Модуль аналогового вывода 0-20 мА WB-MAO4-20mA
Это черновик страницы. Последняя правка сделана 20.09.2024 пользователем Mikhail.burchu.
Назначение
4-х канальный модуль аналогового вывода предназначен для управления устройствами с интерфейсами 0-20 мА, 4-20 мА: частотными преобразователями, сервоприводами, приводами воздушных заслонок, клапанов и т.д.
Модуль управляется локально с кнопок и с контроллера по шине RS-485 командами по протоколу Modbus.
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 | 0-20 мА, 4-20 мА |
| Изоляция выходов | Изолированы между собой и изолированы от внутренней схемы модуля. |
| Максимальное сопротивление нагрузки | 500 Ом |
| Точность | 2% +/- 100 мкА (при 25 °С), 3% +/- 100 мкА (при -40 до +80 °С) |
| Входы | |
| Назначение | Универсальные входы, которые можно гибко настраивать. |
| Тип входов | «Сухой контакт», без гальванической изоляции.
Напряжение на входе около 5 В постоянного тока. Ток при замыкании входа около 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 типа «генератор тока» — транзисторы, регулируемые с помощью операционного усилителя по обратной связи с точного шунта. Каналы имеют собственные источники питания на 15 В и подключать внешние блоки питания не нужно. Максимальное сопротивление нагрузки канала 500 Ом (для тока 20 мА).
Модуль имеет четыре аппаратных входа, состояние которых можно считать по Modbus. Входы можно гибко настраивать через назначение действий в зависимости от типа нажатия. Подробнее смотрите в разделе Настройка.
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 мигает с периодом 1 секунда. При загрузке новой прошивки перестает менять свое состояние.
Также на передней панели модуля есть 4 светодиода индикации состояния каналов, которые могут принимать значения:
- не горит — ток равен нулю;
- горит — ток больше нуля;
- мигает — ток линии меньше установленного в регистрах значения. Сигнал ошибки выходного тока.
Сигнал ошибки выходного тока
Сигнал ошибки служит для детектирования обрыва линии, слишком большого сопротивления нагрузки и других неисправностей, приводящих к тому, что невозможно установить на выходе заданный в настройках канала ток.
Режимы работы
Каждым каналом можно управлять двумя способами: задавая ток напрямую (в микроамперах, диапазон 0-20480 (0-20.48 мА), и указывая значение в процентах от диапазона: 0-20 мА, 4-20 мА или от пользовательского диапазона.
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. По умолчанию действия с кнопок отключены.
Пример правила с обработкой счётчиков нажатий
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 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.
Срабатывание дискретных входов происходит при их замыкании на клеммы «−» (минус) или GND. Возникающий ток невелик (~5 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 0-20 мА/4-20 мА лучше подключать к исполнительным устройствам витой парой.
Пример монтажа
Пример монтажа модуля WB-MAO4-20mA можно посмотреть на схеме 1.
В примере модуль управляет оборотами асинхронного двигателя посредством частотного преобразователя и клапаном с токовым входом. Также он считывает состояние выключателей, логика которого прописывается правилами на контроллере, либо настраивается в самом модуле. Модуль может питаться от контроллера и общаться с ним по шине RS-485. Клапан питается от отдельного блока питания, причем для выхода не требуется дополнительно источника питания, он имеется внутри WB-MAO4-20mA. Также управляемые устройства могут питаться от разных источников питания т.к. выходы WB-MAO4-20mA изолированны не только от внутренней схемы, но и друг от друга.
Представление в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board
Скоро в стабильном релизе, а пока доступно в testing
Управление устройством и просмотр значений
В веб-интерфейсе контроллера вы можете управлять выходами, получать состояния входов и другие служебные значения, например, серийный номер или напряжение питания устройства.
Список отображаемых каналов можно изменить через настройки устройства, доступные в настройках драйвера wb-mqtt-serial.
Настройка
Способы настройки
- Указать параметры в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board в разделе Настройки → Конфигурационные файлы → Настройка драйвера serial-устройств. Если у вас нет этих пунктов, проверьте уровень доступа.
- Записать настройки в Modbus-регистры модуля из консоли контроллера с помощью утилиты modbus-utils-rpc или 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.
Настройка аналоговых выходов
Вы можете изменить параметры:
- Рабочий диапазон — 0-20 мА, 4-20 мА или пользовательский.
- Темпы изменения уровня в сторону уменьшения и увеличения, а также при долгих нажатиях.
- Максимальные и минимальные значения тока при 0 и 100 %, для пересчёта шкалы диммирования при выборе пользовательского диапазона.
Антидребезг
Для любого из входов вы можете настроить фильтр антидребезга в параметре Время подавления дребезга (мс). Возможные значения от 0 до 250 мс, значение по умолчанию — 50 мс.
Счёт и детектирование нажатий
При выборе режима Счет и детектирование нажатий, вы сможете настроить передачу счётчиков нажатий на контроллер. 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 — рекомендуем оставить «по умолчанию», драйвер сам разберётся с опросом.
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.
Привязка событий на входах к выходам
Кнопка без фиксации
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.
По умолчанию управление с входов отключено, но пользователь может прочитать состояние входов и их счётчики в регистрах, увидеть в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, или использовать в скриптах автоматизации wb-rules. Для настройки реакции выходов от событий на входах вам надо для каждого события выбрать номер входа и задать действие.
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:
- включить;
- выключить;
- переключить;
- увеличить ток;
- уменьшить ток;
- увеличить/уменьшить ток. Действие будет чередоваться при нажатии на кнопку.
При установке настроек через регистры модуля без контроллера Wiren Board нужно учесть, что некоторые комбинации событий и действий, не имеют практического смысла и будут проигнорированы. В шаблоне драйвера контроллера эти ограничения учтены.
| 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 |
Выключатель с фиксацией
Вместо кнопок в WB-MAO4-20mA можно использовать классические выключатели с фиксацией, для этого выберите режим «Выключатель с фиксацией». Доступно два типа событий: выключатель включен (замкнут) и выключатель выключен (разомкнут).
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 на входе:
- включить;
- выключить;
- переключить.
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 — модуль переходит в безопасный режим. При возобновлении связи, модуль 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 настроено управление с входов, то оно сохраняется.
- Блокировать в безопасном режиме — управлять выходами с входов будет нельзя.
- Разрешить только в безопасном режиме — если управление с входов было включено в настройках, в безопасном режиме входами можно будет управлять, а в обычном — нет.
Состояния выходов при подаче питания
Вы можете настроить поведение каждого канала при подаче питания:
- выключить;
- установить предыдущее состояние;
- включить;
- включить и установить уровень.
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 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
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 MAO4-20mA.
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, 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
Нет 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 |
|---|---|---|---|
| 1.2 | v1.2A - ... | 09.2024 - ... |
|
Изображения и чертежи устройства
Corel Draw 2018 (шрифт — Ubuntu): Файл:WB-Library.cdr.zip
Visio:
- Устройства Wiren Board: Файл:WB-Visio-Lib.cdr.zip.
- Щиты, автоматы, контакторы и прочее от стороннего разработчика.
SVG: Файл:WB-MAO4-20mA.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
Модуль WB-MAO4-20mA
Габаритные размеры
