Работой модуля управляет Мастер сети. Модуль передает в сеть данные о состоянии дискретных входов и полученные значения с измерительных входов при запросе Мастера. Модуль устанавливает состояние выходов по команде Мастера.

В качестве Мастера сети можно использовать:

• ПК;

• ПЛК;

• панель оператора;

• удаленный облачный сервис.

Сигнал с измерительных входов поступает в прибор в результате последовательного опроса датчиков, а затем преобразуется в цифровые значения. В процессе обработки сигналов осуществляется их фильтрация от помех и коррекция показаний в соответствии с заданными параметрами.

Опрос входов и обработка полученных сигналов модулем осуществляется последовательно по замкнутому циклу.

На лицевой панели прибора расположены элементы индикации — светодиоды. Назначение светодиодов приведено в таблице

Примечание

В нижней части лицевой панели расположено поле «IP».

Поле «IP» предназначено для нанесения IP-адреса модуля тонким маркером на корпус или на бумажную наклейку.

Назначение светодиодов

Светодиод	Состояние светодиода	Назначение
Питание (зеленый)	Светится	Напряжение питания прибора подано
Eth 1 (зеленый)	Мигает	Передача данных по порту 1 Ethernet
Eth 2 (зеленый)	Мигает	Передача данных по порту 2 Ethernet
Авария (красный)*	Не светится	Сбои отсутствуют
	Светится постоянно	Сбой основного приложения и/или конфигурации
	Включается на 200 мс один раз в три секунды	Необходимо заменить батарею питания часов (напряжение батареи ниже 2 В)
	Включается на 100 мс два раза в секунду (через паузу 400 мс)	Модуль находится в безопасном состоянии
	Включен 900 мс, 100 мс выключен	Аппаратный сбой периферии (Flash, RTC, Ethernet Switch)
Индикаторы дискретных выходов	Светится зеленым	Замкнутое состояние входа или выхода
	Не светится	Разомкнутое состояние входа или выхода
Индикаторы состояния дискретных входов	Светится	Вход замкнут
	Не светится	Вход не замкнут
Индикаторы состояния измерительных входов	Светится зеленым	Измерительная цепь подключена и идет измерение
	Светится красным	Ошибка (см. раздел)
	Мигают красным (все одновременно)	Выход из строя измерительного узла, необходимо обратиться в сервисный центр
RS-485	Мигает	Идет обмен
Примечание * Приоритеты индикации светодиода «Авария» от большего к меньшему: аппаратный сбой, программные ошибки, безопасный режим, уровень заряда батареи.

Под крышкой на лицевой панели находятся (см. раздел):

• разъем USB для подключения к ПК;

• сервисная кнопка;

• клеммники.

Сервисная кнопка предназначена для выполнения следующих функций:

• восстановление заводских настроек (см. раздел)

  ;

• установка IP-адреса (см. раздел)

  ;

• обновление встроенного программного обеспечения (см. раздел).

В приборе есть встроенные часы реального времени (RTC). Часы реального времени работают от собственного батарейного источника питания.

Отсчет времени производится по UTC в секундах, начиная с 00:00 01 января 2000 года. Значение RTC используется для записи в архив.

Подробнее о настройке часов реального времени см. раздел.

В модуль встроена флеш-память (flash), размеченная под файловую систему с шифрованием файлов. Алгоритм шифрования — Data Encryption Standard (DES) в режиме сцепления блоков шифротекста (CBC). В качестве ключа используется строка superkey. Вектор инициализации генерируется с помощью хеш-функции (см. приложение А). Аргументом функции является пароль, заданный в ПО «OWEN Configurator». В конце файла сохраняется контрольная сумма, рассчитанная по алгоритму CRC32 (контрольная сумма также шифрируется).

Архив модуля сохраняется в виде набора файлов. Период архивации, ограничение на размер одного файла и их количество задается пользователем в ПО «OWEN Configurator». Если архив полностью заполнен, то данные перезаписываются, начиная с самых старых данных самого старого файла.

Файл архива состоит из набора записей. Записи разделены символами переноса строки (0x0A0D). Каждая запись соответствует одному параметру и состоит из полей, разделенных символом «;» (без кавычек). Формат записи приведен в таблице.

Пример расшифрованной записи:

0x52 0x82 0xD1 0x24 0x3B 0x30 0x30 0x30 0x30 0x61 0x39 0x30 0x30 0x3B 0x30 0x30 0x30 0x30 0x30 0x30 0x30 0x31 0x3B 0x31 0x0A 0x0D

где

• 0x52 0x82 0xD1 0x24 – метка времени. Для получения даты и времени в формате UnixTime необходимо изменить порядок байт на противоположный и добавить константу-смещение (число секунд между 00:00:00 01.01.1970 и 00:00:00 01.01.2000): 0x24D18252 (HEX) + 946684800 (DEC) = 1564394971 (DEC, соответствует 29 июля 2019 г., 10:09:31);

• 0x3B – разделитель;

• 0x30 0x30 0x30 0x30 0x61 0x39 0x30 0x30 – уникальный идентификатор параметра (00003ba00);

• 0x3B – разделитель;

• 0x30 0x30 0x30 0x30 0x30 0x30 0x30 0x31 – значение параметра (00000001);

• 0x3B – разделитель;

• 0x31 — статус параметра (1 – значение параметра корректно);

• 0x0A 0x0D – символы переноса строки.

Прибор фиксирует время в архивных файлах по встроенным часам реального времени. Также можно задать часовой пояс, который будет считываться внешним ПО (например, OwenCloud). Запись во флеш-память (flash) происходит с определенной частотой, рассчитанной таким образом, чтобы ресурса флеш-памяти (flash) прибора хватило на срок не менее 10 лет работы.

Считывание архива может быть произведено:

• облачным сервисом OwenCloud (производится автоматически в случае потери и дальнейшего восстановления связи);

• ПО «OWEN Configurator» (например, для ручного анализа);

• пользовательским ПО (с помощью 20 функции Modbus).

Список архивируемых параметров доступен в ПО «OWEN Configurator» на вкладке Информация об устройстве. Порядок записи параметров в архив соответствует порядку параметров на вкладке.

Примечание

Для модуля МЭ210-701 по умолчанию в архиве сохраняются параметры электросети.

Примечание

Если для решения пользовательских задач в архиве необходимо сохранять измеренные профили мощности, необходимо скачать файл встроенного ПО с соответствующими настройками с сайта www.owen.ru . На сайте доступны оба варианта пользовательского ПО – с архивированием профиля мощности и текущих измерений.

Примечание

После обновления встроенного ПО все настройки прибора кроме сетевых сбросятся на заводские.

Архив считывается с помощью 20 функции Modbus (0x14). Данная функция возвращает содержание регистров файла памяти. Функция позволяет с помощью одного запроса прочитать одну или несколько записей из одного или нескольких файлов.

В запросе чтения файла для каждой записи указывается:

• тип ссылки – 1 байт (должен быть равен 6);

• номер файла – 2 байта;

• начальный адрес регистра внутри файла – 2 байта;

• количество регистров для чтения – 2 байта.

Примечание

Номер файла в запросе по Modbus рассчитывается как 4096 + порядковый номер файла. Порядковая нумерация файлов ведется с нуля. Параметр Последний индекс архива содержит порядковый номер файла архива, в который последний раз производилась запись данных.

Количество считываемых регистров в запросе должно быть подобрано таким образом, чтобы длина ответа не превышала допустимую длину пакета Modbus (256 байт).

Размер файла архива заранее не известен, поэтому следует считывать порции данных с помощью отдельных запросов. Если в ответ на запрос будет получено сообщение с кодом ошибки 0х04 (MODBUS_SLAVE_DEVICE_FAILURE), то можно сделать вывод, что адреса регистров в запросе находятся за пределами файла. Чтобы считать последние данные файла, требуется уменьшить количество регистров в запросе.

Внимание

При выключении питания модуля производимая в момент снятия питания запись в файле архива может не сохраниться.

Модуль поддерживает следующие режимы обмена данными:

• обмен по протоколу Modbus TCP (порт 502) — до 3 одновременных соединений с разными Мастерами сети;

• обмен с Мастером по протоколу Modbus RTU;

• соединение и обмен данными с ПК с помощью ПО «OWEN Configurator»;
• обмен с удаленным облачным сервисом OwenCloud (необходим доступ в Интернет).

Возможен одновременный опрос по интерфейсам Ethernet и RS-485.

Примечание

При опросе по Modbus TCP и Modbus RTU адреса регистров совпадают.

Работа по протоколу Modbus TCP

Работа по протоколу Modbus RTU

Коды ошибок для протокола Modbus

Работа по протоколу MQTT

Архитектура MQTT определяет три типа устройств в сети:

• брокер – устройство (обычно – ПК с серверным ПО), которое осуществляет передачу сообщений от издателей к подписчикам;
• издатели – устройства, которые являются источниками данных для подписчиков;
• подписчики – устройства, которые получают данные от издателей.

Одно устройство может совмещать функции издателя и подписчика.

Подписка и публикация данных происходит в рамках топиков. Топик представляет собой символьную строку с кодировкой UTF-8, которая позволяет однозначно идентифицировать определенный параметр. Топики состоят из уровней, разделяемых симводом «/».

Примечание

Топики MQTT могут включать в себя заполнители – специальные символы, которые обрабатываются брокером особым образом. Существует два типа заполнителей – одноуровневый заполнитель «+» и многоуровневый заполнитель «#».

Предупреждение

Топики являются чувствительными к регистру.

Структура топиков модулей: Серия/Имя_устройства/Функция/Имя_узла/Параметр, где:

• Серия – наименование серии устройства, всегда имеет значение MX210;
• Имя_устройства – имя конкретного модуля, заданное в ПО Owen Configurator (см. раздел);
• Функция – GET (чтение значений входов или выходов модуля) или SET (запись значений выходов модуля);
• Имя_узла – тип входов или выходов (DI/DO/AI/AO);
• Параметр – название конкретного параметра (см. таблицу).

Уровни топиков модуля

Серия	Имя устройства	Функция	Имя узла	Параметр	Описание	Формат значения
MX210	Device	GET	DI	MASK	Битовая маска дискретных входов	Целочисленный
		GET	DI1–DI8	COUNTER	Значение счетчика	Целочисленный
		SET	DO	MASK	Битовая маска дискретных выходов	Целочисленный
		GET	DO	STATE	Битовая маска дискретных выходов	Целочисленный
		GET	DO	DIAGNOSTICS	Битовая маска диагностики дискретных выходов*	Целочисленный
MX210	Device	GET	MEASURMENT/PHASE/A	VOLTAGE	Напряжение	С плавающей точкой
				CURRENT	Сила тока
				PF	Коэффициент мощности
			MEASURMENT/PHASE/B	VOLTAGE	Напряжение
				CURRENT	Сила тока
				PF	Коэффициент мощности
			MEASURMENT/PHASE/C	VOLTAGE	Напряжение
				CURRENT	Сила тока
				PF	Коэффициент мощности
			MEASURMENT/PHASE/A/POWER	ACTIVE	Активная мощность
				REACTIVE	Реактивная мощность
				APPARENT	Полная мощность
			MEASURMENT/PHASE/B/POWER	ACTIVE	Активная мощность
				REACTIVE	Реактивная мощность
				APPARENT	Полная мощность
			MEASURMENT/PHASE/C/POWER	ACTIVE	Активная мощность
				REACTIVE	Реактивная мощность
				APPARENT	Полная мощность
			MEASURMENT/PHASE2PHASE/AB	ANGLE	Межфазный угол
				VOLTAGE	Межфазное напряжение
			MEASURMENT/PHASE2PHASE/BC	ANGLE	Межфазный угол
				VOLTAGE	Межфазное напряжение
			MEASURMENT/PHASE2PHASE/CA	ANGLE	Межфазный угол
				VOLTAGE	Межфазное напряжение
			MEASUREMENT	FREQUNCY	Частота сети

Пример

1. Чтение значения дискретных входов MX210/Device/GET/DI/MASK Пример полученного значения: 15 (замкнуты входы 1–4)

2. Запись значений дискретных выходов MX210/Device/SET/DO/MASK Пример записываемого значения: 15 (включить выходы 1–4)

3. Использование одноуровневого заполнителя MX210/Device/GET/+/COUNTER – будет получена информация о значениях счетчиков всех дискретных входов модуля, то есть этот топик эквивалентен набору топиков:

MX210/Device/GET/DI1/COUNTER MX210/Device/GET/DI2/COUNTER MX210/Device/GET/…/COUNTER MX210/Device/GET/DIn/COUNTER

4. Использование многоуровневого заполнителя MX210/Device/GET/# – будет получена информация о всех параметрах модуля, доступных для чтения (GET), то есть этот топик эквивалентен набору топиков:

MX210/Device/GET/DI/MASK MX210/Device1/GET/DI1/COUNTER MX210/Device/GET/DI2/COUNTER MX210/Device/GET/…/COUNTER MX210/Device/GET/DIn/COUNTER

Работа по протоколу SNMP

Протокол основан на архитектуре «Клиент/Сервер», при этом в терминологии протокола клиенты называются менеджерами, а серверы – агентами.

Менеджеры могут производить чтение (GET) и запись (SET) параметров агентов. Агенты могут отправлять менеджерам уведомления (трапы) – например, о переходе оборудования в аварийное состояние.

Каждый параметр агента имеет уникальный идентификатор (OID), представляющий собой последовательность цифр, разделенных точками. Для упрощения настройки обмена производители устройств-агентов обычно предоставляют MIB-файлы, которые включают в себя список параметров прибора с их названиями и идентификаторами. Эти файлы могут быть импортированы в SNMP-менеджер.

Действующее напряжение

Входной сигнал, поступающий на клеммы прибора, преобразуется делителем напряжения, реализованным на прецизионных резисторах, и поступает на фильтр нижних частот со срезом на частоте 70 кГц и подавлением 20 дБ/дек. Последующая обработка сигнала выполняется специализированным ΣΔ-АЦП и микроконтроллером, где рассчитывается действующее значение напряжения V_rms по следующей формуле:

где V – значение фазного напряжения;

Т – период;

K_V – коэффициент трансформации по напряжению.

Действующий ток

Входной сигнал, поступающий на клеммы прибора, проходит через токовый шунт и поступает на фильтр нижних частот со срезом на частоте 70 кГц и подавлением 20 дБ/дек. Последующая обработка сигнала выполняется специализированным ΣΔ-АЦП и микроконтроллером, где действующий ток I_rms рассчитывается по следующей формуле:

где I – значение фазного тока;

K_I – коэффициент трансформации по току.

Полная, активная и реактивная мощности

Значения полной, активной и реактивной мощности получают вычислением по формулам, приведенным ниже:

• полная мощность —

  

• активная мощность —

  

    где φ – угол смещения между V и I.

• реактивная мощность —

  

Частота первой гармоники

Примечание

Частота сети измеряется только по фазе А.

Для измерения частоты первой гармоники используется функция специализированного АЦП «пересечение сигналом нулевого уровня». В первом канале напряжения АЦП формирует сигналы для микроконтроллера, разница между которыми по времени пересчитывается в частоту. Значение частоты должно попадать в диапазон от 45 до 65 Гц.

Коэффициент мощности

Значения коэффициента мощности cos φ прибор подсчитывает по следующей формуле:

Коэффициент мощности прибор вычисляет в номинальном диапазоне измерения. Для измерений за пределами номинального диапазона следует применять измерительный трансформатор.

Коэффициент трансформации

Внешние трансформаторы используют, если измеряемые величины выходят из рабочего диапазона прибора.

Коэффициент трансформации задается при помощи ПО «OWEN Configurator».

Коэффициенты можно задавать независимо для каждой фазы.

Режим встроенной фильтрации

Режим измерения угла

Профиль мощности

Для записи значения профиля мощности потребления и мощности отдачи предусмотрены отдельные регистры Modbus.

Показания мощности накапливаются в АЦП путем суммирования значений с частотой опроса 8 кГц (по факту это интеграл по времени).

Чтение профиля мощности с АЦП производится с частотой 1 Гц. Обновление данных в регистрах происходит с периодичностью, указанной пользователем при конфигурировании. Для корректного учета профиля мощности ее значение пишется в архив. Частота архивации настраивается пользователем.

Диагностика работы измерительных входов

Группа входов DI1–DI8 модуля выполняет определение логического уровня.

Для каждого входа задействован счетчик импульсов, поступающих на вход.

Внимание

Для работы с сигналами частотой более 40 Гц при скважности 0,5 и менее не следует включать подавление дребезга контактов, так как полезный сигнал будет принят за дребезг и пропущен.

Если счетчик переполнился, то соответствующий регистр обнуляется автоматически. Последовательность действий для принудительного обнуления приведена, см. раздел

Значения состояния дискретных входов хранятся в виде битовой маски и считываются из соответствующего регистра.

Каждый дискретный выход может работать в одном из следующих режимов:

• переключение логического сигнала;
• генерация ШИМ сигнала.

Для выбора режима и изменения параметров выхода следует записать значения в соответствующие Modbus-регистры (см. раздел).

Каждый выход прибора можно перевести в безопасное состояние.

Модуль переводит выход в безопасное состояние, если прибор не получает команд от Мастера сети после того, как истекает время, заданное в регистре «Таймаут». На выходе модуля устанавливается значение параметра «Безопасное состояние» в процентах (от 0 до 100 %). Это значение определяет коэффициент заполнения ШИМ.

Тайм-аут задается пользователем. Если значение регистра «Таймаут» равно 0, то безопасное состояние не используется. Выходы будут работать в режиме, который был установлен при предыдущем использовании модуля, до получения новой команды от Мастера сети или от облачного сервиса.

Если счетчик состояний входа переполнился, то соответствующий регистр обнуляется автоматически. Для принудительного обнуления счетчика следует записать значение 0 в регистр сброса значения счетчика.