Moduł Modbus 16 Relays (PL)

Modig Modbus 16 Relays
Karta 16 przekaźników sterowanych poprzez RS485 i Modbus

Opis

Moduł Modig Modbus 16R jest wyposażony w 16 przekaźników elektromagnetycznych SPDT, które są sterowane za pomocą poleceń w standardzie Modbus przesyłanych interfejsem RS485. Interfejs sterujący jest wyposażony w separację galwaniczną i zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, dzięki czemu działa stabilnie nawet w instalacjach narażonych na silne zakłócenia. Parametry komunikacji i funkcjonowania modułu można elastycznie konfigurować i dostosować do wymagań różnych aplikacji

File:Foto

---

Podstawowe cechy i parametry

• 16 wyjść przekaźnikowych - styki NC/NO, 10 A, 250 V AC/ 30 V DC
• interfejs RS485 z separacją galwaniczną i zabezpieczeniami przeciwprzepięciowymi
• konfigurowane parametry komunikacji:
  • baud rate: 1200…1000000;
  • parity: none/even/odd;
  • stop bits: 1/1,5/2
• zasilanie 5 V (4,9…5,3) o wydajności min. 1,5 A
• zasilanie poprzez złącze USB-C lub złącze cylindryczne DC 2.1/5.5 lub złącze Phoenix MC 3,81 mm
• sterowanie i konfigurowanie ustawień za pomocą poleceń Modbus
• pomiar wartości napięcia zasilającego i temperatury modułu
• wymiary: 200x110x60
• montaż na szynę DIN-35

---

Złącza przekaźników

Styki przekaźników są wyprowadzone na złącza śrubowe z rastrem 5,08 mm. Każde z 16 wyjść oferuje styki normalnie zwarte (NC) oraz normalnie otwarte (NO). Gdy dane wyjście zostanie włączone, to styk NO zostanie połączony ze stykiem wspólnym (COM) natomiast styk NC zostanie odłączony od COM. Stan aktywny dla danego wyjścia jest sygnalizowany świeceniem diody LED umieszczonej przy zaciskach tego złącza. Sposób rozmieszczenia poszczególnych wyprowadzeń został pokazany na rysunku.

Przykładowy obwód sterowany za pomocą Modig Modbus 16 Relays pokazano na rysunku.

---

Interfejs RS485

Interfejs RS485 jest wyprowadzony w postaci złącza typu Phoenix Contact MC 3,81 mm z 4 stykami. W zależności od instalacji mogą być używane tylko linie A+ i B- lub wszystkie T, A+, B- ,G. Ich funkcje zostały opisane w tabeli.

Oznaczenie	Funkcja
120 Ω / T	Aktywowanie wewnętrznego rezystora terminującego 120 Ω. Rezystor jest aktywny, gdy styk T jest połączony ze stykiem A+, np. za pomocą zworki zamontowanej bezpośrednio we wtyczce.
A+	Linia A magistrali RS485 (potencjał dodatni)
B-	Linia B magistrali RS485 (potencjał ujemny)
GND / G	Masa GND magistrali RS485.

Interfejs RS485 jest odseparowany galwanicznie od pozostałych komponentów i wyposażony w elementy przeciwprzepięciowe dzięki czemu działa stabilnie nawet w instalacjach narażonych na silne zakłócenia.

Parametry komunikacji RS485 są konfigurowane za pomocą poleceń Modbus, domyślne ustawienia to: 19200, 8, none, 1.

Moduł Modig Modbus 16R może być dołączony do magistrali RS485, która łączy maksymalnie 64 urządzenia (wliczając moduł). Każde urządzenie powinno być dołączone w taki sposób, aby nie powstawały rozgałęzienia magistrali - ewentualne połączenia powinny być jak najkrótsze. Na obu końcach magistrali zalecane jest dołączenie rezystorów terminujących 120 Ω. Modig Modbus 16R ma zintegrowany taki rezystor, ale żeby był aktywny należy połączyć ze sobą styk A+ oraz T we wtyczce.

Na rysunku pokazano uproszczony schemat magistrali RS485, z jednej strony zakończonej rezystorem terminującym 120 Ω, a z drugiej strony rezystorem terminującym zintegrowanym w module. Ponadto pokazano właściwe, oraz błędne podłączenie urządzeń do magistrali.

---

Zasilanie

Moduł Modig Modbus 16R jest wyposażony w 3 różne złącza zasilania, połączone równolegle. Należy wybrać tylko jedno z nich i dołączyć zasilanie o napięciu 4,9…5,3 V, wydajności min. 1,5 A i o właściwej polaryzacji.

Złącze	Funkcja
USB-C (J3)	Standardowe gniazdo USB-C, pełni tylko funkcję złącza zasilania
2.1/5.5 (J2)	Gniazdo cylindryczne 2.1/5.5 kompatybilne z zasilaczami typu “kostka”. Uwaga na polaryzację - plus w środku.
MC 3,81 mm (J1)	Złącze z wtyczką do przyłączenia przewodów. Uwaga na polaryzację - plus od strony przekaźników.

---

Kontrolki sygnalizacyjne

Na płytce Modig Modbus 16R znajdują się dwie kontrolki LED, które informują o działaniu urządzenia.

Kontrolka	Funkcja
STA	Świecenie diody z krótkim cyklicznym wygaszeniem oznacza poprawne działanie urządzenia
BUS	Miganie diody LED oznacza odbieranie danych z magistrali RS485 i poleceń Modbus

---

Przywracanie ustawień

Na płytce modułu KAmod Modbus 16R znajduje się mikroprzycisk SET. Jego przyciśnięcie i przytrzymanie przez czas ok 5 s. spowoduje przywrócenie wszystkich ustawień (wartości rejestrów konfiguracyjnych) do wartości domyślnych. Funkcja będzie przydatna w sytuacji, kiedy poprzez błędne ustawienie parametrów nie ma możliwości wysyłania poleceń Modbus do modułu. Przywrócenie ustawień domyślnych ustawi parametry komunikacji RS485 na: 19200, 8, none, 1.

---

Rejestry konfiguracyjne (Holding Registers)

Wszystkie parametry urządzenia są definiowane poprzez wartości rejestrów konfiguracyjnych tzw. Holding Registers. Rejestry można odczytywać i zapisywać poprzez polecenia Modbus i w ten sposób można zmieniać działanie urządzenia. Lista rejestrów oraz ich funkcje zostały opisane w tabeli.

Numer rejestru (hex)	Nazwa	Opis	Wartość domyślna/ zakres wartości
x4000	Adress	Określa adres modułu przy sterowaniu poleceniami Modbus	1 (x0000) 1…255
x4002	Coils	Zawiera wartość określającą liczbę wyjść (Coils) dostępnych w module. Wartość tylko do odczytu	16 (x0010)
x4004	Inputs	Zawiera wartość określającą liczbę wejść (Discrete inputs) dostępnych w module. Wartość tylko do odczytu	0 (x0000)
x4006	Baud	Określa szybkość komunikacji RS485 (baud). Wartość bez 2 ostatnich zer np. 1200 = 12 = x000C; 2400 = 24 = x0018 4800 = 48 = x0030; 9600 = 96 = x0060 19200 = 192 = x00C0; 57600 = 576 = x0240 115200 = 1152 = x0480; 256000 = 2560 = x0A00	192 (x00C0) 12…10000
x4008	Parity	Określa parzystość (parity) przy komunikacji RS485. 0 - none; 1 - even; 2 - odd	0 (x0000) 0…2
x400A	Stop	Określa bity stopu (stop bits) przy komunikacji RS485. 1 - 1 bit stopu; 2 - dwa bity stopu	1 (x0001) 1…2
x400C	Broadcast	Definiuje, czy urządzenie realizuje polecenia z adresem rozgłoszeniowym o wartości 0 (x00) - broadcast. 0 - nie, 1 - tak	1 (x0001) 0…1
x400E	CRC	Definiuje, czy urządzenie sprawdza sumę kontrolną w poleceniach Modbus. 0 - nie, 1 - tak	0 (x0000) 0…1
x4010	Response	Zezwala na wysyłanie odpowiedzi na polecenia Modbus. 0 - nie wysyła żadnych odpowiedzi, 1 - wysyła odpowiedzi na komendy Modbus	1 (x0001) 0…1
x4012	IO Offset	Określa, od jakiej wartości liczone są wejścia (inputs) i wyjścia (coils) 0 - wejścia/wyjścia zaczynają się od 0 (0…15) 1 - wejścia/wyjścia zaczynają się od 1 (1…16)	1 (x0001) 0…1
x4014 oraz x8000	Version	Zawiera wersję oprogramowania firmware. wartość 10 - oznacza 1.0 itd. Wartość tylko do odczytu	10 (x00A0)
x2000	ExBaud	Umożliwia ustawienie parametrów komunikacji, jedną z predefiniowanych wartości. Młodszy bajt odpowiada prędkości baud: 0 - 4800, 1 - 9600, 2 - 19200, 3 - 38400 4 - 57600, 5 - 115200, 6 - 12800, 7 - 256000 8 - inna wartość Starszy bajt określa parzystość: 0 - none, 1 - even, 2 - odd	x0002 x0000…x0208

---

Rejestry wejść pomiarowych (Input Registers)

Urządzenie jest wyposażone w obwody pomiaru napięcia zasilającego oraz temperatury, które pozwalają kontrolować warunki pracy modułu i uniknąć awarii. Wyniki pomiarów są dostępne w rejestrach wejść pomiarowych tzw. Input Registers. Rejestry pomiarowe można odczytywać poprzez polecenia Modbus.

Numer rejestru (hex)	Nazwa	Opis	Zakres wartości
x3000	Voltage	Pomiar wartości napięcia zasilającego. Wartość 495 = 4,95 V itd.	330…550
x3002	Temp	Pomiar temperatury modułu. Wartość temperatury 24 (x0018), co oznacza 24 stopnie C. Zakres temperatury: -20…-1 jest zapisywany jako xFF14…xFF01 Zakres temperatury: 0…70 jest zapisywany jako x0000…x0046	-20…-1 *C = xFF14…xFF01 0…70 *C= x0000…0046

---

Komendy sterujące w standardzie Modbus

Każde polecenie w standarcie Modbus ma postać ramki danych, której strukturę pokazuje rysunek:

Kolejne ramki muszą być oddzielone przerwą o czasie co najmniej 3,5 znaku (czas potrzebny na przesłanie pełnego znaku ASCII), natomiast przerwa pomiędzy przesłaniem jednego znaku, a rozpoczęciem transmisji kolejnego, w tej samej ramce, nie może przekroczyć 1,5 znaku. Takie reguły są stosowane dla prędkości komunikacji (baud rate) do 19200.

Jeśli prędkość komunikacji jest ustawiona powyżej 19200, to minimalna przerwa pomiędzy ramkami ma stałą wartość, równą 1,75 ms. Natomiast przerwa pomiędzy kolejnymi znakami tej samej ramki nie może przekroczyć 0,75 ms.

Każde urządzenie dołączone do magistrali Modbus musi mieć przypisany niepowtarzalny adres. Pole adresu znajduje się w każdej przesyłanej ramce, ma rozmiar 1 bajta i może mieć wartość z zakresu 1…255. Adres o wartości 0 jest tzw. adresem rozgłoszeniowym (broadcast) i umożliwia skierowanie polecenia do wszystkich urządzeń dołączonych do magistrali. W niektórych systemach nie zaleca się ustawiania adresów powyżej wartości 247.

Wyjścia i wejścia standardowo są numerowane od liczby 1. Wtedy pierwsze wyjście, to wyjście o numerze 1 (x01), a ostatnie ma numer 16 (0x10). Opisy komend i przykłady poleceń dotyczą właśnie takiego wariantu. Jednak urządzenie może być skonfigurowane w taki sposób, aby wyjścia i wejścia były numerowane od liczby 0. Wtedy pierwsze wyjście, to wyjście o numerze 0 (x00), a ostatnie ma numer 15 (0x0F). Jeśli numer wyjścia, do którego odnosi się polecenie sterujące/odczytujące, przekracza liczbę wyjść zawartych w urządzeniu (15 lub 16, w zależności od konfiguracji), to polecenie nie zostanie wykonane i pozostanie bez odpowiedzi.

W standardzie Modbus występuje kilka standardowych komend. Każda z nich oraz przykładowe polecenia i odpowiedzi urządzenia zostały opisane w dalszej części instrukcji.

---

Wykaz obsługiwanych komend Modbus

Nazwa komendy	Kod komendy	Funkcja
Write Single Coil	x05	Pozwala sterować stanem wyjścia lub wyjść
Write Multiple Coils	x0F	Pozwala sterować stanem wielu wyjść jednocześnie, zarówno załącza jak i wyłącza określone wyjścia.
Read Coils	x01	Pozwala odczytać stan wyjścia lub wyjść
Read Discrete Inputs	x02	Pozwala odczytać stan wejść. Ponieważ urządzenie Modig Modbus 16R nie ma wejść do odczytu stanów w odpowiedzi na to polecenie odczytuje stan wyjść, podobnie jak komenda “Read Coils” - x01.
Read Input Registers	x04	Pozwala odczytać wartości z rejestrów wejść pomiarowych
Read Holding Registers	x03	Pozwala odczytać wartości z rejestrów konfiguracyjnych
Write Single Holding Register	x06	Pozwala ustawić wartość w rejestrze konfiguracyjnym
Write Multiple Holding Registers	x10	Pozwala ustawić wartości kilku rejestrów konfiguracyjnych

---

Komenda “Write Single Coil” - x05

Komenda x05 pozwala sterować stanem wyjścia lub wyjść.

Ramka danych z komendą x05		01 05 00 00 FF 00 8C 3A
Numer bajtu	Wartość (hex)	Znaczenie
1	x01	Adres urządzenia docelowego
2	x05	Komenda “Write Single Coil” - sterowanie jednym wyjściem
3…4	x0000	Numer wyjścia, które będzie sterowane: 0 - żadne z wyjść, 1 - wyjście 1 (pierwsze), 16 - wyjście 16 (ostatnie) x00FF - steruje wszystkimi wyjściami - od 1 do 16
5…6	xFF00	Wartość określająca zadanie do wykonania: x0000 - wyłącz (ON), xFF00 - włącz (OFF), x5500 - zmień stan na przeciwny (TOGGLE) ON->OFF / OFF->ON
7…8	x8C3A	Suma kontrolna CRC16
Odpowiedź		Urządzenie, które odczyta i wykona polecenie wyśle w odpowiedzi identyczną ramkę: 01 05 00 00 FF 00 8C 3A

Podobne polecenia:

• A5 05 00 08 55 00 6A 7C - polecenie x05 do urządzenia o adresie 165 (xA5), wyjście nr. 8 (x0008) zmieni stan na przeciwny (x5500)

Odpowiedź: A5 05 00 08 55 00 6A 7C

• 14 05 00 10 00 00 CE CA - polecenie x05 do urządzenia o adresie 20 (x14), wyjście nr. 16 (x0010) zostanie wyłączone - OFF (x0000)

Odpowiedź: 14 05 00 10 00 00 CE CA

• 29 05 00 FF FF 00 BA 22 - polecenie x05 do urządzenia o adresie 41 (x29), wszystkie wyjścia (x00FF) zostaną włączone - ON (xFF00)

Odpowiedź: 29 05 00 FF FF 00 BA 22

---

---

---

---

---

---

---

---