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 счетчика (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".