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, 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.
Интерфейсы устройств не развязаны гальванически от питания, поэтому все клеммы GND устройств должны быть соединены, даже если используются разные блоки питания, подробнее.
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 смотрите в инструкции.
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) — 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:
- 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
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 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
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.
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.
Сканирование доступно на вкладке Настройки → Сканирование в веб-интерфейсе контроллера и позволяет получить информацию об устройствах Wiren Board, подключенных к шине RS-485. Функция обнаружит устройства с поддержкой Быстрого Modbus за доли секунды, а без поддержки — за несколько минут.
Благодаря событиям можно не ждать очереди опроса, чтобы получить значение регистра. Когда значение регистра изменяется, устройство формирует событие и ждёт широковещательного запроса, чтобы предать его мастеру. Мастер каждые 50 мс отправляет в шину широковещательный запрос, устройства проводят между собой арбитраж и по очереди отправляют накопленные события мастеру. События доступны не для всех регистров, перечень доступных смотрите в таблице регистров устройства — такие регистры отмечены молнией ⚡.
Важно понимать, что устройства Wiren Board работают по стандартному протоколу Modbus RTU и дополнительные возможности активируются специальной командой с мастера. Поэтому их можно без проблем использовать с любым сторонним оборудованием.
Подробнее про Быстрый Modbus читайте на странице Modbus, раздел Расширение протокола Modbus от Wiren Board.
Карта регистров
Обновление прошивки и сброс настроек
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 | v1.5A, v1.5B - ... | 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
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
Плата модуля WB-MRWM2
Габаритные размеры модулей составляют 53,3 x 90,2 x 57,5 мм (Д x Ш x В)
