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Introduzione e panoramica

Questo documento descrive il funzionamento e la definizione dell'interfaccia del Panoramic Power Bridge in modalità stand-alone. In questa modalità, il Bridge implementa un protocollo Modbus TCP/RTU che invia le letture di corrente dei sensori a un server locale. Il server locale funge da server master Modbus e il Bridge funge da slave Modbus TCP/RTU.

L'immagine sottostante mostra un tipico diagramma di rete per un Bridge che funziona in modalità autonoma:

• I Sensor trasmettono le letture ogni 10 secondi al Bridge tramite comunicazioni wireless proprietarie.
• Per ogni sensore configurato, il Bridge memorizza l'ultima misurazione ricevuta. Questa verrà memorizzata finché non verrà sovrascritta da una nuova misurazione proveniente dallo stesso sensore o finché il Bridge non verrà resettato.
• Un dispositivo master Modbus TCP/RTU (in genere un computer o un PLC) si collega al Bridge tramite una rete locale (LAN) o un cavo RS485 e interroga i Bridge per i dati dei sensori.
• Il dispositivo master Modbus può connettersi a più Bridge , ognuno dei quali riceve più sensori.
• La configurazione Bridge avviene tramite il server web integrato nel Bridge , utilizzando il browser web di un laptop connesso alla LAN.

Figura 1: Diagramma di rete

Requisiti hardware e di rete

Hardware supportato

• Sensor : PAN-10 , PAN-12 , PAN-14 e PAN-42.
• L' interfaccia Modbus supporta anche la lettura degli ingressi a impulsi del Bridge (Gen4 e superiori)
• La soluzione Modbus TCP è supportata da Gen3 e versioni successive e richiede il firmware v470 o superiore. Per supportare i sensori PAN-42 e/o l'interfaccia RTU, è necessario il firmware v476.
• In modalità stand-alone, ogni Bridge supporta fino a 32 punti dati (un sensore monofase o una fase in un sensore trifase).

Reti LAN supportate

Per funzionare in modalità Modbus TCP, il Bridge deve essere configurato per la connettività Ethernet. Un Bridge configurato per la connettività di rete cellulare supporta Modbus RTU ma non Modbus TCP.

Assegnazione di un indirizzo IP Bridge fisso

Affinché Modbus TCP funzioni correttamente, il master Modbus deve essere in grado di raggiungere ripetutamente uno specifico Bridge tramite il suo indirizzo IP o nome DNS. La soluzione richiede l'assegnazione di un indirizzo IP statico fisso al Bridge . Questo può essere fatto selezionando "IP fisso" nelle impostazioni di rete Bridge , oppure utilizzando DHCP, assicurandosi che il server DHCP assegni sempre lo stesso indirizzo IP al Bridge specifico.

Assegnazione di un indirizzo Slave

Affinché Modbus RTU funzioni correttamente, al Bridge viene assegnato un indirizzo base (slave) e il master Modbus deve disporre di un elenco di tutti i Bridge monitorati e dei relativi indirizzi base (compresi nell'intervallo da 1 a 247).

Configurazione Bridge

La configurazione Bridge viene effettuata tramite il browser web del laptop, utilizzando il server web integrato nel Bridge .

La configurazione iniziale Bridge , inclusa l'impostazione di un indirizzo IP fisso da utilizzare in seguito, viene effettuata tramite un laptop collegato direttamente. Consultare la sezione " Accesso all'interfaccia web Bridge " nel Manuale Bridge Gen 4+.

Una volta assegnato un IP fisso al Bridge Bridge impostata la Disponibilità dell'interfaccia utente di amministrazione del Bridge nella schermata Configurazione Bridge su Sempre , è possibile effettuare ulteriori configurazioni accedendo all'indirizzo IP Bridge da un browser web. Il laptop utilizzato per tale configurazione deve disporre di un percorso HTTP verso il Bridge .

Requisiti NTP

Per funzionare correttamente, il Bridge ha bisogno di un orologio in tempo reale (RTC). Poiché il Bridge non ha un RTC hardware alimentato a batteria, riceve l'ora tramite un server NTP standard.

Il Bridge ottiene l'ora NTP, come parte del processo di avvio, utilizzando il seguente processo:

• Se è definito un IP del server NTP dedicato, proverà a ottenere l'ora da quel server
• In alternativa, proverà a ottenere l'ora da un elenco di server NTP pubblici noti
• Se entrambe le opzioni sopra indicate falliscono, l'ora verrà ricavata dal server basato su cloud.

L'opzione 3 sopra indicata funziona solo in modalità "Connetti a PowerRadar" o "modalità combinata" (vedere la sezione "Configurazione della connessione" di seguito). Pertanto, quando si lavora in modalità "Modbus TCP autonomo ", è necessario definire un server NTP nella LAN o, in alternativa, implementare nel firewall l'accesso NTP in uscita ai server pubblici.

Un'altra opzione è quella di impostare l'orologio in tempo reale tramite l' interfaccia Modbus (scrivendo nei registri 1-2, vedere Tabella 1). Questo sovrascriverà qualsiasi ora recuperata durante il processo di avvio.

Parametri Modbus

Questi parametri sono necessari quando si imposta la connessione dal Modbus Master:

Il Bridge L'interfaccia Modbus TCP è abilitata tramite la porta TCP 502

Il valore di timeout consigliato per il Master è 5 secondi .

Viene utilizzato l'ordine delle parole di scambio di byte Little Endian

Per Modalità Modbus RTU : interfaccia RS485 impostata a 38400 Baud, 8 bit di dati, nessuna parità, un bit di stop e nessun handshake (nessun DSR, CTS, DTR, RTS). I messaggi di richiesta possono ricevere risposte fino a 125 registri dati. Consultare il manuale Bridge Gen 4+ per i dettagli sul connettore Bridge Modbus (RS485). Nota: per l'interfaccia RS485 è possibile utilizzare un collegamento USB-RS485.

Bridge Modello software Modbus

Mappa dei registri Modbus

Questa sezione è destinata al programmatore Modbus Host. La tabella seguente mostra la mappa dei registri Bridge così come viene visualizzata sul Modbus Master:

Tabella 1: Mappa del registro Bridge

La mappa contiene 4 aree principali:

• Impostazioni data/ora Bridge – Registri di attesa 1-2 - Qui l' host Modbus può impostare o leggere il blocco RTC in tempo reale del Bridge . Può essere utilizzato se non è presente alcun server RTC raggiungibile dal Bridge .
• Informazioni Bridge – Registri di input 1-12 - Tabella 1.1 - Vari dati sullo stato Bridge
• Letture Sensor : qui vengono recuperate le letture dei sensori.
• Ci sono 3 tabelle con le letture dei sensori : (N = numero di slot da 0 a 31)
  • Tabella 1.2 – Registri di input 2001-2010 +20N Sensor Letture principali del sensore – Una matrice di 32 slot x 20.
  • Tabella 1.3 - Registri di input 3001-3004 +4N – Parametri estesi - Array di 32 slot x 4 registri ciascuno
  • Tabella 1.4 - Registri di input 3501-3518 +18n – Parametri aggiuntivi – Array di 9 slot x 18 registri ciascuno (per un massimo di 3 sensori PAN42). Qui n = 0-8 (additional_idx–1 dalla tabella 1.3)
  •      NOTA: Per i parametri aggiuntivi di un sensore PAN42, utilizzare additional_idx dalla tabella 1.3 per ottenere la voce associata nella tabella 1.4.
    Parametri aggiuntivi: Tabella 1.4(n), dove n = Tabella 1.3(additional_idx – 1) (intervallo 0-8)
• Letture del contatore di impulsi n. 1 e n. 2 : contengono i contatori per i due ingressi di impulsi del Bridge . Tabelle 1.5 e 1.6: registri di ingresso 5001-5005 per il contatore di impulsi n. 1, registri di ingresso 5006-5010 per il contatore di impulsi n. 2.
  Nota: il bridge conta sia i fronti di salita che di discesa degli impulsi. Ciò significa che per un dispositivo con uscita KY, il conteggio deve essere diviso per 2.
• Segnalazioni di errore EEPROM PAN42 – Il PAN42 utilizza una EEPROM per salvare i contatori di energia. Salva i contatori ogni 20 secondi. In caso di interruzione di corrente, al ritorno della corrente, vengono ripristinati gli ultimi valori salvati. Se la lettura dalla EEPROM o la scrittura nella EEPROM fallisce, il PAN42 invia una segnalazione di errore (errore 1 o 2). I contatori di energia si azzerano quando il valore supera la dimensione di 32 bit (da 0xFFFFFFFF a 0). In questo caso invia una segnalazione di errore 3. L' utente può azzerare i contatori premendo un pulsante interno (vedere il Manuale Utente del PAN-42 ). Questa azione invia la segnalazione di errore 4.
  
   

Esempio di allocazione dello slot Sensor

L'immagine seguente mostra un esempio di come funziona il modello software del sensore:

Figura 2: Esempio di modello software

Nell'esempio sopra:

• Solo due dei 32 slot Bridge sono stati assegnati ai sensori.
• Lo slot n. 1 è stato assegnato al sensore S/N 12345678
• Lo slot n. 2 è stato assegnato al sensore S/N 12312312
• Gli slot dal n. 3 al n. 32 non sono stati assegnati ad alcun sensore e rimangono vuoti.
• Ogni volta che viene ricevuto un messaggio da uno dei due sensori (12345678 o 12312312), la sezione dati sensore della tabella verrà aggiornata. L'aggiornamento sovrascriverà i dati precedenti.
• Possiamo anche vedere un altro sensore (S/N 55555555) che viene ricevuto dal Bridge ma non è stato assegnato ad alcuno slot. I dati di questo sensore verranno ignorati quando il Bridge è in modalità Modbus TCP.
  Nella modalità "Connetti a PowerRadar" o " Modalità combinata", tutti i dati dei sensori vengono inviati simultaneamente al server basato su cloud, indipendentemente dall'assegnazione.

Letture Sensor

Come mostrato nella Figura 2 sopra, ogni slot del sensore contiene i dati del sensore. Questa sezione esaminerà e spiegherà i dati del sensore memorizzati per ogni slot.

Figura 3: Archiviazione dei dati Sensor

Come si può vedere nell'immagine, ogni slot del sensore riserva 40 byte di memoria e memorizza i seguenti valori:

• Stato – Indica lo stato della lettura dello slot specifico.
• Numero di serie Sensor : è il numero di serie del sensore associato a questo slot
• Timestamp – Timestamp UNIX Epoch dell'ultimo messaggio ricevuto dal sensore. Rappresenta il numero di secondi trascorsi dalle 00:00:00 di giovedì 1° gennaio 1970, ora UTC (Coordinated Universal Time), meno i secondi intercalari.
• Corrente [A] – La corrente calibrata (in A) misurata nell'ultimo messaggio del sensore ricevuto.
• RSSI – indicazione dell’RSSI (intensità del segnale) dell’ultima misurazione in dBm .

Durante la lettura dei dati, il registro di stato deve essere analizzato per primo. In base al suo contenuto, gli altri registri devono essere elaborati come mostrato nella tabella:

Tabella 2: Stato Sensor

Registri contaimpulsi

Bridge Gen 4 (e superiori) supportano due ingressi a impulsi. Il Bridge conta gli impulsi su ciascuno degli ingressi e fornisce questi dati nei registri.

Chiavi di calibrazione Sensor (non PAN-42)

Ogni sensore Panoramic viene calibrato durante la produzione e per ogni sensore viene generata una chiave di calibrazione univoca. Questa chiave viene utilizzata per calibrare le misurazioni grezze del sensore al fine di ottenere la massima precisione.

Quando si lavora in modalità Connesso a PowerRadar, le misurazioni grezze vengono calibrate nel cloud. In modalità stand-alone, invece, la calibrazione viene eseguita sul Bridge stesso, utilizzando una chiave di calibrazione univoca.

La chiave di calibrazione è una stringa alfanumerica specifica del sensore, composta da 15 caratteri (ad esempio ACD43-XU3V5-Z7RF3), che deve essere fornita quando si assegna un sensore da utilizzare in modalità autonoma e in modalità doppia.

Per ottenere una chiave di calibrazione per un sensore specifico, utilizzare una delle seguenti opzioni:

• Recupero automatico della chiave di calibrazione : se il laptop utilizzato per configurare il Bridge dispone di accesso a Internet, è possibile recuperare automaticamente una chiave di calibrazione durante la definizione del sensore nel Bridge . Questo è il modo più semplice ed efficiente per ottenere la chiave di calibrazione. L'accesso a Internet è richiesto solo per il laptop utilizzato per impostare il Bridge e solo durante la configurazione.
• Recupero manuale della chiave di calibrazione – Nei rari casi in cui l'accesso a Internet non sia disponibile durante la configurazione Bridge , contattare l'assistenza aprendo un ticket all'indirizzo www.powerradar.energy/support e fornire i numeri di serie dei sensori necessari. Verrà fornito un file contenente le rispettive chiavi di calibrazione da inserire manualmente nel Bridge .

Configurazione Bridge per la modalità autonoma

Per funzionare in modalità stand-alone, il Bridge deve essere configurato tramite l'interfaccia web integrata. Questa procedura è spiegata in dettaglio nel Manuale Bridge Gen 4+.

Connettiti all'interfaccia web del Bridge

La configurazione iniziale Bridge viene eseguita forzando il Bridge in modalità di configurazione e collegando direttamente un laptop con un cavo Ethernet punto-punto.

Il processo completo è definito nella sezione " Accesso all'interfaccia web del Bridge " nel Manuale Bridge Gen 4+.

Imposta la modalità di rete

1. Passare alla scheda " Configurazione di rete" e impostare la modalità di rete Bridge
2. Si noti che solo le reti "Ethernet" supportano la modalità Modbus TCP autonoma . La modalità Modbus RTU autonoma può funzionare insieme a qualsiasi modalità di rete.
3. Impostare la configurazione IP per il Bridge . In modalità stand-alone, è necessario utilizzare un IP statico (o DHCP con garanzia di IP fisso) per consentire al Modbus TCP master di indirizzare ripetutamente questo Bridge .

Figura 4: Schermata di configurazione della rete

Imposta la modalità di connessione

1. Passare alla scheda " Configurazione connessione" per impostare le preferenze di connessione Bridge .
2. Per impostazione predefinita, il Bridge è configurato per "Connettersi a PowerRadar"
3. Selezionare " Abilita modalità Modbus autonoma " per abilitare l'opzione della modalità Modbus.
4. Selezionare ' Modbus TCP ' per abilitare l'opzione Modbus TCP oppure ' Modbus RTU ' per abilitare l'opzione Modbus RTU.
5. Per l' opzione Modbus RTU, immettere l' indirizzo di base Modbus (da 1 a 247).
6. Impostare la velocità della porta RTU (bps) dal menu a discesa.
7. Si noti che è possibile impostare contemporaneamente le modalità 'PowerRadar' e ' Modbus ' . In questo caso:
   1. Il Bridge invierà i dati dei sensori al server basato su cloud (tutti i sensori ricevuti).
   2. Parallelamente, renderà disponibili i dati dei sensori per Modbus (solo sensori assegnati).

Figura 5: Schermata di configurazione della connessione

Definisci l'accessibilità dell'interfaccia utente Bridge

Per una maggiore sicurezza, l' interfaccia utente Bridge è accessibile per impostazione predefinita solo durante la modalità di configurazione, utilizzando un laptop collegato tramite cavo.

È possibile modificare questa configurazione, rendendo l'interfaccia utente accessibile da qualsiasi laptop nella stessa LAN del Bridge . Sebbene meno sicura, questa modalità può essere utile durante i test e la configurazione dei sensori quando vengono apportate modifiche frequenti e ripetute all'interfaccia utente Bridge . Si consiglia vivamente di impostare una password di amministratore univoca.

1. Passare alla scheda " Configurazione Bridge "
2. Scegli l'accessibilità dell'interfaccia utente Bridge :
   1. Per la massima sicurezza , seleziona " Solo in modalità configurazione" : in questa modalità, l' interfaccia utente Bridge è accessibile solo da un laptop con connessione Ethernet diretta e solo quando il Bridge è in modalità configurazione.
   2. Scegli " Sempre" per la massima flessibilità : in questa modalità, l' interfaccia utente Bridge è disponibile da qualsiasi dispositivo con accesso alla rete Bridge . Questa modalità è consigliata solo durante il periodo di configurazione e dopo aver impostato una password amministratore univoca.

Figura 6: Configurazione Bridge

Assegnare i sensori agli slot

Ogni sensore da utilizzare tramite l' interfaccia Modbus deve prima essere assegnato a una posizione specifica (slot) all'interno del Bridge . Una volta assegnato, è garantito che le letture del sensore siano sempre in un indirizzo di registro fisso.

Le letture provenienti dai sensori che non sono stati assegnati a uno slot non verranno fornite tramite l' interfaccia Modbus (ma continueranno a essere inviate al server basato su cloud se nella pagina di configurazione della connessione è impostata l' opzione " Connetti a PowerRadar" ).

Figura 7: La scheda del Sensor

Assegna un sensore a uno slot

1. Vai alla scheda " Sensor " 
2. Selezionare uno slot vuoto e premere l'icona '+'. Per il sensore PAN42, assicurarsi che siano disponibili anche i due slot seguenti (il sensore PAN42 richiede 3 slot vuoti consecutivi).
3. 

Figura 8: Il menu di selezione del tipo di Sensor

1. Per PAN10, PAN12 e PAN14:
   4. Scegli Sensor .

Figura 9: Aggiungi Sensor pop-up

b. Digitare il numero di serie del sensore.
c. Digitare la chiave di calibrazione se disponibile oppure fare clic su " Ottieni chiave di calibrazione" per recuperarla e inserirla automaticamente (il sito Web deve essere raggiungibile dal laptop di configurazione).
d. Premere il pulsante Salva .

Figura 10: Aggiungi Sensor PAN42 Pop-up

a. Digitare il numero di serie del sensore. Il sensore è registrato in 3 slot (per 3 fasi)
b. Premere il pulsante Salva .

Il sensore è ora assegnato allo slot. Le nuove letture verranno visualizzate in questa schermata e rese disponibili tramite l' interfaccia Modbus TCP/RTU.

Nota 1: la modalità stand-alone supporta i seguenti tipi di sensori: PAN10, PAN12, PAN14 e fino a 3 sensori PAN42.

Nota 2: La chiave di calibrazione è un valore univoco, per sensore, utilizzato dal Bridge per calibrare ogni lettura in termini di accuratezza. È un valore obbligatorio, specifico per il sensore. PAN42 non necessita di calibrazione.

Nota 3: cliccando su "Ottieni chiave", il browser comunica con la piattaforma per ottenere la chiave di calibrazione. È quindi essenziale che il laptop disponga di connettività Internet.

Nota 4: in caso di problemi nel recupero della chiave di calibrazione, contattare l'assistenza che può fornire un elenco offline delle chiavi di calibrazione da inserire manualmente.

Elimina un sensore dall'elenco

Per eliminare un sensore dall'elenco, premere l'icona del cestino all'inizio della riga. Confermare l'eliminazione.

È possibile eliminare un sensore PAN-42 premendo il cestino su una qualsiasi delle 3 linee del sensore; tutte e 3 le linee verranno eliminate.

Visualizza le letture Sensor

Le letture Sensor sono disponibili nella scheda " Sensor ". Ogni sensore assegnato visualizzerà l'ultima lettura ricevuta. Una nuova lettura sovrascriverà la lettura precedente.

1. Passare alla scheda " Sensor " . Questa scheda è accessibile solo quando è selezionata l'opzione " Configurazione connessione" > " Abilita modalità Modbus autonoma " .
2. Gli slot assegnati mostreranno i seguenti valori per PAN10, PAN12, PAN14 e PAN42:
   1. S/N Sensor : numero di serie del sensore assegnato
   2. Corrente [A] : ultima misurazione calibrata in Ampere.
   3. RSSI [ dBm ]: intensità del segnale ricevuto dell'ultima misurazione.
   4. Timestamp : ora dell'ultima misurazione.

Nota 1: le letture correnti mostrate qui sono già state calibrate individualmente dal Bridge per garantire la precisione, utilizzando la chiave di calibrazione.

Nota 2:
Le letture di corrente PAN10 e PAN12 possono essere utilizzate così come sono. Per PAN14, questi valori devono essere moltiplicati per la corrente di trasformazione del trasformatore di corrente utilizzato. (La corrente di trasformazione è definita come il rapporto tra la corrente di trasformazione utilizzata e 5; ad esempio, per un trasformatore di corrente da 400 A, la corrente di trasformazione è 400/5 = 80)

Per PAN42 la tabella mostrerà i seguenti valori aggiuntivi:

1. Tensione [V] : l'ultima misurazione in Volt RMS
2. Potenza attiva [W] : l'ultima misurazione in Watt
3. Potenza reattiva [VAR]: l'ultima misurazione in VAR
4. Fattore di potenza : l'ultimo fattore di potenza misurato
5. Frequenza [Hz] : l'ultima misurazione in Hertz

Nota 3:
Per PAN42 i valori di lettura della corrente, della potenza attiva e della potenza reattiva devono essere moltiplicati per la corrente di trasformazione del trasformatore di corrente utilizzato.

Nota 4 :
Per PAN42, i valori di Energia attiva consumata ed Energia attiva esportata devono essere moltiplicati come segue:

Energia [Wh] = Valore X Tasso CT X 15,625 

Figura 11: Elenco dei Sensor – Valori principali

Scorri verso destra per ulteriori letture:

Figura 12: Elenco dei Sensor – Letture aggiuntive 
 

Configurare l' interfaccia Bridge Pulse

1. Passare alla scheda "Impostazione impulsi" 
2. Abilita l'ingresso impulsivo 1, 2 o entrambi
3. Gli impulsi abilitati vengono resi disponibili per Modbus TCP /RTU in base al valore ' Configurazione connessione' > ' Abilita modalità Modbus autonoma' e vengono inviati al server basato su cloud in base al valore ' Configurazione connessione' > ' Connetti a PowerRadar' .
4. Gli ingressi a impulsi sono di tipo KY (2 terminali), ma il contatore conta sia il fronte di salita che quello di discesa degli impulsi. Se il dispositivo collegato è di tipo KY, è necessario dividere il valore del contatore riportato per 2. Se il dispositivo collegato è di tipo KYZ, collegare i terminali K e Y oppure i terminali K e Z. Non è necessario dividere il valore del contatore riportato per 2.

Figura 13: Scheda Impostazione impulso 
 

Configurazione LED Bridge per modalità autonome

Il Bridge contiene tre indicatori LED hardware che cambiano in base alle operazioni Bridge .

In modalità "Standalone", il LED centrale del Bridge (LED di stato del collegamento) supporta il seguente comportamento:

Modalità Modbus TCP:

• Lampeggio lento di 1 secondo in giallo finché non viene stabilita la connessione alla rete locale (come nella modalità " Connetti a PowerRadar" ). Verde fisso al termine dell'operazione.
• Verde , lampeggia più velocemente di 0,4 secondi se è stata stabilita una connessione di rete locale ma non è stata rilevata alcuna connessione Modbus da un dispositivo master .
• Verde fisso quando viene rilevata una connessione al dispositivo master Modbus.

Modalità Modbus RTU:

• Verde fisso quando vengono rilevati messaggi di richiesta di un dispositivo master Modbus.
• Verde , lampeggia più velocemente di 0,4 secondi dopo circa 45 secondi di assenza di richieste dal dispositivo master Modbus .

In modalità ' Combinata' (Server basato su cloud e Modbus )

Per la comunicazione con la rete, non vi è alcuna modifica nel comportamento del LED quando è in " Connetti a Modalità 'PowerRadar' o ' Combinata' . Il LED verde indica la comunicazione con il Master come descritto sopra, in parallelo con la rete.