В данной статье осуществим измерение параметров электрической сети при помощи прибора SENTRON 7KM PAC3200 с последующей передачей показаний (напряжение, ток, мощность, частота) в программируемое реле Siemens LOGO!. Преимуществом является веб-сервер Siemens LOGO!, как итог управление и проверка показаний через смартфон.
Спецификация оборудования
Подключение оборудования
Рисунок 1 - Схема подключения устройств
Конфигурация текстового дисплея LOGO! TDE и дисплея LOGO! на самом контроллере выполняется с использованием одного и того же функционального блока. Использование TDE позволяет отображать все сообщения через интегрированный веб-сервер и, таким образом, также управлять приложениями через смартфон. Подключение текстового дисплея LOGO! показана рисунке 2:
Рисунок 2 - Подключение текстового дисплея LOGO!
Конфигурация анализатора параметров сети SENTRON 7KM PAC3200
Для связи анализатора параметров сети SENTRON 7KM PAC3200 с программируемым контроллером Siemens LOGO! будет использоваться протокол Modbus/TCP.
Устройство контроля мощности SENTRON 7KM PAC3200 используется для отображения всех соответствующих сетевых параметров электроэнергии.
Преимущества SENTRON 7KM PAC3200:
• Благодаря широкому диапазону измеряемого напряжения, PAC3200, может быть напрямую подключен к любой низковольтной сети до номинального напряжения сети 690 В.
• Для измерения тока можно использовать как трансформаторы тока x/1 A, так и x/5 A.
• Для связи используется встроенный интерфейс Ethernet или дополнительный интерфейсный модуль.
• Встроенный Modbus/TCP!
PAC3200 имеет ряд других полезных функций:
• Мониторинг, диагностика и сервисные функции.
• Двухтарифный счетчик активной и реактивной энергии, универсальный счетчик.
• Счетчик часов работы (мониторинг времени работы подключенных потребителей).
• Многофункциональный цифровой вход и цифровой выход.
• Навигация пользователя осуществляется с помощью четырех функциональных клавиш с защитой паролем для авторизации доступа.
• Регулировка яркости подсветки.
Измерения параметров электрической сети
Измеряемые переменные для фазы L1 измеряются по отношению к нейтральному проводнику N из соединения [3P4W] или выбранные измеряемые переменные из соединения [1P2W]. На рисунке 3 показан тип соединения PAC3200[1P2W] с обозначениями его клемм.
Рисунок 3 - Схема подключения SENTRON PAC3200
Здесь внутренний трансформатор тока используется для измерения тока I1 на клемме X1 и напряжения U1-N на клемме X2.
Настройка основных параметров измерения – Входное напряжение
Указываем тип подключения к устройству. Вводим краткое название типа подключения [1P2W] в настройках устройства.
- Открываем «ГЛАВНОЕ МЕНЮ» через <F4>.
- Переходим в пункт меню «НАСТРОЙКИ» через <F2> или <F3>.
- Переходим в пункт меню «ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ».
- Открываем вкладку «Входное напряжение».
- Выбираем тип подключения [1PW2] в соответствии с рисунком 4:
Рисунок 4 - Измерение входного напряжения
Настройка основных параметров измерения – Входной ток
При измерении больших токов и выходов коэффициент деления трансформатора тока можно параметрировать. Введите 100 А в качестве первичного тока и 1 А в качестве вторичного тока. Если вы подключаете ноутбук в качестве потребителя, например, ток 140 мА измеряется в сети 230 В. Коэффициент деления 100:1, таким образом, указывает на ток 14 А. (Активная мощность получается с использованием P = UIcosφ)
- Открываем «ГЛАВНОЕ МЕНЮ» с помощью <F4>.
- Переходим в пункт меню «НАСТРОЙКИ» с помощью <F2> или <F3>.
- Переходим в пункт меню «ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ».
- Открываем вкладку «Входной ток».
Рисунок 5 - Измерение тока
Настройка соединения Modbus/TCP
Во время первого включения прибора PAC3200 протокол связи SEAbus/TCP установлен по умолчанию. Измените настройку, как описано ниже, и установите IP-адрес и маску подсети.
- Открываем «ГЛАВНОЕ МЕНЮ» с помощью <F4>.
- Переходим в пункт меню «НАСТРОЙКИ» с помощью <F2> или <F3>.
- Переходим в пункт меню «СВЯЗЬ».
- Изменяем IP-адрес и маску подсети.
- Переходим в пункт меню «ПРОТОКОЛ».
6. Изменяем протокол передачи на Modbus/TCP
- Рисунок 6 - Настройка соединения Modbus/TCP
Протокол Modbus TCP/IP используется для безопасного обмена данными и основан на принципе клиент/сервер, что позволяет подключать большое количество устройств. Пакеты TCP/IP используются для передачи данных процесса. Порт TCP [502] постоянно зарезервирован для Modbus/TCP. Структура протокола Modbus TCP/IP:
Устройства SENTRON PAC3200, как серверы, обеспечивают связь Modbus/TCP. Измеряемые переменные выводятся как значения с плавающей точкой и связаны с кодами функций Modbus (0x03 и 0x04), которые можно найти в руководстве, как показано на рисунке:
Рисунок 7 - Тип данных измеряемых переменных
Из-за этого смещения начальный адрес [Регистр 2] должен быть введен в LOGO! для значения напряжения UL1-N и [Регистр 14] для значения тока через L1.
Настройка программируемого реле LOGO! в ПО LOGO!Soft Comfort
- В меню LOGO!Soft Comfort V8.x выберите «Файл» → «Настройки». Нажмите «Общие» и задайте IP-адрес и маску подсети для Siemens LOGO!
Рисунок 8 - Настройка IP-адреса Siemens LOGO!
В меню выбираем «Инструменты» → «Подключения Ethernet» и создаём новое подключение Modbus, при этом LOGO! будет выступать в качестве клиента.
- Щелкаем правой кнопкой мыши по подключению Ethernet
- Выбираем подключение для LOGO!.
- Выбираем протокол подключения Modbus.
Рисунок 9 - Выбор протокола связи Modbus
На данном этапе есть возможность настроить реле Siemens LOGO! как сервер. Это позволит извлекать данные из PAC3200 (теперь клиент), предоставляемый LOGO!.
4. В таблице передачи данных указываем, какие данные из PAC3200 должны быть переданы в LOGO!. Это двойные слова, т. е. по 4 байта каждое, форматы которых передаются как значения с плавающей точкой. Если вы хотите считать другие измеренные значения с PAC3200, обратитесь к таблице доступных измеряемых переменных в руководстве по устройству.
- Рисунок 10 - Данные для передачи в Siemens LOGO!
Описание работы управляющей программы
Анализатор параметров сети PAC3200 подает измеренные значения через Modbus/TCP на базовый блок LOGO!. На рисунке показана управляющая программа LOGO!:
Рисунок 11 - Управляющая программа
В блоке №1 измеренные значения от PAC3200 считываются и обрабатываются, далее передаются как двойные слова с плавающей точкой. Значения, которые должны быть обработаны, передаются в LOGO! в разделе «Начальный адрес (десят.)» на рисунке 10 и назначаются начальному адресу (локальному) в переменной памяти LOGO!. Однако LOGO! работает только с целыми числами и не может обрабатывать эти значения с плавающей точкой напрямую. Блок LOGO! [преобразователь с плавающей точкой в целые числа = преобразователь F/I] используется для дальнейшей обработки.
Рисунок 12 - Преобразование измеренного значения от PAC3200
В блоке №2 выводятся сообщения для отображения на текстовом дисплее LOGO!.
Рисунок 13 - Вывод сообщений из реле LOGO! на текстовый дисплей
В блоке №3 задано предупреждающее сообщение активной мощности. Если значение, заданное в блоке [пороговый переключатель], превышено, на выходе LOGO! [Q1] срабатывает сигнализация. Это также позволяет отключать потребителя контролируемым образом, например, чтобы ограничить потребление энергии. Сигнализацию можно проверить, нажав <F1> на LOGO! TDE; клавишу курсора "ESC+▲" на базовом блоке LOGO! или клавишу на цифровом входе [I1].
Рисунок 14 - Вывод предупреждающего сообщения (превышение мощности) на текстовый дисплей
В режиме моделирования LSC (4) вы можете подключить выход от [B012] к [B011] и протестировать различные настройки.
Читайте материалы по схожей тематике:
Управление конвейерными лентами. Реализация на Siemens LOGO!
Siemens LOGO! Управление водонапорной башней по SMS
Применение Siemens LOGO! для управления раздвижными воротами