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.

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
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

Диаграмма генерации событий для типов нажатий. Антидребезг здесь отключён
Счётчики нажатий для первого входа в веб-интерфейсе контролера Wiren Board

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.

Параметры «Время длинного нажатия» и «Время ожидания второго нажатия» можно изменить в настройках.

Полезное:

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.

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.

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.

К выходам K1, K2 подключена нагрузка: водонагреватель и электродвигатель.

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.

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.

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;

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.

Во всех случаях настройки mapping-матриц игнорируются.

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

Представление в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board

Модуль WB-MRWM2 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


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

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

Карта регистров WB-MRWM2

Обновление прошивки и сброс настроек

При обновлении прошивки устройства пользовательские настройки удаляются. Если вы задавали настройки в веб-интерфейсе контроллера, то они будут автоматически восстановлены при первом опросе устройства. В устройствах Wiren Board можно обновлять прошивку по протоколу Modbus. Это даёт возможность расширять функциональные возможности устройств и устранять ошибки в прошивке прямо на месте монтажа.

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
1.4 v1.4A, v1.4A/1, v1.4B, v1,4B/1 - ... 03.2022 - ...
  • первая версия

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