Instr STL-21

R
SIMEX
MODUŁ PRZETWORNIKA
2 x 4-20mA / RS 485
z wyjściem przekaźnikowym
STL-21
R
SIMEX
Producent:
SIMEX Sp. z o.o., ul. Wielopole 7, 80-556 Gdańsk,
tel. (0-58) 762-07-77, fax: (0-58) 762-07-70
Przed rozpoczęciem użytkowania urządzenia, prosimy
o dokładne zapoznanie się z niniejszą instrukcją.
http://www.simex.com.pl, e-mail: [email protected]
09.05.2001
V.1.1
Moduł przetwornika 2 x 4-20mA / RS 485 z wyjściem przekaźnikowym STL-21
WPROWADZENIE
Moduł przetwornika przeznaczony jest do wielopunktowych systemów pomiarowych przy
sygnale wejściowym 4-20 mA, w oparciu o magistralę MODBUS RTU. Budowa modułu pozwala
na jednoczesny pomiar dwóch prądowych sygnałów wejściowych oraz sterowanie
zamontowanym w module pojedynczym zestykiem przekaźnika. Urządzenie może być
obsługiwane przez dowolny sterownik typu Master współpracujący z magistralą Mobus RTU.
Nastawy kalibracyjne, służące do skalowania pomiarów oraz stan rejestru sterującego
przekaźnikiem są przechowywane w nieulotnej pamięci EEPROM. W zależności od
zastosowanych układów interface'u w jednej sieci można podłączyć do 128 przetworników
pomiarowych (tzn. do 256 wejść prądowych i 128 wyjść przekaźnikowych), bez zastosowania
wzmacniaczy buforowych (repeater'ów).
Na ściance frontowej modułu umieszczone są dwie diody LED, sygnalizujące stany pracy modułu
przetwornika.
Moduły w wersji STL-21 nie posiadają izolacji galwanicznej między obwodami wejściowymi a
liniami zasilania i RS485. Konstrukcja modułu STL-21 pozwala na załączanie, za pomocą
wbudowanego przekaźnika, napięcia zasilania modułu na złącze wyjściowe. Nie można
wykorzystać styków przekaźnika do załączania innych napięć.
Moduł przetwornika 2 x 4-20mA / RS 485 z wyjściem przekaźnikowym STL-21
UWAGA!
W PRZYPADKU STOSOWANIA ZASILACZY IMPULSOWYCH NALEŻY
BEZWZGLĘDNIE (!) ZAPEWNIĆ PRAWIDŁOWE PODŁĄCZENIE OBWODÓW
UZIEMIAJĄCYCH (PE).
ZALECANE JEST RÓWNIEŻ UZIEMIENIE UJEMNEGO BIEGUNA NAPIĘCIA
WYJŚCIOWEGO (ZASILAJĄCEGO UKŁADY POMIAROWE).
Dane techniczne:
napięcie zasilające
pobór prądu
separacja galwaniczna
wejścia analogowe
rezystancja wejść
max. obciążenie styków przekaźnika
złącze komunikacyjne
protokół transmisji
parametry transmisji
wymiary obudowy
temperatura pracy
temperatura składowania
wilgotność
sposób mocowania
24 V DC typowo (16V DC ÷ 30V DC)
typowo 54 mA
brak
2 wejścia standardu 4-20mA
100 W
0,2 A
RS 485
MODBUS RTU
9600 bit/sek., 8 bitów danych,
1 bit stopu, brak kontroli parzystości
101 x 80 x 22,5 mm
0°C ÷ +60°C
-15°C ÷ +80°C
do 90% bez kondensacji
na listwę 35 mm
Przykładowe zastosowanie
Przykładowym podłączeniem modułów przetworników jest, wg rysunku poniżej, system
wielopunktowego monitorowania dowolnych wartości analogowych, przetworzonych wstępnie
na sygnał prądowy 4-20 mA. Panel operatorski SPA-42 (prod. SIMEX) pełni funkcję sterownika
MASTER w sieci MODBUS'owej i jednocześnie: wyświetla odczytane wartości pomiarowe z
każdego wejścia na modułach pomiarowych oraz pozwala na dowolne, zdalne sterowanie
każdym z przekaźników.
RS485
System monitoringu np. temperatur itd.
2
7
Moduł przetwornika 2 x 4-20mA / RS 485 z wyjściem przekaźnikowym STL-21
Przykład 2. Ramka zapytania o kod identyfikacji typu urządzenia:
ADDR
FUNC
01
03
REG H, L
00
21
COUNT H, L
00
CRC L, H
01
D4
00
Moduł przetwornika 2 x 4-20mA / RS 485 z wyjściem przekaźnikowym STL-21
Podłączenie zewnętrzne modułu:
Do modułu dołączyć należy napięcie zasilania (+Uz, -Uz, typowo 24V DC) oraz dwuprzewodowe
łącze RS 485 (A+, B-). Wejścia prądowe (WE.1, WE.2) mają wspólny sygnał zwrotny (GND).
Wbudowany przekaźnik załącza napięcie zasilania modułu (+Uz) na zacisk nr 4.
zasilanie
24 V DC
masa
zasilania
(+)
(-)
Odpowiedź urządzenia:
}
RS 485
SLAVE
ADDR
FUNC
BYTE C
01
03
02
DATA H, L
00
CRC L, H
86
39
+Uz
5
E6
A+
6
B7
-Uz
8
R
SIMEX
DATA L
- kod identyfikacyjny (86h)
Wy
Ro
STL-21
nr: 0442P015
4-20 mA
4-20 mA
Tx / ERROR
Przykład 3. Zmiana adresu urządzenia z 1 na 2:
+
STL-21
A
B
RS 485
-
RUN
4
3
2
1
WE.1 WE.2 GND
ADDR
FUNC
01
06
DATA H
DATA L
REG H, L
DATA H, L
CRC L, H
00
00
09
20
02
C1
-0
- nowy adres (2)
dla wejść
prądowych
Zasada działania urządzenia
Odpowiedź urządzenia (identyczna z rozkazem):
ADDR
FUNC
01
06
REG H, L
DATA H, L
CRC L, H
00
00
09
20
02
C1
Przykład 4. Ustawienie stanu przekaźnika:
ADDR
FUNC
01
06
DATA H
DATA L
REG H, L
DATA H, L
CRC L, H
00
00
F9
0F
FF
89
-0
- żądany stan przekaźnika (FFh - czyli przekaźnik załączony)
Odpowiedź urządzenia (identyczna z rozkazem):
ADDR
FUNC
01
06
REG H, L
DATA H, L
CRC L, H
00
00
F9
0F
wejście 1
4-20 mA
wejście 2
4-20 mA
wyjście
przekaźnikowe
masa
FF
89
Uwaga !!!
Protokół MODBUS RTU nie jest w pełni zaimplementowany. Dopuszczalne są jedynie
wyżej wymienione sposoby komunikacji.
Po dołączeniu napięcia zasilającego urządzenie sygnalizuje normalną pracę za pomocą
migającej zielonej diody LED (RUN). Czerwona dioda LED (Tx/ERROR) pełni dwie funkcje:
- krótkie błyski diody oznaczają przepływ danych pomiędzy modułem a urządzeniem Master (tzn.
odebranie poprawnej ramki zapytania oraz wysłanie na nią odpowiedzi),
- w przypadku przekroczenia nominalnego zakresu pomiarowego 4-20 mA, czerwona dioda
włącza się na stałe (aż do chwili, w której prąd powróci w dopuszczalny zakres).
Przeliczanie wyniku
Mierzony prąd wejściowy urządzenie przetwarza za pomocą 12-bitowego przetwornika
analogowo-cyfrowego, oraz dokonuje cyfrowej filtracji sygnału (urządzenie Master może
dowolnie ustalić współczynnik filtru uśredniającego). Wartości pomiarowe zwracane za
pośrednictwem łącza RS 485 przeskalowywane są przy użyciu dwóch współczynników: LoCAL
i HiCAL. Parametry te mogą zostać ustawione w zakresie od -32768 do 32767 i mają następujące
znaczenie:
- jeśli prąd wejściowy osiągnie wartość minimalną (4 mA) to jako wartość pomiarowa zwracany
jest parametr LoCAL,
- jeśli prąd wejściowy osiągnie wartość maksymalną (20 mA) to jako wartość pomiarowa
zwracany jest parametr HiCAL,
- dla wartości prądu z zakresu 4-20 mA wynik pomiaru przeliczany jest liniowo w zakresie
LoCAL ÷ HiCAL, tzn. obowiązuje wzór:
W = (I - 4 mA)/16 mA × (HiCAL - LoCAL) + LoCAL
gdzie W oznacza wynik pomiaru a I - prąd wejściowy (w mA)
Uwaga!
Jeśli LoCAL > HiCAL, to charakterystyka przetwarzania zostanie odwrócona, tzn. dla
wzrastającej wartości prądu wejściowego wynik pomiaru będzie maleć.
6
3
Moduł przetwornika 2 x 4-20mA / RS 485 z wyjściem przekaźnikowym STL-21
Moduł przetwornika 2 x 4-20mA / RS 485 z wyjściem przekaźnikowym STL-21
Obsługa przekaźnika
Odczyt wyniku pomiarowego
Stan przekaźnika zmienia się w wyniku zapisu rejestru sterującego przez urządzenie Master.
Rejestr sterujący przekaźnika przechowywany jest w pamięci nieulotnej, a zatem po włączeniu
zasilania przekaźnik przyjmie stan ustawiony przed ostatnim wyłączeniem urządzenia.
Przeskalowane i uśrednione pomiary z kanałów 1 i 2 dostępne są w rejestrach 01h i 02h. Odczytu
rejestrów dokonać można przy użyciu Modbus’owej funkcji o nr 03h.
Jeżeli wartość mierzonego prądu w danym kanale wykroczy poza nominalny zakres 4-20 mA,
urządzenie zasygnalizuje błąd poprzez zmianę postaci ramki odpowiedzi (zmiana ta dotyczy
wyłącznie rejestru zawierającego wynik pomiaru z odpowiedniego kanału, patrz przykład 1).
Obsługa protokołu MODBUS (moduł STL-21)
Parametry transmisji:
Prędkość transmisji:
Protokół transmisji:
1 bit startu, 8 bitów danych, 1 bit stopu, bez kontroli parzystości
9600 bit/sek.
zgodny z MODBUS RTU
Wykaz zmiennych (wszystkie wartości liczbowe podawane są szesnastkowo, liczby ujemne
wyrażone są w kodzie uzupełnień do 2):
Rejestr Zapis
01h
Nie
02h
Nie
Zakres
LoCAL1
÷ HiCAL1
LoCAL2
÷ HiCAL2
03h, 04h Nie
05h
Tak
00h-FFh
06h
Tak
00h-FFh
07h - 0Ah Nie
0Bh
Tak
0Ch
Tak
0Dh
Tak
0Eh
Tak
0Fh
20h
21h
Tak
Tak
Nie
-7FFFh
÷ 7FFFh
-7FFFh
÷ 7FFFh
-7FFFh
÷ 7FFFh
-7FFFh
÷ 7FFFh
00h lub FFh
00h-FFh
86h
Opis rejestru
Ramka tego typu zawiera kod błędu, który należy interpretować następująco:
A0h lub 60h - nastąpiło nasycenie przetwornika A/C (mierzona wartość prądu znacznie
przekracza nominalny zakres pomiarowy),
40h lub 80h - prąd wejściowy wykroczył poza zakres 4-20 mA, ale nadal mieści się w
zakresie pomiarowym przetwornika A/C (ok. 0-23 mA). Jeśli przeskalowany
wynik pomiaru przekracza w górę zakres LOCAL - HiCAL, zwrócony zostanie
kod 80h. Jeśli przeskalowany wynik pomiaru przekracza w dół zakres
LOCAL - HiCAL, zwrócony zostanie kod 40h.
Wartość pomiarowa w kanale pierwszym
Przykłady ramek zapytań / odpowiedzi:
Wartość pomiarowa w kanale drugim
Przykłady dotyczą urządzenia o adresie 1. Wszystkie wartości podawane są szesnastkowo.
Rejestry serwisowe (kalibracyjne).
Próba zapisu może spowodować rozkalibrowanie urządzenia !
Współczynnik uśredniania wskazania w kanale 1. Wartość 0 oznacza
wyłączenie filtru, wartość FFh oznacza filtrację z maksymalną stałą czasową
Współczynnik uśredniania wskazania w kanale 2. Wartość 0 oznacza
wyłączenie filtru, wartość FFh oznacza filtrację z maksymalną stałą czasową
Rejestry serwisowe (kalibracyjne).
Próba zapisu może spowodować rozkalibrowanie urządzenia !
LoCAL1 (wartość pomiarowa dla prądu 4 mA w kanale pierwszym).
LoCAL2 (wartość pomiarowa dla prądu 4 mA w kanale drugim).
HiCAL1 (wartość pomiarowa dla prądu 20 mA w kanale pierwszym).
HiCAL2 (wartość pomiarowa dla prądu 20 mA w kanale drugim).
Załączenie (FFh) lub wyłączenie (00h) wyjścia przekaźnikowego.
Adres urządzenia. Nowe urządzenia mają przypisany domyślny adres = FFh
Wartość stała 86h (identyfikator typu urządzenia: STL-21)
Do odczytu rejestru używać należy funkcji 3h, do zapisu rejestru - funkcji 6h (zgodnie ze
specyfikacjami protokołu MODBUS).
Uwaga!
1. Nie wolno zmieniać rejestrów serwisowych, gdyż grozi to zniszczeniem wartości
kalibracyjnych i w rezultacie prowadzi do błędnych wskazań,
2. Po zapisie rejestru 20h urządzenie odpowiada ramką rozpoczynającą się od starego
(nie zmienionego) adresu.
3. W przypadku zapisu rejestru 20h użyć można również ramki typu BROADCAST (z zerem w
polu adresowym). Spowoduje to zmianę adresów wszystkich urządzeń podłączonych do
magistrali RS485. Urządzenie interpretuje i wykonuje ramki BROADCAST, ale nie wysyła na
nie odpowiedzi.
4
Oznaczenia:
ADDR
FUNC
REG H,L
COUNT H,L
Adres urządzenia w systemie
Numer funkcji
Starsza i młodsza część adresu zmiennej, do której odwołuje się polecenie
Starsza i młodsza część licznika ilości zmiennych, których dotyczy
polecenie, rozpoczynając od zmiennej, którą określa adres REG
Liczba bajtów danych zawartych w ramce
Starsza i młodsza część słowa danych
Młodsza i starsza część sumy CRC
BYTE C
DATA H,L
CRC L,H
Przykład 1. Ramka zapytania o wskazanie kanału nr 1 w urządzeniu STL-21 o adresie 1:
ADDR
FUNC
01
03
REG L
REG H, L
00
01
COUNT H, L
00
01
CRC L, H
D5
CA
- nr rejestru (wskazanie kanału nr 1)
a) Odpowiedź urządzenia (zakładamy, że prąd w kanale 1 mieści się w zakresie 4-20 mA):
ADDR
FUNC
BYTE C
01
03
02
DATA H, L
DATA H, L
10
00
CRC L, H
B5
84
- wynik pomiaru, w tym wypadku 4096 jednostek (hex: $1000)
b) Odpowiedź urządzenia (zakładamy, że prąd w kanale 1 wykracza poza zakres 4-20 mA):
ADDR
FUNC
ERROR
01
83
40
ERROR
CRC L, H
40
C0
- kod błędu (w tym przypadku 40h)
5