Instr SIA-2

R
SIMEX
MODUŁ PRZETWORNIKA
2 x 4-20mA / RS 485
z dwustanowym wyjściem sterującym
SIA-2
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
http://www.simex.com.pl, e-mail: [email protected]
Przed rozpoczęciem użytkowania urządzenia należy
dokładnie zapoznać się z niniejszą instrukcją.
Firma SIMEX zastrzega sobie prawo wprowadzania zmian bez uprzedzenia.
26.03.2003
V.1.1.
Moduł przetwornika 2 x 4-20mA / RS 485 z dwustanowym wyjściem sterującym SIA-2
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 zewnętrznym
urządzeniem wykonawczym poprzez dwustanowe wyjście sterujące. Urządzenie może być
obsługiwane przez dowolny sterownik typu Master współpracujący z magistralą Mobus RTU.
Nastawy kalibracyjne, służące do skalowania pomiarów są przechowywane w nieulotnej pamięci
EEPROM. W zależności od zastosowanych układów interface'u w jednej sieci można podłączyć
do 127 przetworników pomiarowych (tzn. do 254 wejść prądowych i 127 wyjść sterujących), bez
zastosowania wzmacniaczy buforowych (repeater'ów).
Na ściance frontowej modułu umieszczone są dwie diody LED, sygnalizujące stany pracy modułu
przetwornika.
Moduły SIA-2 nie posiadają izolacji galwanicznej, natomiast moduły w wersji SIAi-2 posiadają
izolację galwaniczną między obwodami wejściowymi a liniami zasilania i RS485. Konstrukcja
modułów SIA-2, SIAi-2 pozwala na załączanie napięcia zasilania modułu na wyjście sterujące.
Nie można wykorzystać wyjścia sterującego do załączania innych napięć.
Moduł przetwornika 2 x 4-20mA / RS 485 z dwustanowym wyjściem sterującym SIA-2
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 wyj. sterującego
złącze komunikacyjne
protokół transmisji
parametry transmisji
ilość modułów w jednej sieci
wymiary obudowy
temperatura pracy
temperatura składowania
wilgotność
sposób mocowania
24 V DC typowo (16V DC ÷ 30V DC)
typowo 54 mA
SIA-2 - brak, SIAi-2 - jest
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
max. 128
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
wyjściem dwustanowym w każdym z modułów.
RS485
System monitoringu np. temperatur itd.
2
7
Moduł przetwornika 2 x 4-20mA / RS 485 z dwustanowym wyjściem sterującym SIA-2
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 dwustanowym wyjściem sterującym SIA-2
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
SIA-2
DATA L
Wy
Ro
SIMEX
- kod identyfikacyjny (86h)
4-20 mA
+
SIA-2
4-20 mA
A
B
RS 485
-
nr: 0442P015
Tx / ERROR
Przykład 3. Zmiana adresu urządzenia z 1 na 2:
RUN
4
3
2
1
WE.2 WE.1 GND
ADDR
01
FUNC
06
DATA H
DATA L
REG H, L
00
20
DATA H, L
00
CRC L, H
02
09
C1
01
06
REG H, L
DATA H, L
CRC L, H
00
00
09
20
02
C1
Przykład 4. Ustawienie stanu wyjścia sterującego:
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 wyjścia sterującego (FFh - czyli wyjście aktywne)
Odpowiedź urządzenia (identyczna z rozkazem):
ADDR
FUNC
01
06
REG H, L
DATA H, L
CRC L, H
00
00
F9
0F
4-20 mA
FF
A
B
RS 485
-
optoizolacja
Zasada działania urządzenia
Odpowiedź urządzenia (identyczna z rozkazem):
FUNC
4-20 mA
+
SIAi-2
wejście 2
4-20 mA
wejście 1
4-20 mA
dwustanowe
wyjście
masa
sterujące
dla wejść
prądowych
-0
- nowy adres (2)
ADDR
Wy
Ro
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 dwustanowym wyjściem sterującym SIA-2
Moduł przetwornika 2 x 4-20mA / RS 485 z dwustanowym wyjściem sterującym SIA-2
Obsługa przekaźnika
Odczyt wyniku pomiarowego
Stan wyjścia sterującego zmienia się w wyniku zapisu rejestru sterującego przez urządzenie
Master. Rejestr sterujący przekaźnika nie jest przechowywany w pamięci nieulotnej, a zatem po
włączeniu zasilania wyjście będzie w stanie nieaktywnym.
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 SIA-2)
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
06h
Nie
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 dla obu kanałów. Wartość 0 oznacza
wyłączenie filtru, wartość FFh oznacza filtrację z maksymalną stałą czasową
Rezerwa. Rejestru tego nie można ani zapisać ani odczytać.
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 sterującego.
Adres urządzenia. Nowe urządzenia mają przypisany domyślny adres = FFh
Wartość stała 86h (identyfikator typu urządzenia: SIA-2 lub SIAi-2)
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 SIA-2 (SIAi-2) 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