WB-MR6C v.2 Modbus Relay Modules

Релейный модуль WB-MR6C

Назначение

Шестиканальные модули реле серий WB-MR6C предназначены для систем промышленной и домашней автоматизации. Модули, в зависимости от типа, предназначены для коммутирования силовой нагрузки общего назначения, в т.ч. индуктивной и ёмкостной: управления светодиодными светильниками, лампами накаливания, импульсными блоками питания и т.п.

Модули рассчитаны на нагрузку 16А (номинал 10А) и могут использоваться без промежуточных контакторов. В модуле предусмотрен вход, одновременно отключающий всю нагрузку.

Выходы

Контакты реле модуля

В модуле установлены 14 реле HF32F-G (Datasheet), коммутирующие соответствующие 6 нормально открытых выходов. Выходы выведены на винтовые зажимы, рассчитанные на максимальный ток 20 А. Контакты реле объединены в две группы, каждая со своим общим проводом, COM1 и COM2. В случае активной (резистивной) нагрузки реле могут коммутировать до 10 А/230 В переменного тока и до 10 А/30 В постоянного. В случае реактивной (ёмкостной или индуктивной) нагрузки (двигатели, импульсные блоки питания и т.д.) не следует коммутировать ток больше 400 мА. Используйте внешние контакторы, рассчитанные на соответствующую нагрузку.

В модуле может быть включен таймер безопасного режима, который при прекращении обмена данными по Modbus с модулем отключает все реле по прошествии заданного времени.

Ниже в таблице перечислены технические характеристики и условия применения релейного модуля WB-MR6C. Максимальное постоянное напряжение, которое могут коммутировать все реле модуля — 30 В. Каждый контакт реле защищен от образования дуги при замыкании/размыкании варистором, соединенным с общим контактом. В зависимости от настроек Modbus-регистров состояние входов может возобновляться после перерыва электропитания (см. раздел #Режим работы реле в случае отключении питания).

Входы

Входы модулей WB-MR6C выведены на безвинтовые зажимы. Входы организованы по принципу "сухой контакт". Кнопки или выключатели подключаются между соответствующим входом блока Inputs и GND. Имеется специальный вход для отключения всех реле модуля одновременно.

Технические характеристики

Параметр	Значение
Питание
Напряжение питания	9 — 24 В постоянного тока
Потребляемая мощность	В режиме холостого хода (со всеми выключенными реле) — 0,1 Вт Со всеми включенными реле — 1 Вт Пиковое значение — до 4 Вт в течение 20 мс
Выходы
Количество выходов	6
Тип выходов	Контакты механического реле
Конфигурация контактов	Двухпозиционные, нормально открытые
Конфигурация выходов	Две группы по 3 выхода, общий провод в каждой группе
Максимальное коммутируемое напряжение, AC	250 В
Максимальное коммутируемое напряжение, DC	30 В
Максимальный коммутируемый ток на каждый канал	10 А
Сопротивление контактов	< 100 миллиом
Напряжение изоляции между контроллером и выходом	1500 В (среднеквадратичное значение)
Срок жизни:	100 000 переключений для нагрузки 10 А/230В переменного тока
Входы
Количество входов (Inputs 0—6)	7 (6+1) Вход 0 отключает одновременно все реле модуля
Тип входов	Сухой контакт, не изолированные от источника питания.
Функции	Входы общего назначения Счет сигналов Прямое управление каналами реле Одновременное отключение всей нагрузки Запоминание состояния реле при отключении напряжения
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	Скорость: 9600 бит/сек Данные: 8 бит Проверка чётности: нет Стоповых бит: 2
Готовность к работе после подачи питания	~0,03 c
Габариты
Ширина, DIN-юнитов	3
Габаритные размеры (Д x Ш х В)	53,3 x 56,3 x 57,5 мм
Индикация
Индикация питания и обмена данными	Зеленый светодиод Status (расположен под поверхностью верхней наклейки)
Индикация состояния каналов реле	Красно-оранжевые светодиоды 1 — 6 (расположены под поверхностью верхней наклейки)
Условия эксплуатации
Температура воздуха	От -20 до +50 °С
Относительная влажность	До 92%, без конденсации влаги

Габаритные размеры модуля

Габаритные размеры модулей в корпусе 3 DIN

Габаритные размеры модуля составляют 53,3 x 90,2 x 57,5 мм (Д x Ш х В), см. черт.

Обмен данными

На физическом уровне модуль подключается через интерфейс RS-485. Для управления WB-MR6C используется протокол Modbus RTU. В устройствах Wirenboard данные Modbus передаются по линиям связи RS-485. Подробнее смотрите страницу Протокол Modbus. Modbus-адрес модуля задается на заводе и нанесен на наклейке на его боковой стороне. Адрес может быть изменен программно. Подробно смотрите в разделе #Параметры_Modbus

Монтаж

Релейный модуль монтируется на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм и занимает ширину 3 DIN-модуля.

Блоки безвинтовых зажимов на плате реле служат для подключения линий питания, управления (RS-485) и входных контактов. При использовании при монтаже наконечников типа НШВИ для установки проводов в безвинтовые зажимы необходимо, чтобы диаметр изолированных манжет не превышал 3,6 мм, сечение провода — 0,75 мм², а длина проводящей втулки — 5—6 мм. Винтовые зажимы принимают провод сечением 2,5—4 мм². Сечение провода должно соответствовать коммутируемой нагрузке.

При подключении коммутируемых устройств к контактам реле K1, K2 и K3 важно не превышать рекомендованный ток — 16 А.

Ток, протекающий при замыкании кнопки или выключателя, невелик, так что тип кнопки или выключателя может быть любым. Несмотря на встроенную защиту от дребезга, выбирайте качественные кнопки и выключатели, чтобы исключить ложные срабатывания из-за плохих контактов. Осторожно — в модификации HV на клеммах присутствует высокое напряжение!

Если устройство — последнее на линии RS-485, то между его входами A и B необходимо установить резистор-терминатор сопротивлением 120 Ом. Практика показывает, что в случае стендовых испытаний при небольшой длине линии RS-485 и небольшом количестве устройств терминатор на последнем устройстве в линии можно не устанавливать.

Модуль необходимо устанавливать таким образом, чтобы удовлетворять требованиям электробезопасности и не допускать случайного касания контактов, находящихся под высоким напряжением. Модуль должен эксплуатироваться при рекомендованных условиях окружающей среды.

Образец монтажа и подключения модуля WB-MR6C. Выбор качественного блока питания очень важен для работы модуля. Кнопка с проводами зеленого цвета, подключенная ко входу 0 модуля, отключает все каналы одновременно.

Управление модулем через web-интерфейс Wiren Board

Пример управления релейным модулем WB-MR6C контроллером Wiren Board 5 и программирования сценариев управления мы рассмотрим на простом макете, показанном на рисунке на рисунке "Образец монтажа и подключения модуля WB-MR6C" в предыдущем разделе. Релейный модуль является единственным устройством, подключенным к контроллеру. Нормально разомкнутая кнопка без фиксации подключена ко входу 2 и GND. Вторая нормально разомкнутая кнопка без фиксации (обозначена зеленым цветом) подключена ко входу 0 и GND. Нажатие на эту кнопку приводит к одновременному отключению всех реле модуля или возвращению к их предыдущему состоянию. Питание 12 В подается на входы V+(+) и GND (-) модуля и контроллера. Входы/выходы RS-485 A и B первого порта контроллера и модуля WB-MR14 соединены. В качестве примера коммутируемой нагрузки подключена лампа 220 В к выходу K2, фаза подключена к общему входу первой группы COM1.

Кнопки управления каналами реле

Флажки состояния входов

Счетчик входов

Время отключения таймера безопасности

Параметры Modbus

Modbus-адрес

Modbus-адрес, установленный на производстве

Modbus-адрес устройств Wiren Board легко определить — он нанесен на наклейке (адрес указан в десятичном формате). Новый адрес устройства записывается командой WRITE_SINGLE_REGISTER в регистр хранения (holding register) с адресом 128 (0x80). Подробно о том, как определить или изменить Modbus-адрес модуля, написано на странице Определение_и_изменение_Modbus-адреса_устройств_Wirenboard.

Команды Modbus, поддерживаемые устройством

Команда	десятичный код
READ_COIL	1
READ DISCRETE INPUTS	2
WRITE_SINGLE_COIL	5
WRITE_MULTI_COILS	15
READ_HOLDING_REGISTERS	3
WRITE_SINGLE_REGISTER	6
WRITE_MULTI_REGISTERS	16

Безопасный режим

В этом режиме при прекращении обмена данными по Modbus устройство отключает реле по прошествии заданного времени.

Для включения безопасного режима (Safety timer) нужно записать значение, отличное от 0, в регистр хранения командой WRITE_SINGLE_REGISTER по адресу 2. Это значение — таймаут в секундах. Значение "0" отключает безопасный режим.

Режим работы реле в случае отключении питания

В последних версиях прошивки для устройств WB-MR появилась возможность запоминать состояние выхода при отключении питания. Режим контролируется Modbus-регистром 6 (см. таблицу ниже). Если в регистре записано значение '0', то состояние выходов не сохранится и при подаче питания все реле будут выключены. Если в регистре записана единица, то после возобновления питания все включенные до аварии реле включатся снова.

Цифровые входы

Поддерживается три режима работы цифровых входов:

• Режим 0: прямое управление каналами, выключатели без фиксации (кнопки). Нажатие на кнопку изменяет состояние реле.
• Режим 1: прямое управление каналами, выключатели с фиксацией. Переключение выключателя с фиксацией устанавливает состояние реле в соответствии с положением выключателя.
• Режим 3: управление каналами отключено.

Поведением по умолчанию является прямое управление каналами реле (режим 0). Установить режим для всех каналов можно, записав соответствующее число в регистр хранения с адресом 5. Режим можно устанавливать отдельно для каждого канала с помощью регистров 9—14. Настройки для каждого канала учитываются только в том случае, если регистр 5 (общие настройки режимов входов) находится в состоянии "0", т.е. имеет значение по умолчанию.

В любом режиме работы текущее состояние кнопок можно получить чтением регистров Discrete Inputs 0—5 (см. таблицу ниже).

Карта регистров

Регистр / адрес	тип	чтение/запись	значение по умолчанию	формат	назначение
0—5	coil	RW	-	1 или 0	состояние реле 1—6
0—5	discrete	R	-	1 или 0	состояние входа 1—6
5	holding	RW	0	0: кнопки без фиксации 1: выключатель с фиксацией 3: отключить управление	режим работы кнопок
6	holding	RW	0	0: не сохранять состояние реле при отключении питания 1: сохранять состояние реле при отключении питания	режим работы реле в случае отключении питания
8	holding	RW	0	секунды	таймаут для безопасного режима
9—14	holding	RW	0	0: кнопки без фиксации 1: выключатель с фиксацией 3: отключить управление	режим работы входа N; в регистре 5 должен быть записан "0"
32—37	input	R	0	16-bit unsigned int	счетчик нажатий входа 1—4
120 (0x78)	holding	RW	0	отличное от 0	запись в регистр вызывает перезагрузку модуля без сохранения состояния
121 (0x79)	holding	R	-	мВ	текущее напряжение питания модуля
128 (0x80)	holding	RW	1	1—247	Modbus-адрес устройства
200-206	holding	R	{'W','B','M','R','6',' '}		сигнатура
220-241	holding	R		__date__ __time__	дата сборки прошивки

По адресу 200 лежит сигнатура релейного модуля длиной 6 байт, соответствующая строке "WBMR6 ". Сигнатура уникальна для каждой модели устройств Wiren Board и позволяет идентифицировать модель по Modbus. Для получения сигнатуры нужно выполнить команду READ_HOLDING_REGISTERS по адресу 200 (длина 6 регистров). Запись в эту область памяти не поддерживается, при попытке записи в недопустимое место возвращается ошибка 3. Начиная с регистра 220 записана дата сборки прошивки, в формате "числоx00времяx00" в виде строки (пример: 'Jan 27 2017 17:01:13'). Длина записи — 21 регистр.

Значение состояния каждого реле хранится в регистрах флагов (coil). У 1-го реле адрес регистра 0, у 2-го — 1 и т.д. Считывание и изменение состояние входа 0 (выключение всех реле) (регистр coil или discrete с адресом 6, holding-регистр с адресом 15) не реализовано. Всегда возвращается значение 0x0000.

Управление модулем из командной строки

Программное обеспечение контроллера Wiren Board включает в себя утилиту modbus_client для работы с устройствами, подключенными к выходам RS-485, по протоколу Modbus, подробное описание команды находится на странице Modbus-client. Доступ к командной строке описан в статье SSH.

Чтение регистров

Проверим, верно ли, что мы подключились именно к WB-MR6C. (Модуль wb-mqtt-serial должен быть предварительно остановлен). По адресу 200 хранится уникальная для WB-MR6C сигнатура длиной в 6 регистров. Прочтем 6 регистров, начиная с адреса 200, и преобразуем полученный шестнадцатеричный ответ в символьную строку:

echo  -e `modbus_client --debug -mrtu -pnone -s2 /dev/ttyAPP1 \
-a1 -t0x03 -r200 -c 6 | \
grep Data | sed -e 's/0x00/\\\x/g' -e 's/Data://' -e 's/\s//g'`

В результате выполнения команды получаем строку WBMR6. Всё верно -- это релейный модуль WB-MR6C.

Перезагрузка

В ряде случаев может потребоваться перезагрузка модуля. Для этого в регистр 120 (0x78) необходимо записать любое значение, отличное от нуля:

modbus_client --debug -mrtu -pnone -s2 /dev/ttyAPP1 -a1 -t0x06 -r0x78 100

Такая перезагрузка равносильна сбросу по питанию и изменению адреса устройства на 0x01. Все реле при этом выключаются. Предварительно, конечно, необходимо остановить сервис wb-mqtt-serial и убедиться, что к контроллеру не подключены другие Modbus-устройства.

Выбор типа управления внешними входами

В модуле WB-MR6C предусмотрено два режима управления каналами реле: с помощью внешних входов и по протоколу RS-485. В WB-MR6C можно выбрать режим 0, когда ко внешнему входу подключена кнопка (без фиксации), или режим 1, когда для управления используется обычный выключатель (с фиксацией). Режим 3 отключает внешнее управление, но при этом все равно сохраняется возможность управления по RS-485 и чтение состояния внешних входов. По умолчанию включен режим 0.

В режиме внешнего управления реле срабатывает по падению логического уровня: к внешним входам подключены резисторы подтяжки к линии +5V и реле соответствующего канала срабатывает при соединении входа с GND. Состояние реле каждого канала хранится в памяти контроллера до перезагрузки, по умолчанию при включении питания все реле выключены. После инициализации модуля опрашиваются внешние входы и реле всех каналов переводятся в соответствующее состояние.

Тип внешнего управления можно выбрать для каждого канала отдельно через регистры 9—11. Для этого в holding-регистре 5 должно быть записано значение 0:

modbus_client --debug -mrtu -pnone -s2 /dev/ttyAPP1 -a1 -t0x06 -r5 0

Инициализировать регистр при старте можно и через настройки web-интерфейса, смотрите страницу RS-485:Настройка_через_веб-интерфейс.