SATEC PM180

Analyseur de qualité d’énergie

Le PM180 est l’analyseur de qualité d’énergie modulaire de SATEC pour les postes électriques et les grands sites industriels : un analyseur de classe A selon IEC 61000-4-30, un compteur d’énergie de classe 0,2S et, avec des modules enfichables, un enregistreur de défauts, un enregistreur de transitoires et une unité de mesure de phaseurs. Il mesure quatre voies de tension et quatre voies de courant par des transformateurs de courant de 5 A ou 1 A ou des capteurs SATEC HACS. Tous les PM180 disposent d’un port Ethernet 10/100BaseT avec un serveur Modbus TCP sur le port 502 et de ports série pour Modbus RTU. SATEC numérote ses registres en décimal et envoie les entiers sur 32 bits mot de poids faible en premier, avec des tensions en 0,1 V et des courants en 0,01 A en l’absence de PT.

SATEC PM180
  • Modbus TCP
  • Modbus RTU

Analyseur de qualité d’énergie

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compatibilité

Compatible avec EpiSensor Edge via Modbus TCP ou Modbus RTU

Le PM180 est compatible avec EpiSensor Edge en Modbus TCP sur le port 502 de son port Ethernet de série, et en Modbus RTU sur un port série RS-485 lu par un ZMB-31 Modbus Interface ou par un port série du Gateway. SATEC publie la table de registres avec adresses décimales, types de données, ordre des mots poids faible en premier, unités et exemples de conversion.

PM180 avec firmware V31.xx, selon le guide de référence Modbus PM180 BG0527 Rev. A11, le manuel d’installation BG0521 Rev. A10 et le manuel d’utilisation BG0525 Rev. A7. Vérification sur site : lisez le nombre de décimales de l’énergie au registre 46258 et comparez la première lecture de tension avec l’afficheur. IEC 61850, IEC 60870-5, DNP3, les synchrophaseurs IEEE C37.118 et les fichiers de qualité d’énergie et de défauts sont hors du champ de ce guide. Surveillance en lecture seule : aucune écriture dans les registres de configuration, de mot de passe, de relais, de remise à zéro ou de commande.

Connectez-le avec

Itinéraire vers Edge

Le chemin habituel : tous les PM180 ont un port Ethernet 10/100BaseT sur leur module CPU

  • Modbus
  • Edge
  • Plateformes
Analyseur de qualité d’énergie
Interface
Gateway
Edge
Sortie
PM180RJ45 Ethernet du module CPU du PM180
Ethernet protégéLAN segmenté
ZGW-20 GatewayHéberge Edge localement
EpiSensor EdgeClient Modbus TCP d’Edge
Plateforme du clientMQTT · API · fichiers
Modbus TCP
Ethernet protégé
S’exécute localement
Données transmises en option
Le PM180 exécute un serveur Modbus TCP sur le port 502 à son adresse IP configurée et répond à tout identifiant d’unité. La fiche technique autorise cinq sockets, dont deux Modbus TCP : Edge en utilise un et laisse l’autre à PAS ou au SCADA du poste. Le serveur ferme un socket inactif depuis plus de 5 minutes : gardez un intervalle d’interrogation plus court. La sortie vers la plateforme du client est facultative ; Edge reste le système d’enregistrement local.

Quand aucun réseau filaire n’est disponible et qu’un port RS-485 libre peut être utilisé

  • Modbus
  • Sans fil
  • Edge
  • Plateformes
Analyseur de qualité d’énergie
Interface
Gateway
Edge
Sortie
PM180Port RS-485 du PM180 (COM1 sur les versions N3, COM2 ou COM3)
ZMB-31Modbus RTU vers le réseau sans fil EpiSensor
ZGW-20 GatewayHéberge Edge localement
EpiSensor EdgeClient Modbus + table de registres
Plateforme du clientMQTT · API · fichiers
Modbus RTU · RS-485
Sans fil EpiSensor
S’exécute localement
Données transmises en option
Câblez la paire RS-485 vers le ZMB-31 et reprenez l’adresse Modbus, la vitesse de transmission et le format de données du port. COM3 est prévu pour l’afficheur déporté ; ne l’utilisez que si aucun RDM ni RGM n’est raccordé, et ne raccordez pas les fils RS-485 aux broches 1 et 8 du DB15, qui portent le 12 V DC de l’afficheur. La sortie vers la plateforme du client est facultative ; Edge reste le système d’enregistrement local.

Quand le Gateway est installé dans le même tableau ou la même cellule que l’analyseur

  • Modbus
  • Edge
  • Plateformes
Analyseur de qualité d’énergie
Interface
Gateway
Edge
Sortie
PM180Port RS-485 du PM180
Interface série isoléeAdaptateur RS-485 vers hôte approuvé
ZGW-20 GatewayHéberge Edge localement
EpiSensor EdgeClient Modbus d’Edge
Plateforme du clientMQTT · API · fichiers
Modbus RTU · RS-485
Série isolée
S’exécute localement
Données transmises en option
Donnez à chaque appareil du bus sa propre adresse Modbus, utilisez la même vitesse de transmission et le même format de données sur tous les appareils et dans le client série d’Edge, et terminez les deux extrémités du bus. Lisez avec FC03 aux adresses décimales du guide de référence, 120 registres au plus par requête. La sortie vers la plateforme du client est facultative ; Edge reste le système d’enregistrement local.

Modèles

Télécharger
ModèlesinterfaceItinéraire vers Edge
PM180 display options X, G, G-DIN, D, D-DINX : transducteur sans afficheur. G : écran tactile couleur RGM180 de 5,7 pouces. D : afficheur LED à trois lignes RDM180. Les versions -DIN sont livrées avec un kit rail DIN et un câble de déport de 3 m.Aucun effet sur la table Modbus. Un afficheur déporté occupe normalement COM3 (il peut aussi utiliser COM1 ou COM2), et ce port n’est alors plus libre pour Edge.
Current inputs 5, 1, CS1S, CS1H, HACS, FLEX5 : entrée 50 A étalonnée pour 5 A, classe 0,2S. 1 : entrée 10 A étalonnée pour 1 A, classe 0,2S. CS1S et CS1H : HACS ouvrants de 100 A étalonnés pour 5 A, classe 1. HACS : capteurs SATEC HACS. FLEX : pinces de courant 3 V AC.La table de registres est la même. Le courant primaire des TC au registre 46213 met à l’échelle les lectures de courant et de puissance.
Power quality standard A, E, G (firmware V31.x4, V31.x5, V31.x7, V31.x8)A : précision ANSI C12.20 avec qualité d’énergie IEEE 1159. E : IEC 62053-22 avec EN 50160. G : GOST 13109 ou GOST 32144. Les firmwares V31.1x et V31.2x ajoutent IEC 61850 Ed1 ou Ed2.Les registres de mesure en temps réel sont les mêmes sur toutes les variantes. Les statistiques de qualité d’énergie sont des fichiers journaux, hors du champ de ce guide.
Plug-in modules TXFX-180, IRIG-180, PMU, TRM-180, DFR, DI16, RLY8, 4AIO, BACDC-180Jusqu’à trois modules : TXFX-180 ajoute un port Ethernet redondant cuivre ou fibre et un second port RS-422/485 ; IRIG-180 ajoute IRIG-B et un second port RS-422/485 ; unité de mesure de phaseurs, enregistreurs de transitoires et de défauts ; entrées numériques, relais et E/S analogiques ; alimentation auxiliaire de secours.TXFX-180 et IRIG-180 donnent un port Modbus supplémentaire. Les sorties relais et les consignes sont des fonctions de commande : tenez-les à l’écart d’une interrogation de surveillance.

Spécifications

Le PM180 réunit dans un même boîtier modulaire un compteur d’énergie multifonction de classe 0,2S, un analyseur de qualité d’énergie de classe A selon IEC 61000-4-30 édition 3 avec harmoniques et interharmoniques jusqu’au rang 63, des enregistreurs de formes d’onde et de données, et un automate programmable à 64 consignes. Trois emplacements enfichables accueillent des modules de communication, d’E/S, d’enregistrement de transitoires, d’enregistrement de défauts, de mesure de phaseurs ou d’alimentation de secours.24

Entrées
Quatre voies de tension, nominal 57/100, 277/480 ou 400/690 V AC, jusqu’à 828 V AC en direct ou par PT ; option d’entrée 120 V U. Quatre voies de courant par des TC de 5 A ou 1 A (surcharge permanente 10 × In), des capteurs SATEC HACS ou des pinces 3 V AC.24
Précision
Énergie active classe 0,2S selon IEC 62053-22 et classe 0,2 selon ANSI C12.20 ; énergie réactive classe 0,5S. Qualité d’énergie selon IEC 61000-4-30 classe A, édition 3.4
Ethernet
10/100BaseT isolé par transformateur sur RJ45, isolation de 4 kV AC. Modbus TCP sur le port 502, DNP3/TCP sur le port 20000, IEC 60870-5-104 sur le port 2404 et IEC 61850 ; cinq connexions simultanées, dont deux Modbus TCP.34
Ports série
COM1 RS-232 sur le module CPU, RS-485 sur les versions N3 ; COM2 RS-422/485 sur un module de communication ; COM3 RS-485 pour l’afficheur déporté ; COM4 infrarouge. Jusqu’à 115,2 kbit/s, Modbus RTU, Modbus ASCII ou DNP3. Réglages d’usine : Modbus RTU, adresse 1, 19 200 bit/s, 8 bits de données, sans parité.23
USB
Port USB 1.1 isolé avec Modbus RTU, pour la configuration locale avec PAS.4
Alimentation
Alimentation AC/DC standard de 50 à 290 V AC 50/60 Hz ou de 90 à 290 V DC, 10 W au maximum. Module d’alimentation auxiliaire en option, de 50 à 290 V AC ou de 40 à 290 V DC, ou de 9,6 à 35 V DC.4
Construction
Montage sur rail DIN, en tableau ou en baie 19 pouces ; 220 × 152 × 210 mm ; 2,5 kg. Afficheur IP54, appareil IP30.4
Environnement
Fonctionnement de -25 à +60 °C ; stockage de -30 à +85 °C.4

interface

Mesures documentées et limites d'intégration pour PM180.

  • Les adresses sont décimales et partent sur la ligne telles qu’imprimées : le registre 13952 est envoyé sous la forme 36 80. Un client qui attend des numéros Modicon ajoute 40001, ou 400001 au-delà de 9999 : 13952 devient ainsi 413953. FC03 et FC04 renvoient les mêmes registres, 120 registres au plus par requête.
  • Les valeurs sur 32 bits occupent deux registres, mot de poids faible en premier, le mot faible étant à une adresse paire. Le PM180 n’a pas d’option en virgule flottante : les valeurs sur 32 bits sont toujours des UINT32 ou des INT32, les valeurs fractionnaires étant multipliées au préalable par 10, 100 ou 1000.
  • Les unités sont fixées par le rapport de PT. Avec un rapport de PT de 1 : tensions en 0,1 V et puissance en 1 W, var ou VA. Avec un rapport de PT supérieur à 1 : tensions en 1 V et puissance en 1 kW, kvar ou kVA. Les courants sont toujours en 0,01 A.
  • Tensions de phase sur 1 seconde V1, V2 et V3 à 13952, 13954 et 13956 : UINT32. Elles sont phase-neutre en câblage 4LN3, 4LL3, 3LN3, 3LL3, 3BLN3 et 3BLL3, et phase-phase sinon. V12, V23 et V31 à 14012, 14014 et 14016.
  • Courants I1, I2 et I3 à 13958, 13960 et 13962 et I4 à 14464 : UINT32 en 0,01 A. Courant de neutre à 14466. Fréquence à 14468 (UINT32, 0,01 Hz), à trois décimales à 14484 et à quatre à 14490.
  • kW par phase à 13964, 13966 et 13968 et kvar à 13970, 13972 et 13974 : INT32. kVA de 13976 à 13980 : UINT32. Facteur de puissance L1 à L3 à 13982, 13984 et 13986 : INT32, × 0,001.
  • Totaux : kW à 14336 et kvar à 14338 (INT32), kVA à 14340 (UINT32), facteur de puissance à 14342 (INT32, × 0,001), kW importés à 14348 et kW exportés à 14350 (UINT32), tension moyenne phase-neutre à 14356 et courant moyen à 14360. kW, kvar, kVA et facteur de puissance totaux sur 10 minutes de 14272 à 14278.
  • Énergie : kWh importés à 14720, kWh exportés à 14722, kWh nets à 14724 (INT32), kvarh importés à 14728, kvarh exportés à 14730, kVAh total à 14736, kVAh importés à 14742 et kVAh exportés à 14744. UINT32, de 0 à 999 999 999. L’unité est fixée par le nombre de décimales de l’énergie au registre 46258 : 0 (par défaut) correspond à 1 kWh, jusqu’à 3 pour 0,001 kWh.
  • kWh importés par phase L1 à L3 à 14848, 14850 et 14852 et kWh exportés par phase L1 à L3 à 14866, 14868 et 14870. kvarh Q1 à Q4 à 14756, 14758, 14760 et 14762.
  • THD de tension V1 à V3 à 13988, 13990 et 13992 et THD de courant I1 à I3 à 13994, 13996 et 13998 : UINT32, 0,1 %, valeurs sur 3 secondes. Température interne à 14482 (INT32, 0,1 °C).
  • Les registres 256 à 308 forment un jeu de base sur 16 bits, mis à l’échelle de 0 à 9999 entre les échelles d’ingénierie basse et haute. Préférez les registres sur 32 bits, qui ne demandent aucun calcul d’échelle.
  • Identification : numéro de série à 46080 (UINT32), identifiant de modèle à 46082 (18000), nom du modèle de 46084 à 46091 ("PM180") et version du firmware à 46100 (3101 à 3199). Mode de câblage à 46208, rapport de PT à 46209 (× 0,1) et courant primaire des TC à 46213.
  • Les registres de configuration, le registre d’autorisation (44378), la connexion utilisateur (à partir de 44442), les sorties relais, les consignes, les registres de remise à zéro et d’effacement et la table assignable (0 à 239) acceptent les écritures, de même que la fonction 22. Tenez-les à l’écart d’une interrogation de surveillance.

appréciation

PM180 avec firmware V31.xx, selon le guide de référence Modbus PM180 BG0527 Rev. A11, le manuel d’installation BG0521 Rev. A10 et le manuel d’utilisation BG0525 Rev. A7. Vérification sur site : lisez le nombre de décimales de l’énergie au registre 46258 et comparez la première lecture de tension avec l’afficheur. IEC 61850, IEC 60870-5, DNP3, les synchrophaseurs IEEE C37.118 et les fichiers de qualité d’énergie et de défauts sont hors du champ de ce guide. Surveillance en lecture seule : aucune écriture dans les registres de configuration, de mot de passe, de relais, de remise à zéro ou de commande.

InteropérabilitéBien soutenu
SATEC documente Modbus TCP sur le port 502 et Modbus RTU ou ASCII sur les ports série, les codes de fonction pris en charge, la limite de 120 registres et les réponses d’exception, les adresses décimales avec les décalages Modicon, les types de données, l’ordre des mots poids faible en premier avec des exemples chiffrés, et la table des unités.13
précisionBien soutenu
Énergie active classe 0,2S, qualité d’énergie de classe A selon IEC 61000-4-30, quatre voies de tension et quatre voies de courant, puissance par phase et totale, énergie sur quatre quadrants et par phase. Les unités suivent une règle documentée unique fondée sur le rapport de PT, et l’unité d’énergie se lit dans un seul registre.14
sécuritéSoutenu avec des conditions
Un mot de passe de 8 chiffres à trois niveaux protège les réglages, les compteurs et les journaux, et les appareils à sécurité renforcée ajoutent des connexions utilisateur nominatives pour l’accès à distance. La protection par mot de passe est livrée désactivée et Modbus TCP n’apporte aucun chiffrement : activez-la et gardez l’analyseur sur un réseau de confiance.13
fiabilitéBien soutenu
La fiche technique liste l’immunité IEC 61000-4-2 à 4-12 et IEC 60255-22 avec les niveaux, dont 6 kV en ondes de choc et 4 kV en transitoires rapides, ainsi qu’une alimentation auxiliaire redondante en option pour enregistrer pendant les creux et les coupures. Le guide documente les codes d’exception et les pointeurs de fichiers par socket, et les sockets TCP inactifs se ferment après 5 minutes. Traitez les lectures en échec comme des données manquantes.134
rudesseSoutenu avec des conditions
Prévu pour fonctionner de -25 à +60 °C, avec des essais de vibrations, de chocs et sismiques IEC 60255-21, un afficheur IP54 et un boîtier d’appareil IP30. Montage dans une cellule ou une baie.4
ÉvolutivitéSoutenu avec des conditions
Adresses Modbus de 1 à 247 sur les ports série, tout identifiant d’unité en TCP, jusqu’à 120 registres par requête et 120 registres assignables par l’utilisateur. Seuls deux sockets Modbus TCP sont disponibles : prévoyez quels clients interrogent l’analyseur.14
Cycle de vieSoutenu avec des conditions
Le firmware est stocké en mémoire flash et peut être mis à jour par un port série, USB ou Ethernet, sa version étant lisible à 46100. Le guide de référence comporte un historique des révisions de 2012 à septembre 2024 et la fiche technique est datée de juillet 2024. La garantie est de 24 mois à compter de l’expédition, dans la limite de 36 mois après la production. Aucune durée de support ni date de fin de commercialisation n’est indiquée.124

Configuration

Lire la tension V1 au registre décimal 13952

La section 3.4 du guide de référence Modbus PM180 BG0527 Rev. A11 indique la tension V1 sur 1 seconde aux registres 13952 et 13953, en UINT32 avec l’unité U1, le chapitre 4 fixe U1 à 0,1 V lorsque le rapport de PT vaut 1, et la section 2.6.2 envoie les valeurs sur 32 bits mot de poids faible en premier. L’exemple porte sur un réseau 230/400 V en câblage 4LN3 sans PT. Partez de cette table et comparez le résultat avec l’afficheur.

Requête
01 03 36 80 00 02 CA 6B : adresse Modbus 1, FC03, registre 13952 (0x3680), deux registres, CRC RTU. En Modbus TCP, la même fonction, la même adresse et la même longueur partent vers le port 502 avec n’importe quel identifiant d’unité. Pour vérifier d’abord l’unité d’énergie, 01 03 B4 B2 00 01 03 DD lit le registre 46258.
Convention d’adresse
Les numéros de registres du guide sont les adresses PDU à base zéro en décimal : envoyez 13952, soit 0x3680. Un client qui numérote les registres de maintien à partir de un l’affiche comme 413953. N’envoyez ni 13953 ni 413953 comme adresse.
Réponse synthétique
01 03 04 08 FC 00 00 38 63 : quatre octets de données, d’abord le mot de poids faible 08 FC, puis le mot de poids fort 00 00.
Décodage
UINT32 mot de poids faible en premier : 0 × 65536 + 0x08FC = 2300. Avec un rapport de PT de 1, U1 vaut 0,1 V : V1 est donc de 230,0 V phase-neutre. Derrière des PT, le même registre compte des volts entiers en valeurs primaires. Un client qui prend le mot de poids fort en premier lit 0x08FC0000 = 150 732 800.
Acceptation
Conservez le point s’il concorde avec V1 affiché au même moment sur l’afficheur ou dans PAS. Sinon, vérifiez le rapport de PT à 46209, l’ordre des mots et le mode de câblage à 46208 avant d’ajouter d’autres points.

Acceptation : Les octets de réponse sont un contrôle synthétique du décodeur, pas une réponse capturée sur un appareil. Une réponse réelle doit concorder avec l’afficheur avant d’activer les points de courant, de puissance et d’énergie.

  1. Identifier l’analyseur

    Relevez la référence de commande et la page d’informations de l’appareil : version d’afficheur, entrées courant, norme de qualité d’énergie et modules installés dans les trois emplacements. Relevez le mode de câblage, le rapport de PT et le courant primaire des TC dans la configuration de base.

  2. Choisir le port

    Pour Modbus TCP, relevez l’adresse IP dans la configuration réseau de PAS ou sur l’afficheur. Pour Modbus RTU, utilisez un port RS-485 libre : les ports série sont réglés en usine sur Modbus RTU, adresse 1, 19 200 bit/s et 8 bits de données sans parité. Saisissez les mêmes valeurs dans le client Edge.

  3. Raccorder

    Raccordez le port Ethernet au réseau du site, ou câblez la paire RS-485 et terminez les deux extrémités du bus. Laissez COM3 à l’afficheur déporté s’il y en a un.

  4. Faire deux lectures

    Lisez le registre 46258, un registre, pour connaître le nombre de décimales de l’énergie. Lisez ensuite V1 à 13952 sur deux registres et décodez-le mot de poids faible en premier, comme dans l’exemple de lecture ci-dessous. Comparez le résultat avec la tension V1 sur l’afficheur ou dans PAS.

  5. Ajouter les points nécessaires

    Ajoutez les courants, les puissances et les compteurs d’énergie à partir de 14720, mis à l’échelle selon la règle du rapport de PT et le nombre de décimales de l’énergie. Limitez les lectures à 120 registres par requête et tenez les écritures à l’écart de la configuration d’interrogation.

Questions fréquentes

Pourquoi la tension se lit-elle 2300 et non 230 ?
Avec un rapport de PT de 1, le PM180 envoie la tension en 0,1 V et la puissance en watts : 2300 correspond donc à 230,0 V. Lorsque des PT sont configurés (rapport de PT supérieur à 1), les mêmes registres portent des volts et des kilowatts entiers. Le courant est toujours en 0,01 A. Lisez le rapport de PT au registre 46209 et réglez l’échelle dans Edge en conséquence.1
Comment mettre à l’échelle les registres d’énergie du PM180 ?
Les registres d’énergie à partir de 14720 comptent dans une unité fixée par le nombre de décimales de l’énergie au registre 46258 : 0, par défaut, correspond à des kWh entiers, et 1 à 3 donnent 0,1, 0,01 ou 0,001 kWh. Lisez 46258 une fois et comparez le compteur de kWh importés avec l’afficheur.1
Le PM180 envoie-t-il des valeurs en virgule flottante ?
Non. Le guide liste trois formats : entiers mis à l’échelle sur 16 bits, entiers sur 32 bits et compteurs d’énergie sur 32 bits modulo 10000. Les valeurs sur 32 bits sont des entiers signés ou non signés envoyés mot de poids faible en premier, les valeurs fractionnaires étant multipliées au préalable : 50,01 Hz est par exemple envoyé sous la forme 5001.1
Quel port Edge doit-il utiliser ?
Le port Ethernet de série, avec Modbus TCP sur le port 502. Il autorise cinq connexions simultanées, dont deux Modbus TCP, à côté des sessions DNP3, IEC 60870-5-104 et IEC 61850 du SCADA. N’utilisez un port RS-485 que si le réseau ne peut pas atteindre l’analyseur.34
Des écritures Modbus peuvent-elles modifier les réglages de l’analyseur ?
Oui. Les registres de configuration, de remise à zéro, de relais et de commande sont accessibles en écriture. Le PM180 est livré avec la protection par mot de passe désactivée ; une fois activée, le mot de passe de 8 chiffres doit être envoyé au registre d’autorisation 44378 avant une écriture, ou les appareils à sécurité renforcée exigent une connexion utilisateur, et le PM180 répond aux écritures non autorisées par le code d’exception 01. Une configuration de surveillance ne doit lire qu’avec FC03.13

Sources

  1. expertmeter High Performance Analyzer PM180, guide de référence du protocole de communication Modbus, BG0527 Rev. A11 (septembre 2024) (s’ouvre dans un nouvel onglet) (PDF) SATEC
  2. PM180 Series Substation Automation Unit, manuel d’installation, BG0521 Rev. A10 (s’ouvre dans un nouvel onglet) (PDF) SATEC
  3. PM180 Series Substation Automation Unit, manuel d’utilisation, BG0525 Rev. A7 (s’ouvre dans un nouvel onglet) (PDF) SATEC
  4. Fiche technique PM180, juillet 2024, avec les options et la référence de commande (s’ouvre dans un nouvel onglet) (PDF) SATEC

Lecture complémentaire

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