MC0310 — встраиваемый модуль Modbus to HART, предназначенный для преобразования ведомых устройств с протоколом Modbus RTU в устройства с протоколом HART.
Модуль MC0310 устанавливается во встраиваемые устройства с протоколом Modbus, включая измерительные приборы для измерения расхода и уровня. Модуль работает как ведущее устройство Modbus и ведомое устройство HART, взаимодействует с устройством Modbus через интерфейс уровня TTL и преобразует данные регистров Modbus в переменные устройства и динамические переменные HART.
Преобразование Modbus в HART
MC0310 позволяет преобразовывать устройство с протоколом Modbus в устройство с протоколом HART.
Модуль считывает данные из регистров устройства Modbus, включая входные регистры и регистры хранения, и сопоставляет эти данные с переменными устройства HART.
После этого переменные устройства могут быть назначены четырём динамическим переменным HART:
- PV — основная переменная;
- SV — вторая переменная;
- TV — третья переменная;
- QV — четвёртая переменная.
Например, регистр хранения расходомера может содержать значение мгновенного расхода. Этот регистр может быть сопоставлен с одной из переменных устройства MC0310, после чего переменная устройства назначается соответствующей динамической переменной HART.
Логика преобразования данных:
Регистр данных Modbus → Переменная устройства HART → Динамическая переменная HART
После настройки HART-мастер может обращаться к динамическим переменным MC0310 с помощью команд HART.
Основные характеристики MC0310
- преобразование Modbus RTU в HART;
- работа как ведущего устройства Modbus и ведомого устройства HART;
- интерфейс Modbus уровня TTL;
- настройка параметров связи Modbus;
- сопоставление данных регистров Modbus с переменными устройства HART;
- поддержка 6 переменных устройства;
- поддержка динамических переменных HART PV, SV, TV и QV;
- аналоговый выход 4–20 мА для основной переменной PV;
- настройка с помощью программного обеспечения Microcyber;
- настройка с помощью HART-мастера с поддержкой DD-файла;
- настройка состояния устройства;
- настройка диапазона PV;
- настройка коэффициента масштабирования;
- пакетная загрузка конфигурации.
Аналоговый выход 4–20 мА
MC0310 имеет аналоговый токовый выход 4–20 мА, соответствующий основной переменной HART (PV).
Во время нормальной работы модуль сравнивает значение PV с заданными верхним и нижним пределами диапазона.
При выходе PV за пределы диапазона используются фиксированные значения выходного тока:
| Условие | Выходной ток |
|---|---|
| Ниже нижнего предела диапазона PV | 3,800 мА |
| Выше верхнего предела диапазона PV | 20,800 мА |
| Сигнализация неисправности, низкий ток | 3,70 мА |
| Сигнализация неисправности, высокий ток | 21,750 мА |
Высокий и низкий ток аварийной сигнализации могут настраиваться с помощью программного обеспечения.
Если HART-адрес опроса установлен не равным 0, аналоговый канал имеет фиксированное значение 4,000 мА. Аналоговый ток, соответствующий основной переменной PV, используется при адресе опроса 0.
Связь Modbus RTU
MC0310 использует Modbus RTU для связи с пользовательским устройством Modbus.
Модуль работает как ведущее устройство Modbus, а подключённое пользовательское устройство — как ведомое устройство. Параметры интерфейса Modbus можно настраивать в соответствии с характеристиками подключённого устройства.
Параметры связи Modbus
| Параметр | Значение по умолчанию | Доступные значения |
|---|---|---|
| Адрес ведомого устройства | 1 | 1–247 |
| Скорость передачи | 9600 бит/с | 1200, 2400, 4800, 9600, 9200, 35700, 38400, 57600 |
| Биты данных | 8 | 7, 8 |
| Стоп-биты | 1 | 1, 2 |
| Контроль чётности | EVEN | ODD, EVEN, NONE |
| Порядок байтов CRC | Low-High | Low-High, High-Low |
MC0310 поддерживает следующие команды Modbus:
| Код функции | Функция |
|---|---|
| 01 | Чтение состояния катушек |
| 02 | Чтение состояния дискретных входов |
| 03 | Чтение регистров хранения |
| 04 | Чтение входных регистров |
| 05 | Запись катушки |
| 16 | Запись нескольких регистров |
Связь HART
MC0310 работает как ведомое устройство HART.
Модуль поддерживает ряд общих и универсальных команд HART, включая чтение идентификации устройства, чтение динамических переменных, чтение состояния устройства, настройку адреса опроса, настройку диапазона PV, настройку аналогового выхода и выполнение теста устройства.
Адрес опроса HART, установленный на заводе, имеет значение 0.
Настройка переменных устройства
MC0310 поддерживает настройку 6 переменных устройства.
Переменные могут соответствовать данным пользовательского устройства Modbus, включая:
- расход;
- температуру;
- давление;
- плотность.
Для каждой переменной устройства можно настроить:
- тип;
- единицу измерения;
- верхний предел диапазона датчика;
- нижний предел диапазона датчика;
- минимальный диапазон;
- верхний предел рабочего диапазона;
- нижний предел рабочего диапазона;
- единицу измерения по умолчанию;
- код функции Modbus;
- адрес регистра;
- тип данных регистра.
После настройки переменные устройства могут быть назначены четырём динамическим переменным HART: PV, SV, TV и QV.
Назначение динамических переменных HART
Из шести настроенных переменных устройства можно выбрать до четырёх переменных для назначения динамическим переменным HART.
Динамические переменные HART:
PV → SV → TV → QV
Переменные устройства могут назначаться этим динамическим переменным в соответствии с требованиями пользователя.
Одна из переменных устройства может быть назначена основной переменной PV. В одноканальном режиме эта переменная связана с аналоговым выходом 4–20 мА.
Программное обеспечение для настройки MC0310
Настройка MC0310 может выполняться с помощью программного обеспечения Microcyber.
Также для настройки можно использовать HART-мастер с поддержкой DD-файлов, например ПК или ручной коммуникатор. DD-файл для HART-модуля предоставляется Microcyber.
Основная настройка состоит из трёх этапов.
1. Настройка интерфейса Modbus
Настройте интерфейс Modbus в соответствии с характеристиками пользовательского Modbus-устройства.
Настраиваются адрес ведомого устройства, скорость передачи, биты данных, чётность, стоп-бит и порядок байтов CRC.
2. Настройка переменных устройства
Данные пользовательского устройства Modbus сопоставляются с переменными устройства MC0310.
Настраиваются код функции Modbus, адрес регистра, тип данных регистра, единица измерения и параметры диапазона.
3. Настройка динамических переменных
Настроенные переменные устройства назначаются динамическим переменным HART PV, SV, TV и QV.
После завершения настройки режим работы можно изменить на Operation Mode. В этом режиме MC0310 циклически отправляет запросы Modbus к пользовательскому устройству для получения значений настроенных переменных. Значения переменных можно контролировать с помощью программного обеспечения.
Настройка состояния устройства
MC0310 поддерживает настройку состояния устройства.
Состояние устройства HART содержит 8 состояний, представленных 8 битами. Дополнительно модуль может получать информацию о состоянии пользовательского устройства Modbus и передавать её в дополнительный статус устройства HART.
Первые три байта дополнительного статуса используются HART-модулем. Младшие 6 бит первого байта показывают состояние чтения шести переменных устройства, а два других байта используются для представления 16 состояний пользовательского Modbus-устройства.
В поставляемом DD-файле дополнительные биты статуса представлены в формате Fld dev statB-b. При необходимости Microcyber может предоставить индивидуальный DD-файл с названиями состояний.
Настройка диапазона PV
В MC0310 можно настроить верхний и нижний пределы диапазона основной переменной PV.
Источник диапазона PV может быть настроен на локальную конфигурацию через программное обеспечение или на чтение значений из пользовательского устройства Modbus.
При использовании удалённого режима верхний и нижний пределы могут быть настроены как только для чтения или как для чтения и записи.
Коэффициент масштабирования
Для каждой переменной устройства MC0310 предусмотрен коэффициент масштабирования.
Формула преобразования:
Переменная устройства HART = Переменная устройства Modbus × Коэффициент масштабирования
Значение коэффициента масштабирования по умолчанию составляет 1,0.
Наладка и калибровка
Программное обеспечение MC0310 предоставляет область наладки и калибровки для проверки связи между модулем и пользовательским устройством Modbus.
После аппаратного подключения и настройки параметров Modbus можно использовать функции Coil и Register в области калибровки для проверки устройства.
Если полученные и записанные данные являются корректными, аппаратное подключение и параметры связи Modbus считаются корректными согласно руководству. При некорректных результатах необходимо проверить аппаратное подключение или конфигурацию программного обеспечения.
Сохранение и восстановление данных
В программном обеспечении MC0310 предусмотрены функции сохранения и восстановления данных.
Доступны следующие операции:
- восстановление заводских значений по умолчанию;
- сохранение пользовательских настроек как заводских;
- восстановление ранее сохранённых настроек.
При восстановлении заводских значений все пользовательские данные конфигурации будут потеряны.
Пакетная загрузка конфигурации
MC0310 поддерживает функцию Batch Download для настройки нескольких HART-модулей.
После настройки одного модуля его конфигурацию можно сохранить в файл. Этот файл можно открыть при настройке других MC0310, после чего конфигурация загружается в модуль.
Аппаратный интерфейс
MC0310 использует интерфейс с шагом 2,0 мм для подключения к пользовательской плате.
Аппаратный интерфейс включает сигналы UART уровня TTL, соединения питания, подключения шины HART и интерфейсы индикации состояния связи.
Основные сигналы интерфейса:
| Контакт | Обозначение | Описание |
|---|---|---|
| 3 | RESET | Сигнал сброса, активный низкий уровень |
| 4 | GND | Общий провод |
| 6 | RXD | Вход UART, уровень TTL |
| 7 | TXD | Выход UART, уровень TTL |
| 13 | VCC-3.3V | Выход питания |
| 14 | VCC-5V | Выход 5 В, требует специального исполнения |
| 27 | BUS+ | Положительный вывод питания шины |
| 28 | BUS- | Отрицательный вывод питания шины |
Модуль использует двухпроводную схему HART с интерфейсом уровня TTL. Между шиной HART и интерфейсом Modbus электрическая изоляция отсутствует. Руководство также указывает возможность применения модуля в продуктах с 2-, 3- и 4-проводным исполнением HART.
Механические размеры
Печатная плата MC0310 имеет толщину 1,6 мм и прямоугольную форму.
Высота самого высокого компонента на лицевой стороне составляет 5 мм относительно платы. На обратной стороне высота самого высокого компонента составляет 9 мм. Высота остальных компонентов поверхностного монтажа менее 4 мм.
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Питание шины | 11,9–35 В |
| Интерфейс шины | 2-проводный 4–20 мА + HART |
| Интерфейс Modbus | TTL |
| Протокол Modbus | Modbus RTU, ведущий режим |
| Гальваническая изоляция | Отсутствует между шиной HART и интерфейсом Modbus |
| Рабочая температура | -40…+85 °C |
| Диапазон влажности | 5–95 % RH |
| Температура хранения | -40…+85 °C |
| Время запуска | ≤5 с |
| Время обновления | 0,2 с |
| Постоянная времени демпфирования | 0–32 с |
| Аварийный ток | 21,75 мА / 3,7 мА |
| Ток при выходе за пределы диапазона | 20,8 мА / 3,8 мА |
| Погрешность тока | 0,03 % FS при комнатной температуре |
| Температурный дрейф тока | 50 ppm/°C |
| Уровень искробезопасности | Ex ia IIC T4/T6 Ga |
Поиск и устранение неисправностей
Руководство MC0310 содержит следующие основные рекомендации по поиску неисправностей:
| Проблема | Возможная причина | Проверка |
|---|---|---|
| Выходной ток равен 0 | Отсутствие питания или обрыв провода | Проверить питание и проводку |
| Ток фиксирован на 21,75 мА или 3,70 мА | Ошибка связи между Modbus-устройством и HART-модулем | Проверить связь Modbus |
| Ток фиксирован на 4 мА | Прибор работает в многоточечном режиме | Проверить адрес HART |
| Нет связи с прибором | Ошибка подключения или многоточечный режим | Проверить цепь и сеть |
| Индикатор HART не горит | Нет связи HART или неисправность питания | Проверить HART-мастер, HART-модем, питание и подключение |
| Индикатор Modbus не горит | Нет связи Modbus или неисправность устройства | Проверить Modbus-устройство и соединения |
| Связь Modbus работает, но значения динамических переменных неверны | Неверная настройка переменной устройства или параметров Modbus | Проверить адрес регистра, тип данных, скорость и чётность |
Код заказа MC0310
Код выбора MC0310:
MOD-HART-M-N-T-M-N
| Код | Описание | Вариант |
|---|---|---|
| M | Master-Slave | Master Station |
| N | Формат модуля | General |
| T | Аппаратный интерфейс | TTL level |
| M | Программный интерфейс | Modbus RTU |
| N | Интерфейс шины на модуле | No Bus Interface |
Пример обозначения:
MOD-HART-M-N-T-M-N
Часто задаваемые вопросы
Что такое модуль Modbus to HART MC0310?
MC0310 — это встраиваемый модуль, предназначенный для преобразования ведомых устройств с протоколом Modbus в устройства с протоколом HART. Модуль работает как ведущее устройство Modbus и ведомое устройство HART.
Какой протокол Modbus поддерживает MC0310?
MC0310 использует Modbus RTU для связи с пользовательским устройством Modbus.
Сколько переменных устройства поддерживает MC0310?
MC0310 поддерживает 6 переменных устройства. Они могут быть назначены четырём динамическим переменным HART: PV, SV, TV и QV.
Есть ли у MC0310 аналоговый выход 4–20 мА?
Да. Модуль имеет аналоговый токовый выход 4–20 мА, связанный с основной переменной PV.
Какой адрес HART установлен по умолчанию?
Заводское значение адреса опроса HART составляет 0.
Какой интерфейс Modbus используется в MC0310?
MC0310 использует интерфейс TTL для связи по Modbus.
Есть ли гальваническая изоляция между HART и Modbus?
Нет. Согласно руководству, между шиной HART и интерфейсом Modbus гальваническая изоляция отсутствует.
Можно ли настраивать MC0310 с помощью HART-коммуникатора?
Да. Для настройки можно использовать HART-мастер с поддержкой DD-файла, включая ручной коммуникатор.
Руководство пользователя MC0310
Подробные сведения по настройке, параметрам связи Modbus и HART, переменным устройства, динамическим переменным, диагностике и поиску неисправностей приведены в руководстве пользователя MC0310 Modbus to HART Built-in Core Module.
Скачать руководство пользователя MC0310
Связаться с Microcyber
По вопросам MC0310 Modbus to HART, настройки модуля и технических параметров обращайтесь в Microcyber.
Запросить коммерческое предложение
