, s.r.o. Dr. M. Horákové 559, 460 06 Liberec 7, Czech Republic tel. +420 485 130 314, fax +420 482 736 896 email : kmb@kmb.cz, internet : www.kmb.cz Stejnosměrný ampérmetr SMD 101 Firmware v. 1.0 Návod k obsluze
OBSAH 1. VŠEOBECNĚ...4 1.1 Historie verzí firmware... 4 2. PŘEHLED VYRÁBĚNÝCH TYPŮ...4 3. INSTALACE...5 3.1 Mechanická montáž... 5 3.2 Připojení... 5 3.2.1 Připojení napájecího napětí... 5 3.2.1.1 Jištění... 5 3.2.2 Připojení komunikační linky... 5 3.2.2.1 Komunikační rozhraní RS-485...5 3.2.2.2 Komunikační rozhraní RS-232...5 3.2.3 Připojení digitálního výstupu...6 3.2.4 Připojení měřeného proudu... 6 3.3 Nastavení přístroje... 6 3.3.1 Připojení nastavovacího PC... 6 3.3.1.1 Připojení nastavovacího PC k přístroji s rozhraním RS-485...6 3.3.1.2 Připojení nastavovacího PC k přístroji s rozhraním RS-232...6 3.3.2 Vlastní nastavení přístroje... 6 3.3.2.1 Nastavení instalace... 7 3.3.2.2 Nastavení výstupů... 9 3.3.3 Kontrola funkce přístroje... 11 4. POPIS FUNKCE...12 4.1 Konstrukce přístroje... 12 4.2 Způsob nastavení... 12 4.3 Způsob měření a vyhodnocení...12 4.3.1 Proud... 12 4.3.2 Teplota... 13 4.4 Funkce digitálních výstupů...13 4.4.1 Chování výstupu při spouštění výstupu úrovní...14 4.4.2 Chování výstupu při spouštění výstupu změnou úrovně...15 4.4.3 Chování výstupu při nastavení rychlá reakce...18 4.4.3.1 Rychlá reakce stejnosměrný proud...18 4.4.3.2 Rychlá reakce střídavý proud...19 4.5 Komunikace... 20 4.5.1 Komunikační protokol... 20 4.5.2 Protokol Modbus-RTU... 20 4.5.2.1 Identifikace... 21 2
4.5.2.2 Nastavení instalace...22 4.5.2.3 Nastavení výstupů...24 4.5.2.4 Stav... 25 4.5.2.5 Dálkové řízení výstupů a nulování extrémů...26 5. SCHEMA ZAPOJENÍ...28 6. TECHNICKÉ PARAMETRY...29 7. ÚDRŽBA, SERVIS...30 3
1. Všeobecně SMD 101 je stejnosměrný ampérmetr se seriovým komunikačním rozhraním pro dálkový monitoring stejnosměrných sítí. Připojení k měřenému vodiči je bezkontaktní prostřednictvím zabudovaného průvlekového Hallova sensoru. Vedle stejnosměrné složky proudu přístroj vyhodnocuje i střídavou složku. Dále může být přístroj vybaven i vestavěným teplotním čidlem. Přístroj je vybaven galvanicky oddělenou komunikační linkou typu RS-485, případně RS-232. Ve spojení se vzdáleným počítačem pak lze dálkově sledovat měřený proud pomocí program Envis.Online, případně pomocí protokolu Modbus-RTU začlenit přístroj do libovolného monitorovacího systému. Pro indikaci mezních stavů je přístroj vybaven jednak indikační LED, jednak polovodičovým výstupem s programovatelnou funkcí. Lze jej použít i jako velmi rychlé nadproudové relé s dobou reakce v řádu milisekund. Přístroj je určen pro montáž na lištu DIN-35. 1.1 Historie verzí firmware č. verze datum uvolnění poznámka 1.0 1.5.2011 - základní verze 2. Přehled vyráběných typů SMD101 075 T / 4 typ přístroje : SMD101 stejnosměrný ampérmetr měřicí rozsah 050 +/- 50 Ass 075 +/- 75 Ass 100 +/- 100 Ass vnitřní teploměr bez teploměru T s teploměrem rozhraní dálkové komunikace 2 RS-232 4 RS-485 4
3. Instalace 3.1 Mechanická montáž Přístroj se instaluje zpravidla do rozvaděče na lištu DIN-35. Uvnitř rozvaděče by měla být zajištěna přirozená cirkulace vzduchu a v bezprostředním okolí přístroje, zejména pod přístrojem, by neměly být instalovány jiné přístroje nebo zařízení, která jsou zdrojem velkého ztrátového tepla. 3.2 Připojení Pro připojení napájecího napětí, komunikačního rozhraní a digitálního výstupu je přístroj je vybaven konektory se šroubovacími svorkami. Maximální průřez připojovaných vodičů je 2,5 mm 2. Příklad zapojení přístroje je uveden dále. 3.2.1 Připojení napájecího napětí Připojte napájecí napětí v rozsahu dle technických parametrů (viz dále) ke svorkám + ( č. 6) a - (č.7) ( tato polarita je doporučená, ve skutečnosti je libovolná ). Napájecí napětí musí být jištěno jističem 1A či pojistkou T 0,5 L. Při správném připojení se po přivedení napájecího napětí musí rozblikat LEDdioda STATE. 3.2.1.1 Jištění Článek 6.12.2.1 normy ČSN EN 61010-1 předepisuje, že přístroj musí mít vypínač nebo jistič jako prostředek pro odpojení, který je součástí instalace budovy, je v bezprostřední blízkosti a snadno dosažitelný obsluhou a je označen jako odpojovací prvek. Jako odpojovací prvek je vhodné použít jistič o jmenovité hodnotě max. 1A, přitom musí být zřetelně označena jeho funkce a stav. 3.2.2 Připojení komunikační linky Pro propojení s nadřazeným systémem je přístroj vybaven rozhraním dle standardu RS-485, případně RS-232. 3.2.2.1 Komunikační rozhraní RS-485 Rozhraní obsahuje svorky A (č.1), B (č.2) a GND (č.3). Umožňuje připojení až 32 přístrojů na vzdálenost maximálně asi 1 km. Doporučovaný kabel je stíněný kroucený (=twisted) metalický dvojpár. K jednomu páru je třeba připojit signály A a B, druhým párem připojit signál GND. Linka RS-485 vyžaduje při vzdálenostech od několika desítek metrů výše impedanční zakončení koncových uzlů pomocí instalace zakončovacích odporů. Zakončovací odpory o velikosti odpovídající vlnové impedanci použitého kabelu (obvyklá hodnota je 330 Ohm) se připojí mezi svorky A a B. Při délce komunikačního kabelu v řádu stovek metrů nebo v zarušeném prostředí je vhodné použití stíněného kabelu. Stínění se připojí na jednom konci kabelu k ochrannému vodiči PE. 3.2.2.2 Komunikační rozhraní RS-232 Rozhraní obsahuje svorky RxD (č.1), TxD (č.2) a GND (č.3). Komunikační rozhraní je podle doporučení CCITT V.28 (RS-232), a to +/- 12V s minimální vnitřní impedancí zátěže 3 kω. Přitom jsou použity dle CCITT V.24 signály 102 ( GND = společný vodič), 103 (TxD =vysílaná data) a 104 ( RxD = přijímaná data). Rozhraní lze použít pro připojení pouze jednoho přístroje. Maximální délka komunikačního kabelu je asi 30 m (doporučen stíněný kabel, např. MK 3x0,15). 5
3.2.3 Připojení digitálního výstupu Digitální výstup je realizován galvanicky odděleným tranzistorem typu MOSFET, připojeným mezi svorky OA (č.4) a OB (č.5). Výstup je bipolární, maximální zatížení je uvedeno v technických parametrech přístroje dále. 3.2.4 Připojení měřeného proudu Vodič měřeného okruhu provlékneme otvorem přístroje tak, aby při kladném směru proud vtékal do horního konce otvoru a vytékal spodním koncem. Standardně se předpokládá, že měřený vodič má vlastní pracovní izolaci. Při použití holého vodiče je nutné vzít v úvahu izolační pevnost průvleku ( viz technické parametry přístroje ). Při měření malých proudů lze dosáhnout zvýšení přesnosti měření vícenásobným provléknutím měřeného vodiče, pokud to tloušťka vodiče umožňuje. Počet takto vzniklých závitů pak zadáme následně při nastavení přístroje ( parametr D ). 3.3 Nastavení přístroje K nastavení přístroje je potřeba (zpravidla přenosný) počítač třídy PC s operačním systémem Microsoft Windows XP nebo vyšší a nastavovací program Envis.Daq. Program Envis.Daq lze volně stáhnout z webových stránek výrobce www.kmb.cz. Po rozbalení v nastavovacím PC spusťte program setup.exe a sledujte pokyny instalačního programu. Přístroj se nastavuje přes komunikační rozhraní, proto je zpravidla potřeba ještě odpovídající převodník rozhraní viz dále. 3.3.1 Připojení nastavovacího PC 3.3.1.1 Připojení nastavovacího PC k přístroji s rozhraním RS-485 Nastavovací PC je potřeba připojit k rozhraní RS-485 modemu pomocí převodníku, zpravidla typu USB/485. Doporučujeme převodník firmy PaPouch (www.papouch.com) typu SB-485. Převodník se připojí ke svorkám A a B, svorku GND není zpravidla nutné pro provedení nastavení připojovat ( případné další připojené přístroje na této lince prozatím odpojíme pomocí příslušného konektoru). Pokud je PC vybaven rozhraním RS-232, lze pro připojení k modemu použít i převodník typu 232/485 ; převodník však musí podporovat automatické řízení směru přenosu podle vysílaných dat a časovač tohoto řízení musí být nastaven na odpovídající rychlost přenosu. Uvedené převodníky lze objednat u dodavatele modemu jako volitelné příslušenství. 3.3.1.2 Připojení nastavovacího PC k přístroji s rozhraním RS-232 Pokud je PC vybaven rozhraním RS-232, lze ho připojit k přístroji přímo bez převodníku; k tomu je potřeba pouze tzv. překroucený, resp. null-modem kabel ( 3-žilový, signál RxD z PC na TxD modemu a naopak + spoj GND-GND). V opačném případě je nutné použít převodník USB/232, který je běžné dostupný v prodejnách s informační technikou. 3.3.2 Vlastní nastavení přístroje Přístroj musí být připojen k počítači (viz kapitolu výše). Než přístroj zapneme, spustíme na počítači program Envis.Daq. Nejdříve se otevře vstupní okno, ve kterém zvolíme typ komunikačního rozhraní, ke kterému je přístroj připojen. Vybereme příslušný COM-port : 6
Dále nastavíme komunikační rychlost tohoto rozhraní na 9600 Bd a komunikační adresu přístroje na hodnotu 250 ( pevné komunikační parametry přístroje v nastavovacím stavu). Nyní zapneme napájení přístroje. Přístroj zahájí svou činnost nastavovacím stavem (LED-dioda STATE rychle - asi 4x za sekundu - bliká). V tomto okamžiku stiskneme tlačítko Připojit. Poznámka : Tuto volbu musíme stihnout během 10 sekund, kdy je přístroj v nastavovacím stavu, jinak přejde do normálního stavu a jeho nastavení nebude možné. Případně je nutné přístroj vypnout a tuto operaci zopakovat. Po stisku tlačítka Připojit program identifikuje typ připojeného přístroje a zobrazí jej v hlavním okně programu následovně : V záhlaví sekce Identifikace je uveden typ připojeného přístroje ( SMD101-75T/4 ) a jeho výrobní číslo (6). Mimo typu přístroje jsou zde ještě zobrazeny tzv. jméno objektu ( String18 ) a jméno záznamu (přednastavené stejně jako typ přístroje), tyto parametry jsou však určeny pro případnou budoucí archivaci záznamů měření v programu Envis.Online a v tomto okamžiku nejsou podstatné. 3.3.2.1 Nastavení instalace Nastavení základních parametrů přístroje lze provést volbou Instalace v sekci Nastavení. Otevře se následující okno Nastavení přístroje. Parametry nastavení jsou uspořádány v sekcích: o sekce Instalace : Obsahuje informace týkající se vlastností měřené sítě a způsobu připojení přístroje : 7
Nominální frekvence - Nutné nastavit dle nominální frekvence střídavé sítě v místě instalace na 50 nebo 60 Hz. Jeho správné nastavení je důležité zejména pro měření střídavé složky proudu, avšak může ovlivňovat i přesnost měření stejnosměrné složky. Inom Nominální proud v jednotkách A. Hodnotu nutno řádně zadat pouze v případě použití indikační LED ALARM a digitálního výstupu, protože reakční meze se zadávají v procentech Inom. Jinak na vlastní měřicí funkci přístroje nemá žádný vliv. Dělitel ( D ) Dělicí poměr hodnoty měřeného proudu, rozsah 1 250. Obvykle je nastaven na hodnotu 1 a předávaná hodnota proudu pak odpovídá přímo hodnotě naměřené přístrojem. Při měření nižších hodnot proudů, než je nominální hodnota proudu použitého přístroje, může být pro dosažení vyšší přesnost měření vhodné provléknout měřicím otvorem více závitů měřeného vodiče v takovém případě je pak nutné nastavit hodnotu parametru D podle počtu závitů. o sekce Obecné : Čas. konstanta průměrování - Časová konstanta průměrování průměrných hodnot ( Iavg ). Průměrování se provádí metodou termální funkce. o sekce Komunikace : Tato sekce obsahuje nastavení komunikačního rozhraní platné během normálního stavu přístroje: Adresa přístroje - Rozsah 1 250. Přístroje, připojené na tutéž komunikační linku, musí mít nastavenu tuto hodnotu vzájemně odlišnou. Rychlost portu - Komunikační rychlost v jednotkách Bd. Protokol - Komunikační protokol. Pro spolupráci s programem Envis.Daq je nutné nastavit protokol KMB. Pro připojení k monitorovacím systémům třetích stran lze nastavit protokol Modbus-RTU. Parita - Tento parametr má význam pouze při nastavení komunikačního protokolu Modbus-RTU. Lze nastavit žádnou, sudou či lichou paritu. Po nastavení výše uvedených parametrů je nutné je odeslat do přístroje tlačítkem Odeslat. Nastavení lze rovněž pro kontrolu či pozdější použití uložit na disk tlačítkem Ulož. Nakonec můžeme okno nastavení zavřít tlačítkem Zavřít. 8
3.3.2.2 Nastavení výstupů Nastavení chování výstupů, tzn. indikační LED ALARM a digitálního výstupu, lze provést volbou Vstup/Výstup v sekci Nastavení. Otevře se následující okno Nastavení vstupů/výstupů : Chování výstupů lez nastavit zcela nezávisle : LED-diody ALARM v levé části, digitálního výstupu v pravé části okna. Význam jednotlivých parametrů je následující : o o Povolen Touto volbou lze výstup uvést v činnost, nebo naopak trvale vypnout. Řízen místně / dálkově Tímto přepínačem lze zvolit zdroj řízení výstupu : buďto místně podle hodnot naměřených veličin, nebo dálkově nadřazeným systémem pomocí příkazů po seriové lince V případě nastavení místního řízení výstupu lze dále určit chování výstupu podle tzv. řidicí události následovně : o Sekce Řízení výstupu : Tato sekce definuje, jakým způsobem je podle hodnoty tzv. řidicí události řízen tzv. logický stav výstupu. Je nutné zvolit : o Řidicí událost Řízená hodnota řidicí události určena hodnotou tzv. řidicí veličiny Aktivní řidicí událost trvale aktivní Pasivní řidicí událost trvale pasivní 9
V případě nastavení řízené řidicí události je nutno zvolit tzv. o Řidicí veličinu : Temp řidící veličinou bude teplota Iac řidící veličinou bude střídavá složka proudu Idc řidící veličinou bude stejnosměrná složka proudu Pokud je nastavená jako řidicí veličina proud, určí se o Typ řidicí veličiny : o o Act řidící veličinou bude okamžitá hodnota zvoleného proudu Avg řidící veličinou bude průměrná hodnota zvoleného proudu Dále je třeba nastavit : o Polaritu odchylky řidicí veličiny : Nad stav události nabývá aktivní hodnoty při přetečení nastavené meze Pod stav události nabývá aktivní hodnoty při podtečení nastavené meze o Mez mez veličiny ( v procentech přednastavené Inom, případně přímo ve C ); hodnota veličiny, při které se stav události mění o Hystereze hystereze nastavené meze ( ve stejných jednotkách jako Mez ); definuje pásmo necitlivosti stavu události o Blokovací doba Definuje minimální čas trvání události, než tzv. logický stav výstupu změní svou hodnotu o Rychlá odezva Při nastavení této volby bude reakce výstupu velmi rychlá; zároveň pozbyde významu nastavení parametrů Hystereze (pevně 0), Blok. doby a Spouštění výstupu (pevně úrovní). Lze nastavit jen pro řidicí veličinu Iac nebo Idc typu Act a polaritu odchylky Nad. o Spouštění výstupu : o o Úrovní Logický stav výstupu řízen podle aktuálního stavu řidicí události. Změnou úrovně Logický stav výstupu přejde do aktivního stavu (1) pouze tehdy, jakmile se hodnota události změní z neaktivního (0) do aktivního (1) stavu. V tomto případě je třeba nastavit ještě : AutoOff doba trvání aktivní úrovně logické stavu výstupu (od okamžiku spuštění). Po uplynutí této doby přejde logický stav výstupu automaticky zpět do neaktivního stavu. Dle výše uvedeného nastavení přístroj souvisle vyhodnocuje tzv. logický stav výstupu ; může nabýt hodnoty 0 (pasivní) nebo 1 (aktivní) a jeho hodnotu lze sledovat v okně aktuálních dat (viz dále). o Sekce Typ Výstupu : Nakonec je třeba nastavit tzv. typ výstupu, který určuje, je bude podle logického stavu výstupu nastaven jeho fyzický stav. Lze nastavit následující parametry : Charakter výstupu : o Trvalý fyzický výstup trvale vypnutý či sepnutý o Pulzní V takovém případě třeba nastavit ještě : Perioda pulzního signálu perioda v jednotkách sekund. 10
Doba aktivního stavu pulzního signálu délka tzv. aktivního stavu ( definovaného parametrem aktivní stav výstupu ) periody pulzního signálu ( střída signálu ). Nastavená hodnota musí být nižší než hodnota periody pulzního signálu. Aktivní stav výstupu Určuje polaritu fyzického výstupu při tzv. aktivním stavu ( 1 ). Může být nastaven jako sepnut nebo rozepnut. 3.3.3 Kontrola funkce přístroje Pro kontrolu funkčnosti přístroje umožňuje program Envis.Daq zobrazit aktuální měřená data. V sekci Aktuální data stiskneme Měřené hodnoty a zobrazí se okno okamžitých číselných hodnot : Program periodicky načítá měřené hodnoty z přístroje a zobrazuje je v číselné formě. Vedle okamžitých a průměrných hodnot registruje přístroj i maxima a minima průměrných hodnot proudů a maximum a minimum okamžité teploty tyto extrémy je možné jednorázově vynulovat tlačítkem Nulovat max/min. Dále je v okně zobrazen logický stav LED ALARM a digitálního výstupu. Pokud jsou výstupy nastaveny jako dálkově řízené, lze jejich stav měnit pomocí tlačítka Zapnout/Vypnout. V případě místního řízení výstupu a spouštění změnou úrovně lze logický stav výstupu deaktivovat, pokud je v aktivním stavu. V poli Chyba je zobrazen tzv. chybový stav přístroje ; pokud je přístroj bez poruchy, měl by mít hodnotu 0. V záložce Grafy lze sledovat i časový průběh měřených hodnot : 11
4. Popis funkce 4.1 Konstrukce přístroje Na čelním panelu jsou 3 LED-diody : STATE indikuje přítomnost napájecího napětí; v nastavovacím stavu bliká RxTx indikuje provoz na seriovém rozhraní. Při příjmu bliká zeleně, při vysílání červeně. ALARM funkce je volně programovatelná, viz nastavení výstupů 4.2 Způsob nastavení Po připojení napájecího napětí se rychle ( asi 4x za sekundu) rozbliká LED-dioda STATE, což značí, že přístroj je v tzv. nastavovacím stavu. V nastavovacím stavu má přístroj ( bez ohledu na nastavení ) pevné komunikační parametry : adresa 250 komunikační rychlost 9600 Bd komunikační protokol KMB V tomto stavu lze přístroj za použití uvedených komunikačních parametrů pomocí programu Envis.Daq požadovaným způsobem nastavit. Pokud během přibližně deseti sekund po zapnutí obdrží přístroj platný příkaz, doba setrvání přístroje v nastavovacím stavu se prodlouží na 10 minut a přístroj lze v tomto stavu požadovaným způsobem nastavit, jak bylo popsáno v kapitole Instalace. Pokud po zapnutí přístroje žádný platný příkaz nepřijde, přibližně po deseti sekundách přejde přístroj do normálního stavu. Tento stav je indikován trvale svítící LED-diodou STATE. Od tohoto okamžiku je tedy přístroj připraven komunikovat s nadřazeným systémem pomocí nastavených komunikačních parametrů. Přístroj lze obecně nastavovat jak nastavovacím, tak i v normálním stavu. Ovšem nastavení komunikačních parametrů je možné měnit jen v nastavovacím stavu přes adresu 250. 4.3 Způsob měření a vyhodnocení 4.3.1 Proud Měřený proud je vyhodnocován souvisle, bez mezer. Přestože přístroj je určen primárně pro měření stejnosměrného proudu, je měřicí interval z důvodu optimálního potlačení rušivých vlivů odvozen od nominální frekvence střídavé sítě (50 či 60 Hz dle nastavení). Základním vyhodnocovacím intervalem, tzv. měřicím cyklem, je úsek o délce dvaceti cyklů střídavé sítě při frekvenci 50 Hz, resp. čtyřiadvaceti cyklů při frekvenci 60 Hz, což odpovídá 400 ms. Signál je vzorkován s četností 32 vzorků na jeden cykl střídavé sítě. Z nasnímaných vzorků se vyhodnocují následující veličiny : I DC okamžitá hodnota stejnosměrného proudu. Je to průměrná hodnota stejnosměrného proudu během posledního měřicího cyklu (400 ms). Může být kladná i záporná. I AC střídavá složka proudu. Vyhodnocena jako střední hodnota za měřicí cyklus a přepočítána na odpovídací efektivní hodnotu ( vynásobeno π/( 2*sqrt(2)) ). 12
Z těchto okamžitých hodnot vyhodnocuje přístroj průměrné hodnoty I DCAVG a I ACAVG. Průměrování se provádí metodou termální funkce - z okamžitých hodnot se vytváří exponenciální odezva simulující teplotní závislost. Rychlost odezvy závisí na nastavené periodě průměrování (Avg Period) při jednotkové skokové změně měřené hodnoty dosáhne průměrná hodnota za tuto dobu přibližně 90% velikosti měřené hodnoty. Průměrné hodnoty jsou aktualizovány s periodou odpovídající odmocnině nastavené periody průměrování (Avg Period). Z takto vyhodnocených průměrných hodnot proudů přístroj registruje dosažená maxima a minima : I DCAVGMAX maximum průměrné stejnosměrné hodnoty proudu, dosažené od posledního vynulování I DCAVGMAX minimum průměrné stejnosměrné hodnoty proudu, dosažené od posledního vynulování I ACAVGMAX maximum průměrné hodnoty střídavé složky proudu, dosažené od posledního vynulování I ACAVGMIN minimum průměrné hodnoty střídavé složky proudu, dosažené od posledního vynulování Registrovaná maxima/minima přístroj uchovává i při výpadku napájecího napětí a lze je jednorázově vynulovat. 4.3.2 Teplota Přístroje se zabudovaným teploměrem měří i aktuální teplotu Temp. Měření se provádí přibližně každých 12 sekund. Z těchto hodnot přístroj registruje maximální a minimální hodnotu Temp MIAX a Temp MIN, které lze jednorázově vynulovat. Teplota je měřena čidlem uvnitř přístroje, ale kalibrována je na okolní teplotu (po ustálení teplotních poměrů, asi 20 minut po zapnutí). Předpokládá se, že kolem přístroje je zajištěna přirozená cirkulace vzduchu a v bezprostředním okolí, zejména pod přístrojem, nejsou další zdroje tepla jinak může být naměřená hodnota teploty zkreslena. 4.4 Funkce digitálních výstupů LED-diodu ALARM i digitální výstup lze nastavit zcela nezávisle, jak bylo uvedeno výše. V této kapitole uvádíme podrobný popis chování těchto výstupů. Pokud je nastaveno místní řízení výstupu a řidicí událost jako řizená, je hodnota výstupu určena velikostí řidicí veličiny vzhledem k nastavení tzv. meze. Pokud není nastavena tzv. Rychlá reakce, jsou výstupy vyhodnocovány s periodou měřicího cyklu, tedy 400 ms. Jako řidicí veličina může být použita okamžitá či průměrná hodnota proudu (I DC, I AC, I DCAVG, I ACAVG) nebo okamžitá teplota (Temp ). Při nastavení Rychlé reakce se výstupy řídí přímo hodnotou jednotlivých vzorků (viz dále). Velikost meze a hystereze se zadává buďto v procentech přednastavené nominální hodnoty proudu, nebo ve C, pokud je řidicí veličina teplota. Pokud je řidicí veličina proud, je nutné, aby byla řádně nastavena i nominální hodnota proudu I NOM. V případě, že řidicí veličina je střídavá složka proudu I AC, musí být mez nastavena jako kladná stejnosměrná hodnota proudu! To znamená, že hodnota meze musí být nastavena jako amplituda požadované meze střídavého proudu, což při sinusovém signálu odpovídá násobku efektivní hodnoty proudu a koeficientu sqrt(2) = 1,41. 13
Pokud je řidicí veličinou stejnosměrný proud či teplota, lze mez nastavit i zápornou; tyto veličiny jsou porovnávány s mezí včetně znaménka. Hystereze, pomocí které lze nastavit necitlivost události, se zadává ve stejných jednotkách jako mez. Pokud se hodnota řídicí veličiny pohybuje v rozsahu [(mez - hystereze), (mez + hystereze)], logický stav výstupu se nemění. Polaritu odchylky řídící veličiny pro aktivní stav události lze nastavit nad mezí nebo pod mezí. Dále lze nastavit ještě necitlivost stavu události na rychlé změny řídicí veličiny pomocí blokovací doby. Událost pak změní svůj stav pouze v případě, že hodnota řídicí veličiny setrvá nad nebo pod definovanou mezí (včetně hystereze) souvisle alespoň po nastavenou blokovací dobu. Obr. 4.1 : Schema místního řízení výstupu Funkce výstupů je schematicky znázorněna na blokovém schematu. Podle zvolené řidicí události a hodnoty nastavené řidicí veličiny je vyhodnocen tzv. logický stav výstupu. Tento stav je součástí aktuálního stavu přístroje a lze jej sledovat přes seriovou linku. Fyzický stav výstupu je nastaven podle logického stavu výstupu a nastavení typu výstupu. 4.4.1 Chování výstupu při spouštění výstupu úrovní Pokud není nastavena tzv. Rychlá reakce, chová se výstup del obrázku níže. V daném případě byl výstup nastaven takto : hodnota meze 80 % nominální hodnoty s hysterezí 15% polarita odchylky řídící veličiny Nad spouštění úrovní typ výstupu : charakter výstupu standard aktivní stav výstupu sepnut Fyzický stav výstupu přejde do stavu sepnuto, pokud řidicí veličina překročí 95 % nastavené nominální hodnoty a setrvá v tomto stavu po nastavenou blokovací dobu ( t BL ). Obdobně do stavu rozepnuto přejde fyzický stav výstupu při poklesu řidící veličiny pod 65 % nominální hodnoty po uplynutí blokovací doby. V ostatních případech se logický stav výstupu nemění. 14
Řidicí veličina [% nom. h.] 100 80 60 Obr. 4.2 : Chování výstupu při spouštění úrovní mez + hystereze nastavená mez mez - hystereze 40 20 0 fyzický stav výstupu t BL t < t BL t < t BL t BL t < t BL t BL výstup rozepnut výstup sepnut 4.4.2 Chování výstupu při spouštění výstupu změnou úrovně Při nastavení spouštění výstupu změnou úrovně přejde logický stav výstupu do aktivního stavu pouze při přechodu řidicí události z pasivní do aktivní úrovně. Do pasivního stavu přejde logický stav automaticky po uplynutí přednastavené doby AutoOff (t AOFF). Řidicí veličina [% nom. h.] 100 80 60 Obr. 4.3 : Chování výstupu při spouštění změnou úrovně mez + hystereze nastavená mez mez - hystereze 40 20 0 fyzický stav výstupu t < t t AOFF t BL AOFF t < t BL t > t BL t BL výstup rozepnut výstup sepnut 3 t BL 15
Pokud je tato doba nastavena na nikdy, zůstane logický stav aktivní trvale ( hodnota je uložena v energeticky nezávislé paměti, takže se její stav obnoví i po ztrátě napájení přístroje). V takovém případě je jedinou možností, jak přepnout logický stav zpět do pasivního, příkaz z nadřazeného systému po seriové lince obdobně jako při dálkovém ovládání výstupů. Fyzický stav výstupu pak bude při daném nastavení kopírovat jeho logický stav. 4.4.3 Chování výstupu při nastavení rychlá reakce Při nastavení řízení výstupu typu rychlá reakce se vyhodnocují okamžité úrovně měřené veličiny již v průběhu snímání, které probíhá s četností 32 vzorků na jeden cykl střídavé sítě, tj. 1600 Hz při nastavené f NOM = 50 Hz nebo 1920 Hz při f NOM = 60 Hz. Tomu odpovídá perioda snímání t SCAN = 0,625 ms ( 50 Hz ) nebo t SCAN = 0,52 ms ( 60 Hz ). Rychlou reakci lze aktivovat pouze pro řidicí veličiny typu proud, a to pouze pro okamžité hodnoty a při polaritě odchylky řidicí veličiny nad. Chování výstupu je přitom odlišné pro stejnosměrný a střídavý proud. Oproti standardnímu řízení výstupů nemají při rychlé reakci význam následující parametry : hystereze (je trvale nulová), blokovací doba, spouštění výstupu (je trvale úrovní) a charakter výstupu (je trvale typu standard). 4.4.3.1 Rychlá reakce stejnosměrný proud Logický stav výstupu přejde do aktivního stavu, jakmile naměřený vzorek signálu překročí dvakrát za sebou nastavenou mez. Do pasivního stav přejde okamžitě při poklesu signálu pod nastavenou mez. Z toho plyne, že doba aktivace signálu je maximálně 2 x t SCAN, doba přechodu do pasivního stavu maximálně t SCAN. Fyzický stav výstupu bude kopírovat jeho logický stav podle nastavení aktivního stavu výstupu (sepnut či rozepnut). 4.4.3.2 Rychlá reakce střídavý proud Fyzický stav výstupu přejde do aktivního stavu, jakmile naměřený vzorek signálu překročí dvakrát za sebou nastavenou mez. Tato mez musí být nastavena tak, aby odpovídala maximální kladné hodnotě (amplitudě) sinusového signálu, odpovídající požadované efektivní hodnotě meze (= násobku efektivní hodnoty proudu a koeficientu sqrt(2) = 1,41). Do pasivního stav přejde, pokud během doby 18 x t SCAN přístroj nenaměří alespoň dva za sebou následující vzorky překračující nastavenou mez (v absolutní hodnotě). Maximální doba aktivace / deaktivace signálu je 18 x t SCAN. Fyzický stav výstupu bude kopírovat jeho logický stav podle nastavení aktivního stavu výstupu (sepnut či rozepnut). 16
Řidicí veličina [% nom. h.] 100 80 60 40 20 0 Obr. 4.4 : Rychlá reakce, řidicí veličina stejnosměrný proud 1. 2. 1. mez + hystereze nastavená mez mez - hystereze 2. 1. 2. fyzický stav výstupu t SCAN výstup rozepnut výstup sepnut Obr. 4.5 : Rychlá reakce, řidicí veličina střídavý proud Řidicí veličina [% nom. h.] 100 80 60 40 20 0-20 -40 1. 2. mez + hystereze nastavená mez mez - hystereze 1. -60-80 -100 1. 2. mez - hystereze nastavená mez mez + hystereze 1. 2. t SCAN fyzický stav výstupu <18 x t SCAN výstup rozepnut výstup sepnut 18 x t SCAN 18 x t SCAN 17
4.5 Komunikace 4.5.1 Komunikační protokol Přenos informací mezi přístrojem a nadřazeným systémem se provádí přes sériovou asynchronní komunikační linku s rozhraním RS-485 nebo RS-232. Přístroje podporují dva komunikační protokoly : KMBLong jedná se o firemní protokol výrobce. Tento protokol je nutné nastavit v případě, že pro spolupráci s přístrojem je použit některý programový produkt výrobce ( Envis, Envis.Online, Envis.Daq ) Modbus-RTU rozšířený komunikační standard. Tento protokol je určen pro spolupráci s programovými produkty třetích stran 4.5.2 Protokol Modbus-RTU Přístroje lze nastavit na komunikační protokol Modbus-RTU. Vedle adresy a rychlosti komunikace lze nastavit i funkci paritního bitu ( sudá / lichá / žádná parita ). Přístroj odešle odpověď nejpozději do 600ms po obdržení zprávy od mastera. Během příjmu příkazu nebo vysílání odpovědi může nastat mezibytová mezera délky odpovídající době přenosu maximálně 1,5 znaku ( bytů ). Režim broadcast není podporován. Poznámka : Dle definice protokolu Modbus se používá přenos 9 bitů i při nastavení bez parity, paritní bit se přitom ignoruje. Některé aplikace však při tomto nastavení používají 8-bitový přenos a přístroj pak na takovéto zprávy nereaguje. V takovém případě může pomoci nastavit v aplikaci protokol na 2 stopbity. Jsou implementovány následující funkce : kód funkce název funkce aplikace 03 Read Holding Registers čtení Identifikace registry 40101-40108 ( ve zprávě adresovány jako 100 107 ) čtení Nastavení instalace registry 40201-40209 (adresy 200 208 ) čtení Nastavení výstupů registry 40301-40312 (adresy 300 311 ) 04 Read Input Registers čtení Stavu (měřená data) registry 30101-30112 (adresy 100 111) 06 Preset Single Register zápis Nastavení instalace zápis Nastavení výstupů dálkové řízení výstupů a nulování extrémů registr 40401 (adresa 400) 16 Preset Multiple Registers obdobně jako 06 - Preset Single Register Přístup ke strukturám Identifikace, Nastavení a Stav je realizován pomocí čtení/zápisu z/do odpovídajících registrů dle tabulky. 18
4.5.2.1 Identifikace Holding-registry. Adresa úvodního registru ve zprávě 100. Registry lze pouze číst. Příklad : Offset Parametr Poznámka 0 výrobní číslo přístroje 1 typ přístroje např. 0x2115 pro přístroje SMC101-50 /4 2 typ skupiny přístrojů 0x0058 pro přístroje řady SMC 3 verze firmware 4 verze hardware 5 verze sofwarového modulu 6 horní byte : adresa přístroje dolní byte : verze bootloaderu 7 rezerva Načtení výrobního čísla přístroje (tj. Holding registr adresy 100=64hex), adresa přístroje 1 (hexadecimální výpis) : Příkaz : 01 03 00 64 00 01 C5 D5 Odpověď : 01 03 02 00 05 78 47 Přístroj předal výrobní číslo o hodnotě 0005. 4.5.2.2 Nastavení instalace Holding-registry. Adresa úvodního registru ve zprávě 200. Registry lze číst i zapisovat. Offset Parametr poznámka 0 horní byte : f NOM nominální frekvence bit 0 : 0 60 Hz 1 50 Hz dolní byte : dělitel D dělicí poměr hodnoty proudu rozsah 1 250 1 horní byte : AvgPeriod 0 bez průměrování 1 4 sec 2 9 sec. 18 45 min 19 1 h 20 1h 30 min 21 2 h dolní byte : rezerva 2 I NOM nominální proud [0,01A] (stejnosměrný) 3 horní byte : kom. adresa přístroje dolní byte : kom. adresa & protokol dolní nibble : kom. rychlost : 19 hodnoty nad 21 neplatné rozsah 1-250 Pozor! Hodnoty komunikačních
4 1200 Bd 5 2400 Bd 6 4800 Bd 7 9600 Bd 8..19200 Bd 9.38400 Bd 10..57600 Bd 11...115200 Bd horní nibble : kom. protokol : bit 6 : 0 = protokol KMBLong 1 = ModBus-RTU bity 5,4...parita pro ModBus RTU: bit5...0=bez parity 1=s paritou bit4...0=sudá parita 1=lichá parita 4 rezerva 5 8 objekt - textový řetěz 8 znaků parametrů se zapíšou pouze tehdy, pokud je přístroj v nastavovacím stavu a obdrží příkaz prostřednictvím adresy 250! Jinak zůstanou tyto hodnoty nezměněny. Příklad : Načtení f NOM a dělicího poměru D (tj. Holding registr od adresy 200=C8hex), adresa přístroje 240(=F0hex) : Příkaz : F0 03 00 C8 00 01 10 D5 Odpověď : F0 03 02 FF 01 45 A1 Přístroj předal v horním bajtu hodnotu 0xFF, tzn. bit 0 = 1, to znamená f NOM je 50 Hz. Ve spodním bajtu je hodnota 1, čili dělicí poměr D = 1. 4.5.2.3 Nastavení výstupů Holding-registry. Adresa úvodního registru ve zprávě 300. Registry lze číst i zapisovat. Offset Parametr poznámka 0 nastavení LED ALARM : horní byte : bit 0 : 0 povolen 1 odstaven bit 1 : rezerva bit 2 : 0 řízen dálkově 1 řízen místně bit 3 : 0 pulzní výstup 1 trvalý výstup bit 4 : 0 spouštění změnou úrovně 1 spouštění úrovní bit 5 : 0 při aktivním stavu vypnut 1 při aktivním stavu sepnut 20
bit 6 : rezerva bit 7 : 0 rychlá odezva 1 normální odezva dolní byte : rezerva 1 nastavení LED ALARM : horní byte : bit 0 : 0 řidicí událost typu řidicí veličiny 1 řidicí událost pevná bit 1 : 0 pevná řidicí událost je pasivní 1 pevná řidicí událost je aktivní bity 4-3 : řidicí veličina : 0X Temp 10 I DC 11 I AC bit 5 : 0 řidicí veličina je průměrná 1 řidicí veličina je okamžitá bit 6 : 0 polarita odchylky pod 1 polarita odchylky nad bity 6,7 : rezerva dolní byte : Mez [%] 2 nastavení LED ALARM : horní byte : Hystereze [%] dolní byte : Blokovací doba. Kódování : 0-10... 0 až 5 sec po 0,5sec 11-25... 6 až 20 sec po 1 sec 26-33... 25 až 60 sec po 5 sec 34-41...1min.30sec až 5 min po 30 sec. 42-156...6 minut až 120 minut po 1 minutě 157 a výše neplatná hodnota. 3 nastavení LED ALARM : rezerva 4 nastavení LED ALARM : horní byte : Doba aut. vypnutí. Kódováno stejně jako Blokovací doba. dolní byte : rezerva 5 nastavení LED ALARM : rezerva 6 11 nastavení digitálního výstupu : obdobně jako LED ALARM Příklad : Načtení nastavení digitálního výstupu (tj. 6 Holding registrů od adresy 306=132hex), adresa přístroje 1: Příkaz : 01 03 01 32 00 06 65 FB Odpověď : 01 03 0C 7A FF F4 3C 05 0F 07 08 FF FF FF FF 62 CA 21
4.5.2.4 Stav Input-registry. Adresa úvodního registru ve zprávě 100. Registry lze pouze číst. Offset Parametr poznámka 0 horní byte : chyba přístroje.. 0 = bez chyby >0 = chyba hardware dolní byte : stav přístroje bit 0 : 0 normální stav 1 nastavovací stav 1 horní byte : rezerva dolní byte : čítač změn nastavení po zapnutí má hodnotu 0 2 3 I DC okamžitá hodnota stejnosměrného proudu I AC okamžitá hodnota střídavé složky proudu v jednotkách 0,01A *) 32767 nedef. hodnota 4 horní byte : hodnota teploty Temp (okamžitá) v C dolní byte : logický stav digitálního výstupu a LED ALARM: bit 0 : 0 digitální výstup pasivní 1 digitální výstup aktivní bit 1 : 0 LED ALARM pasivní 1 LED ALARM aktivní 5 I DCAVG průměrná hodnota stejnosměrného proudu v jednotkách 0,01A *) 32767 nedef. hodnota 6 I ACAVG průměrná hodnota střídavé složky proudu 7 I DCAVGMAX maximum průměrné hodnoty stejnosměrného proudu od posledního vynulování 8 I DCAVGMIN minimum průměrné hodnoty stejnosměrného proudu od posledního vynulování 9 I ACAVGMAX maximum průměrné střídavé složky proudu od posledního vynulování 10 I ACAVGMIN minimum průměrné střídavé složky proudu od posledního vynulování 11 horní byte : T MAX.maximum teploty od posledního vynulování dolní byte : T MIN.minimum teploty od posledního vynulování ve C; +127 nedef. hodnota *) Hodnoty proudů jsou v jednotkách 0,01A (v 0,01 Aeff pro hodnoty střídavého proudu). Teoretický rozsah je od 30000 do +30000 ( u střídavé složky proudu od 0 do +30000 ), ovšem reálný rozsah je nižší dle typu přístroje ( viz technické parametry). Pokud je hodnota veličiny dočasně nedefinovaná, předává se hodnota 32767(=7FFF hexadecimálně). Příklad : Načtení okamžitých hodnot stejnosměrného proudu I DC a střídavé složky proudu I AC (tj. Input registry od adresy 102=66hex), adresa přístroje 1: Příkaz : 01 04 00 66 00 02 91 D4 Odpověď : 22
01 04 04 FF B8 07 D1 89 D9 Přístroj předal hodnoty I DC = - 0,72A ( FFB8hex = -72 ) a hodnotu I AC = 20,01 A ( 7D1hex=2001). 4.5.2.5 Dálkové řízení výstupů a nulování extrémů Holding-registr. Adresa registru ve zprávě 400. Registr lze pouze zapisovat. Offset Parametr poznámka 0 horní byte : rezerva dolní byte : bit 0 : 0 extrémy nenulovat 1 extrémy nulovat bity 1,2,3 : rezerva bit 4 : 0 logický stav LED ALARM neovlivňovat 1 nastavit logický stav LED ALARM bit 5 : pokud bit 4 = 1: 0 logický stav LED ALARM do pasivního stavu 1 logický stav LED ALARM do aktivního stavu bit 6 : 0 logický stav dig. výstupu neovlivňovat 1 nastavit logický stav dig. výstupu bit 7 : pokud bit 6 = 1: 0 logický stav dig. výstupu do pasivního stavu 1 logický stav dig. výstupu do aktivního stavu 23
5. Schema zapojení SMD 101-XXX / 4 typické zapojení = + - 1A Příklad instalace 24
6. Technické parametry nominální měřicí stejnosměrný proud I DCNOM : SMD101-050 SMD101-075 SMD101-100 měřicí rozsah stejnosměrný nejistota měření ss-proudu bez vlivu offsetu (t A=23 ±2 ºC) offset ss-proudu (t A=23 ±2 ºC) 50 A DC 75 A DC 100 A DC 0 +/- 120 % I DCNOM ± 1 % I DCNOM ± 0,75 % I DCNOM teplotní drift offsetu ss-proudu ± 0.75 % I DCNOM / 10 ºC hystereze offsetu po změně zatížení o 1 x I DCNOM ± 0.4 % I DCNOM měřicí rozsah střídavý (efektivní hodnota) 0 80 % I DCNOM [ A AC ] nejistota měření střídavého proudu izolační pevnost otvoru průvleku průměr otvoru průvleku napájecí napětí, příkon ± 1 % I DCNOM 2,5 kv AC, 1 minuta 11 mm 18 36 V DC / V DC, 2 W kategorie měření / stupeň znečištění III / 2 dle EN 61010-1 provozní teplota - 20 60 C skladovací teplota - 40 85 C provozní a skladovací vlhkost EMC odolnost EMC emise komunikační rozhraní typ kom. rychlost kom. protokol < 95 %, bez kondenzace EN 61000 4-2 EN 61000 4-3 EN 61000 4-4 EN 61000 4-5 EN 61000 4-6 EN 61000 4-11 EN 55011, třída A EN 55022, třída A (ne pro bytové prostředí ) RS-485 nebo RS-232, galv. oddělené 1200 115200 Bd KMBLong nebo Modbus-RTU krytí IP 20 rozměry / hmotnost 91 x 36 x 58 mm / 0,1 kg 25
7. ÚDRŽBA, SERVIS Přístroje SMD 101 nevyžadují během svého provozu žádnou údržbu. Pro spolehlivý provoz je pouze nutné dodržet uvedené provozní podmínky a zabránit mechanickému poškození přístroje. V případě poruchy výrobku je třeba uplatnit reklamaci u dodavatele na jeho adrese. Dodavatel : Výrobce :, s.r.o. Dr. M. Horákové 559 460 06, Liberec 7 internet : www.kmb.cz Výrobek musí být řádně zabalen, aby nedošlo k poškození při přepravě. S výrobkem musí být dodán popis závady, resp. jejího projevu. Pokud je uplatňován nárok na záruční opravu, musí být zaslán i záruční list. Pokud je požadována mimozáruční oprava, nutno přiložit objednávku na tuto opravu. Záruční list Na přístroj je poskytována záruka po dobu 24 měsíců ode dne prodeje, nejdéle však 30 měsíců od vyskladnění od výrobce. Vady vzniklé v těchto lhůtách prokazatelně vadným provedením, chybnou konstrukcí nebo nevhodným materiálem, budou opraveny bezplatně výrobcem nebo pověřenou servisní organizací. Záruka zaniká i během záruční lhůty, provede-li uživatel na přístroji nedovolené úpravy nebo změny, zapojí-li přístroj na nesprávně volené veličiny, byl-li přístroj porušen nedovolenými pády nebo nesprávnou manipulací, nebo byl provozován v rozporu s uvedenými technickými parametry. Typ výrobku : SMD 101... v.č... Datum vyskladnění :... Výstupní kontrola :... Razítko výrobce : Datum prodeje :... Razítko prodejce : 26