Konfiguracja modułu ADAM-4017+ (8 wejść analogowych) z obsługą protokołu Modbus/RTU

Moduł ADAM-4017+ jest obecnie najpopularniejszym - najpowszechniej stosowanym przez naszych klientów - modułem wejść analogowych w serii ADAM-4k. Za pomocą interfejsu szeregowego RS-485 umożliwia wykonanie zdalnych pomiarów wielkości analogowych (standardowe sygnały napięciowe i prądowe stosowane w automatyce przemysłowej). Wykorzystywany jest zarówno jako urządzenie współpracujące bezpośrednio z komputerem, oraz jako rozszerzenie I/O sterowników programowalnych.

Moduł posiada osiem kanałów wejściowych, przy czym każdy z nich (indywidualnie) może zostać skonfigurowany na jeden z dostępnych zakresów pomiarowych (±150mV, ±500mV, ±1V, ±5V, ±10V, ±20mA, 4÷20mA). Komunikacja urządzenia nadrzędnego (komputera, sterownika itp.) z modułem odbywać się może za pośrednictwem protokołu ADAM-ASCII (prosty protokół znakowy opracowany przez producenta) lub Modbus/RTU. Wraz z modułem dostarczane jest oprogramowanie narzędziowe ADAM.NET Utility służące do jego konfiguracji jak i diagnostyki. Podobnie jak wszystkie moduły I/O serii ADAM-4k przystosowany jest do montażu nasciennego lub na szynie DIN oraz do zasilania napięciem stałym w zakresie 10÷30VDC.

Kilka bardzo istotnych informacji na temat wykorzystania modułu:

• Włączenie zakresu prądowego wymaga zarówno odpowiedniego wpisu do konfiguracji modułu jak i przełożenia zworki (wewnątrz obudowy), która powoduje włączenie w obwód wejściowy bocznikowego rezystora 120Ω (mierzony jest tak na prawdę spadek napięcia na tym rezystorze).
  
  
• W przypadku wykorzystania protokołu Modbus/RTU wartości mierzone zwracane są w 16-to bitowych rejestrach typu WORD (0÷65535), o adresach 40001÷40007. Wartość tę należy odpowiednio (oczywiście liniowo) przeskalować do wartości wielkości mierzonej (napięcia lub prądu) w odniesieniu do aktualnie wykorzystywanego zakresu pomiarowego, czyli wg. schamatu:
  
     0 -> dolny próg wykorzystywanego zakresu pomiarowego
     65535 -> górny próg wykorzystywanego zakresu pomiarowego
  
  I tak na przykład, przy wykorzystaniu zakresu pomiarowego 4÷20mA uzyskana wartość 52317 (0xCC5D) odpowiadać będzie wartości prądu równej: 4+52317/65535*16=16.773mA.
  
  Natomiast przy wykorzystaniu zakresu pomiarowego ±10V uzyskana wartość 41956 (0xA3E4) odpowiadać będzie wartości napięcia równej: -10+41956/65535*20=2.804V.
  
  
• Przy korzystaniu z protokołu Modbus/RTU oraz zakresu pomiarowego 4÷20mA bardzo istotną rzeczą jest zachowanie modułu w przypadku wykrycia (pomiaru) prądu poniżej dolnego progu zakresu pomiarowego (czyli poniżej 4mA). W normalnych warunkach wartość mierzonego prądu zwracana jest zawsze jako 16-to bitowa wartość (WORD) w zakresie od 0 (odpowiadającej 4mA) do 65535 (odpowiadającej 20mA). Powstaje więc pytanie jak ma zostać zasygnalizowane wykrycie wartości prądu poniżej dolnego progu (np. w przypadku przerwania toru pętli pomiarowej). Pozostają dwie możliwości: albo zwrócenie wartości dolnej odpowiadającej 4mA, albo wartości górnej odpowiadającej 20mA. To, która wartość będzie bezpieczniejsza zależne jest już tylko od specyfiki naszej aplikacji/obiektu sterowania. Wyboru dokonać możemy poprzez odpowiednie skonfigurowanie modułu. Za jego zachowanie w takiej sytuacji odpowiada parametr Scale, który przybierać może dwie wartości:
  
  Full Scale - zwrócona zostanie wartość 65535 (max zakresu)
  Under Scale - zwrócona zostanie wartość 0 (min zakresu)
  
  Aby ustawioną wartość (domyślnie jest to Full Scale) zmienić, skorzystać musimy (koniecznie w trybie INIT) z komendy konfiguracyjnej %AANNTTCCFF. Zgodnie instrukcją użytkownika mamy:
  
  AA - oznacza heksadecymalną reprezentację adresu modułu który konfigurujemy (tu 00 - bo działamy w trybie INIT)
  NN - oznacza heksadecymalną reprezentację adresu, który chcemy konfigurowanemu modułowi nadać
  TT - ocnacza kod zakresu wejściowego
  CC - oznacza kod prędkości transmisji (baudrate)
  FF - oznacza kod dodatkowych parametrów konfiguracyjnych
  
  W parametrze FF istotne są poszczególne bity, z czego tutaj najbardziej interesuje nas bit 3:
  
  

  7	6	5	4	3	2	1	0
  Integration Time 0: 50ms (60Hz) 1: 60ms (50Hz)	Checksum Status 0: Disabled 1: Enabled	Not used		Scale 0: Full Scale 1: Under Scale	Protocol 0: Advantech 1: Modbus	Data Format 00: Engineering units 01: % of FSR 10: hexadecimal

  
  Znając strukturę komendy (kody zakresów i baudrate znajdziemy w dokumentacji lub możemy je odczytać komendą $AA2) możemy już określić jej zawartość. Zakładając, że nasz moduł ADAM-4017+ będzie pracował z adresem 5, na zakresie ±10V, na prędkości 9600bsp, z włączonym protokołem Modbus/RTU musimy do niego wysłać komendę konfiguracyjną o postaci:
  
  %000508068C - aby włączyć tryb Under Scale
  %0005080684 - aby włączyć tryb Full Scale
  
  Na obecną chwilę nie ma niestety możliwości zmmiany tego parametru bezpośrednio z poziomu ADAM.NET Utlity, ale możemy to w dość łatwy sposób zrobić korzystając z menu Tools -> Terminal for Command Testing w tym programie narzędziowym, lub oczywiscie korzystając z dowolnego terminala (typu Windows Hyper Terminal).