WB-MAO4-20mA Modbus Analog Outputs 0-20mA

Это черновик страницы. Последняя правка сделана 23.07.2024 пользователем Boris Marochkin.

Файл:WB-MAO4-20mA side.png

Модуль управления WB-MAO4-20mA

Купить в интернет-магазине

Назначение

4-х канальный модуль аналогового вывода предназначен для управления устройствами с интерфейсами 0-20мА, 4-20мА, частотными преобразователями, сервоприводами, приводами воздушных заслонок, клапанов и т.д.

Управление модулем производится с контроллера или ПК по шине RS-485 командами по протоколу MODBUS.

Меры безопасности

Во время монтажа, эксплуатации и технического обслуживания устройства следует соблюдать требования нормативных документов по электробезопасности.

Любые работы производить при отключенном устройстве.

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 В — 28 В постоянного тока
Потребляемая мощность	От 0.3 до 2.3 Вт
Каналы управления
Кол-во каналов	4
Выходной сигнал	0 — 20mA, 4 — 20mA
Изоляция выходов	Изолированы между собой и изолированы от внутренней схемы модуля. Напряжение изоляции 400В
Максимальное сопротивление нагрузки	500 Ом
Точность	2% +/- 1000mV (при 25С), 3% +/- 100mV (при -40 до +80С)
Входы
Назначение	Считывание дискретных сигналов внешних датчиков, концевиков, выключателей и т.д.
Тип входов	«Сухой контакт», без гальванической изоляции. Напряжение на входе около 5 В постоянного тока. Ток при замыкании входа около 1.5 мА
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	0.35 – 1 мм2 — одинарные, 0.35 – 0.5 мм2 – сдвоенные провода
Длина стандартной втулки НШВИ	8 мм
Момент затяжки винтов	0.2 Н∙м
Габариты
Ширина, DIN-юнитов	2
Габаритные размеры (Д x Ш x В)	36 x 90 x 58 мм
Масса (с коробкой)	80 г

Общий принцип работы

Устройство имеет 4 независимых гальванически разделенных выходных канала 20мА.

Каналы модуля — это выходы типа "генератор тока", транзисторы, регулируемые с помощью операционного усилителя по обратной связи с точного шунта. Разрешение по выходному значению примерно 12 бит. Имеются собственные источники питания на 15 вольт. Максимально сопротивление нагрузки канала 500 Ом, т.к. источник питания 15 Вольт - 5 Вольт максимальное падение напряжения на управляющем элементе канала.

Ток возможно задавть напрямую в единицах тока ХХ.ХХХ мА, либо в пересчитываемой величине (process value).

Модуль дополнительно имеет четыре аппаратных входа типа сухой контакт, состояние которых можно считать по Modbus. Входы можно гибко настраивать через назначение действий в зависимости от типа нажатия. Подробнее смотрите в разделе Настройка входов.

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 редко мигает. При загрузке новой прошивки перестает менять свое состояние.

Также на передней панели модуля есть 4 светодиода индикации состояния каналов. Светодиоды привязаны к выходным каналам модуля и отражают их состояние, а также сообщают об ошибочном состоянии токового интерфейса. Они могут принимать следующие значения:

• выключен — канал не активен;
• включен — канал активен;
• мигает — ток линии не соответствует (меньше) установленного в регистрах значения. Ошибка работы.

Режимы работы

Для каждого канала доступна пара управляющих регистров выходного тока, абсолютного значения и process value (значение процесса).

Также, у каждого канала имеется регистр, задающий рабочий диапазон выходного тока, 0-20мА или 4-20мА.

Если вы хотите задавать ток выхода в абсолютном значении в микроамперах, вы можете использовать регистр абсолютного значения тока. Значения задаются в микроамперах, диапазон 0-20480 (0-20.48мА). Режим работы канала 0-20мА или 4-20мА при записи в этот регистр игнорируется, ток устанавливается в соответствии с записанным значением.

При помощи второго регистра имеется возможность управления выходным током в единицах process value. Такой режим более привычен специалистам, работающим с АСУТП. Process value задается в диапазоне 0-1000. В зависимости от установленного режима 0-20мА или 4-20мА значение process value будет автоматически пересчитано в значение тока соответствующего диапазона. То есть если установлен режим 0-20мА, то при process value=0 выходной ток будет 0мА, при process value=1000 выходной ток будет 20мА, если установлен режим 4-20мА, то при process value=0 выходной ток будет 4мА, при process value=1000 выходной ток будет 20мА.

Ток канала всегда выставляется в соответствии с значением, записанным при последнем обращении к любому из регистров, абсолютного значения или process value.

Сигнал ошибки выходного тока

В каждом канале имеется схема, обнаруживающая неадекватное текущее значение выходного тока, меньшее, чем было установлено в управляющих регистрах.

Недостаточное значение или отсутствие тока типично связано с обрывом выходного шлейфа, слишком высоким сопротивлением проводов или нагрузки, или недостаточным напряжением питания шлейфа.

Если значение тока не соответствовало установленному в течение более 10мс, то в регистре ошибки канала выставляется соответсвующий сигнал. Сигнал ошибки в регистре залипает на 1с с момента последнего обнаружения, чтобы имелась возможность его считать при низкой частоте опроса.

Питание выходных шлейфов

Модуль имеет активные выходы в терминологии токовых интерфейсов. Внутри устройства уже имеются источники питания для канала, на каждый канал свой. Напряжение источника питания 15 Вольт и оно определяет максимальное сопротивление проводов шлейфа в совокупности с нагрузкой канала и равняется 500 Ом. При сопротивлении нагрузки в 500 Ом гарантируется ток не менее 20 мА. Собственное падение на схеме модуля невелико, меньше 5В, что и даёт максимальную нагрузку в 500 Ом.

Изоляция и гальваническое разделение

Каждый из выходов имеет гальваническое разделение относительно других выходов, питания модуля и шины RS-485 с практически бесконечным сопротивлением. Это сделано для удобства применения в практических условиях, чтобы можно было создавать самые различные варианты токовых интерфейсов (активный выход, пассивный выход, 2 провода, 3 провода) без риска проблем с земляными петлями. Напряжение гальванического разделения до 400В. Важно отметить, что гальваническое разделение не является рабочей изоляцией с точки зрения электробезопасности и не предназначено для работы с оборудованием, находящимся под сетевым напряжением.

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 счётчики для каждого типа нажатий, или в самом устройстве для управления выходами.

Параметры распознавания нажатий можно изменять в настройках.

Монтаж

Файл:Installation WB-MAO4-20mA.png

Схема1. Пример монтажа WB-MAO4-20mA, управление димерами светодиодных лент

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.

Входы аппаратно распознают типы нажатий, на каждый из которых можно назначить своё действие. Подробно процедура настройки и список доступных действий описаны в разделе Настройка входов.

Срабатывание дискретных входов происходит при их замыкании на клеммы «−» (минус) или GND. 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 «минус» питания ленты ко второй жиле пары.

Сигналы 0-20мА/4-20мА лучше подключать к исполнительным устройствам витой парой.

Пример монтажа

Пример монтажа модуля WB-MAO4-20mA можно посмотреть на схеме 1.

В примере модуль управляет двумя димерами светодиодных лент с входом 0–10 В. Также он считывает состояние выключателя, логика которого прописывается правилами на контроллере. Модуль питается от контроллера и общается с ним по шине RS-485. Диммеры питаются от отдельного блока питания.

ВНИМАНИЕ: так как минус питания модуля WB-MAO4 неизолирован от минуса выходов, нужно обязательно соединить проводом не менее 1.5 мм² минусовую клемму блока питания, от которого питается модуль WB-MAO4 с минусовой клеммой блока питания нагрузки.

В примере модуль питается от контроллера Wiren Board 6, поэтому мы соединяем минус блока питания, от которого питается контроллер с минусом блока питания нагрузки.

Представление в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board

Файл:WB-MAO4-20mA-web-interface.png

Модуль управления 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-MAO4-20mA.

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.

Настройка

Файл:WB-MAO4-20mA WebUI Configure.png

Переключение режима выходов

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.

Настройка аналоговых выходов

Вы можете изменить параметры:

• Outputs Mode — выберите один из режимов: 0–20mA или 4-20mA.
• Max output value — максимальное значение физической величины соответствующая току 20мА. Используется для преобразования из физической величины в ток.

Управление выходами через диммер

Файл:WB-MAO4-20mA settings.png

Настройка выходов в WB-MAO4-20mA

Файл:WB-MAO4-20mA scale graph.png

Пояснение по преобразованию физической величины в ток

В WB-MAO4-20mA есть возможность управлять выходами:

• включать или выключать каналы,
• устанавливать ток на выходе как процент от заданного диапазона.

Также добавлена возможность плавно изменять ток на выходе с заданной скоростью.

Параметры выходов:

• Нижний порог диммирования — Значение выхода в мкА, соответствующее уровню 0%.
• Верхний порог диммирования — Значение выхода в мкА, соответствующее уровню 100%.
• Скорость возрастания уровня при плавных переходах. Задается период времени, за который уровень изменится на 1%.
• Скорость убывания уровня при плавных переходах. Задается период времени, за который уровень изменится на 1%.
• Длительность периода повторения действий. Продолжительные действия будут выполняться с указанным периодом в миллисекундах.

Верхний порог диммирования, может быть меньше нижнего. В таком случае напряжение на выходе будет изменяться в заданном диапазоне, но будет обратно пропорционально уровню. Например: верхний порог = 0 мВ, нижний порог = 20000 мкА. Тогда при заданном уровне 70%, на выходе будет 6 мА.

Скорость возрастания/убывания может быть нулевой. Тогда плавные переходы будут отключены и значение уровня будет применяться мгновенно.

Привязка событий с кнопок к выходам

Выбор канала, которым управляет событие

Выбор действия, которое вызовет событие

В WB-MAO4-20mA для подключения кнопок доступно 4 дискретных входа, для каждой кнопки обрабатывается 4 типа нажатий: короткое, длинное, двойное, короткое и затем длинное. Таким образом получаем 16 различных событий, для каждого из них существует два параметра для привязки: выход к которому привязано событие и тип действия.

Параметр «Номер выхода» определяет выход модуля, с которым произойдет действие, вызванное событием. Можно выбрать один или сразу все выходы модуля. Также можно не привязывать ни один из выходов, тогда событие будет проигнорировано.

Параметр «Действие с выходом» выбирает действие над выходом, вызываемое событием:

• Включение канала
• Выключение канала
• Переключение состояния канала
• Увеличение выходного уровня
• Уменьшение выходного уровня
• Увеличение/уменьшение выходного уровня

Некоторые комбинации событий и действий, не имеют практического смысла и будут проигнорированы.

Доступные комбинации событий и действий
Тип нажатия	Отключить выход	Включить выход	Переключить состояние выхода	Увеличить уровень	Уменьшить уровень	Увеличить/уменьшить уровень
Одиночное нажание	Один / все выходы	Один / все выходы	Один выход	Один / все выходы	Один / все выходы	Недоступно
Долгое нажание	Один / все выходы	Один / все выходы	Один выход	Один / все выходы	Один / все выходы	Один выход
Двойное нажатие	Один / все выходы	Один / все выходы	Один выход	Один / все выходы	Один / все выходы	Недоступно
Короткое, затем долгое нажатие	Один / все выходы	Один / все выходы	Один выход	Один / все выходы	Один / все выходы	Один выход

Поддержка выключателей с фиксацией

В WB-MAO4-20mA есть поддержка выключателей с фиксацией. Для выключателей доступны только действия "Выключить", "Включить", "Переключить".

Необходимо выбрать режим работы входа "Выключатель". Далее настройка привязки действий и каналов в режиме выключателя выполняется аналогичных образом.

Если перечисленных выше параметров нет в веб-интерфейсе контроллера — вы используете одну из предыдущих версий ПО. Смотрите другие варианты настройки модуля в разделе Способы настройки.

Безопасный режим и действия при включении питания

В прошивке 2.5.0 в диммер добавлен «Безопасный режим» — устройство переходит в него, если отсутствует обмен по Modbus в течение заданного периода времени.

Можно настроить действия для каждого канала при переходе в безопасный режим и изменить режим работы входов.

Также в прошивке 2.5.0 добавлены «Действия при включении питания» — можно отдельно для каждого канала задать начальное состояние при включении питания диммера.

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 2.2.0 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 модуля управления MAO4.

Обновление прошивки и сброс настроек

Обновление прошивок устройств (24:08)

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, 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.

Инструкции:

• Обновление прошивки
• 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

Список ревизий

Изображения и чертежи устройства

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

Visio:

1. Устройства Wiren Board: Файл:WB-Visio-Lib.cdr.zip.
2. Щиты, автоматы, контакторы и прочее от стороннего разработкика.

SVG: Файл:WB-MAO4.svg.zip

Габаритный чертеж модуля (DXF): Файл:WB-MAO4.dxf.zip

Габаритный чертеж модуля (PDF): Файл:WB-MAO4.dxf.pdf

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

• 

  Плата модуля управления WB-MAO4, версия 2.0

• 

  Габаритные размеры