Модуль Modbus-реле WB-MRWL3
This is the approved revision of this page, as well as being the most recent.
Назначение
Предназначены для коммутирования мощной силовой нагрузки общего назначения, в т.ч. индуктивной: управления группами розеток, двигателями, обогревателями и т.д.
Реле WB-MRWL3 рассчитаны на номинальную нагрузку до 20А (4,5 кВт) на канал и могут использоваться напрямую, без промежуточных контакторов, для коммутации розеточных групп и других нагрузок, защищённых автоматическим выключателем номиналом 16А.
О выборе модуля реле читайте в статье Рекомендации по выбору реле для нагрузки.
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Питание | |
| Напряжение питания | 12 — 28 В постоянного тока |
| Потребляемая мощность |
|
| Выходы | |
| Тип выходов | Контакты механического реле |
| Конфигурация выходов | 3 выхода, соединенных с контактами реле |
| Конфигурация контактов каждого выхода | Двухпозиционные, нормально открытые (С и NO) |
| Максимальное коммутируемое напряжение, AC | 250 В |
| Максимальное коммутируемое напряжение, DC | 30 В |
| Номинальный ток на канал | 20 А |
| Сопротивление контактов | < 100 мОм |
| Напряжение изоляции между контроллером и выходом | 1500 В (среднеквадратичное значение) |
| Срок жизни | см. таблицу в разделе #Параметры реле |
| Входы | |
| Количество входов (Inputs 0—3) | 4 (3+1) |
| Тип входов | «Сухой контакт», групповая изоляция
Напряжение на входе около 12 В постоянного тока. Ток при замыкании входа ~2 мА |
| Допустимое напряжение | от -20 В до +40 В |
| Частота и длительность импульсов |
(смотри таблицу ревизий) |
| Функции |
с помощью mapping-матрицы (с версии прошивки 1.9.0) |
| Индикация | |
| Индикация питания и обмена данными | Зеленый светодиод Status (под верхней этикеткой) |
| Индикация состояния каналов реле | Оранжевые светодиоды 1, 2.. (под верхней этикеткой) |
| Управление | |
| Интерфейс управления | RS-485 |
| Изоляция интерфейса | Неизолированный |
| Протокол обмена данными | Modbus RTU, адрес задается программно, заводские настройки указаны на наклейке |
| Параметры интерфейса RS-485 | Задаются программно, по умолчанию:
скорость — 9600 бит/с; данные — 8 бит; бит чётности — нет (N); стоп-биты — 2 |
| Готовность к работе после подачи питания | ~2 c |
| Условия эксплуатации | |
| Температура воздуха | От −40 до +80 °С |
| Относительная влажность | До 95 %, без конденсации влаги |
| Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 | O2.1* |
| Гарантийный срок | 2 года |
| Срок службы | 5 лет |
| Клеммники и сечение проводов | |
| Рекомендуемое сечение провода с НШВИ, мм2 | 0,75 — 1 для входов управления, 2 x 2,5 — для релейных выходов |
| Длина стандартной втулки НШВИ, мм | 8 (10 для релейных выходов) |
| Момент затяжки винтов, Н∙м | 0,2 для входов управления , 0,4 — для силовых выходов |
| Габариты | |
| Ширина, DIN-юнитов | 3 |
| Габаритные размеры (Д x Ш x В) | 53 x 90 x 58 мм |
| Масса (с коробкой) | 175 г |
Общий принцип работы
Индикация
В модуле есть индикаторы, которые помогут определить его состояние без подключения к контроллеру:
- S — статус обмена по Modbus: загорается при подаче низковольтного питания на модуль и мигает в момент опроса по шине RS-485. В устройствах с включенными событиями Быстрого Modbus ⚡ индикатор мигает более часто чем при стандартном опросе по очереди, так как опрос событий происходит быстрее. В режиме загрузчика мигает с периодом 1 секунда. При загрузке новой прошивки перестает менять свое состояние.
- 1–3 — состояние выходов: горит — реле замкнуто.
Входы
Входы выведены на разъемные клеммники и работают по принципу "сухой контакт". Входы реле выведены на разъёмные клеммники с номерами и общей клеммой iGND, работают по принципу «Сухой контакт».
К входам можно подключить выключатели для прямого управления выходами, или источник сигнала и посчитать количество импульсов, а также измерить его частоту.
Выключатели можно использовать с фиксацией и без неё. При использовании выключателей без фиксации доступно распознавание нескольких типов нажатий, на которые можно назначить свои действия — это полезно для создания сценарных выключателей. Также эти нажатия транслируются на контроллер по Modbus, где вы можете обрабатывать их программно. В ПО контроллера Wiren Board счётчики нажатий по умолчанию не опрашиваются, если они вам нужны — включите их опрос в настройках устройства.
По умолчанию каждый вход управляет выходом с таким же номером, а вход с номером «0» отключает все выходы.
Тип выключателей и настройки входов можно изменить в настройках.
Примечания:
- Измерение частоты доступно с прошивки 1.15.0.
- Режим работы выключателей с версии прошивки 1.12.0 по умолчанию настроен на выключатели с фиксацией — состояние контактов реле повторяют состояние контактов выключателя. До этого модули были по умолчанию настроены на выключатели без фиксации — каждое замыкание входа меняло состояние реле на противоположное.
Распознавание типов нажатий
Распознавание типов нажатий появилось в прошивке 1.17.0. Модуль может распознавать четыре типа нажатий: короткое, длинное, двойное, короткое, а затем длинное.
Обработку нажатий можно использовать на контроллере, куда по Modbus передаются счётчики для каждого типа нажатий, или в самом устройстве для управления выходами.
Параметры распознавания нажатий можно изменять в настройках.
Выходы
WB-MRWL3 имеет три независимых нормально-открытых выхода реле.
Реле сертифицированы только для использования на переменном токе, нагрузочная способность на постоянном токе может быть ниже. В таблице ниже перечислены технические характеристики реле, используемых в WB-MRWL3.
В ревизиях с 1.1 до 1.2 включительно каждый контакт реле был защищен от перенапряжения варистором. В модулях с ревизии 1.3, выпускаемых с ноября 2021 года варисторы не ставятся.
Параметры реле
В таблице ниже указаны параметры для используемых реле, номинальный и максимальный токи отличаются для готового устройства, смотрите их в таблице Технические характеристики.
| Номинальный коммутируемый ток,
резистивная нагрузка 230 В AC |
20 А |
| Максимальный коммутируемый ток,
резистивная нагрузка 230 В AC |
26 А |
| Максимальный допустимый пусковой ток
(в течение 20 мс, для контакта NO) |
31 А |
| Сопротивление контактов | < 100 мОм |
| Материал контактов | AgSnO2 |
| Конфигурация контактов | SPST (NO, COM) |
| Срок жизни: количество переключений
для нагрузки 20 А / 230 В AC, cos φ = 1 |
30 000 |
| Срок жизни: количество переключений
без нагрузки |
1 000 000 |
| Модель реле | Hongfa HF161F-W |
| Особенности | Большой ток |
| Применение | Силовая нагрузка общего назначения, индуктивная нагрузка |
Управление приводами штор
Управление шторами доступно начиная с версии прошивки 1.21.0 в HW v1.2N и новее.
Не смотря на большой выбор приводов с цифровым управлением, для штор, жалюзи, роллет, экранов проекторов и других похожих устройств, всё ещё популярны приводы с фазным управлением. Основная сложность управления такими приводами — нельзя допускать одновременного включения режимов «Открыть» и «Закрыть».
В нашем модуле для этого есть специальный режим «Управление шторами», который объединяет два реле в один элемент управления приводом и программно блокирует одновременное включение двух реле. Также модуль автоматически следит, чтобы при переключении направления выдерживалась задержка в 500 мс, а реле включались не более чем на 10 секунд.
Для безопасности привода управление в этом режиме через coil-регистры реле, а также mapping-матрицы взаимодействия входов и выходов будет проигнорировано. Управлять такими выходами можно будет только через специальные регистры режима «Управление шторами» и mapping-матрицу для штор.
По умолчанию режим управления приводами штор выключен, перед использованием его надо включить в настройках. Там же можно настроить задержки и управление шторами с входов реле.
Монтаж
Устройство монтируется на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм. Клеммный блок «V+ GND A B» с шагом 3.5 мм служит для подключения питания и управления по шине RS-485. Для стабильной связи с устройством важно правильно организовать подключение к шине RS-485, читайте об этом в статье Физическое подключение шины RS-485.
Если устройства, подключенные к шине RS-485, питаются от разных источников питания, их клеммы GND должны быть соединены, подробнее в статье Заземление устройств Wiren Board и подключение контактов GND и iGND.
Рекомендуем для монтажа использовать гибкие многожильные провода с обжатием концов втулочными наконечниками (НШВИ — наконечник штыревой втулочный изолированный).
При снятии изоляции провод должен зачищаться ровно по длине гильзы (можно зачистить больше, а потом откусить выступающий излишек). Для обжима (опрессовывания) используйте пресс-клещи (кримпер, «обжимка»). При монтаже обжатый наконечником провод не разрушается винтовым зажимом и надежно фиксируется.
Не прикладывайте чрезмерное усилие при завинчивании клеммы — это приводит к разрушению винтового разъема.
При включении реле модуль импульсно потребляет большую мощность (см. потребление). Используйте блок питания с запасом по мощности. При питании по длинному кабелю учитывайте падение напряжения на нем.
Срабатывание дискретных входов происходит при их замыкании на землю iGND. Возникающий ток невелик (~2 мА), так что тип кнопки или выключателя может быть любым. Также не играет роли длина и сечение кабеля. Но для предотвращения наводок от близко расположенных силовых линий лучше использовать витую пару и подключать землю iGND ко второй жиле пары. Подробнее про подключение клемм iGND/GND.
Сечение проводов, подключаемых к винтовым зажимам выходов реле, должно соответствовать мощности коммутируемой нагрузки. Винтовые зажимы принимают провод сечением 2.5–4 мм2. Выбрать правильное сечение провода для подключения нагрузки поможет таблица Допустимый длительный ток для проводов и шнуров.
Модуль реле необходимо устанавливать таким образом, чтобы удовлетворять требованиям электробезопасности и не допускать случайного касания контактов, находящихся под высоким напряжением. Устройство должно эксплуатироваться при рекомендованных условиях окружающей среды.
Пример монтажа
Один из вариантов подключения нагрузки к модулю WB-MRWL3 можно посмотреть на рисунке Пример монтажа WB-MRWL3.
В примере проводка до и после реле защищена автоматом на 16 А. Номинал выбирается с учетом сечения использованных при монтаже проводов и максимального коммутируемого модулем тока.
На схеме к выходам K1, K2, K3 подключена нагрузка: водонагреватель, электродвигатель и группа розеток.
В примере на картинке выход K2 может управляться как выключателем, так и по шине RS-485. Выходы K1 и K3 — только по шине RS-485. Выключатель OFF ALL обесточивает все выходы модуля реле K1 – K3. Назначение входов можно изменить с помощью Mapping-матрицы.
Подробнее о выборе типа выключателей и других настройках модуля читайте в разделе Настройка.
Подключение приводов штор
Перед подключением штор убедитесь, что вы включили специальный режим для выходов, к которым подключаете шторы! При неправильной настройке можно случайно включить оба реле и некоторые приводы на это могут плохо отреагировать.
Для привода штор используется одновременно два реле, обычно к ним подключается фаза сети (L) и провода привода штор «Открыть» и «Закрыть». Сам привод дополнительно подключается к рабочему нулю N и заземлению PE. Обязательно сверьте предложенную схему подключения с документацией на привод.
К одному модулю WB-MRWL3 можно подключить один привод штор, а также настроить управление этими приводами с любых входов модуля в разрезе четырёх типов нажатий. По умолчанию управление шторами с входов отключено.
| Штора | Выходы |
|---|---|
| 1 | K1 - открыть, K2 - закрыть |
Настройка
Способы настройки
- Указать параметры в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board в разделе Настройки → Конфигурационные файлы → Настройка драйвера serial-устройств. Если у вас нет этих пунктов, проверьте уровень доступа.
- Записать настройки в Modbus-регистры модуля из консоли контроллера с помощью утилиты modbus-utils-rpc или modbus_client.
- Eсли нет контроллера Wiren Board, используйте компьютер с преобразователем интерфейсов USB-RS485.
Мы постоянно совершенствуем наши устройства, поэтому, если вы не нашли описанных в документации настроек — обновите прошивку устройства и программное обеспечение контроллера.
Счетчики замыканий и нажатий
Для счета замыканий входов на землю есть счетчики Input X counter. Они доступны во всех режимах и предназначены для подсчета импульсов и обработки сигналов «сухой контакт».
В режиме работы по mapping-матрице доступны счетчики типов нажатий:
- Single Press Counter — одиночных коротких,
- Long Press Counter — длинных,
- Double Press Counter — двойных коротких,
- Shortlong Counter — коротких, а затем длинных.
Они считают не замыкания входов, а распознанные типы нажатий, и предназначены для обработки нажатий кнопок.
Счетчики Counter и Single Press Counter похожи по выполняемой функции, но отличаются принципом обработки замыкания:
- счетчик Counter срабатывает сразу после замыкания входа с учетом времени подавления дребезга, которое можно настроить,
- счетчик Single Press Counter срабатывает, если было зафиксировано короткое нажатие и не было второго нажатия. Время срабатывания складывается из длительности короткого нажатия и времени ожидания второго нажатия.
Поэтому при использовании счетчика Single Press Counter для счета дискретных сигналов, возможно придется уменьшить время ожидания второго нажатия. Рекомендуем для счета импульсов и срабатываний геркона использовать Input Counter, а для работы с кнопками — счетчики нажатий кнопок.
Значения всех счетчиков хранятся в оперативной памяти микроконтроллера реле и обнуляются при сбросе питания.
Управление с выключателей
В параметре Режим работы вы можете выбрать тип подключенного выключателя, отключить реакцию на нажатия или выбрать один из режимов работы по Mapping-матрице.
В режимах работы по матрицам изменения счетчиков событий и состояния входов могут (в зависимости от настройки опроса каналов) передаваться на контроллер независимо от того включены ли "действия для выходов".
Режимы матриц - универсальные, режимы выключателей - legacy.
При выборе режима mapping-матрицы для кнопок, вы сможете настроить действия с выходами для каждого их четырёх типов нажатий, что позволит делать сценарные и проходные выключатели. Как это работает, смотрите в разделе Распознавание типов нажатий.
Доступны настройки:
- Время длинного нажатия (мс) — время в мс, которое разделяет длинные и короткие нажатия. Если нажатие длится больше указанного времени, оно считается длинным, иначе — коротким.
- Время ожидания второго нажатия (мс) — время в мс, которое создает «окно» указанной длительности после завершения короткого нажатия. Если второе нажатие попадет в это окно, нажатие будет считаться двойным, иначе — одиночным.
- Время подавления дребезга (мс) — время в мс, в течение которого сигнал на входном клеммнике должен иметь неизменный уровень, после чего он будет зафиксирован и обработан алгоритмом распознавания нажатий. При работе с нажатиями, значение должно быть в 5-10 раз меньше, чем время ожидания второго нажатия.
- Период опроса для каждого счётчика — рекомендуем оставить «по умолчанию», драйвер сам разберётся с опросом.
Детектирование двойных вносит задержку на детектирование одиночных. Например, при настройке по умолчанию (300 мс) событие одиночного нажатия произойдет через 300 мс после отпускания кнопки. Если вам не нужны двойные и короткие, а затем длинные нажатия, то Время ожидания двойного нажатия нужно установить на 0 мс. Тогда событие одиночного нажатия произойдет сразу после отпускания кнопки.
Распознавание нажатий выполняется после подавления дребезга. Это означает, что при настройке Время подавления дребезга по умолчанию (50 мс) любые нажатия длительностью менее 50 мс будут игнорироваться. Точно так же это влияет на скорость реакции при отпускании кнопки: отпускание будет зафиксировано через 50 мс после фактического отпускания кнопки. Время подавления дребезга следует подбирать к конкретной кнопке таким образом, чтобы вносимая задержка была минимальной, но не было ложных срабатываний, например, двойное нажатие вместо одиночного.
Настройки входов по умолчанию:
- каждый вход управляет соответствующим реле, т.е. вход номер 2 управляет реле номер 2;
- режим работы для входов — выключатель с фиксацией;
- нулевой вход отключает все реле.
Полезное:
- Пример обработки счётчиков нажатий на wb-rules.
- Видео «Обработка нажатий в устройствах Wiren Board».
Выбор режима для 1 входа реле
Привязка действий к типам нажатий
Антидребезг
Для любого из входов реле вы можете настроить фильтр антидребезга в параметре Время подавления дребезга (мс). Возможные значения от 0 до 250 мс (от 0 до 100 в прошивках до 1.17.8), значение по умолчанию — 50 мс.
Режим работы реле при возобновлении питания
Вы можете настроить поведение устройства при подаче питания:
- Перевести выход в безопасное состояние — для каждого выхода состояние выбирается пользователем в параметре Состояния реле при подаче питания.
- Восстановить последнее состояние — если каналы реле до обесточивания были включены, то после подачи питания они так же включатся.
- Состояние соответствующее состоянию входов — при старте модуль установит выходы в состояние по формуле: Вход N замкнут → Выход N включён, где N — номер входа/выхода. Работает только, если вход в режиме «Выключатель с фиксацией».
Безопасный режим
Безопасный режим позволяет остановить технологические процессы в случае, если контроль над модулем утрачен, например, перебит кабель RS-485. Рекомендуем учитывать возможность потери связи с контроллером при проектировании систем управления.
Таймер безопасного режима начинает отсчёт после каждого успешно обработанного (принятого) пакета Modbus и при достижении установленного времени — реле переходит в безопасный режим. При возобновлении связи, реле вернётся к обычной работе. По умолчанию таймер установлен в значение 10 секунд.
Для каждого выхода можно настроить безопасное состояние и необходимость перехода в него в случае потери связи.
Можно настроить поведение управления с входов:
- Не блокировать — если было разрешено управление с входов, то оно сохраняется.
- Блокировать в безопасном режиме — управлять реле с входов будет нельзя.
- Разрешить только в безопасном режиме — если управление с входов было заблокировано в настройках, в безопасном режиме реле можно будет управлять.
Настройка модуля для измерения частоты
Для измерения частоты сигнала на входе модуля необходимо задать следующую конфигурацию этого входа:
- Установить режим работы «Управление отключено, вход измеряет частоту». Это нужно, чтобы отвязать вход от управления выходом.
- Установить параметр Время подавления дребезга = 0 мс, чтобы измерять сигналы на максимальных частотах. Либо, если частота измеряемого сигнала небольшая, установить время подавления дребезга меньше периода импульсов.
- Отключить опрос входа, это снизит нагрузку на шину.
Режим управления шторами
Для управления приводами штор нужна прошивка 1.21.0 и новее, а также wb-mqtt-serial ≥ 2.109.0. Для использования модуля со шторами выберите для выходов на вкладке «Управление шторами» соответствующий режим. После этого станут доступны настройки времени открытия/закрытия, паузы при смене направления, а также действия при включении питания и переходе в безопасный режим. Вместе с тем на вкладках входов появится возможность выбрать действие для шторы в разрезе четырёх типов нажатий.
Выходы одного модуля можно использовать в разных режимах: например, выходы K1 и K2 отдать на управление шторой, а выход K3 использовать как обычно.
- Примеры настройки модуля для работы со шторами
Настройка режима штор для выходов K1 и K2
Настройка управления шторой с входа 1
Представление в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board
Выбор шаблона
Чтобы устройство появилось на вкладке Устройства в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, добавьте его автоматически, через поиск устройств Wiren Board на шине RS-485, или вручную, через выбор шаблона:
- в текущем релизе — WB-MR3LV/x, WB-MR3HV/x, WB-MRWL3,
- в старых версиях ПО — WB-MR3.
Управление устройством и просмотр значений
В веб-интерфейсе вы можете управлять выходами устройства и просматривать полученные с него значения. Список отображаемых каналов можно изменить через настройки устройства, доступные в настройках драйвера wb-mqtt-serial.
- Виджет модуля в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board
Переключатели управления каналами реле
Флажки состояния входов
Счетчики замыканий входов
Частота переключения входов
Элементы управления шторой в режиме «Управление шторами»
Работа по Modbus
Устройства Wiren Board управляются по протоколу Modbus RTU. На физическом уровне подключаются через интерфейс RS-485.
Поддерживаются все основные команды чтения и записи одного или нескольких регистров. Смотрите список доступных команд в описании протокола Modbus.
Настроить параметры модуля можно в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, или через сторонние программы.
Параметры порта по умолчанию
| Значение по умолчанию |
Название параметра в веб-интерфейсе |
Параметр |
|---|---|---|
| 9600 | Baud rate | Скорость, бит/с |
| 8 | Data bits | Количество битов данных |
| None | Parity | Бит чётности |
| 2 | Stop bits | Количество стоповых битов |
В актуальной версии прошивки устанавливать параметр Stop bits необязательно — устройство будет работать без ошибок и в случае, когда количество стоповых битов не совпадает с настройками Modbus-мастер.
Для ускорения отклика устройств рекомендуем поднять скорость обмена до 115 200 бит/с, см. Настройка параметров обмена данными
Modbus-адрес
Каждое устройство на линии имеет уникальный адрес в диапазоне от 1 до 247. Адрес устройства, установленный на заводе, указан на наклейках, расположенных на корпусе устройства (на верхней крышке, сбоку или снизу). На заводе устройствам Wiren Board в одной партии присваиваются разные адреса, поэтому в вашем заказе, скорее всего, адреса не будут повторяться.
О том, как узнать, изменить или сбросить Modbus-адрес устройства, читайте в статье Modbus-адрес устройства Wiren Board.
Расширение Быстрый Modbus
Начиная с версии прошивки 1.19.0 устройство поддерживает расширение Быстрый Modbus.
Быстрый Modbus добавляет стандартному протоколу Modbus новые полезные функции: быстрое сканирование устройств Wiren Board на шине RS-485 и опрос событий.
Дополнительные возможности активируются специальной командой с мастера. Поэтому устройства Wiren Board можно без проблем использовать с любым сторонним оборудованием.
Не все регистры устройства поддерживают генерацию событий, смотрите карту регистров. Регистры с событиями отмечены молнией ⚡. Подробнее читайте на странице Быстрый Modbus.
Карта регистров
Обновление прошивки и сброс настроек
В устройствах Wiren Board, выпущенных с 2019 года, можно обновлять прошивку по протоколу Modbus. Это даёт возможность устранять найденные в прошивке ошибки на месте монтажа, а иногда и добавлять новые функции, если это возможно технически.
Начиная с версии прошивки 1.19.0 и при использовании загрузчика версии не ниже 1.2.х настройки хранящиеся в памяти модуля не пропадают при обновлении прошивки. При обновлении более ранних версий прошивки и использовании старых версий загрузчика настройки из памяти будут стерты. Чтобы не терять настройки — обновите загрузчик по инструкции Обновление загрузчика.
Инструкции:
- Обновление прошивки (видеоинструкция)
- Настройка параметров подключения
- Modbus-адрес: узнать, сбросить или изменить
- Обновление загрузчика
Узнать о выходе новой версии прошивки можно в Журнале изменений в прошивке.
Известные неисправности
Список известных неисправностей
Ревизии устройства
Изображения и чертежи устройства
Corel Draw 2018 (шрифт — Ubuntu): Файл:WB-Library.cdr.zip
Visio:
- Устройства Wiren Board: Файл:WB-Visio-Lib.cdr.zip.
- Щиты, автоматы, контакторы и прочее от стороннего разработчика.
Autocad 2013 DXF: Файл:WB-MRWL3.dxf.zip
Autocad PDF: Файл:WB-MRWL3.pdf
База УГО для AutoCAD Electrical: Файл:Wirenboard-AE-base.zip