LB-474A3 jako konwerter sygnałów analogowych 0-10 V i 4-20 mA na Modbus RTU

• konwersja do 4 sygnałów
  
• sygnały 0-10 V, 4-20 mA, 0-1 V
• Modbus RTU 19200, 9600
• port RS-485, RS-232, USB
• przeliczanie na jednostki naturalne

Określenie zadania

Regulator LB-474A3 może pracować w trybie 4-kanałowego miernika napięcia, w którym zmierzone wartości są zmiennymi wejściowymi regulatora. Dzięki elasycznej konfiguracji urządzenia można zrezygnować z jego podstawowej funkcji - regulacji, a wartości zmiennych wyświetlić oraz udostępnić na wyjściu urządzenia, np. jako rejestry Modbus RTU. Konfigurując przyrząd w ten sposób uzyskuje się 4 kanałowy konwerter napięciowego sygnału analogowego na interfejs Modbus RTU. Pomiary prądu 4-20 mA są możliwe przy wykorzystaniu dodatkowego rezystora pomiarowego.

Wartość zmierzonego napięcia może zostać przetworzona wprost na wartość numeryczną, np. zakres 0...10 V na wartości 0...10000. Istnieje również możliwość przeliczenia pomiaru na jednostki naturalne. Przykładowo, jeśli przetwarzany jest sygnał temperatury z zakresu -40...+80°C, który generuje napięcia 0...10V, to wykorzystując mechanizm przeliczania zmiennych użytkownika można zaprogramować urządzenie tak, by udostępniało przez Modbus wartości przeliczone do zakresu -400...+800.

Uwagi

Przy zamawianiu regulatora LB-474A3 do wykorzystania jako konwerter należy zlecić skonfigurowanie wejść do pomiaru napięć. Domyślnie regulator jest sprzedawany w konfiguracji do pomiaru temperatur.

Projekt przyłącza pomiarowego sygnałów analogowych oraz łącza danych musi uwzględniać następujące warunki:

• Regulator LB-474A3 jest galwaniecznie izolowany od zasilania,
  
• Wejścia napięciowe regulatora nie posiadają izolacji galwanicznej,
• Wejścia napięciowe mają wspólną masę (-),
  
• Wyjście USB nie posiada izolacji galwanicznej,
• Opcjonalne wyjście danych RS-232 nie posiada izolacji galwanicznej,
• Opcjonalne wyjście danych RS-485 posiada izolację galwaniczną

Schemat połączeń i konfiguracja wejść

Szczegółowy opis podłączenia i konfiguracji wejść analogowych w różnych trybach znajduje się w Instrukcji użytkowania LB-474A3. Poniższy rysunek pokazuje sposób doprowadzenia sygnałów napięciowych.

Konfiguracja wejść napięciowych z menu urządzenia:

Menu	Podmenu	Wartość	Uwagi
Ai	tYP	2	pomiary napięcia i prądu
Ai	Ui1	1	We1 w trybie pomiaru 0-10 V
Ai	Ui2	1	We2 w trybie pomiaru 0-10 V
SEt	dPA	6	wyświetlanie napięcia z We1 na wyświetlaczu A
SEt	dPb	7	wyświetlanie napięcia z We2 na wyświetlaczu B

Port szeregowy danych

Regulator LB-474A3 jest standardowo wyposażony w złącze USB, które umożliwia podłączenie do komputera PC. Sterowniki USB w systemie Windows rozpoznają urządzenie jako port szeregowy typu COM. Dzięki temu każde oprogramowanie komunikujące się przez Modbus, obsługujące standardowe porty COM, może współpracować z LB-474A3. Opcjonalnie, sterownik może zostać wyposażony przez producenta w klasyczny odbiornik/nadajnik sygnału RS-485 albo RS-232C.

Konfiguracja portu danych z menu urządzenia:

Menu	Podmenu	Wartość	Uwagi
SEt	Adr	1	adres Modbus 1
SEt	buS	1	Modbus RTU, 19200 8E1

Oprogramowanie PC

Protokół Modbus RTU jest popularną metodą wymiany danych pomiarowych i jest obsługiwany przez wiele programów komputerowych. Poniżej omówiona zostanie konfiguracja programu LAB-EL LBX jako kontrolera magistrali Modbus.

Program LBX umożliwia komunikację z wieloma urządzeniami pomiarowymi jednocześnie. Jest uniwersalnym narzędziem typu SCADA do monitorowania, wizualizacji i archiwizowania danych pomiarowych.

Z menu programu LBX:

• Serwer » Konfiguracja podstawowa » Urządzenia » Dodaj...
• Typ urządzenia: MODBUS, nazwa opisowa: dowolna nazwa urządzenia, miejsce dołączenia: COM
• Port szeregowy
• Po wyszukaniu wybrać port szeregowy COM, odpowiadający regulatorowi LB-474A3 (może być oznaczony np. jako: USB Serial Port)
  
• Prędkość: 19200, bity danych: 8, bity stopu: 1, bit przystości: even, sterowanie: brak
• Konfiguracja urządzenia Modbus » Dodaj
• Protokołowy adres danych
• Rejestr: 230 (dla We1)
  
• Rodzaj rejestru: Input register
• Typ wartości: 16 bitów bez znaku
• Nazwa: dowolna nazwa zmiennej, np. Napięcie We1
  
• Skalowanie wartości A*wejście+B: A=0.001, B=0
• Liczba miejsc po przecinku: 3
• Konfiguracja urządzenia Modbus » Dodaj - analogicznie j.w.
  
• Rejestr: 231 (dla We2)

Program LBX w wersji standardowej obsługuje do dwóch zmiennych Modbus. Dla bardziej rozbudowanych systemów należy nabyć licencję PRO.

Zmienne w jednostkach naturalnych

Opisana powyżej metoda pozwala na konwersje napięcia 0...10 V na zmienną Modbus w jednostkach napięcia. Istnieje jednak możliwość przekształcenia zmiennej do postaci, w której wartość będzie prezentowana w jednostkach bardziej odpowiednich dla mierzonego parametru zastosowanego czujnika. Regulator LB-474A3 umożliwia przeliczenie wartości wejścia analogowego na zmienną użytkownika według podanego zakresu.

Pozostając przy przykładzie ze wstępu, opisane zostanie przeliczenie napięcia na temperaturę z wartościami zakresowymi -40..+80°C. Konfiguracja polega na podaniu obu wartości zakresowych w jednostkach naturalnych, jak w poniższej tabeli:

Menu	Podmenu	Wartość	Uwagi
Uu	_U1	-40.0	napięcie 0 V będzie odpowiadać -40.0°C
Uu	‾U1	80.0	napięcie 10 V będzie odpowiadać +80.0°C
SEt	dPA	10	wyświetlanie zmiennej użytkownika z We1 na wyświetlaczu A
SEt	dPb	11	wyświetlanie zmiennej użytkownika z We2 na wyświetlaczu B

Wartości zakresowe _U1 oraz ‾U1 są zapisywane jako zmiennoprzecinkowe (ZP), a liczbę miejsc po przecinku ustala się klawiszem MENU. W przykładzie przyjęto prezentację z jedną cyfrą po przecinku. Dokładny opis edytowania wartości ZP znajduje się w Instrukcji użytkowania (pkt 3 Menu).

Rejestry w LBX

Aby odczytać wartości zmiennych użytkownika z przykładu, w jednostkach naturalnych, w programie LBX, należy ustawić:

• Rejestr: 234 (dla We1), 246 (dla We2)
• Typ wartości: 16 bitów ze znakiem
• Jednostka: °C
• Skalowanie wartości A*wejście+B: A=0.1, B=0
• Liczba miejsc po przecinku: 1