TAITAJA 2009, Elektroniikka. Teollisen laitteen rakentaminen ja testaus, VAMP

Transkriptio

1 TAITAJA 2009, Elektroniikka Teollisen laitteen rakentaminen ja testaus, VAMP Kilpailulaitteena toimiva VAMP257 kennoterminaali on tyypillinen sähköverkon valvonnassa ja suojauksessa käytettävä suojarele. Suojareleellä pystytään havaitsemaan muun muassa ylivirta-, ylijännite-, vinokuorma-, maasulku- ja erilaia taajuusvääristymätilanteita. Nykyaikaista suojarelettä voi ohjata ja asetella erilaisten sarjaväylien välityksellä. Releisiin voi jopa itse määritellä toimintalogiikkaa. VAMP257 on yksi esimerkki nykyaikaisista suojareleistä, joilla taataan sähkön luotettava saatavuus erilaisten häiriötilanteiden aikana. Kuva 1. Kuva kilpailulaitteen etupaneelista.

2 Työn suoritus Kokoa suojarele materiaalien mukana toimitetun kirjallisen ohjeen mukaisesti. Tehtävä sisältää mekaniikan kokoonpanoa, juottamista ja tietokoneen käyttöä. Tehtävä vastaa suunnilleen käytännön kokoonpanotilannetta lukuunottamatta lopputestausta, joka on korvattu laitteen konfiguroimisella ja oman konfiguraation pienimuotoisella tarkastuksella. Tehtävään on lisätty myös supistettuna piirikorttitason kokoonpanoon liittyvää käsiladonta- / korjautyötä, jossa komponentteja juotetaan piirikorteille. Aikaa tehtävän suorittamiseen on neljä tuntia. Tehtävän maksimipistemäärä on 20 pistettä. Tehtävässä ei tarvita yli 30V jännitettä, joten pidä käyttämäsi jännitteet enintään 30V tasolla. Poikkeuksena tähän on ainoastaan laitteen käyttöjännite, joka on noin 40V DC. Kilpailussa käytettävän pöydän tehonlähteistä yksikään ei anna yksinään 40V jännitettä. Jännitteen aikaansaamiseksi joudut kytkemään kaksi jännitelähdettä sarjaan. Vaihe 1. Piirikorttimodulien kokoaminen. Juota puuttuvat komponentit ja kokoa muodulit kokoonpano-ohjeen mukaisesti. Kiinnitä huomiota oikeiden komponenttien ja osien valintaan. Kokoa lopuksi moduleista toimiva laite. Huom! Piirikortit eivät ole RoHS yhteensopivia. Vaihe 2. Ohjelmiston päivitys Etene kokoonpano-ohjeen Ohjelmiston päivittäminen - kohdan mukaisesti, ja päivitä laitteen ohjelma versioon Vaihe 3. Releen konfigurointi ja testaus Etene kokoonpano-ohjeessa kohtaan Logiikan ja lähtömatriisin konfigurointi ja konfiguroi releen logiikkaan looginen lauseke T2 = (DI7+DI8)DI9, missä T2 tarkoittaa lähtörelettä numero 2 ja DI7, DI8 ja DI9 tarkoittavat vastaavia digitaalituloja. Lisäksi sinun tulee konfiguroida T2 lukkiutuvaksi (latch) lähtömatriisista. Lukkiutumisella tarkoitetaan, että rele pysyy vetäneenä aktivoinnin jälkeenkin (voidaan nollata painamalla etupaneelin painiketta). Kun olet saanut laitteen konfiguroitua, niin käytä hyväksesi suojareleen manuaalia (VM259EN.pdf) ja tee kytkentälangalla tarpeelliset kytkennät, jotta voit testata konfiguraatiosi oikeellisuuden. Kun olet testannut konfiguraatiosi toimivuuden, niin näytä testisi myös tuomarille. Tämän jälkeen tehtävä on osaltasi ohi. Huom! Voit aktivoida releen digitaalitulon syöttämällä noin 20V DC tai enemmän kyseisen tulon terminaalin ja kyseisen tuloryhmän yhteisen terminaalin (common) välille.

3 Arviointi Vain objektiiviselle arvioinnille Arviointikohde - Nimi tai lyhyt kuvaus Tavoitearvo Lisätietoa - (Lisää uuden rivin arviointikohteen alle) Pisteet Mekaaninen kokoonpano Kiinnitys Ruuvien ja aluslevyjen käyttö 2 Kokoonpano Kokoonpanon oikeellisuus 2 Johdotukset Muuntajakortin johdotukset 2 Juotostyö Komponentit Komponenttien asentaminen 1 Juotokset Juotosten laatu 2 ESD- varotoimet, muuntajakortin johdotukset, työtavat 3 Ohjelmiston lataus Releen konfigurointi Laitteen toiminta Oikea versio Oikea ohjelmistoversio ladattu 2 Oikeellisuus Lataus suoritettu onnistuneesti 1 Logiikka Logiikan ohjelmointi 1 Lähtömatriisi Lähtömatriisin konfigurointi 1 Yleisesti OK Konfiguroinnin oikeellisuus 1 Testaus OK Testin tulos 2

4 TAITAJA 2009, Elektroniikka VAMP257 suojareleen kokoonpano-ohje Laitteen modulit Laitteeseen kuuluu seuraavat modulit: - Tehonlähdekortti DI- optiolla - Prosessorikortti - IO- kortti - IO- ja muuntajakortin yhdistelmä - näyttökortti - Sarjaliikenne- optiokortti Allaoleva kuvat esittävät tehtävän moduleja, osa täysin, osa osittain koottuna. Tehonlähde + DI- optio prosessorikortti IO- kortti muuntaja + IO yhdistelmä näyttökortti sarjaliikenne- optio Kuva 1. VAMP257 suojareleen modulit, osa täysin, osa osittain kasattuna.

5 Modulien kokoaminen Aloita laitteen kokoaminen kokoamalla ensin kukin moduli valmiiksi. Modulien jälkeen voit koota laitteen rungon ja siirtyä eteenpäin modulien asentamiseen. Käytä M3x8 kierteenmuovaavia T10 torx- ruuveja ellei ohjeessa toisin ilmoiteta. Piirilevyn ja ruuvin kannan väliin tulee laittaa aluslevyt ellei ohjeessa toisin mainita. Kaikissa piirikorteissa on pohjakupariin kirjoitettu kortin tyyppinumero joka on muotoa VZxxx (esim. VZ048). TEHONLÄHDE + DI OPTIO MODULI Modulin kokoamiseen tarvitset: - piirikortit VZ048 ja VZ089 - kaksi SFH optoerotinta - neljä M3x8 T10 kierteenmuovaavaa ruuvia - kolme M3x6 T10 koneruuvia - neljä M3 aluslevyä, ulkohalkaisija 7mm - 63x73mm suojamuovin (mitat suunnilleen) - teholähdemodulin runkopellin (esitetty kuvassa 2) Kuva 2. Teholähdemodulin runkopelti. Juota ensin puuttuvat optoerottimet H1 ja H2 optiokortille VZ089 liitteen A mukaisesti. Sovita tämän jälkeen suojamuovi ja optiokortti runkopellissä olevien kolmen kiinnityspisteen päälle ja kiinnitä optio koneruuveilla (ei aluslevyjä). Kiinnitä tämän jälkeen tehonlähdekortti VZ048 runkopeltiin. Kiinnitä huomiota tehonlähdekortin ja optiokortin välisten liityntöjen kohdistukseen.

6 PROSESSORIKORTTI Prosessorikortin kokoamista varten tarvitset - osittain kalustetun piirikortin VZ napaisen kulmamallisen piikkirimaliittimen - kaksi 14- napaista kulmamallista naaraspuoleista 1,27mm jalkajaolla olevaa piikkirimaliitintä - kolme 220u / 35V / 105ºC elektrolyyttikondensaattoria - kaksi M3x8 T10 kierteenmuovaavaa ruuvia - kaksi M3 aluslevyä, ulkohalkaisija 7mm - prosessorikortin runkopellin, koko 66X50mm Juota ensin puuttuvat komponentit X2, X3, X4, C5, C37 ja C39 piirikortille liitteen B mukaisesti. Kiinnitä tämän jälkeen runkopelti prosessorikorttiin kuvan 3 mukaisesti. Kuva 3. Valmiiksi koottu prosessorikortti.

7 IO- KORTTI IO- kortin kokoamiseen tarvitset - osittain kalustetun piirikortin VZ napaisen kulmamallisen piikkirimaliittimen - neljä JZX-140FF piirikorttirelettä - kaksi M3x8 T10 kierteenmuovaavaa ruuvia - kaksi M3 aluslevyä, ulkohalkaisija 7mm - IO- kortin runkopellin, koko 15x112mm Aloita juottamalla puuttuvat komponentit X1, K1, K2, K3 ja K4 piirikortille liitteen C mukaisesti. Komponenttien juottamisen jälkeen kiinnitä runkopelti paikalleen. Kuva 4. Valmiiksi koottu IO kortti.

8 IO- JA MUUNTAJAKORTIN YHDISTELMÄ Modulin kokoamiseen tarvitset - muuntajakortin VZ085 - IO- kortin VZ086 - modulin runkopellin, koko 75x117mm - kaksi muovista korotuspalaa, korkeus 74,5mm - kaksi 10- napaista virtaliitintä (iso valkoinen liitin) - kahdeksan M3x8 T10 kierteenmuovaavaa ruuvia - neljä M4x8 T20 kierteenmuovaavaa ruuvia - kahdeksan M3 aluslevyä, ulkohalkaisija 7mm - nippusiteitä Aloita ensin johdottamalla johdot muuntajilta virtaliittimille. Johdot kiinnitetään allaolevan taulukon mukaisesti. Muuntajien johdinten kirjaimet löytyvät liitteestä D. Muista pujottaa johdot runkopellin läpi kuvasta 5 ilmenevällä tavalla. Johdin Liitin Johdin Liitin Johdin Liitin A 1 G 7 M 13 B 2 H 8 N 14 C 3 I 9 O 17 D 4 J 10 P 18 E 5 K 11 F 6 L 12 Kuva 5. Johdotettu muuntajakortti.

9 Johdotuksen jälkeen kiinnitä virtaliittimet runkopeltiin M4x10 T20 kierteenmuovaavilla ruuveilla. Kiinnitä runkopelti muuntajakorttiin. Tämän jälkeen kiinnitä muoviset korotuspalat muuntajakortin vapaisiin kiinnityspisteisiin. Kiinnitä vielä IO- kortti vapaisiin kiinniytspisteisiin ja kytke kortteja yhdistävä lattakaapeli paikalleen. Kuva 6. Valmiiksi koottu muuntajakortin ja IO-kortin yhdistelmä.

10 ETHERNET- JA SARJALIIKENNEOPTIOKORTIT Sarjaliikenne optiota varten tarvitset - piirikortin (VZ110) - suojamuovin (30x68mm, taiteltu) - optiokortille sopivan pellin (ks. kuva 8) - yhden M3x5 T10 koneruuvin - yhden hammastetun M3 aluslevyn - yhden M3 aluslevyn, ulkohalkaisija 6mm Sovita ensin suojamuovi pellin sisälle, kiinnityspisteen päälle. Aseta piirikortti tämän jälkeen kiinnityspisteen päälle ja kiinnitä se M3x5 T10 koneruuvilla peltiin. Piirilevyn ja pellin väliin tulee M3 aluslevy ja ruuvin kannan alle tulee hammastettu M3 aluslevy. Tarkista DIP- kytkinten asento kuvasta 8 ja korjaa tarvittaessa. Kuva 8. Valmiiksi koottu sarjaliikenne optio.

11 LAITTEEN RUNKO Laitteen rungon kokoamiseksi tarvitset - kotelon rungon - takapellin - kahdeksan M3x8 PZ1 kierteenmuovaavaa ruuvia. Sovita ja kiinnitä peräpelti rungon takaosaan (ei aluslevyjä). Kuva 9. Valmiiksi koottu laitteen runko.

12 Loppukokoonpano Aseta nyt modulit laitteen rungon sisään allaolevan kuvan esittämällä tavalla. Huomaa, että IO- kortin ja prosessorikortin väliin tulee suojamuovi. Muuntaja + IO moduli IO- kortti Prosessorikortti Tehonlähdekortti Näyttömoduli Kuva 10. Modulit kiinnitettynä rungossa. Kiinnitä modulit runkoon (takaapäin) käyttäen M3x8 T10 kierteenmuovaavia ruuveja muuntaja-io yhdistelmälle ja tehonlähdekortille, M3x4 T10 uppokantaisia kierteenmuovaavia ruuveja prosessori- ja IO-kortille. Laita myös tehonlähdekortin maadoitusruuviin hammastettu M5 aluslevy ja M5 mutteri. Kiinnitä seuraavaksi näyttömodulin lattakaapeli ja jatka edelleen kiinnittämällä näyttömoduli runkoon. Kiinnitä vielä paikalleen laitteen asennuskehys, sarjaliikenneoptio, tyhjän optiokorttipaikan peitelevy ja vihreät ruuviterminaaliliittimet. Optio ja peitelevy kiinnitetään kumpikin 3x6 T10 peltiruuvilla. Katso tarvittaessa sarjaliikenneoptiokortin paikka laitteen manuaalista, VM259EN.pdf. Laite on nyt koottu.

13 Ohjelmiston päivittäminen Laitteen ohjelmiston päivitys tapahtuu VX003- kaapelin avulla käyttäen VAMPSET ohjelmaa. - Aloita ensin kytkemällä laitteeseen käyttöjännite liittimen X3 terminaaleihin 17 ja 18. Kiinnitä seuraavaksi VX003 kaapelin toinen pää laitteen etupaneelissa olevaan porttiin ja toinen pää PC:n sarjaporttiin. Avaa tämän jälkeen VAMPSET ohjelma, jolloin näkymän pitäisi vastata allaolevaa kuvaa. Kuva 11. VAMPSET:in perusnäkymä. Valitse settings / communication settings ja vaihda COM- portin numero vastaamaan tietokoneesi sarjaportin numeroa. Varmista myös, että sarjaportin nopeus on 38400bps ja muut asetukset ovat oikein (katso allaoleva kuva). Kuva 12. VAMPSET / kommunikointiasetukset.

14 Valitse nyt communication / update firmware. Ohjelma kysyy haluatko varmasti päivittää laitteen ohjelmiston. Vastaa kysymykseen myöntävästi. Nyt näytölle aukeaa ikkuna, josta voit valita ladattavan tiedoston. Valitse oikea tiedosto ja jatka eteenpäin. Ohjelman latauksen pitäisi tapahtua nyt automaattisesti. Lataus kestää tavallisesti noin 10minuuttia. Allaoleva kuva esittää ohjelman latauksen aikana näkyvää ikkunaa. Kuva 13. Ohjelmiston päivityksen aikana näkyvä latausikkuna. Ohjelman lataamisen jälkeen VAMPSET kirjoittaa käyttäjän asetukset takaisin laitteeseen, jonka jälkeen laite käynnistyy hetken kuluttua automaattisesti uudestaan.

15 Logiikan ja lähtömatriisin konfigurointi Kun olet saanut päivitettyä releen ohjelmiston, niin viimeisenä tehtävänäsi on asetella releen asetukset ja suorittaa pienimuotoinen toiminnallinen testaus. Aluksi ota releeseen yhteys painamalla communication / connect device... Kun ohjelma kysyy salasanaa, niin käytä salasanaa 2. VAMPSET lukee releen asettelutiedot, jonka jälkeen ohjelman näkymä on allaolevan kuvan mukainen. Kuva 14. VAMPSET:in näkymä asetusten lukemisen jälkeen. Toimintovalikosta, Kuva 14 / vasemmalla, voidaan valita mitä suojareleen ominaisuuksista halutaan konfiguroida. Valitaan nyt LOGIC. Aukeavan näkymän pitäisi olla kuvan 15 kaltainen. Kuva 15. Logiikkakonfiguroinnin perusnäkymä.

16 Kun napsautat hiirellä logiikkakenttää, niin ohjelma kysyy haluatko lisätä uuden funktion. Mikäli vastaat myöntävästi, niin ohjelma luo logiikkalohkon, jossa on yksi tulo ja yksi lähtö ja jossa lukee AND. Nyt, kun napsautat hiirellä tuota lohkoa, niin ohjelma avaa ikkunan, jonka kautta voit valita muutatko tuloja, lähtöjä vai funktion ominaisuuksia. Funktion ominaisuuksista voit vaihtaa funktion tyyppiä, veto- / päästöviiveitä ja lähdön polariteettia. Tuloja muokkaamalla voit valita mitkä tulot kytkeytyvät käsiteltävään lohkoon. Lähtöjä muokkaamalla voit valita mitä signaaleja logiikkalohkosi ohjaa. Voit määritellä tarvittaessa myös useamman lähdön. Mikäli tarvitset useamman logiikkatason, niin napsauta hiirellä lohkon oikealle puolelle ja luo uusi lohko. Logiikkatasojen välisiä yhteyksiä voit luoda painamalla hiiren vasemman napin pohjaan alemman logiikkatason lähdön päällä ja raahaamalla kursorin perään ilmestyvä sidos ylemmän logiikkatason tuloon. Logiikkatasojen välisen sidoksen voi poistaa yksinkertaisesti napsauttamalla sitä hiirellä, jolloin ohjelma kysyy sen poistamista. Lähtömatriisia pääsee muokkaamaan valitsemalla toimintovalikosta ensin kohdan MATRIX ja sitten OUTPUT MATRIX. Lähtömatriisissa on tulot vasemmalla ja lähdöt ylhäällä. Mikäli lähdön ja tulon välillä on pallo, niin signaalit kyseisestä tulosta ohjautuvat suoraan kyseiseen lähtöön. Mikäli tulon ja lähdön yhdistää sekä pallo että ympyrä, niin sidos on lukitseva eli lähtö pysyy aktiivisena vaikka tulon signaali olisikin jo nollautunut. Lähdön saa tällöin nollattua joko etupaneelin - painikkeella tai käyttämällä toimintovalikon RELEASE OUTPUT MATRIX LATCHES - toimintoa. Kuvassa 16 on esimerkki lähtömatriisi-ikkunasta. Kuva 16. Lähtömatriisin näkymä. Kun olet suorittanut tarvittavat konfiguroinnit, niin kirjoita konfiguraatio laitteeseen käyttämällä jotain kolmesta päivityspainikkeesta. Painikkeista ensimmäinen kirjoittaa kaikkien näkymien kaikki asetukset, keskimmäinen kirjoittaa nykyisen näkymän kaikki asetukset ja viimeinen kirjoittaa kaikista näkymistä muuttuneet asetukset (verrattuna viimeisimpään luettuun dataan).

17 Vastaavasti näkymän tiedot voi myös lukea laitteesta painikkeilla. Ensimmäinen painike lukee nykyisen näkymän tiedot ja toinen painike lukee kaikkien näkymien tiedot. Painikkeella jatkuvasti aktiivisen näkymän tietoja. ohjelma lukee Jos ohjelma menettää yhteyden laitteeseen (esim. laitteen käyttöjännitteen hetkellisen katkeamisen yhteydessä), niin yhteyden voi palauttaa joko valitsemalla Communication - valikosta Connect Device tai painamalla näppäimistöltä painiketta F5 tai napsauttamalla painiketta.

18 LIITE A

19 LIITE B

20 LIITE C

21 LIITE D