変換特性は、オフセット値（デジタル出力が0になるアナログ入力値）とゲイン値（最大デジタル出力になるアナログ入力値）を通る直線です。

両方の値は、特定のセンサーの実際の出力特性に合わせて変換を調整するために調整可能です。これは、Q64AD自体を調整する必要なく、センサー間のばらつきを考慮した工場キャリブレーションです。

EEPROMストレージにより、コミッショニング中に設定されたキャリブレーションデータは、バッテリーバックアップなしで永続します。

電源投入時、Q64ADはEEPROMから保存されたオフセットおよびゲイン値を読み取り、キャリブレーションされた特性で即座に変換を開始します。これは、バッテリー交換スケジュールの維持が困難な設置や、機械のメンテナンス中にモジュールが繰り返し電源オフ/オンされる可能性がある場合に実用的な利点となります。

変換速度と平均化

アクティブチャンネルあたり80μsで、Q64ADは高速に変換します。4チャンネル全体のスキャンは320μsで完了し、典型的なQシリーズCPUスキャンサイクルの終了前に4つのバッファメモリ値すべてを更新します。

この速度により、Q64ADは比較的速いプロセス変数をリアルタイムで追跡し、各スキャンで現在の測定値をCPUプログラムに供給できます。

アナログ信号に電気的ノイズが含まれており、測定値のジッターが発生する場合（高電力機器の近くを走るセンサーケーブル、VFDの近くのシールドされていないケーブル、または本質的にノイズの多い信号源）、Q64ADのデジタル平均化機能は報告される値を平滑化します。

平均化はチャンネルごとに個別に設定でき、時間ベースの平均化（指定されたミリ秒数での平均化）またはカウントベースの平均化（指定された変換回数での平均化）を選択できます。

平均化された値は、CPUがバッファメモリから読み取る値です。モジュールは内部で80μsで変換を継続し、平均計算のためにサンプルを蓄積します。これにより、基本的な変換ハードウェアを遅くすることなくノイズを除去できます。

バッファメモリインターフェース — CPUが変換値を読み取る方法

Q64ADは、バッファメモリを介してCPUと通信します。これは、CPUがFROM/TO命令（またはGX Works2構造化プログラムのインテリジェント機能モジュール直接アクセスデバイス）を使用してアクセスするモジュール内の専用メモリ領域です。

主要なバッファメモリ領域は、CH□デジタル出力値（各チャンネルの現在のA/D変換結果）、CH□平均化有効/無効、CH□オフセット/ゲイン値、およびエラー状態レジスタです。

CPUは、ラダープログラム内のバッファメモリアドレスからチャンネルの変換デジタル値を読み取り、通常はデータレジスタに格納して、さらに処理します（工学単位へのスケーリング、設定値との比較、PIDループでの使用、またはデータレコーダーへのロギング）。

CPUがバッファメモリを読み取っているかどうかにかかわらず、変換はQ64AD内で継続的に行われます。バッファメモリは、次の変換で上書きされるまで、最も最近完了した変換結果を保持するだけです。

FAQ

Q1: Q64ADは16 I/Oポイントを占有します。これはQシリーズCPUの利用可能なディスクリートI/O数に影響しますか？

はい。Q64ADのようなインテリジェント機能モジュールは、ディスクリート入出力モジュールではないにもかかわらず、CPUのI/Oマップで定義された数のI/Oポイントを占有します。

16ポイントの割り当ては、モジュール自身のデータ交換信号（動作状態信号および制御信号）に使用されますが、これらの16ポイントは物理的な入出力端子に対応するものではありません。

実際の変換されたアナログ値は、I/Oマップを介してではなく、モジュールのバッファメモリにアクセスするFROM命令を介して読み取られます。

16 I/Oポイントの割り当ては、各Qシリーズベースユニットには定義された最大I/Oポイント容量があるため、システムの合計I/Oポイント数で考慮する必要があります。

Q2: 入力電圧が最大定格の±15Vを超えた場合はどうなりますか？モジュールは損傷しますか？

Q64ADの入力回路には、電圧入力の場合は±15V、電流入力の場合は±30mAまでの入力電圧に対する保護が含まれています。

これらの制限内の信号はモジュールを損傷しません。これらの制限を一時的に超える信号（ケーブル切断、地絡、または近くのスイッチング機器からの過渡現象）は、過渡イベント中に変換エラーを引き起こす可能性がありますが、超過が短時間で絶対最大定格内であればハードウェアを損傷することはありません。

これらのレベルを大幅に超える持続的な電圧、または入力端子への直接の商用AC接続は、入力回路を損傷します。

フォトカプラ絶縁は、アナログ入力回路が損なわれた場合でも、バックプレーンとCPUを損傷から保護します。

Q3: Q64ADモジュールは現場でキャリブレーションできますか？また、その方法は？

Q64ADのオフセットおよびゲイン値は、インテリジェント機能モジュールスイッチ設定と、GX Configurator-ADでサポートされているオフセット/ゲイン設定モードを通じて現場で調整できます。

オフセット/ゲイン設定モード（バッファメモリ書き込み経由でアクティブ化）では、エンジニアは既知の基準電圧または電流を入力端子に印加し、対応するターゲットデジタル値をモジュールに書き込みます。モジュールは補正係数を計算し、EEPROMに保存します。

この手順により、Q64ADの変換を接続されたセンサーの特定の特性に合わせることができ、センサー間のばらつき、ケーブル電圧降下、または設置の基準電圧のわずかな違いを補正できます。

Q4: 1つのQシリーズシステムにいくつのQ64ADモジュールをインストールできますか？

Q64ADモジュールの数は、モジュールタイプ自体によってハードリミットされるのではなく、合計I/Oポイント容量とベースユニットのスロット数によって決まります。

標準的なQシリーズシステムは、拡張ベースケーブルで接続された複数のベースユニットにわたって最大64スロットをサポートします。

各Q64ADは1つのスロット（幅27.4mm）と16 I/Oポイントを占有します。

64スロットのシステムは理論上64個のQ64ADモジュールをサポートし、256のアナログ入力チャンネルを提供しますが、実際にはシステム電源予算、ベースユニット構成、および他のモジュールタイプとの組み合わせによって実際の数は決まります。

Q5: Q64ADは個々のチャンネルごとの平均化をサポートしていますか、それともすべてのチャンネルに同時に平均化が適用されますか？

平均化は個々のチャンネルごとに設定可能です。

各チャンネルには、バッファメモリ内に独自の平均化有効/無効設定と平均化設定があります。チャンネル1は50msの時間ベース平均化を有効にでき、チャンネル2は平均化なしで動作し、チャンネル3は10サンプルのカウントベース平均化を使用し、チャンネル4も平均化されません。

このチャンネルごとの独立性により、より速く変化するチャンネルの応答性を損なうことなく、各信号の特性に合わせてモジュールを最適化できます。