100 Modbus Fancoil Controller Igor Milani. Specifiche del protocollo per la comunicazione con l espansione, basata sullo standard ModBus.

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1 MFC Modbus Fancoil Controller Igor Milani Specifiche del protocollo per la comunicazione con l espansione, basata sullo standard ModBus. M.IG. Electronics Via Andrea Barbazza Roma info@mig-electronics.com 03/10/2014

2 Caratteristiche generali Il modulo MFC 100 (o vers. 1.0) è la nuova scheda per sistemi di automazione e domotica, o comunque tutti quei sistemi che utilizzando il protocollo Modbus RTU. Con tale scheda è possibile controllare la temperatura di un ambiente e pilotare fancoil ad una o più velocità. Le caratteristiche principali del modulo MFC-100 sono le seguenti: - Interfaccia seriale RS485 con protocollo ModBUS RTU a 16 bit - N.2 ingressi logici (apertura e chiusura di contatto) - N.2 Uscite relè. - Collegamento per sonda esterna con sensore di temperatura (PR-T1) - Morsettiere estraibili per installazioni rapide e sicure. - Dimensioni 50 x 87 x 20 mm ( no. 3 moduli DIN rail) o Dimensioni solo scheda: 45 x 85 Figura 1 MFC100 morsettiera

3 Morsetti 1-2-3: Collegare qui il bus seriale RS485. I morsetti corrispondono rispettivamente ad A, B e un riferimento a massa (collegamento facoltativo). Internamente è già presente una resistenza di tra A e B, quindi non dovrebbe essere necessario aggiungere una resistenza esterna sul bus per adattare l impedenza della linea. Morsetti 4-5 e 6-7: collegare qui sensori o altri contatti ad apertura o chiusura, come ad esempio sensori di sistemi di sicurezza. Quando un ingresso è chiuso a massa il registro relativo al suo stato alza il flag ad Gestione logica: a. Contatto chiuso rispetto massa (valore 1) b. Contatto aperto rispetto massa (valore 0) La scansione degli ingressi e la misura della tensione dell alimentazione è eseguita ogni 2 secondi Morsetti 8-9: Il modulo necessita di un alimentazione di 12Vdc. Per un corretto funzionamento dei relé interni si consiglia un alimentazione che varia tra i 10.8V e 13.8V. Il morsetto 8 è il positivo, il morsetto 9 è la massa. Se si vuole collegare una batteria tampone (Piombo acido) è opportuno utilizzare un alimentazione di 13.8V circa. Morsetti e : corrispondono rispettivamente al relè n.1 e al relè n.2. La bobina interna è controllata a 12V ed con contatti da 220VAC (max 3A). Questi relè devono essere utilizzati per pilotare altri circuiti: è estremamente sconsigliato il suo utilizzo per collegare un carico diretto con assorbimento notevole. Sulla morsettiera sono disponibili sia il contatti normalmente chiuso (N.C. morsetto 12 e 15) sia quelli normalmente aperto (N.A. morsetto 10 e 13). I relè possono essere comandati manualmente oppure gestiti in automatico dal controllo interno della soglia di temperatura. Morsetti : Collegare qui la sonda termometrica PR-T1 rispettivamente con i collegamenti di massa, dati ed alimentazione a 5V. La sonda e quindi il sensore DS18B20 all interno della sonda, è monitorato ogni 20 secondi. È estremamente consigliato di effettuare prima tutti i collegamenti e solo dopo essere certi che sia tutto corretto, provvedere ad alimentare la scheda MFC100.

4 Sonda PR-T1 La sonda PR-T1 (Morsetti ) utilizza Il sensore DS1820, per misurare la temperatura con un range maggiore. La temperatura ha un range di validità che va da - 25 C a +125 C. Il sensore è incapsulato in un cilindro metallico per consentirne la messa in contatto (ad esempio con tubi). La sonda viene monitorata ogni 20 secondi. Quando la sonda viene alimentata per la prima volta è necessario fino ad 1 minuto affinché il sensore si inizializzi, infatti letture effettuate subito dopo l alimentazione, potrebbero fornire valori generalmente compresi tra 84 e 87 C. Pertanto i reali valori di temperatura sono da ritenersi validi dopo 60 secondi dalla messa in funzione del dispositivo. Proprio per questo un parametro interno, chiamato tempo di protezione assume un valore iniziale di 60 secondi, tempo nel quale le letture del sensore non vengono prese in considerazione per non rischiare attivazioni e disattivazioni indesiderate dei relè in modalità automatica. Per forti sbalzi di temperatura, la sonda richiede qualche minuto per stabilizzarsi sulla misura corretta, proprio per via dell incapsulamento. La protezione in guaina permette un utilizzo anche in immersione. ATTENZIONE: verificare che il collegamento della sonda sia corretto. CAVO NERO: GND CAVO BIANCO: Linea DATI CAVO ROSSO: VCC +5V Un inversione dell alimentazione può danneggiare il sensore e la scheda. La lunghezza predefinita delle sonde PR-T1 e PR-H1 è di 1m, ma può essere esteso fino a 10m utilizzando un cavo schermato di tipo CAT-5. L installazione della prolunga può essere semplificata utilizzando i moduli di espansione RJ45/8WAY (Fig.2). Figura 2: Modulo Espansione EXP-RJ45-8WAY

5 Indirizzamento del dispositivo L indirizzo del dispositivo (slave) è impostato per default 10 decimale (hex 0A), questo per evitare un eventuale conflitto su linee bus preesistenti dove già ci sono altri dispositivi o prodotti che potrebbero occupare i primi indirizzi. Questo per semplificare la fase di installazione, evitando così di dover programmare l address device, nella maggior parte dei casi. Funzioni Modbus Le funzioni Modbus abilitate sono: a. HEX 01 (Read Coil Status): Lettura dello stato logico ON/OFF di uscite b. HEX 02 (Read Input status): Lettura dello stato logico degli ingressi c. HEX 03 (Read Holding Register): Lettura dei registri di misure varie e/o calcolati (16 bit) d. HEX 04 (Read Input Register): Lettura degli ingressi e. HEX 05 (Force Single Coil): Forzare lo stato logico ON/OFF di un uscita. f. HEX 06 (Preset Single Register): Scrittura su un singolo registro a 16 bit. Impostazioni Seriale 485: La configurazione di default è: Baud Rate 9600 bps, nessuna parità, bit di stop: 1. Il baud rate è programmabile seguendo la seguente enumerazione: 0 : 2400bps 1: 4800bps 2: 9600bps 3: 14.4kbps 4: 19.2kbps 5: 28.8kbps 6: 38.4kbps 7: 57.6kbps 8: 76.8kbps 9: 115.2kbps La risposta da parte del dispositivo avviene entro 100ms. I tempi di risposta potrebbero essere più lunghi in fase di scrittura, quando vengono interrogati più registri ed in caso di baudrate più lento. Comandi troppo ravvicinati potrebbero generare risposte di errore, o anche nessuna risposta. Si consiglia di utilizzare baudrate bassi, infatti all aumentare della velocità trasmissione, aumenta anche la probabilità di errore sul canale trasmissivo. Qualora il dispositivo non rispondesse ad un messaggio Modbus, interrogare una seconda volta il dispositivo.

6 Modalità di funzionamento Di default il dispositivo lavora in modalità automatica, quindi utilizzando l algoritmo di controllo della soglia di temperatura, in funzione della stagione impostata. In modalità automatica i relè si attivano e disattivano (secondo la velocità impostata) in funzione della temperatura rilevata. Quando la modalità automatica è impostata i comandi manuali da remoto non hanno alcun effetto. In modalità manuale i relè posso essere pilotati esclusivamente dall utente remoto. Stagione Di default la stagione impostata è ESTATE. La stagione determina la logica di attivazione dei relè. Infatti in inverno i relè si attivano quando la temperatura scende sotto la soglia Figura 3 controllo della soglia in ESTATE Figura 4 Controllo della soglia in INVERNO

7 Isteresi L isteresi è la prima forma di protezione. Infatti per evitare aperture e chiusure ravvicinate dei relè in prossimità della soglia di temperatura, un isteresi crea un cuscinetto intorno ad essa. Di default l isteresi è di 1.0 C. Quindi, con le impostazioni di default, nell intorno della soglia T si avrà un cuscinetto di +/- 0.5 C Figura 5 Gestione dell'isteresi in ESTATE Quindi in estate il sistema è attivo quando: Per disattivarsi quando: Lo stato è memorizzato per tutto il tempo che permane la condizione: 2 2 Quindi in inverno il sistema è a logica inversa; si dice che il sistema è attivo quando: Per disattivarsi quando: Lo stato è memorizzato per tutto il tempo che permane la condizione: 2 2

8 Tempo di protezione Come ulteriore sistema di protezione da aperture e chiusure ravvicinate del relè c è un parametro in secondi (registro 0x0016). Di default il valore impostato è 60 secondi. Il valore massimo programmabile è secondi (8 ore). Quando i relè vengono attivati o disattivati in modalità automatica, parte questo timer che inibisce il controllo sulle soglie fino alla sua scadenza. Riavvio del dispositivo È possibile riavviare e ripristinare alle impostazioni di fabbrica il dispositivo tramite l apposito registro 0x0018. In caso di ripristino verranno modificati anche il baudrate e l address id, che di default sono rispettivamente 9600bps (valore del registro 0x0002) e 10 ( valore del registro 0x000A ).

9 Holding Register (0x03) Registro (HEX) Descrizione Dimensione Funzioni Tipologia Modalità di funzionamento 2 byte R/W Stagione 2 byte R/W Slave 2 byte R/W 0: manuale 1: automatico (default) 0: inverno 1: estate (default) da 1 a 254 (default 1) Baud rate 2 byte R/W 0-9 Default: 2 = 9600 bps Temperatura 2 byte R 00 0A Setpoint temperatura 2 byte R/W 00 0C Velocità motore 2 byte R/W 00 0E Isteresi temperatura 2 byte R/W Comando manuale relè 1 2 byte R/W Comando manuale relè 1 2 byte R/W Stato I/O 2 byte R Tempo protezione isteresi 2 byte R/W Espressa in decimi di gradi fattore moltiplicativo 10 Espressa in decimi di gradi fattore moltiplicativo 10 default: 250 = 25.0 C 0: velocità 1 (relè 1) default 1: velocità 2 (relè 2) 2: velocità 3 (relè 1+2) Espressa in decimi di gradi fattore moltiplicativo 10 default: 10 = 1.0 C 0: bobina a riposo 1: eccita bobina relè 0: bobina a riposo 1: eccita bobina relè Bit 0: stato relè 1 Bit 1: stato relè 2 Bit 2: stato ingresso 1 Bit 3: stato ingresso 2 Espresso in secondi Valore max: (8 ore) Default: 60 secondi Riavvio dispositivo 2 byte R/W 1: Riavvio semplice 2: Riavvio con ripristino

10 Esempio: lettura dello stato del relè e degli ingressi Slave Function Start Register 0A Start Register N.Register to read N.Register to read C5 75 Slave Function N.Byte of payload 0A Data Data 00 0F 5D 81 Dato di risposta: 0x000F Figura 6 struttura del registro I/O Seguendo la struttura del registro degli I/0, essendo gli ultimi 4 bit a livello 1, nell esempio sia gli ingressi sono chiusi a massa ed entrambi i relè sono eccitati.

11 Esempio: lettura delle misure istantanee delle sonde Slave Function Start Register Start Register N.Register to read N.Register to read 0A B3 Function N.Byte Data Data Low Slave payload High 0A FA BB A1 Temperatura Sonda PR-T1 Valore: 0x00FA = 250 Fattore moltiplicativo: 10 Temperatura effettiva: 25,0 C

12 Funzione 06 È utilizzata per programmare/scrivere all interno di un registro di tipo Holding. Esempio: riavvio soft del dispositivo Slave Function Start Register Start Register Data High Data Low 0A C9 76 Slave Function Start Register Start Register Data High Data Low 0A C9 76

13 Riepilogo prodotti correlati Cod. Prodotto Descrizione MAMI200 MAMI210 PR-H1 PR-T1 EXP-RJ45-8WAY Modulo MA.MI. v2.0 con sensori on-board Modulo MA.MI. v.2.1 con sonde esterne Sonda Temperatura (0 C / 50 C) e umidità (20% / 90%), lunghezza 1m Sonda Temperatura (-25 C / +125 C ), lunghezza 1m Modulo espansione segnali, 8 poli -> connettore RJ45

14 NOTE ED APPUNTI:

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