Датчики тока и напряжения с выходом MODBUS_RTU

Датчики тока и напряжения имеют встроенный контроллер RS485 и могут быть использованы в информационных системах сбора и обработки данных с протоколом MODBUS RTU в качестве slave устройства. Датчики построены на универсальной платформе «айюми-цифра» и предназначены для измерения сигнала переменного тока или напряжения в реальном масштабе времени, а также для измерения постоянного напряжения (в комплекте с модулем развязки "опто"). Платформа адаптированы ко всем трансформаторам и датчикам, выпускаемых ООО ВП АИСТ, включая катушки Роговского.

Платформа «айюми-цифра» содержит один вход для подключения датчика тока или напряжения и 3 аппаратных канала измерения, один из которых предназначен для измерения среднего значения RMS (время усреднения 0.2-0.4сек), второй для измерения текущих значений амплитуды (фиксация максимума входного сигнала), 3- частоты (30-100Гц,для DC - полярность). Также в состав платформы входит автоматический аттенюатор вх. сигнала, позволяющий расширить возможности измерения для фиксации аварийных ситуаций или перегрузки.

Конструктивно платформа может быть интегрирована с выпускаемыми нами токовыми трансформаторами (см фото.1) или трансформаторами напряжения (до 400в) (см фото.2), а также может быть использована как самостоятельное устройство на любые токи или напряжения с подключением внешних датчиков (см. фото.3), при этом гальваническая развязка от измеряемой линии должна осуществляется внешними датчиками или модулем "опто". Датчики устанавливаются на DIN рейку, имеют клеммник для подключения питания 24в и линии RS485 (А/В).

ВНИМАНИЕ: питание канала измерения платформы айюми-цифра не имеет гальванической развязки от линии RS485 и 24в. Изоляция от измеряемой линии обеспечивается встроенными или внешними первичными преобразователями. Встроенные преобразователи обеспечивают развязку не хуже 3кв. Внешние преобразователи (трансформаторы), выпускаемые нами, могут иметь класс напряжения до 10кВ. Допустимый размах напряжения на выводах А/В относительно 0 не более +-10в. Если вывода внешнего датчика экранированы с заземлением экрана, 0 питания датчика должен быть также заземлен. При отсутствии такой возможности (использование виртуального 0), должно быть применено устройство привязки питания к земле, например, в виде 2-х резисторов включенных последовательно между 0 и 24в, общая точка резисторов при этом заземляется в месте заземления экрана внешнего датчика. Оптимально шунтирование этих резисторов керамическими конденсаторами большой емкости – 5-10мкф. Не помешает также поставить доп. конденсатор 470-1000мкф по питанию, особенно при наличии импульсного блока питания. Такое устройство можно ставить на группу датчиков, расположенных физически рядом, например на одной DIN рейке. Это позволяет снизить паразитные наводки, хотя некоторая шумовая составляющая остается и будет зависеть от применяемого оборудования и фактической трассировки линий связи и силовых цепей. Такое устройство можно заказать уже в готовом виде в габаритах 40х40х20 с креплением на DIN рейку. (рис.4). Однако лучше заказывать вариант с полной гальванической развязкой, состоящих из платформы "айюми-цифра" и модуля "опто" конструктивно выполненные в едином корпусе 50*50*25 . В этом случае информационные выводы А и В, - и + питания 24в. полностью развязаны от платформы "айюми-цифра", что позволяет заземлять измерительный тракт. Напряжение развязки не хуже 3кВ.

Применение модуля "опто" обязательно при заказе датчика ТП0(ДС) для измерения сигналов постоянного тока от термопар, токовых шунтов, рН зондов и т.д. которые могут находится под потенциалом, отличным от "-" источника питания 24в.

Автоматический аттенюатор входного сигнала,входящий в состав платформы, позволяет измерять сигналы в широком диапазоне с хорошей точностью. В названии датчиков присутствуют номинальное значение измеряемой величины (без аттенюатора) и максимальное (при включенном аттенюаторе), например:0,05а(400а), где 0,05а – ном. ток, 400а – макс. ток. Это позволяет применять датчики не только для контроля, например тока утечки (в примере до 50мА), но и фиксировать токи к.з. (в примере до 400А). Понятно, что эти значения могут быть установлены произвольно при производстве датчиков, что обеспечивает максимальную универсальность применения. Например, установка датчика 60а(2000а) на размыкателях питающей линии позволяют производить замеры токов потребления на линии до 60а с высокой точностью, а, при, к.з. на линии или перегрузке, мгновенное переключение аттенюатора позволяет замерить даже кратковременный большой ток (пиковый детектор. Тоже относится и к измерению напряжений). Максимальные значения измеренного сигнала фиксируются во внутреннем регистре, что позволяет считать эти данные даже после срабатывания автоматики и обесточивания линии. Эта-же функция позволяет считывать значения пусковых токов электродвигателей, т.е. контролировать уже прошедшие события. Для исключения фиксаций ложных значений (например при коммутации) установлен запрет записи данных в течении 3мс с момента перехода входного сигнала через 0.

Датчики содержат светодиодный индикатор режима передачи данных по RS-485 в момент обмена данными по протоколу ModBus/RTU. Номинальное напряжение питания: 24в ДС. Диапазон допустимых значений напряжения: 20-30в. Потребляемый ток – не более 18мА в рабочем режиме и 30мА в режиме передачи. Температурный диапазон: -40...+80 град.С. Приведенная погрешность измерения при формате FLOAT не хуже 0,5%

Датчики выпускаются по ТУ 27.11.50.120-001-11976052-2017

Наименование датчика тока для заказа: ТП Y -хх(XX)/MODBUS RTU-00-З/0(mm), где

  • Y- типоразмер применяемого датчика, 0 если датчик внешний
  • хх(XX)- номинальный ток(максимальный ток) (А)/ ном. напряжение (макс. напряжение)(В)
  • mm - примечание, например (ДС,опто) - измерение постоянного напряжения, интегрирован модуль "опто")

Пример: ТП03C-5а(50а)/MODBUS_RTU-00-З/0, т.е. датчик на базе Т03С с ном. вх. током 5А, максимальным током 50а, выход MODBUS RTU, DIN, клеммник.


В настоящее время доступны для заказа ДАТЧИКИ ТОКА с выходом MODBUS_RTU:

ТП03С с ном.(макс) токами из ряда 1-90А (40х40х20 отв. 11мм)(фото 5)

ТП05С с ном.(макс) токами из ряда 0.05-70А (40х40х20 отв. 10мм) (фото 5)

ТП102С с ном.(макс) токами из ряда 0.1-40А (50х50х25 отв. 14мм) (фото 6)

ТП10С (новинка!)на номинальные токи из ряда  0.3-150А (50х50х25 с отв. 14мм)

ТТП40 (новинка!)на номинальные токи из ряда  10-400А (50х50х25 с отв. 22мм)

ТП60С с ном.(макс) токами из ряда 0.05-300А (73х88х38 отв. 37мм) (фото 7)

ТТП60С с ном.(макс) токами из ряда 10-800А (73х88х38 отв. 37мм) (фото 7)

ТП0 с ном.(макс) токами из ряда 0.05-10000А (любое, внешний датчик)(фото 2)

обратите внимание: При заказе, значения номинального тока и максимального тока может быть указано любое в пределах указанных пределов, т.е. для ТП03С - 1...90А; ТП102С - 0,1...40А;ТП60С - 0,05...300А и т.д. Чувствительность датчиков не хуже 0.1% от ном. тока. Это не отражается на цене.

и доступны для заказа ДАТЧИКИ НАПРЯЖЕНИЯ с выходом MODBUS_RTU:

ТП03С с ном.(макс) напряжением из ряда 57...800в (фото 2)

ТП0 с ном(макс) напряжением из ряда 1...12кВ (внешний балласт 0,25мА на нужное напряжение идет в комплект)(фото 2)

ТП0 (DC) с ном(макс) постоянным напряжением из ряда +/-75мВ;+/-0,6в;+/-2в (внешние датчики: термопара, рН зонд, токовый шунт). Рекомендуется применять с модулем "опто"

Рекомендуется выбирать значения ном(макс)токов(напряжений) из ряда:

1,00; 1,60; 2,50; 3,00; 4,00; 5,00; 6,30; 8 А(V), а также десятичные кратные и дольные значения этих токов.

Габаритные чертежи датчиков с выходом MODBUS/RTU приведены на рис. 1-3


Описание:

Интерфейс

Универсальная платформа имеет последовательный интерфейс RS-485 на базе чипа ST485, позволяющий объединить в единую сеть до 16(32) устройств. Для защиты от перегрузок по входам А и В установлены последовательно резисторы 51ом. При наличии коротких линий рекомендуется не устанавливать терминаторы 120 ом, особенно с 2-х сторон. Наличие таких терминаторов обусловлено исключительно согласованием линий на высоких скоростях при значительном удалении. В то же время, применение длинных линий требует снижения скорости обмена, при этом макс. скорость допустима при длинах связи до 1-3м. Для увеличения длин связи с сохранением скорости следует ставить 1 или 2 терминатора. Целесообразность их установки можно определить экспериментально по количеству ошибочных принятых пакетов. Более оптимальным для повышения надежности связи следует считать выбор кабеля. Оптимальным является применение специальных экранированных кабелей для промышленного интерфейса RS485. Однако, в пределах одного шкафа, допускается прокладка линий обычным экранированным кабелем, предназначенным для построения компьютерных сетей. ВАЖНО:Экраны кабелей должны быть надежно соединены и заземлены в 1 точке. Заземление кабеля в нескольких точках ЗАПРЕЩЕНО. Короткие линии, например на одной din рейке, при отсутствии сильных помех по измеряемым линиям, допускается вести не экранированным кабелем.

Датчик является ведомым (slave) устройством, отвечающим на команды с соответствующим адресом в пакете протокола. По последовательному интерфейсу поддерживается протокол верхнего уровня Modbus c форматом пакета RTU в полном соответствии с документом «Modbus over Serial Line Specification & Implementation guide V1.0». Поддерживаются скорости передачи от 9600 бит/с до 115200 бит/с без контроля четности, 8 бит данных, 1 стоп-бит. Скорость соединения и сетевой адрес задаются пользователем при программировании контроллера спец. программой конфигуратором. По умолчанию установлена скорость 9600. Короткий адрес устройства по умолчанию 1. Максимальное время ожидания ответа составляет не более 20 мс.

Адреса устройств Modbus

Все датчики поддерживают команды Modbus в полном соответствии с синтаксисом запроса и ответа, определенным в документе «Modbus Application Protocol Specification v1.1a». Поддерживаются запросы к конкретным устройствам по их адресам, широковещательный режим не поддерживается. Адрес устройства может быть от 1 до 246. Диапазон адресов 248-255 зарезервирован в стандарте Modbus. Адрес 247 запрещен к использованию.

Команды

Датчик поддерживает следующие команды: • 03h функция -чтение регистров (Read Holding Registers) ( Holding Register) • 04h функция - чтение регистров (Read Input Register) (BDC формат + зеркало Float формат) • 06h Запись регистра (Write Single Register) (1)

Внутренние регистры.

Регистры задания параметров объекта (Holding Register). Чтение регистров производится командой 03h (Read Holding Register) запись – командой 06h Для чтения доступны регистры 0х00В-0х00D, для записи – 0x00C, 0x00D

Таблица 1. внутренние регистры, доступные для MODBUS RTU

адрес

название

диапазон значений

пояснения

0x00B дата/Имя 0-FFFF год(F)/месяц(F)/имя устройства(FF)
0x00C короткий адрес 1-128(DEC) адрес в сети, заводское значение 1
0x00D скорость обмена 2/4/8....табл 9600-115000, заводское значение 2(9600)

0х00В – содержит инф. о дате и типе устройства, только для чтения. значения устанавливаются предприятием-изготовителем.

0х00С – короткий адрес, заносится пользователем в программе-конфигураторе независимо от текущего короткого адреса или меняется на другой непосредственно при записи по короткому адресу (заводское значение 1) без программы-конфигуратора.

0х00D – скорость обмена, устанавливается пользователем при программировании в программе-конфигураторе или непосредственно при записи по короткому адресу (заводское значение 9600) без программы-конфигуратора.

Таблица 2. Скорость обмена MODBUS RTU

значение

скорость

2 9600
3 14400
4 19200
5 38400
6 56000
7 57600
8 115200

Регистры чтения параметров объекта (Input Register).

Чтение регистров производится командой 04h (Read Input Register). количество доступных регистров с измеренными значениям и их адреса см. ниже. Данная функция позволяет получить содержимое внутренних регистров в формате:

BDC:(16бит) 999F: целое/дес./сот./10^ (0=10^-3; 1=10^-2 и т.д.) – пользовательские регистры с адреса 0х100 (256DEC))

например.

1000=1,00*10^0=1мА

1232=1,23*10^2=123мА

или их зеркало в формате Float MODBUS RTU (32бит) (данные с плавающей запятой) - пользовательские регистры с адреса 0х200 (512DEC).

адрес

название

диапазон знач.

пояснения

256 текущий RMS 16 бит усредненное значение
257 макс. RMS 16 бит макс. зафиксированный RMS с пред. запроса
258 текущая частота 16 бит предыдущий период
512 текущий RMS 32 бит усредненное значение
514 макс. RMS 32 бит макс. зафиксированный RMS с пред. запроса
516 текущая частота 32 бит предыдущий период

Формат данных с плавающей запятой (Float):

В адресном пространстве данные в формате с плавающей запятой будут занимать 2 регистра(4 байта). Старший бит числа содержит знак, следующие за ним восемь бит – порядок числа со смещением 127, следующие 23 разряда – мантисса числа со скрытой единицей в 24-ом разряде. Значение числа при этом: Val = (-1)SIGN x 2 (EXP-127) x (1. BITSMANT)

Передача числа осуществляется в формате LE2143.

Если устройство не может установить значение числа с плавающей запятой, то по интерфейсу должно передаваться значение QNAN(0x7FFFFFFF).

Исключительные ситуации

Датчик поддерживает сообщения информирования клиента (мастера) Modbus об исключительных ситуациях (Exception). Формат возвращаемых пакетов полностью соответствует документу «Modbus Application Protocol Specification v1.1a». Сообщения об исключительных ситуациях возникают только на запросы, адресованные данному устройству с правильным значением CRC пакета.

Стандартные коды ошибок

01 — Принятый код функции не может быть обработан.

02 — Адрес данных, указанный в запросе, недоступен.

03 — Значение, содержащееся в поле данных запроса, является недопустимой величиной.

04 — Невосстанавливаемая ошибка имела место, пока ведомое устройство пыталось выполнить затребованное действие.

05 — Ведомое устройство приняло запрос и обрабатывает его, но это требует много времени. Этот ответ предохраняет ведущее устройство от генерации ошибки тайм-аута.

06 — Ведомое устройство занято обработкой команды. Ведущее устройство должно повторить сообщение позже, когда ведомое освободится.

Когда контроллер обнаруживает одну их этих ошибок, он посылает ответное сообщение, содержащее адрес, код функции со старшим битом=1, код ошибки и контрольную сумму. Пакеты, адресованные датчику, но принятые с ошибкой CRC будут восприняты как неопознанная ошибка и при ответе будет сообщение, содержащее адрес, код функции со старшим битом=1 и контрольную сумму.. Это позволит понять, что прошел ошибочный пакет, но устройство функционирует. Это позволит не ожидать тайм-аут и снизить время опроса остальный устройств.

Работа аттенюатора

Включение аттенюатора происходит мгновенно при достижении предела измерения номинального значения входного сигнала (устанавливается заводом-изготовителем в % от ном. значения). выключение производится при снижении максимального значения входного сигнала до установленного заводом-изготовителем уровня на время более 1 сек.

Описание программы конфигуратора

Скачать программу-конфигуратор

Описание работы MASTER-SLAVE в ПО Modbus Poll на примере

Фото 1. Датчики тока MODBUS/RTU  на базе платформы

Фото 1. Датчики тока MODBUS/RTU на базе платформы "айюми-цифра" с разъемным клеммником для подключения к RS485

Фото 2. датчики напряжения MODBUS/RTU  на базе платформы

Фото 2. датчики напряжения и датчики с внешним первичным преобразователем (трансформатором) на базе платформы "айюми-цифра" MODBUS/RTU (DIN)

Фото 3. внешний датчик тока 1мВ/а (катушка Роговского) для линий 10кВ для подключения к платформе

Фото 3. внешний датчик тока 1мВ/а (катушка Роговского) для линий 10кВ для подключения к платформе "айюми-цифра"

Фото 4. фильтр по питанию с привязкой к 0

Фото 4 — фильтр по питанию с привязкой к 0

Фото 5. датчик тока ТП03 (отв.11мм) или ТП05 (отв.10мм) MODBUS/RTU (DIN)

Фото 6. датчик тока ТП102 (отв.14мм) MODBUS/RTU (DIN)

Фото 7. датчик тока ТП60 или ТТП60 (отв.37мм) MODBUS/RTU (DIN)

Рис 1. датчик тока ТП03 MODBUS/RTU (DIN)

Рис 2. датчик тока ТП102 MODBUS/RTU (DIN)

Рис 3. датчик тока ТП60 или ТТП60 MODBUS/RTU (DIN)

Расчет и подбор трансформаторов по индивидуальным требованиям

Оставьте свои контактные данные и мы свяжемся с вами для обсуждения того, что вы хотите рассчитать и подобрать

Оставить заявку

Информационная рассылка для наших клиентов