Платформа «айюми-цифра MB1»

Является простейшим представителем этого класса устройств и содержит один вход для подключения первичного датчика, первичный конвертер входного сигнала, устройство математической обработки и устройство сопряжения-передачи RS485.

Первичный конвертер с автоматическим аттенюатором позволяет расширить диапазон измерения и дает возможность работать с высокой эффективностью как с малыми, так и с большими сигналами.

ВНИМАНИЕ! Разница между номинальным и максимальным током не должна превышать 150х.

Устройство математической обработки содержит 20 битный АЦП и математические модули, позволяющие измерять мгновенный ток (напряжение), средний ток (напряжение), фиксировать максимальный ток (напряжение). Гибкие настройки позволяют менять адрес, скорость обмена, настраивать параметры измерения RMS, фиксировать измеренные значения по широковещательной команде синхронизации для последующей передачей зафиксированных значений.

Конструктивно платформа «айюми-цифра MB1» может быть интегрирована с любыми выпускаемыми нами трансформаторами, а также может быть использована как самостоятельное устройство с подключением внешних датчиков, при этом гальваническая развязка от измеряемой линии должна осуществляется внешними датчиками или модулем "опто".

Датчики устанавливаются на DIN рейку или шину, имеют клеммник для подключения питания 24в и линии RS485 (А/В).

Электронные трансформаторы тока с выходом RS485 (MODBUS RTU/ASCII):

Внутри указанных диапазонов для заказа доступны любые номинальные токи из ряда: 10 - 12,5 - 15 - 20 - 25 - 30 - 40 - 50 - 60 - 75 А, а также их десятичные кратные или дробные значения. Предпочтительные значения подчеркнуты.

Электронные трансформаторы напряжения с выходом RS485 (MODBUS RTU/ASCII):

Доступны любые номинальные напряжения (ГОСТ 29322–2014 (IEC 60038:2009) «Напряжения стандартные») из ряда:
57В;100В;240В;400В;600в;1кВ;1,8кВ;3кВ;4кВ;6кВ;10кВ.

Возможен заказ ЭТ тока или напряжения на другие токи или напряжения, не указанные в предпочитаемых рядах.

Возможен заказ ЭТ тока c другими размерами под контролируемый провод, не указанные выше.

Основные технические характеристики ЭТ:

• Чувствительность не хуже 0.1% от номинала.
• Приведенная погрешность ном. канала не хуже 0,5%.
• Приведенная погрешность макс. канала не хуже 1,5%.
• Номинальное напряжение питания 24в +-10%ДС.
• Потребляемый ток от источника питания 24в. не более 50мА.
• Диапазон рабочих температур -40...+85 °С.
• Габаритные размеры и вес определятся типом первичного датчика.

ЭТ не являются средством измерения, поверке не подлежат весь срок службы.

Наименование ЭТ для заказа:

Z П Y-хх(yy)/RS485-00-З/0(mm), где

Z- тип первичного датчика (Т-нанокристаллические сплавы;ТТ-электротехническое железо;ТТР-катушка Роговского и т.д.).

П- принадлежность к ЭТ с унифицированными выходными сигналами.

Y-типоразмер первичного датчика, 0- внешний датчик.

хх- номинальный ток (мА,А,кА) или напряжение (мВ,В,кВ).

yy- максимальный ток (мА,А,кА) или напряжение (мВ,В,кВ).

00-З/0 – выход в виде клеммника, корпус с заливкой компаундом.

mm - примечание, например (12в) – питание не 24в, а 12в.

Например:

ТП03С-10А(90А)/RS485-00-З/0.

ТТП60-100А(150А)/RS485-00-З/0

Внимание! при заказе оговариваются оба диапазона измерения – номинальное (хх) и максимальное(yy) значение. Разница между номинальным и максимальным значениями ее может превышать 150 крат, Максимальное значение не может выходить за пределы разрешенных значений.

Например, можно заказать ТП10С на номинальный ток 0,3А и указать максимальный ток из ряда от 0,3А до 45А, т.е 0,3*150=45, несмотря на то, что диапазон токов для ТП10С установлен до 150А. Однако, если номинальный ток установлен 100А – максимальный не сможет превышать 150А.

Устройство и принцип работы

Принципы работы ЭТ тока и напряжения идентичны. При протекании тока во внешней цепи, встроенный токовый трансформатор обеспечивает гальваническую развязку и трансформирует этот ток в более низкий, который усиливается усилителем-преобразователем ток-напряжение и далее оцифровывается 20 битным АЦП. Оцифрованный сигнал после математической обработки приводится к узнаваемому виду и передается по каналу RS485.

Для ЭТ напряжения, роль задания входного тока для токового трансформатора отведена резистивному балласту. Наличие многовитковой первичной обмотки позволяет снижать номинальный ток такого балласта до уровня 0,2мА.

Питание платформы айюми-цифра MB1 не имеет гальванической развязки от линии RS485 и 24в. Изоляция от измеряемой линии обеспечивается встроенными или внешними первичными датчиками (трансформаторами). Встроенные преобразователи обеспечивают развязку не хуже 3кв. Внешние преобразователи (трансформаторы, резисторы), выпускаемые нами, могут иметь класс напряжения до 10кВ. Допустимый размах напряжения на выводах А/В относительно 0 не более +-10в.

Вариант с полной гальванической развязкой от питания 24в и А/В реализуется дополнительным модулем "опто" конструктивно выполненные в едином корпусе. В этом случае информационные выводы А и В, - и + питания 24в. полностью гальванически 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.

ЭТ содержат светодиодный индикатор режима передачи данных по RS-485 в момент обмена данными.

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. Для повышения надежности связи следует уделить особое внимание выбору 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, отдельными проводами.

ЭТ 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/ASCII в полном соответствии с документом «Modbus over Serial Line Specification & Implementation guide V1.0». Поддерживаются скорости передачи от 4800 бит/с до 115200 бит/с. Для Modbus RTU передача ведётся без контроля четности, 8 бит данных, 1 стоп-бит. Для передачи с помощью Modbus ASCII - 1 бит контроля чётности (чётный, нечётный), 7 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. Протокол обмена определяется автоматически.

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 255. Адрес 247 запрещен к использованию.

Команды:

Датчик поддерживает следующие команды:

• 03h функция — чтение регистров (Read Holding Registers)
• 04h функция — чтение регистров (Read Input Register)
• 06h Запись регистра (Write Single Register)
• 10h Запись нескольких регистров (Write Multiple Registers)

Функция 10h разрешена к использованию в устройствах версии 2 и выше

Форматы представления данных:

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 с порядком байт ABCD(LE2143)*. Если устройство не может установить значение числа c плавающей запятой, то по интерфейсу должно передаваться значение QNAN(0x7FFFFFFF).

* - В версии 1 устройства применяется порядок байт CDAB(LE4321)

Внутренние хранимые регистры (Holding Register):

Регистры настроек датчика. Чтение регистров производится командой 03h (Read Holding Register) запись — командой 06h или 10h. Датчиком предоставляются следующие регистры:

Таблица 1. Внутренние регистры версии 1

*- Применяется только для внешнего трансформатора тока типа ТТРн

0х00В – содержит информацию о дате изготовления и типе устройства, только чтение. значения устанавливаются предприятием-изготовителем при производстве.

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.

0x021* ­– Ширина шины, устанавливается пользователем при настройке датчика. Представлено в формате BCD. По умолчанию установлено значение 0x325(32мм).

0x022* – Коэффициент преобразования датчика. Представлено в формате BCD. По умолчанию установлено значение 0x1005( 1.00 мВ/A ).

0x023* ­– Высота шины, устанавливается пользователем при настройке датчика. Представлено в формате BCD. По умолчанию установлено значение 0x55(5мм).

ВНИМАНИЕ: Внесение корректировок в регистры 0x021-0x023* разрешено только для настройки работы с внешними трансформаторами тока (накладные катушки Роговского) типа ТТРн. Изменение заводских настроек для других типов трансформаторов НЕДОПУСТИМО!

Таблица 1. Внутренние регистры версии 2

ВНИМАНИЕ: Внесение корректировок в регистры 0x000-0x005* (ширина шины, высота шины, коэффициент трансформатора) разрешено только для настройки работы с внешними трансформаторами тока (накладные катушки Роговского) типа ТТРн. Изменение заводских настроек для других типов трансформаторов НЕДОПУСТИМО!

Таблица 2. Скорость обмена MODBUS RTU

Таблица 2. Скорость обмена MODBUS RTU

Регистр MBName

Регистр хранит целочисленное число, которое включает в себя дату производства датчика, а также тип устройства. Полученное число требуется разбить на 4 шестнадцатеричных числа(по 4 бита) следующим образом:

Год - число от 0 до 9. Месяц - число от 1 до 12 в шестнадцатеричных значениях. По типу устройства можно определить версию датчика:

Регистры чтения состояния аналоговых входов (Input Register).

Чтение регистров производится командой 04h (Read Input Register). Количество доступных регистров с измеренными значениями и их адреса см. ниже. Выходные регистры представлены в формате Float (32бит) (число с плавающей запятой) - пользовательские регистры с адреса 0х200 (512DEC).

Таблица регистров для устройств версии 1

Таблицы регистров для устройств версии 2

Текущие показания датчика

Регистры синхронизированных показаний датчика.

При вызове функции синхронизации текущие показания всех датчиков в сети сохраняются в регистрах синхронизации. Адреса регистров смещены на 10000 относительно регистров текущих показаний.

Дополнительные функции

Стоп-кадр (функция синхронизации) – данная функция позволяет в определённый момент времени сохранить текущие показания одного или более датчиков для дальнейшего опроса. Данная функция является широковещательной и датчики не формируют на неё ответ. Для выполнения, необходимо передать следующий пакет: hex: F7 06 44 44 44 44 + контрольная сумма (FA 8A).

Для датчиков версии 1:
При следующем опросе датчика функцией 0x04 выдаются показания, сохранённые в момент получения функции стоп-кадра. При дальнейших запросах 0x04 будут выдаваться текущие значения до очередного получения пакета «стоп-кадр».

Для датчиков версии 2 и выше:
При получении пакета «стоп-кадр» текущие показания датчика сохраняются в регистрах синхронизации и более не меняются до получения следующей команды синхронизации. Вызов команды так же сбрасывает регистры максимумов. Регистры синхронизации хранятся в энергозависимой памяти, поэтому при сбое питания регистры будут сброшены.

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.

Нестандартный код ошибки

09 – Ошибка контрольной суммы. Передается в том случае, если датчику пришел пакет, контрольная сумма которого не совпадает. Актуально только для устройств версии 1.

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 остальных устройств.

Полезные ссылки

• Для изменения адреса и скорости датчиков можно использовать конфигуратор версия x32 версия x64 (инструкция в архиве с программой).
• Конфигурацию можно выполнить с помощью программы Modbus Poll. Можно скачать инструкцию по конфигурации датчиков с помощью Modbus Poll и файл конфигурации.