SATEC PM180

Analizzatore della qualità dell’energia

Il PM180 è l’analizzatore modulare della qualità dell’energia di SATEC per sottostazioni e grandi siti industriali: un analizzatore IEC 61000-4-30 in classe A, un contatore di energia in classe 0,2S e, con moduli a innesto, un registratore di guasti, un registratore di transitori e un’unità di misura dei fasori. Misura quattro canali di tensione e quattro di corrente tramite TA da 5 A o 1 A o sensori SATEC HACS. Ogni PM180 ha una porta Ethernet 10/100BaseT con un server Modbus TCP sulla porta 502 e porte seriali per Modbus RTU. SATEC numera i registri in decimale e invia gli interi a 32 bit con la word bassa per prima, con i volt in 0,1 V e gli ampere in 0,01 A quando non si usano TV.

SATEC PM180
  • Modbus TCP
  • Modbus RTU

Analizzatore della qualità dell’energia

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Compatibilità

Compatibile con EpiSensor Edge tramite Modbus TCP o Modbus RTU

Il PM180 è compatibile con EpiSensor Edge tramite Modbus TCP sulla porta 502 della sua porta Ethernet di serie, e tramite Modbus RTU su una porta seriale RS-485 letta attraverso uno ZMB-31 Modbus Interface o una porta seriale del Gateway. SATEC pubblica la mappa dei registri con indirizzi decimali, tipi di dati, ordine delle word con la word bassa per prima, unità ed esempi di conversione.

PM180 con firmware V31.xx, usando la guida di riferimento Modbus PM180 BG0527 Rev. A11 con il manuale di installazione BG0521 Rev. A10 e il manuale d’uso BG0525 Rev. A7. Verifica in sito: leggere i decimali dell’energia al registro 46258 e confrontare la prima lettura di tensione con il display. IEC 61850, IEC 60870-5, DNP3, i sincrofasori IEEE C37.118 e i file di registro della qualità dell’energia e dei guasti non rientrano in questa guida. Monitoraggio di sola lettura: nessuna scrittura sui registri di configurazione, password, relè, reset o comando.

Collegalo con

Collegamento a Edge

Il percorso abituale: ogni PM180 ha una porta Ethernet 10/100BaseT sul modulo CPU

  • Modbus
  • Edge
  • Piattaforme
Analizzatore della qualità dell’energia
Interfaccia
Gateway
Edge
Uscita
PM180RJ45 Ethernet del modulo CPU del PM180
Ethernet protettaLAN segmentata
ZGW-20 GatewayOspita Edge in locale
EpiSensor EdgeClient Modbus TCP di Edge
Piattaforma del clienteMQTT · API · file
Modbus TCP
Ethernet protetta
Funziona in locale
Invio facoltativo dei dati
Il PM180 esegue un server Modbus TCP sulla porta 502 all’indirizzo IP configurato e risponde a qualsiasi identificativo di unità. La scheda tecnica consente cinque socket, due dei quali Modbus TCP, quindi Edge ne usa uno e lascia l’altro a PAS o allo SCADA della sottostazione. Il server chiude un socket inattivo per più di 5 minuti, quindi mantenere l’intervallo di polling più breve. L’invio alla piattaforma del cliente è facoltativo; Edge resta il sistema locale di riferimento.

Quando non è disponibile una rete cablata e si può usare una porta RS-485 libera

  • Modbus
  • Wireless
  • Edge
  • Piattaforme
Analizzatore della qualità dell’energia
Interfaccia
Gateway
Edge
Uscita
PM180Porta RS-485 del PM180 (COM1 sulle versioni N3, COM2 o COM3)
ZMB-31Modbus RTU verso la rete wireless EpiSensor
ZGW-20 GatewayOspita Edge in locale
EpiSensor EdgeClient Modbus e mappa dei registri
Piattaforma del clienteMQTT · API · file
Modbus RTU · RS-485
Wireless EpiSensor
Funziona in locale
Invio facoltativo dei dati
Collegare la coppia RS-485 allo ZMB-31 e impostare lo stesso indirizzo Modbus, la stessa velocità di trasmissione e lo stesso formato dei dati della porta. COM3 è destinata al display remoto; usarla solo quando non è collegato un RDM o un RGM, e tenere i fili RS-485 lontani dai pin 1 e 8 del DB15, che portano 12 V DC per il display. L’invio alla piattaforma del cliente è facoltativo; Edge resta il sistema locale di riferimento.

Quando il Gateway si trova nello stesso quadro o nello stesso scomparto dell’analizzatore

  • Modbus
  • Edge
  • Piattaforme
Analizzatore della qualità dell’energia
Interfaccia
Gateway
Edge
Uscita
PM180Porta RS-485 del PM180
Interfaccia seriale isolataAdattatore RS-485 verso host approvato
ZGW-20 GatewayOspita Edge in locale
EpiSensor EdgeClient Modbus di Edge
Piattaforma del clienteMQTT · API · file
Modbus RTU · RS-485
Seriale isolata
Funziona in locale
Invio facoltativo dei dati
Assegnare a ogni dispositivo sul bus un indirizzo Modbus proprio, usare la stessa velocità di trasmissione e lo stesso formato dei dati su ogni dispositivo e nel client seriale di Edge, e terminare entrambe le estremità del bus. Leggere con FC03 agli indirizzi decimali della guida di riferimento, al massimo 120 registri per richiesta. L’invio alla piattaforma del cliente è facoltativo; Edge resta il sistema locale di riferimento.

Modelli

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ModelliInterfacciaCollegamento a Edge
PM180 display options X, G, G-DIN, D, D-DINX: trasduttore senza display. G: touchscreen a colori RGM180 da 5,7 pollici. D: display LED a tre righe RDM180. Le versioni -DIN sono fornite con un kit per guida DIN e un cavo remoto da 3 m.Nessun effetto sulla mappa Modbus. Un display remoto occupa normalmente COM3 (può usare anche COM1 o COM2), e quella porta non è quindi libera per Edge.
Current inputs 5, 1, CS1S, CS1H, HACS, FLEX5: ingresso da 50 A tarato a 5 A, classe 0,2S. 1: ingresso da 10 A tarato a 1 A, classe 0,2S. CS1S e CS1H: HACS apribili da 100 A tarati a 5 A, classe 1. HACS: sensori SATEC HACS. FLEX: pinze amperometriche da 3 V AC.La mappa dei registri è la stessa. La corrente primaria dei TA al registro 46213 scala le letture di corrente e di potenza.
Power quality standard A, E, G (firmware V31.x4, V31.x5, V31.x7, V31.x8)A: precisione ANSI C12.20 con qualità dell’energia IEEE 1159. E: IEC 62053-22 con EN 50160. G: GOST 13109 o GOST 32144. I firmware V31.1x e V31.2x aggiungono IEC 61850 Ed1 o Ed2.I registri di misura in tempo reale sono gli stessi in ogni variante. Le statistiche di qualità dell’energia sono file di registro, fuori dall’ambito di questa guida.
Plug-in modules TXFX-180, IRIG-180, PMU, TRM-180, DFR, DI16, RLY8, 4AIO, BACDC-180Fino a tre moduli: TXFX-180 aggiunge una porta Ethernet ridondante in rame o fibra e una seconda porta RS-422/485; IRIG-180 aggiunge IRIG-B e una seconda porta RS-422/485; registratori PMU, di transitori e di guasti; ingressi digitali, relè e I/O analogici; un’alimentazione ausiliaria di riserva.TXFX-180 e IRIG-180 offrono una porta Modbus aggiuntiva. Le uscite relè e i setpoint sono funzioni di comando; tenerli fuori dal polling di monitoraggio.

Specifiche

Il PM180 riunisce in un’unica custodia modulare un contatore di energia multifunzione in classe 0,2S, un analizzatore della qualità dell’energia IEC 61000-4-30 in classe A edizione 3 con armoniche e interarmoniche fino al 63° ordine, registratori di forme d’onda e di dati e un controllore programmabile con 64 setpoint. Tre slot a innesto accettano moduli di comunicazione, I/O, registratore di transitori, registratore di guasti, misura dei fasori o alimentazione di riserva.24

Ingressi
Quattro canali di tensione, nominali 57/100, 277/480 o 400/690 V AC, fino a 828 V AC in collegamento diretto o tramite TV; un’opzione di ingresso U da 120 V. Quattro canali di corrente tramite TA da 5 A o 1 A (sovraccarico continuo 10 × In), sensori SATEC HACS o pinze da 3 V AC.24
Precisione
Energia attiva in classe 0,2S secondo IEC 62053-22 e in classe 0,2 secondo ANSI C12.20; energia reattiva in classe 0,5S. Qualità dell’energia secondo IEC 61000-4-30 classe A, edizione 3.4
Ethernet
10/100BaseT con isolamento a trasformatore su RJ45, isolamento di 4 kV AC. Modbus TCP sulla porta 502, DNP3/TCP sulla porta 20000, IEC 60870-5-104 sulla porta 2404 e IEC 61850; cinque connessioni simultanee, due delle quali Modbus TCP.34
Porte seriali
COM1 RS-232 sul modulo CPU, RS-485 sulle versioni N3; COM2 RS-422/485 su un modulo di comunicazione; COM3 RS-485 per il display remoto; COM4 a infrarossi. Fino a 115,2 kbit/s, Modbus RTU, Modbus ASCII o DNP3. Impostazioni di fabbrica: Modbus RTU, indirizzo 1, 19.200 bit/s, 8 bit di dati, nessuna parità.23
USB
Porta USB 1.1 isolata con Modbus RTU, per la configurazione locale con PAS.4
Alimentazione
Alimentazione AC/DC standard da 50 a 290 V AC 50/60 Hz o da 90 a 290 V DC, 10 W massimi. Modulo di alimentazione ausiliaria opzionale, da 50 a 290 V AC o da 40 a 290 V DC, oppure da 9,6 a 35 V DC.4
Costruzione
Montaggio su guida DIN, a pannello o in rack da 19 pollici; 220 × 152 × 210 mm; 2,5 kg. Pannello del display IP54, strumento IP30.4
Ambiente
Funzionamento da -25 a +60 °C; immagazzinamento da -30 a +85 °C.4

Interfaccia

Misure documentate e limiti di integrazione per PM180.

  • Gli indirizzi sono decimali e vanno sulla linea come stampati: il registro 13952 viene inviato come 36 80. Un client che vuole i numeri Modicon aggiunge 40001, o 400001 oltre 9999, quindi 13952 diventa 413953. FC03 e FC04 restituiscono gli stessi registri, al massimo 120 registri per richiesta.
  • I valori a 32 bit occupano due registri, con la word bassa per prima e la word bassa a un indirizzo pari. Il PM180 non ha un’opzione in virgola mobile: i valori a 32 bit sono sempre UINT32 o INT32, con i valori frazionari premoltiplicati per 10, 100 o 1000.
  • Le unità sono fissate dal rapporto TV. Con rapporto TV pari a 1: volt in 0,1 V e potenza in 1 W, var o VA. Con rapporto TV superiore a 1: volt in 1 V e potenza in 1 kW, kvar o kVA. Gli ampere sono sempre in 0,01 A.
  • Tensioni di fase a 1 secondo V1, V2 e V3 a 13952, 13954 e 13956: UINT32. Sono fase-neutro nei collegamenti 4LN3, 4LL3, 3LN3, 3LL3, 3BLN3 e 3BLL3 e concatenate negli altri. V12, V23 e V31 a 14012, 14014 e 14016.
  • Correnti I1, I2 e I3 a 13958, 13960 e 13962 e I4 a 14464: UINT32 in 0,01 A. Corrente di neutro a 14466. Frequenza a 14468 (UINT32, 0,01 Hz), con tre decimali a 14484 e con quattro a 14490.
  • kW per fase a 13964, 13966 e 13968 e kvar a 13970, 13972 e 13974: INT32. kVA da 13976 a 13980: UINT32. Fattore di potenza da L1 a L3 a 13982, 13984 e 13986: INT32, × 0,001.
  • Totali: kW a 14336 e kvar a 14338 (INT32), kVA a 14340 (UINT32), fattore di potenza a 14342 (INT32, × 0,001), kW importati a 14348 e kW esportati a 14350 (UINT32), tensione media L-N a 14356 e corrente media a 14360. kW, kvar, kVA e fattore di potenza totali su 10 minuti da 14272 a 14278.
  • Energia: kWh importati a 14720, kWh esportati a 14722, kWh netti a 14724 (INT32), kvarh importati a 14728, kvarh esportati a 14730, kVAh totali a 14736, kVAh importati a 14742 e kVAh esportati a 14744. UINT32, da 0 a 999.999.999. L’unità è definita dal numero di decimali dell’energia al registro 46258: 0 (il valore predefinito) corrisponde a 1 kWh, fino a 3 per 0,001 kWh.
  • kWh importati per fase da L1 a L3 a 14848, 14850 e 14852 e kWh esportati da L1 a L3 a 14866, 14868 e 14870. kvarh da Q1 a Q4 a 14756, 14758, 14760 e 14762.
  • THD di tensione da V1 a V3 a 13988, 13990 e 13992 e THD di corrente da I1 a I3 a 13994, 13996 e 13998: UINT32, 0,1 %, valori a 3 secondi. Temperatura interna a 14482 (INT32, 0,1 °C).
  • I registri da 256 a 308 sono un set di base a 16 bit scalato da 0 a 9999 tra la scala ingegneristica bassa e quella alta. Preferire i registri a 32 bit, che non richiedono calcoli di scala.
  • Identificazione: numero di serie a 46080 (UINT32), ID modello a 46082 (18000), nome del modello da 46084 a 46091 ("PM180") e versione firmware a 46100 (da 3101 a 3199). Tipo di collegamento a 46208, rapporto TV a 46209 (× 0,1) e corrente primaria dei TA a 46213.
  • I registri di configurazione, il registro di autorizzazione (44378), l’accesso utente (da 44442 in poi), le uscite relè, i setpoint, i registri di reset e azzeramento e la mappa assegnabile (da 0 a 239) accettano scritture, così come la funzione 22. Tenerli fuori dal polling di monitoraggio.

Valutazione

PM180 con firmware V31.xx, usando la guida di riferimento Modbus PM180 BG0527 Rev. A11 con il manuale di installazione BG0521 Rev. A10 e il manuale d’uso BG0525 Rev. A7. Verifica in sito: leggere i decimali dell’energia al registro 46258 e confrontare la prima lettura di tensione con il display. IEC 61850, IEC 60870-5, DNP3, i sincrofasori IEEE C37.118 e i file di registro della qualità dell’energia e dei guasti non rientrano in questa guida. Monitoraggio di sola lettura: nessuna scrittura sui registri di configurazione, password, relè, reset o comando.

InteroperabilitàBen supportato
SATEC documenta Modbus TCP sulla porta 502 e Modbus RTU o ASCII sulle porte seriali, i codici funzione supportati, il limite di 120 registri e le risposte di eccezione, gli indirizzi decimali con gli offset Modicon, i tipi di dati, l’ordine delle word con la word bassa per prima con esempi di calcolo, e la tabella delle unità.13
AccuratezzaBen supportato
Energia attiva in classe 0,2S, qualità dell’energia IEC 61000-4-30 in classe A, quattro canali di tensione e quattro di corrente, potenza per fase e totale, energia sui quattro quadranti e per fase. Le unità seguono un’unica regola documentata basata sul rapporto TV, e l’unità dell’energia si ricava leggendo un solo registro.14
SicurezzaSupportato a determinate condizioni
Una password a 8 cifre con tre livelli protegge configurazioni, contatori e registrazioni, e i dispositivi con sicurezza avanzata aggiungono accessi utente nominativi per l’accesso remoto. La protezione con password viene fornita disabilitata e Modbus TCP non prevede cifratura, quindi abilitarla e tenere l’analizzatore su una rete affidabile.13
AffidabilitàBen supportato
La scheda tecnica elenca l’immunità da IEC 61000-4-2 a 4-12 e IEC 60255-22 con i relativi livelli, comprese sovratensioni da 6 kV e transitori veloci da 4 kV, e un’alimentazione ausiliaria ridondante opzionale per continuare a registrare durante buchi e interruzioni di tensione. La guida documenta i codici di eccezione e i puntatori ai file per socket, e i socket TCP inattivi si chiudono dopo 5 minuti. Trattare le letture fallite come dati mancanti.134
RobustezzaSupportato a determinate condizioni
Specificato da -25 a +60 °C in funzionamento, con prove di vibrazione, urto e sismiche IEC 60255-21, pannello del display IP54 e corpo dello strumento IP30. Montaggio all’interno di uno scomparto o di un rack.4
ScalabilitàSupportato a determinate condizioni
Indirizzi Modbus da 1 a 247 sulle porte seriali, qualsiasi identificativo di unità su TCP, fino a 120 registri per richiesta e 120 registri assegnabili dall’utente. Sono disponibili solo due socket Modbus TCP, quindi pianificare quali client interrogano l’analizzatore.14
Ciclo di vitaSupportato a determinate condizioni
Il firmware è memorizzato in flash e può essere aggiornato tramite una porta seriale, USB o Ethernet, con la versione leggibile a 46100. La guida di riferimento riporta una cronologia delle revisioni dal 2012 a settembre 2024 e la scheda tecnica è datata luglio 2024. La garanzia è di 24 mesi dalla spedizione, con un massimo di 36 mesi dalla produzione. Non sono indicati un periodo di supporto né una data di fine vendita.124

Configurazione

Leggere la tensione V1 dal registro decimale 13952

La guida di riferimento Modbus PM180 BG0527 Rev. A11, sezione 3.4, elenca la tensione V1 a 1 secondo ai registri 13952 e 13953 come UINT32 con unità U1, il capitolo 4 fissa U1 a 0,1 V quando il rapporto TV è pari a 1, e la sezione 2.6.2 invia i valori a 32 bit con la word bassa per prima. Questo esempio è un’alimentazione 230/400 V con collegamento 4LN3 senza TV. Usare la mappa come punto di partenza e confrontare il risultato con il display.

Richiesta
01 03 36 80 00 02 CA 6B: indirizzo Modbus 1, FC03, registro 13952 (0x3680), due registri, CRC RTU. Su Modbus TCP la stessa funzione, lo stesso indirizzo e la stessa lunghezza vanno alla porta 502 con qualsiasi identificativo di unità. Per controllare prima l’unità dell’energia, 01 03 B4 B2 00 01 03 DD legge il registro 46258.
Convenzione degli indirizzi
I numeri di registro della guida sono gli indirizzi PDU a base zero in decimale: inviare 13952, cioè 0x3680. Un client che numera i registri holding da uno lo mostra come 413953. Non inviare 13953 o 413953 come indirizzo.
Risposta sintetica
01 03 04 08 FC 00 00 38 63: quattro byte di dati, prima la word bassa 08 FC, poi la word alta 00 00.
Decodifica
UINT32 con la word bassa per prima: 0 × 65536 + 0x08FC = 2300. Con rapporto TV pari a 1, U1 è 0,1 V, quindi V1 vale 230,0 V fase-neutro. Dietro dei TV lo stesso registro conta volt interi in unità primarie. Un client che prende per prima la word alta legge 0x08FC0000 = 150.732.800.
Accettazione
Mantenere il punto quando concorda con V1 sul display o in PAS nello stesso momento. In caso contrario, controllare il rapporto TV a 46209, l’ordine delle word e il tipo di collegamento a 46208 prima di aggiungere altri punti.

Criterio di verifica: I byte della risposta sono una verifica sintetica del decoder, non una risposta acquisita da un dispositivo. Una risposta reale deve concordare con il display prima di abilitare i punti di corrente, potenza ed energia.

  1. Identificare l’analizzatore

    Leggere il codice d’ordine e la pagina delle informazioni del dispositivo: versione del display, ingressi di corrente, norma di qualità dell’energia e moduli nei tre slot. Registrare il tipo di collegamento, il rapporto TV e la corrente primaria dei TA dalla configurazione di base.

  2. Individuare la porta

    Per Modbus TCP, annotare l’indirizzo IP dalla configurazione di rete in PAS o sul display. Per Modbus RTU, usare una porta RS-485 libera: le porte seriali sono impostate in fabbrica su Modbus RTU, indirizzo 1, 19.200 bit/s e 8 bit di dati senza parità. Inserire gli stessi valori nel client di Edge.

  3. Collegare

    Collegare la porta Ethernet alla rete del sito, oppure cablare la coppia RS-485 e terminare entrambe le estremità del bus. Lasciare COM3 al display remoto, se presente.

  4. Eseguire due letture

    Leggere il registro 46258, un registro, per conoscere i decimali dell’energia. Poi leggere V1 a 13952 per due registri e decodificarlo con la word bassa per prima, come nella lettura di esempio qui sotto. Confrontare il risultato con la tensione V1 sul display o in PAS.

  5. Aggiungere i punti necessari

    Aggiungere correnti, potenze e i contatori di energia da 14720, scalati secondo la regola del rapporto TV e i decimali dell’energia. Limitare le letture a 120 registri per richiesta e tenere le scritture fuori dalla configurazione di polling.

Domande comuni

Perché la tensione si legge 2300 e non 230?
Con rapporto TV pari a 1 il PM180 invia la tensione in 0,1 V e la potenza in watt, quindi 2300 corrisponde a 230,0 V. Quando sono configurati dei TV (rapporto TV superiore a 1) gli stessi registri riportano volt e kilowatt interi. La corrente è sempre in 0,01 A. Leggere il rapporto TV al registro 46209 e impostare la scala in Edge di conseguenza.1
Come si scalano i registri di energia del PM180?
I registri di energia da 14720 contano in un’unità definita dal numero di decimali dell’energia al registro 46258: 0, il valore predefinito, corrisponde a kWh interi, e da 1 a 3 danno 0,1, 0,01 o 0,001 kWh. Leggere 46258 una volta e confrontare il contatore dei kWh importati con il display.1
Il PM180 invia valori in virgola mobile?
No. La guida elenca tre formati: interi scalati a 16 bit, interi a 32 bit e contatori di energia a 32 bit modulo 10000. I valori a 32 bit sono interi con o senza segno inviati con la word bassa per prima, con i valori frazionari premoltiplicati, per esempio 50,01 Hz inviati come 5001.1
Quale porta dovrebbe usare Edge?
La porta Ethernet di serie, con Modbus TCP sulla porta 502. Consente cinque connessioni simultanee, due delle quali Modbus TCP, accanto alle sessioni DNP3, IEC 60870-5-104 e IEC 61850 dello SCADA. Usare una porta RS-485 solo quando la rete non raggiunge l’analizzatore.34
Le scritture Modbus possono modificare le impostazioni dell’analizzatore?
Sì. I registri di configurazione, reset, relè e comando sono scrivibili. Il PM180 viene fornito con la protezione con password disabilitata; quando è abilitata, la password a 8 cifre va scritta nel registro di autorizzazione 44378 prima di una scrittura, oppure i dispositivi con sicurezza avanzata richiedono un accesso utente, e il PM180 risponde alle scritture non autorizzate con il codice di eccezione 01. Una configurazione di monitoraggio dovrebbe leggere solo con FC03.13

Fonti

  1. expertmeter High Performance Analyzer PM180, guida di riferimento del protocollo di comunicazione Modbus, BG0527 Rev. A11 (settembre 2024) (si apre in una nuova scheda) (PDF) SATEC
  2. PM180 Series Substation Automation Unit, manuale di installazione, BG0521 Rev. A10 (si apre in una nuova scheda) (PDF) SATEC
  3. PM180 Series Substation Automation Unit, manuale d’uso, BG0525 Rev. A7 (si apre in una nuova scheda) (PDF) SATEC
  4. Scheda tecnica PM180, luglio 2024, con opzioni e stringa d’ordine (si apre in una nuova scheda) (PDF) SATEC

Approfondimenti

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