METER/ KTU5 / PTU5_ X

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1 METER/ KTU5 / PTU5_ Protocollo MODBUS 825A118D Introduzione al protocollo MODBUS I trasmettitori di livello METER, KTU5 e PTU5_ sono in grado di supportare il protocollo di comunicazione MODBUS RTU su linea seriale RS485 a 2 fili. Con il protocollo di comunicazione MODBUS è possibile leggere lo stato del livello su più trasmettitori in rete e controllare gli stessi tramite software dedicati, software di supervisione standard forniti da terzi oppure tramite apparecchiature dotate di erfaccia MODBUS quali PLC e terminali di eleborazione dati. Il protocollo MODBUS si basa su un architettura Master-Slave, dove le richieste d errogazione sono unidirezionali ed effettuate solo dal Master (solitamente un PC) verso gli Slave (trasmettitori METER/KTU5/ PTU5_). Infatti, gli Slave se non errogati dal Master, non inviano nessun tipo di segnale. Gli Slave quando vengono erpellati dal Master rispondono secondo regole prestabilite (definite dal protocollo MODBUS) e non generano mai messaggi di propria iniziativa rimanendo nello stato passivo in attesa della richiesta del Master. Tutti i dispositivi Slave devono avere un indirizzo diverso per essere riconosciuti dal Master, in caso contrario, tutto il sistema potrebbe avere dei problemi durante la messa in funzione. Il protocollo RTU è di tipo binario ed è il più diffuso, oltre ad essere veloce, avendo una lunghezza di messaggio inferiore di quasi il 50% rispetto al protocollo ASCI.Per poter dialogare fra loro, il master e tutti gli slave devono avere la stessa impostazione di protocollo (RTU/ASCII), velocità, stop bit e parità. Per reperire ulteriori informazioni è possibile visitare il sito ufficiale dell associazione Misura e Controllo nel Processo

2 1 Struttura protocollo MODBUS La struttura comune del protocollo MODBUS che rimane indipendente dal tipo di comunicazione utilizzato (seriale, TCP/IP) è caratterizzato da 2 campi di comunicazione che sono: codice funzione e dati. Su linea seriale, invece, la stringa di comando è composta da 4 campi di comunicazione: Indirizzo dispositivo; Codice funzione; Dati; CRC. 1.1 INDIRIZZO DISPOSITIVO (SlaveAddress) Il campo indirizzo (SlaveAddress) serve ad indicare quale Slave è stato chiamato dal Master ed i valori validi dell indirizzo (dello Slave) possono essere compresi tra 1 e 128; si ricorda che gli Slave devono avere indirizzi differenti. Quando il Master deve comunicare con lo Slave inserisce in questo campo il valore dell indirizzo dello Slave che a sua volta utilizzerà nel messaggio di risposta. I valori che il Master può inserire all erno della stringa sono: 0 = l indirizzo 0 o di Broadcasting viene inviato a tutti gli Slave i quali non devono dare risposta; = indirizzi liberi per l indirizzamento dei dispositivi Slave; 1.2 CODICE FUNZIONE (FunctionCode) Il codice funzione serve ad indicare allo Slave la richiesta del master e quindi il tipo di operazione da eseguire, nel caso lo Slave non potesse effettuare questa richiesta invierà un codice di errore. I codici che si possono inviare devono essere compresi tra 1 e 83. Per determinare quali funzioni sono gestibili fare riferimento alle mappature riportate nelle pagine successive. 1.3 DATI Il campo dati contiene i dati inviati allo Slave dal Master oppure quelli inviati in risposta dallo Slave al Master. Sono multipli di registri a 16 bit (1WORD=2byte, 1byte=8bit). Ogni WORD viene trasmesso sempre a partire dal byte più significativo. A seconda di come sono impostati i registri dello Slave è possibile visualizzare o modificare valori in sequenza ed è possibile se i registri in questione sono adiacenti tra loro. 1.4 CRC (Verifica Errori) Questo campo serve a verificare l egrità del messaggio ricevuto. Viene calcolato ed allegato al messaggio dalla stazione trasmittente. La stazione ricevente, come prima operazione, ricalcola questo campo e lo confronta con quello ricevuto. Viene generato in due modi differenti nel caso si utilizzi la modalità ASCII (LRC Logitudinal Redundancy Cheking) o, come nel caso del METER/KTU5/PTU5_, RTU (CRC Cyclic Redundancy Checking). Pag. 2 di 28

3 2 Introduzione al protocollo MODBUS RTU 2.1 PROTOCOLLO MODBUS RTU Il protocollo MODBUS RTU è più veloce rispetto a quello ASCII e la stringa di comunicazione è costituita da: T1 T2 T3 T4 indirizzo dispositivo (1 byte) codice funzione (1 byte) dati (N x 2 byte; N = numeri registri contigui da leggere o inviare) CRC (2 byte) T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 indica il tempo che deve trascorrere prima di una successiva comunicazione per evitare collisioni di messaggi, la struttura complessiva del byte è composta da: 1 start bit; 8 data bit (trasmesso a partire dal bit meno significativo); 1 bit di parità + 1 bit di stop, nel caso non vi sia il bit di parità si utilizzano 2 bit di stop. 2.2 ESEMPIO ESPLICATIVO Per comprendere meglio il funzionamento di domanda da parte del Master e la risposta da parte dello Slave, secondo il protocollo MODBUS, di seguito viene riportato un esempio esplicativo: Master: PC; Slave: METER/KTU5/PTU5_ con indirizzo decimale 100 (in esadecimale 64h). La richiesta da parte del Master è quella di leggere 2 celle contigue dello Slave per la lettura della misura di livello % RICHIESTA DAL MASTER A. Indirizzo dispositivo 100 (64h) B. (read holding registers) è il valore MODBUS per indicare la lettura di uno o più registri consecutivi C. 05h indica il primo registro di lettura (secondo tabelle date dal costruttore del prodotto) D. 08h indica la lettura di 4 registri contigui E. CRC Pag. 3 di 28

4 2.2.2 RISPOSTA DELLO SLAVE (METER/PTU5_) A. indirizzo Slave B. funzione richiesta dal Master C. n byte campo dati D. dati richiesti dal Master E. CRC Parte di tabella delle funzioni METER/KTU5/PTU5_, per le tabelle complete fare riferimento alle pagine successive MAPPATURE N. registro Indirizzo (hex) Dim. Tipo Descrizione Unità misura Funzione Livello Pag. 4 di 28

5 3 Mappature Per permettere ai system egrator di sviluppare un software di gestione dei livelli, di seguito viene rappresentata la mappatura della serie METER/KTU5/PTU5x. 3.1 Funzioni MODBUS possibili Modalità: RTU Parità: nessuna (bit non trasmesso) Tempi: tempo attesa minimo tra due trasmissioni successive: Lettura/scrittura: 01, 02 read single inputs 03, 04 read holding register 05 write single coil 06 write single register Gestione funzioni di errore (codice funzione + 80h) Diagnostica: non gestito Gestione informazioni: campo dati fino a 100 bytes 3.5 volte il tempo di 1 carattere MAPPATURE N. registro Indirizzo (hex) Dim. Tipo Descrizione Unità misura Funzione Distanza Livello f loat L ivello % % float Temperatur a C float Uscita analogica ma float Frequenza impulso in uscita khz 11 A 1 u nsigned Distanza calibrazione 0% (4mA) 12 B 1 u nsigned Distanza calibrazione 100% (20mA) 15 E Distanza di blocco 16 F Guadagno MA Guadagno fisso Coefficente di filtro UID u nsigned Ritardo setpo RL1 (*) s u nsigned Ritardo setpo RL2 (*) s 43 2A 1 u nsigned Ritardo controllo pompa RL2 (*) s 44 2B Tipo di prodotto misurato 45 2C 1 u nsigned Modalità allarme (MA/MIN) RL1 * (*) - Funzione disponibile solo per METER e KTU5 Pag. 5 di 28

6 (*) - Funzione disponibile solo per METER e KTU5 Pag. 6 di 28

7 DESCRIZIONE CONTENUTO REGISTRI Ind. D. ind. hex Descrizione Lettura Scrittura Distanza in misurata dal METER (ero 16bit) Livello in misurato dal METER (ero 16bit) Livello % misurato dal METER (float 32bit) Temperatura in C misurata dal sensore digitale erno al METER (float 32bit) Valore in ma dell'uscita analogica, calcolato in funzione del livello misurato (float 32bit) F requenza in KHz dell'impulso echo emesso ( float 32bit) 11 A Distanza di calibrazione, espressa in, del 0% o 4mA (ero 16bit) 12 B Distanza di calibrazione, espressa in, del 10 0% o 20mA (ero 16bit) 15 E Distanza di blocco è la dist. in entro la quale il sensore non misura; default min. dist. di blocco del sensore (ero 16bit) 16 F Guadagno MA è il coefficiente d'amplificazione che il sistema non dovrebbe superare (default 255); il superamento genera un messaggio di errore (ero 16bit) Guadagno fisso si imposta quando si ha la necessità di bloccare i livello del guadagno (1 255) escludendo la modulazione automatica, impostata con valore 000; default 000 (ero 16bit) Coefficiente di filtro è il valore di damping del sistema, è espresso in secondi (0 60s); default 10s (ero 8bit) UID è il numero progressivo per l'identificazione del sensore in una rete di comunicazione; default 1 (ero 8bit) Ritardo setpo RL1 è il tempo di ritardo, espresso in s, di ervento della soglia del relè 1; default 0s (ero 8bit) (*) Ritardo setpo RL2 è il tempo di ritardo, espresso in s, di ervento della soglia del relè 2; default 0s (ero 8bit) (*) 43 2A Ritardo controllo pompa (RL1) è il tempo di ritardo, espresso in s, di ervento della soglia del relè 1 quando è in modalità di controllo pompa; default 0s (ero 8bit) (*) 44 2B Tipo prodotto misurato serve per selezionare il tipo di superficie che riflette il segnale echo del sensore: 4 per liquidi; 6 per solidi; 8 per liquidi in tubo (ero 8bit) 45 2C Modalità allarme RL1 serve per impostare il tipo di allarme associato al relè 1: 0 per il minimo livello e 1 per il massimo livello (ero 8bit) (*) 46 2D Modalità stato RL1 serve per impostare lo stato del relè 1 in condizione non di allarme: 0 normalmente diseccitato, 1 normalmente eccitato (ero 8bit) (*) 47 2E Abilitazione allarme RL1 serve per abilitare la funzione di soglia d'allarme del relè 1: 0 disabilitato, 1 abilitato (ero 8bit) (*) (*) - Funzione disponibile solo per METER e KTU5 Pag. 7 di 28

8 DESCRIZIONE CONTENUTO REGISTRI Ind. D. Ind. Hex Descrizione Lettura Scrittura 48 2F Modalità allarme RL2 serve per impostare il tipo di allarme associato al relè 2: 0 per il minimo livello e 1 per il massimo livello (ero 8bit) (*) Modalità stato RL2 serve per impostare lo stato del relè 2 in condizione non di allarme: 0 normalmente diseccitato, 1 normalmente eccitato (ero 8bit) (*) Abilitazione allarme RL2 serve per abilitare la funzione di soglia d'allarme del relè 2: 0 disabilitato, 1 abilitato (ero 8bit) (*) Modalità controllo pompa (RL1) serve per impostare la caratteristica di funzionamento (riempimento o svutamento) della pompa associata al relè 1: 0 per il svuotamento e 1 per il riempimento (ero 8bit) (*) Abilitazione controllo pompa (RL1) serve per abilitare la funzione di controllo pompa del relè 1: 0 disabilitato, 1 abilitato (ero 8bit) (*) Abilitazione allarme diagnostico (RL2) serve per abilitare la funzione di segnalazione allarme di diagnostica del relè 1: 0 disabilitato, 1 abilitato (ero 8bit) (*) Stato misura indica il livello istantaneo (0 255) di guadagno dell'amplificazione del segnale echo in ingresso: a parità di distanza, più basso è il valore rilevato, migliore è la ricezione del segnale echo (ero 16bit) Errore misura temperatura indica che il valore misurato è fuori dal range C: 0 condizione normale; 1 condizione anomalia (ero 8bit) Errore segnale echo indica la mancanza di ricezione del segnale echo di ritorno: 0 condizione normale; 1 condizione anomalia (ero 8bit) Errore amplificazione segnale echo indica che il livello istantaneo (0 255) di guadagno dell'ampl. del segnale echo in ingresso è superiore alla soglia Guadagno MA (31) impostata: 0 condizione normale; 1 condizione anomalia (ero 8bit) Errore misura distanza indica che la distanza misurata è superiore al 120% del valore della massima distanza di taratura: 0 condizione normale; 1 condizione anomalia (ero 8bit) 59 3A Forzatura uscita 4 20mA regola il segnale analogico in uscita ad un valore predeterminato in caso di una generica anomalia di funzionamento: 4 regola l'uscita a 21.5mA; 6 regola l'uscita a 3.85mA; 8 disabilitato con mantenimento dell'ultima lettura effettuata (ero 8bit) 60 3 B Stato RL1: 1 eccitato; 0 diseccitato (ero 8bit) (*) 61 3 C Stato RL2: 1 eccitato; 0 diseccitato (ero 8bit) (*) Indica il limite superiore dalle pale del 1 agitatore Setpo RL1 è il valore di soglia del relè 1, viene espresso in distanza dal sensore default 0 (ero 8bit) (*) Setpo RL2 è il valore di soglia del relè 2, viene espresso in distanza dal sensore default 0 ero 8bit) (*) Setpo superiore controllo pompa (RL1) è il valore, espresso in distanza dal sensore, della soglia superiore del relè 1 quando è in modalita di controllo pompa; default 0 (ero 8bit) (*) (*) - Funzione disponibile solo per METER e KTU5 Pag. 8 di 28

9 DESCRIZIONE CONTENUTO REGISTRI Ind. D. Ind. Hex Descrizione Lettura Scrittura Setpo inferiore controllo pompa (RL1) è il valore, espresso in distanza dal sensore, della soglia superiore del relè 1 quando è in modalita di controllo pompa; default 0 ntero 8bit) (*) MODBUS RS485 parity; default = NONE 75 4A MODBUS RS485 baudrate; default = 9600 APPUNTI _ Pag. 9 di 28

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