Модуль Modbus-реле с измерением мощности 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.
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Питание | |
| Напряжение питания | 9 - 28 В постоянного тока |
| Напряжение питания измерительной части | 120 - 250 В переменного тока |
| Потребляемая мощность |
|
| 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 |
|
| 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
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 и 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.
Условия определения нажатий:
- Короткое — нажатие длилось меньше времени длинного нажатия.
- Двойное — было два нажатия, каждое из которых длилось меньше времени длинного нажатия, а пауза между ними была меньше времени ожидания второго нажатия.
- Длинное — нажатие длилось больше времени длинного нажатия.
- Короткое, а затем длинное — первое нажатие длилось меньше времени длинного нажатия, второе — больше, а пауза между ними была меньше времени ожидания второго нажатия.
Включить опрос счётчиков нажатий, а также изменить параметры «Время длинного нажатия» и «Время ожидания второго нажатия» можно в настройках.
Полезное:
- Пример обработки счётчиков нажатий на wb-rules.
- Видео «Обработка нажатий в устройствах Wiren Board».
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 RS-485:Физическое подключение.
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.
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-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
- 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.
- Записать настройки в Modbus-регистры модуля из консоли контроллера с помощью утилиты 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.
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:
- Время длинного нажатия (мс) — если нажатие длится больше указанного времени, то считаем его длинным.
- Время ожидания второго нажатия (мс) — Если за указанное время второго нажатия не было, то считаем нажатие одиночным. 0 — отключит все нажатия кроме короткого и длинного, а также ускорит отклик на короткое нажатие.
- Время подавления дребезга (мс) — антидребезг учитывается по переднему и заднему фронту, сдвигая начало отсчёта времени длинного нажатия и генерацию события Double Event. 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 Настройка периода опроса.
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;
Выбор режима для 1 входа реле
Привязка действий к типам нажатий
Настройка опроса канала L1
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.
Во всех случаях настройки mapping-матриц игнорируются.
Подробнее о настройках безопасного режима смотрите в видео Безопасный режим в модулях реле.
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.
Представление в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board
Выбор шаблона
Чтобы устройство появилось на вкладке Devices 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
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 отдельной наклейке со штрихкодом. На заводе устройствам Wirenboard 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.
Карта регистров
Обновление прошивки и сброс настроек
В устройствах Wiren Board можно обновлять прошивку по протоколу Modbus. Это даёт возможность расширять функциональные возможности устройств и устранять ошибки в прошивке на месте монтажа.
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 | v1.5A - ... | 02.2023 - ... |
|
| 1.4 | v1.4A, v1.4A/1, v1.4B, v1,4B/1 | 03.2022 - 12.2022 |
|
Изображения и чертежи устройства
Corel Draw 2018 (шрифт — Ubuntu): Файл:WB-Library.cdr.zip
Corel Draw PDF: Файл:WB-MRWM2.cdr.pdf
Габаритный чертеж модуля (DXF): Файл:WB-MRWM2.dxf.zip
Габаритный чертеж модуля (PDF): Файл:WB-MRWM2.dxf.pdf
Плата модуля WB-MRWM2
Габаритные размеры модулей составляют 53,3 x 90,2 x 57,5 мм (Д x Ш x В)
