Много слышал про технологию PLC (Power Line Comunication), передача данных через сеть 220 В, но в живую, де сего момента, видеть не приходилось.
На мой взгляд, главное достоинство технологии PLC в системах управления и диспетчеризации, она позволяет избежать прокладки дополнительных кабельных трасc. То есть, чем питаем, по тому и передаем данные. Так сложилось, что технология в основном применяется для систем коммерческого учета электроэнергии. Но, по моему скромному мнению, передача данных через сеть 220 В может найти применение в других отраслях народного хозяйства.
Коллеги из ООО НПП Интор г. Новочеркасск подарили два Modbus-PLC конвертера. Эти приборы Интор использует при проектировании своих систем диспетчеризации. Каждое устройство является трансивером с частотой приема-передачи от 9 до 150 кГц согласованным с сетью 220 В. Параметры обещают чувствительность приемника 0.5 мВ и амплитуду сигнала передатчика 2.5 В. Передатчик прибора обрабатывает данные поступающий через интерфейс RS-485 по протоколу Modbus ASCII/RTU и с канальной скоростью 100 Бод передает их в сеть 220 В. Приемник прибора принимает сигнал из сети 220 В и если в нем обнаруживается пакет передатчика, передает его в интерфейс RS-485. Таким образом, весь арбитраж сети передачи данных обеспечивается средствами протокола Modbus. Каждый прибор содержит нестабилизированный источник питания 24В/100 мА, что позволяет, например, запитать от него маломощный датчик.
Внешний вид со снятой крышкой:
Обратная сторона крышки:
После осмотра можно сделать следующие выводы. Сердцем прибора является микроконтроллер STM32F103. Вся часть схемы, касающаяся приема-передачи, выполнена на дискретных компонентах и операционных усилителях. Специализированных микросхем не обнаружено. Блок питания трансформаторный.
На обратной стороне крышки обозначены точки подключения прибора, (заглядывать в руководство нет необходимости). Также наименование цепей подключения написаны на разъеме. Присутствует перемычка терминатора RS-485, а также перемычка сброса к заводским установкам.
На крышке прибора присутствуют индикаторы: включения прибора (Сеть), передача данных по интерфейсу RS-485, передача данных по сети 220 В (PLC). Световоды индикаторов герметично вклеены в крышку корпуса, что вместе с герметичными вводами проводов вполне обеспечивает уровень защиты IP65.
Разъемы для подключения подписаны, если вы не догадались посмотреть на крышку с обратной стороны, информацию для подключения можно прочитать на самом разъеме.
Настройки прибора производится с помощью программы под Windows, через преобразователь USB-RS-485.
Доступны:
стандартные скорости обмена от 2400 до 115200;
передача данных по 7 или 8 бит;
контроль четности (Even/Odd);
тип протокола Modbus ASCII/RTU;
Соответственно выбранные настройки должны совпадать с настройками интерфейса RS-485 подключаемого датчика. Стоит отметить, что для подключения к прибору программой настройки необходимо знать настройки интерфейса прибора. Видимо, для того чтобы не «зашить прибор насмерть» и существует перемычка сброса к заводским настройкам.
Как объяснили коллеги, выбор частоты приема-передачи достоин целой монографии. С увеличением частоты снижаются помехи от электрических приборов (блоков питания и т.п.), но растет затухание линии передачи. Дальнейшие эксперименты будем проводить на частоте 25 кГц, настройки интерфейса RS-485 9600 8N1, протокол Modbus RTU.
Для тестирования, подключим к прибору счетчик импульсов Овен СИ 30, предварительно настроив параметры интерфейса счетчика Modbus RTU 9600 8N1.
Запитаем счетчик от самого прибора, в качестве источника счетных импульсов будем использовать квадратурный энкодер.
Второй прибор подключим к персональному компьютеру через преобразователь USB RS-485.
В качестве Modbus-Мастера будем использовать Kepware OPC Server.
На скриншоте видны считываемые теги. Читать будем из всех адресных пространств счетч��ка (дискретные входы, дискретные выходы, регистры для чтения, регистры для чтения записи). Таймаут ответа установим 3000 мС.
Включаем в розетку… Работает!
Интервал обмена составляет около 2 секунд, что не удивительно при канальной скорости 100 Бод.
В диагностическом логе виден обмен пакетами с командами 1,2,3,4. Работают команды записи 5,16.
Испытания на дальность связи окончились полным провалом.… В пределах здания площадью 200 кв.м., мне не удалось найти розетку, в которой связь не работала. Точнее, ошибки обмена не возникали за время около 10-15 минут. Может быть, за большее время наблюдения удалось обнаружить ошибки обмена, но время - деньги.
Что бы оценить чувствительность, был собран аттенюатор:
Аттенюатор представляет собой LC фильтр низкой частоты. В качестве дросселя используется вторичная обмотка сетевого трансформатора индуктивностью 7.3 мГн, сопротивлением 6.5 Ом. Емкость конденсатора 0.33 мкФ, последовательно с конденсатором включен резистор сопротивлением 100 Ом.
Неудачи нас просто преследуют! И тут работает! Приборы простояли на столе около 12 часов, за это время не было ни одной ошибки обмена. Подключив к резистору аттенюатора осциллограф, сигнал прибора находящегося за аттенюатором различить не удалось. Он совершенно тонет в шумах сети и напряжении 50 Гц.
Вывод. Конвертер Modbus-PLC Радон-Шлюз производства ООО НПП Интор г. Новочеркасск соответствует заявленным характеристикам. Отличается удобством и простотой ввода в эксплуатацию, а также стандартными для систем автоматизации способами подключения оконечного оборудования. Данный прибор поможет мне в решении "важной народнохозяйственной задачи".