Модуль Modbus-реле с измерением мощности WB-MRWM2

From Wiren Board
This is the approved revision of this page, as well as being the most recent.

Купить в интернет-магазине

Релейный модуль WB-MRWM2

Назначение

WB-MRWM2 предназначен для коммутирования и мониторинга мощной силовой нагрузки общего назначения, в т.ч. индуктивной: управления группами розеток, двигателями, обогревателями и т.д.

Модуль рассчитан на номинальную нагрузку до 20 А (4.5 кВт) на канал и может использоваться напрямую, без промежуточных контакторов, для коммутации розеточных групп и других нагрузок, защищённых автоматическим выключателем номиналом в 16 А.

Для прямого управления каналами в WB-MRWM2 предусмотрено два дискретных входа.

Отличительная особенность устройства — измерение активной мощности подключённой нагрузки и напряжения на входе. Эти данные могут использоваться для мониторинга работы нагрузки и наличия напряжения на выходе соответствующего автомата.

Устройство работает только при подаче напряжения 9–28 В на клеммы V+ и GND.

О выборе модуля реле читайте в статье Рекомендации по выбору реле для нагрузки.

Меры безопасности

Во время монтажа, эксплуатации и технического обслуживания устройства следует соблюдать требования документов: ГОСТ 12.3.019-80, «Правила эксплуатации электроустановок потребителей», «Правила охраны труда при эксплуатации электроустановок» и других нормативных документов, действующих на объекте.

Открытые контакты клемм устройства во время эксплуатации могут находиться под напряжением до 250 В. Любые подключения производить при отключенном питании. Не допускать попадание влаги на контакты клемм и внутренние элементы.

Физический доступ к устройству должен быть разрешен только квалифицированному обслуживающему персоналу.

Технические характеристики

Параметр Значение
Питание
Напряжение питания 9 ­- 28 В постоянного тока
Напряжение питания измерительной части 120 ­- 250 В переменного тока
Потребляемая мощность
  • В режиме холостого хода (со всеми выключенными реле) — 0.5 Вт
  • Со всеми включенными реле — 2 Вт
  • Пиковое значение — до 4 Вт в течение 20 мс
Выходы
Тип выходов Контакты механического реле
Конфигурация выходов 2 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, 230 В AC 20 А
Сопротивление контактов < 100 мОм
Напряжение изоляции между контроллером и выходом 4500 В переменного тока
Срок жизни Смотри таблицу в разделе Параметры реле
Входы
Количество входов 2
Тип входов «Сухой контакт», групповая изоляция

Напряжение на входе ~12 В. Ток при замыкании входа ~2 мА

Допустимое напряжение от -20 В до +40 В
Частота и длительность импульсов
  • До 10 Гц (T > 50 мс) - по умолчанию
  • До 1 кГц при уменьшении времени защиты от дребезга
  • До 5 кГц
Функции
Измерение мощности нагрузки
Минимальная измеряемая мощность 10 Вт
Погрешность измерения 2 % в диапазоне от 20 % до 100 % номинальной мощности
Измерение напряжения
Минимальное измеряемое напряжение 100 В переменного тока
Погрешность измерения 2 % на номинальном напряжении 230 В
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 для входов управления: 0.35 – 1 мм2 — одинарные, 0.35 – 0.5 мм2 — сдвоенные провода,

для силовых выходов: до 4 мм2 — одинарные провода

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

Общий принцип работы

Индикация

Индикация модуля WB-MRWM2

В модуле есть индикаторы, которые помогут определить его состояние без подключения к контроллеру:

  • Status — статус обмена по Modbus: загорается при подаче низковольтного питания на модуль и мигает в момент опроса по шине RS-485.
  • Relay — состояние реле: горит — реле замкнуто.
  • Phase OK — индикатор напряжения на входе.
  • Phase fail — если напряжения на входе нет, то горит этот индикатор.

Входы

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. Максимальное значение измеряемой частоты сигнала зависит от ревизии устройства и от количества измеряемых сигналов. На испытании мы успешно измеряли шесть сигналов одновременно на частоте 2.5 кГц.

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.

По умолчанию каждый вход управляет выходом с таким же номером.

Тип выключателей и настройки входов можно изменить в настройках.

Распознавание типов нажатий

Модуль может распознавать четыре типа нажатий: короткое, длинное, двойное, короткое, а затем длинное.

Обработку нажатий можно использовать на контроллере, куда по Modbus передаются специальные счётчики для каждого типа нажатий, или в самом устройстве для управления выходами.

Параметры распознавания нажатий можно изменять в настройках.

Выходы

Модуль имеет два независимых нормально-открытых выхода реле.

Реле сертифицированы только для использования на переменном токе, нагрузочная способность на постоянном токе может быть ниже. В зависимости от настроек Modbus-регистров состояние входов может возобновляться после перерыва электропитания. Подробнее смотрите в разделе Режим работы реле при возобновлении питания.

В таблице ниже перечислены технические характеристики используемых в модуле реле.

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

Измерение мощности и напряжения

Каждый канал WB-MRWM2 оснащён блоком, который измеряет напряжение на входе и активную мощность, потребляемую подключенной нагрузкой. Мощность измеряется корректно для ёмкостных, индуктивных и нелинейных нагрузок.

Частота обновления значения мощности в регистрах Modbus зависит от мощности. Частота минимальна при низкой нагрузке: значения обновляются раз в секунду.

На разные каналы устройства можно подключать разные фазы трёхфазной сети.

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.

Как обжимать наконечники НШВИ

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

Пример монтажа WB-MRWM2

Один из вариантов подключения нагрузки к модулю WB-MRWM2 можно посмотреть на рисунке Пример монтажа WB-MRWM2.

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 подключена нагрузка: водонагреватель и электродвигатель.

В примере на картинке выходы K1 и K2 могут управляться как выключателями, так и по шине RS-485. Назначение входов можно изменить с помощью Mapping-матрицы.

Подробнее о выборе типа выключателей и других настройках модуля читайте в разделе Настройка.

Настройка

Способы настройки

  1. Указать параметры в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board. Перейдите на страницу настройки serial-устройств, выберите порт, найдите или добавьте устройство и измените параметры. Если нужный параметр отсутствует в шаблоне, его можно задать через пользовательские параметры.
  2. Записать настройки в Modbus-регистры модуля из консоли контроллера с помощью утилиты modbus­_client.
  3. 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 выключателя, отключить реакцию на нажатия или выбрать один из режимов работы по Mapping-матрице.

При отключении реакции на нажатия состояния входов будут переданы на контроллер, где вы можете обрабатывать их программно.

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:

Диаграмма генерации событий для типов нажатий. Антидребезг здесь отключён
Счётчики нажатий для первого входа в веб-интерфейсе контролера Wiren Board
  • 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 — чтобы обрабатывать нажатия программно на контроллере, включите опрос нужных счётчиков и настройте период опроса по инструкции.

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;


Полезное:

Антидребезг

Пример установки времени антидребезга для 1 входа реле

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

Настройка состояния реле при подаче 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

Таймер безопасного режима и выбор состояния выходов при возобновлении питания

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.

Подробнее о настройках безопасного режима смотрите в видео Безопасный режим в модулях реле.

Настройка модуля для измерения частоты

Пример настроек для измерения частоты в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board

Для измерения частоты сигнала на входе модуля необходимо задать следующую конфигурацию этого входа:

  1. Установить режим работы «Управление отключено, вход измеряет частоту». Это нужно, чтобы отвязать вход от управления выходом.
  2. 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.
  3. Отключить опрос входа, это снизит нагрузку на шину.

Представление в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board

Модуль WB-MRWM2 в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board

Выбор шаблона

Чтобы устройство появилось на вкладке Устройства в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, добавьте новое serial-устройство и выберите шаблон WB-MRWM2.

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 на странице выбора шаблона.

Измеренные значения и контролы управления:

  • Input x — состояние входа x
  • Input x counter — счётчик срабатываний входа x
  • Kx — состояние выхода Kx и управление им
  • Urms Lx — среднеквадратичное значение напряжения на фазе Lx, В
  • AP energy Lx — прямая активная энергия для фазы Lx, кВтч
  • P Lx — прямая активная мощность для фазы Lx, Вт

Счетчики Input x counter­ считают все замыкания входов на iGND. Значения счетчиков хранятся в оперативной памяти микроконтроллера реле и обнуляются при сбросе питания. Этот параметр устаревший, рекомендуем использовать вместо него Single Press Counter.

Для счёта нажатий кнопок есть счетчики типов нажатий. Они доступны в режиме управления по mapping-матрице для кнопок. Например, Single Press Counter считает одинарные короткие нажатия, Double Press Counter считает двойные короткие нажатия и т.д. Значения счетчиков нажатий хранятся в оперативной памяти устройства и обнуляются при сбросе питания.

Работа по Modbus

Настройка Modbus-модулей и обновление прошивок

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

Modbus-адрес, установленный на производстве. Слева наклейка на верхней крышке устройства, справа — на боковой стенке

Каждое устройство на линии имеет уникальный адрес в диапазоне от 1 до 247. Адрес устройства, установленный на заводе, указан на наклейках, расположенных на верхней крышке и сбоку. 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.

О Быстром 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

Карта регистров WB-MRWM2

Обновление прошивки и сброс настроек

Обновление прошивок устройств (24:08)

В устройствах Wiren Board 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:

Узнать о выходе новой версии прошивки можно в Журнале изменений в прошивке.

Известные неисправности

Список известных неисправностей

Ревизии устройства

Номер партии (Batch №) указан на наклейке на боковой поверхности корпуса или на печатной плате.

Ревизия Партии Дата выпуска Отличия от предыдущей ревизии
1.5 v1.5E- ... 02.2024 - ...
  • новая ревизия микроконтроллерной платы
1.5 v1.5A, v1.5B, v1.5C, v1.5D, v1.5E/1 02.2023 - 02.2024
  • новая ревизия микроконтроллерной платы
1.4 v1.4A, v1.4A/1, v1.4B, v1.4B/1 03.2022 - 12.2022
  • первая версия

Изображения и чертежи устройства

Corel Draw 2018 (шрифт — Ubuntu): Файл:WB-Library.cdr.zip

SVG: Файл:WB-MRWM2.svg.zip

Габаритный чертеж модуля (DXF): Файл:WB-MRWM2.dxf.zip

Габаритный чертеж модуля (PDF): Файл:WB-MRWM2.dxf.pdf

База УГО для AutoCAD Electrical: Файл:Wirenboard-AE-base.zip