Siemens SENTRON PAC5200

Analyseur de qualité d'énergie

Le SENTRON PAC5200 est l’appareil de mesure de puissance et l’enregistreur de qualité de l’énergie de Siemens au format 96 mm, commandé sous la référence 7KM5412 avec afficheur graphique pour montage en tableau ou en version pour rail DIN sans afficheur. Il mesure la tension, le courant, la puissance, l’énergie, les harmoniques jusqu’au rang 40 et le flicker selon l’IEC 61000-4-15, avec une mesure de la qualité de l’énergie selon l’IEC 61000-4-30 classe S, et enregistre les événements de qualité de l’énergie dans 2 Go de mémoire. Sa seule interface de données est un port Ethernet RJ45 avec Modbus TCP. Le manuel de communication de Siemens donne chaque valeur mesurée sous forme de flottant 32 bits IEEE 754 sur deux registres de maintien, registre de poids fort en premier, si bien que la tension L1 au registre 0201 arrive directement en volts. L’énergie fait exception : les compteurs sont des nombres d’impulsions à multiplier par le facteur de conversion du registre 0801.

Enregistreur de qualité de l’énergie Siemens SENTRON PAC5200, version pour tableau avec afficheur graphique
  • Modbus TCP

Analyseur de qualité d'énergie

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compatibilité

Compatible avec EpiSensor Edge via Modbus TCP

Le PAC5200 est compatible avec EpiSensor Edge par son port Ethernet intégré : Edge le lit en tant que client Modbus TCP avec la fonction 03. Siemens publie la table des registres de maintien, le format Float32 et l’ordre des registres, ce qui permet de vérifier une lecture de tension par rapport à l’afficheur avant d’ajouter d’autres points.

SENTRON PAC5200, 7KM5412-6BA00-1EA2 (tableau, afficheur graphique) et 7KM5412-6CA00-1EA8 (rail DIN, sans afficheur), avec le manuel de communication E50417-C1040-C568-A1, édition 03.2015. Vérification sur site : lisez la tension L1 au registre 0201 et comparez-la à l’afficheur, ce qui règle aussi la question du décalage des registres. Surveillance en lecture seule : réglez le port Modbus TCP en accès lecture seule et n’écrivez rien dans l’horloge ni dans les signalisations commandables.

Connectez-le avec

Pour tout PAC5200 : le port Ethernet RJ45 situé sur le dessus de l’appareil est sa seule interface de données

  • Modbus
  • Edge
  • Plateformes
Analyseur de qualité d'énergie
Interface
Gateway
Edge
Sortie
SENTRON PAC5200Port Ethernet RJ45 du PAC5200
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
Attribuez au compteur une adresse fixe sur le réseau du site (l’adresse d’usine est 192.168.0.55) et dirigez le client Modbus TCP d’Edge vers le port 502, ou vers le port utilisateur s’il est configuré. Lisez uniquement avec la fonction 03. L’appareil accepte jusqu’à quatre connexions TCP ; vérifiez donc combien en occupe déjà un système SCADA ou de gestion de l’énergie existant. La sortie vers la plateforme du client est facultative ; Edge reste le système local de référence.

Modèles

Télécharger
ModèlesinterfaceItinéraire vers Edge
7KM5412-6BA00-1EA2Appareil encastré 96 × 96 mm avec afficheur graphique et quatre touches, face avant IP40 ; Ethernet RJ45 avec Modbus TCP et serveur webLisez les registres du manuel de communication en Modbus TCP. Comparez la première lecture de tension à l’afficheur.
7KM5412-6CA00-1EA8Appareil encliquetable sur rail DIN sans afficheur, IP20 ; même port Ethernet et même table de registresMême lecture Modbus TCP. Sans afficheur, comparez la première lecture de tension aux valeurs mesurées du serveur web ou à un instrument de référence.
SENTRON PAC5100 (7KM5212)Appareil de la même famille avec les mesures de base et les harmoniques jusqu’au rang 40, sans les fonctions d’enregistrement, de flicker et de qualité de l’énergie du PAC5200 ; il partage le manuel de communicationLes valeurs mesurées de base et les compteurs d’énergie utilisent les mêmes registres. Les registres de qualité de l’énergie ne concernent que le PAC5200.
SENTRON PAC4200 and PAC3220Autres familles de compteurs Siemens, avec leurs propres manuels et tables d’offsetsNe réutilisez pas les offsets du PAC4200 ou du PAC3220 sur un PAC5200. Utilisez leurs propres guides.

Spécifications

Le manuel de communication définit l’ensemble de la table Modbus : chaînes d’identification et de firmware de l’appareil, valeurs mesurées, flicker, valeurs minimales, maximales et moyennes de qualité de l’énergie, compteurs d’énergie, harmoniques et les dix derniers creux, surtensions et coupures. Les valeurs mesurées sont des Float32 big-endian, et l’énergie est fournie sous forme de nombres d’impulsions avec un seul facteur de conversion.1

Références de commande
7KM5412-6BA00-1EA2 : encastrement en tableau avec afficheur graphique, face avant IP40. 7KM5412-6CA00-1EA8 : appareil encliquetable sur rail DIN sans afficheur, IP20. 96 × 96 × 100 mm.2
Entrées de tension
Quatre entrées. Tension assignée phase-neutre 63,5, 110, 230 ou 400 V (347 V selon UL) et phase-phase 110, 190, 400 ou 690 V (600 V selon UL) ; maximum 480 V phase-neutre et 831 V phase-phase ; 42,5 à 69 Hz.2
Entrées de courant
Trois entrées pour transformateurs de courant externes, courant assigné 1 A ou 5 A par paramétrage, maximum 2 × le courant assigné.2
Précision
Courant classe 0,2 ; puissances active, réactive et apparente classe 0,5 selon l’IEC 61557-12 ; énergie active classe 0,5S selon l’IEC 62053-22 et énergie réactive classe 2 selon l’IEC 62053-23. Mesure de la qualité de l’énergie selon l’IEC 61000-4-30 classe S.2
Ethernet
RJ45, 10/100Base-T sur le dessus de l’appareil, Modbus TCP. Adresse par défaut 192.168.0.55 ; port 502 plus un port utilisateur facultatif de 10000 à 65535 ; jusqu’à quatre connexions TCP ; accès complet ou en lecture seule par port.12
Alimentation auxiliaire
24 à 250 V CC ou 110 à 230 V CA, chacune ±20 % ; au plus 5 W en CC et 16 VA en CA.2
Sorties
Deux sorties TOR. Pas d’entrées numériques.2
Environnement
Fonctionnement de -25 à +55 °C (l’afficheur est moins lisible en dessous de 0 °C) ; stockage de -40 à +70 °C ; jusqu’à 95 % d’humidité relative 30 jours par an, 75 % en moyenne annuelle, sans condensation en fonctionnement ; bornes IP2x.2

interface

Mesures documentées et limites d'intégration pour SENTRON PAC5200.

  • Les registres sont numérotés en décimal à partir de 0001 et sont tous des registres de maintien, lus uniquement en FC03, jusqu’à 125 registres par requête. Siemens ne précise pas si le registre 0201 part sur la ligne comme adresse PDU 200 ou 201 ; réglez la question une fois avec la lecture ci-dessous.
  • Chaque valeur mesurée est un flottant 32 bits IEEE 754 sur deux registres. Le manuel indique que le registre le plus bas contient l’octet de poids fort ; décodez donc le mot de poids fort en premier (ABCD). Les valeurs sont en V, A, W, var, VA, Hz et %, pas en kilo-unités.
  • Tensions de phase Va, Vb et Vc en 0201, 0203 et 0205, tension de neutre VN en 0207, tensions composées Vab, Vbc et Vca en 0217, 0219 et 0221, et tension de phase moyenne en 0223.
  • Courants Ia, Ib et Ic en 0209, 0211 et 0213, courant de neutre en 0215 et courant moyen en 0225.
  • Puissance active Pa, Pb, Pc et totale P en 0227, 0229, 0231 et 0233, en W, positive en soutirage et négative en injection. Puissance réactive Qa à Q en 0235 à 0241 (var, positive inductive) et puissance apparente Sa à S en 0243 à 0249 (VA).
  • Facteur de puissance active cos φ a, b, c et total en 0251 à 0257, facteur de puissance PFa à PF en 0259 à 0265, fréquence réseau en 0275 (Hz), déséquilibre de tension en 0277 et déséquilibre de courant en 0279 (%). Les registres 0281 à 0292 ne font pas partie de la table.
  • THDS de tension a, b et c en 0295, 0297 et 0299 et THDS de courant en 0301, 0303 et 0305. Les valeurs phase-neutre ou phase-phase disponibles dépendent du type de raccordement réglé sur l’appareil.
  • Trois codes flottants portent un état au lieu d’une valeur : 7F800000 signale un dépassement (au-delà de 1,2 × la tension assignée ou de 2 × le courant assigné), 7F800001 une valeur invalide (par exemple la fréquence lorsque la tension est inférieure à 15 % de la tension assignée) et 7F800002 une valeur non calculée pour le type de réseau choisi. Enregistrez-les comme des données manquantes.
  • Les compteurs d’énergie sont des nombres d’impulsions signés de 32 bits sur deux registres, registre de poids fort en premier : énergie active totale en soutirage en 0813 et en injection en 0821, par phase en 0807 à 0811 et 0815 à 0819, énergie réactive totale inductive en 0829, capacitive en 0837 et énergie apparente totale en 0845. Multipliez par le flottant du registre 0801 (Wh, varh ou VAh par impulsion) pour obtenir l’énergie.
  • Les bits d’état des compteurs se trouvent en 0803 à 0806 : dépassement, et invalide pendant une minute après une remise à zéro ou un démarrage de l’appareil. À tension et courant assignés, l’appareil compte 60 000 impulsions par heure, et Siemens situe le dépassement environ quatre ans après une remise à zéro sous charge assignée continue.
  • L’horloge en 0065 à 0068 et les signalisations commandables en 0141, qui comprennent une remise à zéro des compteurs d’énergie, sont accessibles en écriture avec FC06 et FC16. Laissez-les en dehors de l’interrogation.

appréciation

SENTRON PAC5200, 7KM5412-6BA00-1EA2 (tableau, afficheur graphique) et 7KM5412-6CA00-1EA8 (rail DIN, sans afficheur), avec le manuel de communication E50417-C1040-C568-A1, édition 03.2015. Vérification sur site : lisez la tension L1 au registre 0201 et comparez-la à l’afficheur, ce qui règle aussi la question du décalage des registres. Surveillance en lecture seule : réglez le port Modbus TCP en accès lecture seule et n’écrivez rien dans l’horloge ni dans les signalisations commandables.

InteropérabilitéSoutenu avec des conditions
Siemens documente Modbus TCP avec FC03, la table complète des registres de maintien, le format Float32 et l’ordre des registres. Le seul manque concerne le décalage entre numéro de registre et adresse PDU, que les lectures d’identification et de tension établissent une fois par site.1
précisionSoutenu avec des conditions
Courant classe 0,2, puissance classe 0,5, énergie active classe 0,5S et mesure de la qualité de l’énergie selon l’IEC 61000-4-30 classe S. Les valeurs dépendent des réglages des transformateurs de courant et de tension sur l’appareil, et l’énergie nécessite le facteur de conversion des impulsions.12
sécuritéSoutenu avec des conditions
Chaque port Modbus TCP peut être réglé en accès complet ou en lecture seule, un mot de passe d’activation protège les modifications de paramètres et SNMP est désactivé par défaut. Le site doit tout de même régler le droit en lecture seule et maintenir l’appareil sur un réseau protégé.12
fiabilitéSoutenu avec des conditions
La table signale les valeurs en dépassement, invalides et non calculées par des codes flottants définis, les compteurs d’énergie portent des bits de dépassement et d’invalidité, et le serveur répond aux requêtes erronées par des codes d’exception documentés. Un keep-alive et un temps de surveillance de la communication sont configurables. Traitez les valeurs signalées et les lectures échouées comme des données manquantes.1
rudesseSoutenu avec des conditions
Spécifié de -25 à +55 °C, avec des essais de type en vibrations, chocs, CEM et climat indiqués. La face avant est IP40 sur la version pour tableau et IP20 sur la version pour rail DIN ; l’appareil se monte donc dans un tableau fermé.2
ÉvolutivitéSoutenu avec des conditions
Jusqu’à quatre connexions TCP et 125 registres par lecture, de sorte que les valeurs mesurées de 0201 à 0280 tiennent dans une seule requête. Un système SCADA ou de gestion de l’énergie existant partage le même nombre de connexions.1
Cycle de viePas encore évalué
Les deux manuels conservés sont l’édition 03.2015 pour la version de produit V1.00 ; l’appareil indique ses versions de boot, de firmware et de jeu de paramètres aux registres 0071 à 0089, et le serveur web dispose d’une fonction de chargement du firmware.12

Configuration

Lire la tension L1 Va au registre 0201

Le manuel de communication E50417-C1040-C568-A1 (édition 03.2015), tableau 1-13, donne Va, tension a-N, au registre 0201 comme valeur mesurée : un flottant 32 bits sur deux registres de maintien, en volts. Prenez cette table comme point de départ et comparez le résultat à l’afficheur.

Fonction
FC03, lecture des registres de maintien. C’est la seule fonction de lecture prise en charge par le PAC5200.
Convention d’adressage
Le registre 0201 est en décimal. À base zéro, il correspond à l’adresse PDU 200 (0x00C8) ; pris littéralement, à 201 (0x00C9). Le manuel ne précise pas laquelle ; envoyez donc d’abord 200 et n’utilisez 201 que si la lecture d’identification ou cette lecture montre que le décalage est faux.
Requête
PDU 03 00 C8 00 02 : deux registres à partir de l’adresse 200. Avec la convention littérale, la PDU est 03 00 C9 00 02. L’en-tête MBAP porte l’identifiant d’unité réglé dans le client ; le manuel n’en impose aucun.
Réponse synthétique
PDU 03 04 43 66 00 00 : quatre octets de données, 43 66 00 00.
Décodage
IEEE 754 simple précision, registre 0201 en premier et octet de poids fort en premier, comme l’indique le manuel : 0x43660000 = 230,0 V. 7F800000, 7F800001 ou 7F800002 est un code d’état, pas une tension.
Acceptation
Conservez le point lorsqu’il concorde au même instant avec la tension L1 de l’afficheur ou du serveur web. Une lecture décalée d’un registre coupe deux flottants et donne une valeur très éloignée de l’afficheur, ou une exception ; Siemens indique l’exception 03 pour une requête qui ne lit qu’une partie d’une valeur.

Acceptation : Les octets de réponse sont un contrôle synthétique du décodeur, pas une réponse capturée sur un compteur. Consignez le décalage qui a fonctionné et la version du firmware avec la liste des points avant d’ajouter le courant, la puissance et l’énergie.

  1. Identifier l’appareil

    Lisez la référence de commande sur l’étiquette : 7KM5412 désigne un PAC5200, 7KM5212 un PAC5100. Notez s’il s’agit de la version pour tableau avec afficheur (6BA00-1EA2) ou de la version pour rail DIN (6CA00-1EA8), et relevez la version du firmware, que l’appareil indique aux registres 0077 à 0082.

  2. Vérifier les réglages réseau et d’accès

    Dans le serveur web, relevez l’adresse IP, le port Modbus TCP et le nombre de clients déjà connectés. Réglez le droit d’accès du port utilisé par Edge en lecture seule ; Siemens permet un accès complet ou en lecture seule pour chaque port.

  3. Établir le décalage des registres

    Lisez la chaîne de type d’appareil aux registres 0001 à 0008 avec FC03. Si l’adresse PDU 0 renvoie un texte lisible tel que SENTRON_PAC, les numéros de registre sont à base un et 0201 est envoyé comme 200. Si l’adresse 0 est refusée, envoyez chaque numéro de registre tel qu’il est imprimé.

  4. Faire une lecture de tension

    Lisez deux registres pour Va au registre 0201, comme dans la lecture travaillée ci-dessous, décodez-les en Float32 big-endian et comparez le résultat à la tension L1 de l’afficheur ou du serveur web.

  5. Ajouter les points nécessaires

    Ajoutez le courant, la puissance, la fréquence et le facteur de puissance de la même table, puis les compteurs d’énergie avec le facteur de conversion du registre 0801. Traitez les codes flottants d’état et les bits d’état des compteurs comme des données manquantes, et laissez FC06 et FC16 en dehors de la configuration.

Questions fréquentes

Le registre 0201 est-il envoyé comme 200 ou comme 201 ?
Siemens numérote les registres à partir de 0001 mais n’indique pas le décalage par rapport à l’adresse PDU. Lisez la chaîne de type d’appareil aux registres 0001 à 0008 : si l’adresse PDU 0 renvoie un texte tel que SENTRON_PAC, la numérotation est à base un et 0201 est envoyé comme 200. Confirmez avec la lecture de tension avant d’ajouter des points.1
Quel ordre des octets le PAC5200 utilise-t-il pour les flottants ?
Big-endian, registre de poids fort en premier. Le manuel de communication indique que les données de plus d’un octet sont stockées avec l’octet de poids fort à l’adresse de registre la plus basse et transmises en premier, ce qui correspond à l’ordre ABCD pour un Float32. Un réglage de décodeur PAC4200 ou PAC3220 ne vaut pas preuve pour cet appareil.1
Comment obtenir des kWh à partir des registres d’énergie ?
Les compteurs en 0807 à 0846 sont des nombres d’impulsions signés de 32 bits. Lisez le flottant du registre 0801, l’énergie par impulsion en Wh, varh ou VAh, et multipliez. Par exemple, l’énergie active totale en soutirage est le nombre en 0813 multiplié par la valeur en 0801, divisé par 1000 pour obtenir des kWh. Vérifiez les bits d’état des compteurs en 0803 à 0806 avant de vous fier à une valeur.1
Quel compteur correspond à l’import et lequel à l’export ?
Siemens les nomme demand (prélèvement) et supply (fourniture). La puissance active est positive en soutirage et négative en injection : WP_dmd en 0813 compte donc l’énergie prélevée sur le réseau et WP_sup en 0821 l’énergie réinjectée. S’ils semblent inversés, vérifiez le sens des transformateurs de courant et les réglages de raccordement sur l’appareil.12
Le PAC5200 dispose-t-il du RS-485 ?
Non. Sa seule interface de données est le port Ethernet RJ45 avec Modbus TCP ; Edge le lit donc par le réseau IP du site, et non par un ZMB-31 ou un port série du Gateway.12
Edge et un système SCADA existant peuvent-ils lire le compteur en même temps ?
Oui, dans la limite des connexions. Le PAC5200 accepte quatre connexions TCP sur le port 502, ou deux sur le port 502 et deux sur le port utilisateur lorsqu’il est configuré. Attribuez à Edge sa propre connexion et un port en lecture seule.1

Sources

  1. SENTRON PAC5100/5200 7KM5212/5412, manuel de communication E50417-C1040-C568-A1, édition 03.2015, chapitre 1.2 Modbus (s’ouvre dans un nouvel onglet) (PDF) Siemens
  2. SENTRON PAC5100/5200 7KM5212/5412, manuel de l’appareil E50417-H1040-C568-A1, édition 03.2015 (s’ouvre dans un nouvel onglet) (PDF) Siemens

Lecture complémentaire

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