Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Programowalne przekaźniki logiczne z serii OPTA z obsługą interfejsu RS485

Article Image
W świecie automatyki przemysłowej trudno przecenić znaczenie sprawnej oraz niezawodnej komunikacji. Jednym z najczęściej stosowanych standardów transmisji danych w instalacjach przemysłowych pozostaje RS-485 – interfejs, który mimo upływu lat wciąż stanowi fundament wielu systemów sterowania. W połączeniu z protokołem Modbus RTU umożliwia on komunikację z szeroką gamą urządzeń peryferyjnych – takich jak czujniki temperatury, liczniki energii, falowniki czy moduły wejść/wyjść. Jednym z nowoczesnych urządzeń przystosowanych do tego typu komunikacji jest programowalny przekaźnik logiczny Finder OPTA. To kompaktowe, a jednocześnie niezwykle funkcjonalne rozwiązanie może odgrywać rolę zarówno sterownika, jak i inteligentnego węzła komunikacyjnego w bardziej zaawansowanych systemach automatyki.

Dwie wersje – dwa światy: Arduino i Codesys

Finder OPTA występuje w dwóch wersjach: jedna z nich przeznaczona jest do programowania w środowisku Arduino IDE lub Arduino PLC IDE, natomiast druga opiera się na popularnym oprogramowaniu Codesys, szeroko stosowanym w aplikacjach przemysłowych. Dzięki tej elastyczności z obsługą urządzenia poradzi sobie zarówno programista znający języki wysokiego poziomu, takie jak C czy C++, jak też automatyk korzystający z języków typowych dla sterowników PLC, takich jak LAD, FBD czy ST. Dodatkowo w przypadku osób zaznajomionych już z Codesys programowanie OPTA staje się intuicyjne i niezwykle szybkie.

Bogate możliwości komunikacyjne i prostota programowania

Obie wersje Finder OPTA wyposażone są w port komunikacyjny RS-485 obsługujący Modbus RTU, a ponadto oferują również możliwość komunikacji poprzez Modbus TCP/IP, a nawet Wi-Fi i Bluetooth dzięki wbudowanemu modułowi bezprzewodowemu. Wgrywanie programu na sterownik OPTA jest wyjątkowo proste – wystarczy podłączyć wbudowany w jego obudowę port USB do komputera za pomocą przewodu USB typu C.

Elastyczność wejść i wyjść oraz opcje rozbudowy

OPTA wyróżnia się dużą funkcjonalnością i nadaje się do wielu zastosowań, zarówno w automatyce budynkowej, jak i przemysłowej. Wyposażona jest w 8 wejść cyfrowo-analogowych obsługujących standardowe sygnały napięciowe 0...10 V oraz 4 wyjścia przekaźnikowe o obciążalności do 10 A. Warto zauważyć, że elastyczność OPTY pozwala na zadecydowanie przez użytkownika, jaki charakter będą miały porty wejściowe. Dodatkowo istnieje możliwość rozbudowy systemu o dedykowane moduły rozszerzeń, dostępne zarówno dla wersji Arduino Pro, jak i Codesys.

Dzięki temu użytkownik może elastycznie dostosować konfigurację do swoich potrzeb.

Rysunek 1. Połączenie dwóch sterowników OPTA pozwala na decentralizację logiki sterowania oraz łatwe rozbudowanie istniejącego systemu, bez konieczności ingerencji w całą instalację

Moduły rozszerzeń EMR, SSR i ANALOG – więcej możliwości sterowania

W przypadku gdy zabraknie dostępnych wejść lub wyjść – na przykład w wyniku podłączenia wielu czujników lub konieczności sterowania większą liczbą elementów wykonawczych – z pomocą przychodzą moduły rozszerzeń EMR i SSR. Każdy z nich oferuje 16 dodatkowych wejść cyfrowo-analogowych, natomiast EMR wyposażony jest ponadto w 8 wyjść przekaźnikowych o obciążalności 6 A, a SSR – w 8 wyjść półprzewodnikowych 3 A. Wyjścia typu SSR są szczególnie przydatne w aplikacjach, w których konieczne jest szybkie i częste przełączanie, ponieważ nie mają mechanicznych styków – a to znacznie wydłuża żywotność w warunkach intensywnej eksploatacji, w porównaniu do klasycznych przekaźników elektromechanicznych. Do aplikacji, w których kluczowe są precyzyjne pomiary temperatury, dostępny jest moduł rozszerzający ANALOG, umożliwiający podłączenie czujników PT100, zarówno w wersji dwuprzewodowej, jak i trójprzewodowej. Ta druga opcja pozwala na kompensację wpływu rezystancji przewodów pomiarowych, co przekłada się na większą dokładność odczytów. Moduł ten udostępnia również wejścia analogowe 0...10 V oraz 4...20 mA, a także 4 wyjścia PWM, które można zastosować na przykład do ściemniania oświetlenia lub sterowania prędkością obrotową silników.

Komunikacja przez RS-485 – zasady działania i zalety

OPTA oferuje łatwy w obsłudze interfejs RS-485, który zapewnia niezawodną transmisję danych na duże odległości i jest odporny na zakłócenia dzięki zastosowaniu magistrali różnicowej. Standard ten nie definiuje jednak samego protokołu komunikacji, dlatego do właściwej interpretacji i obsługi danych potrzebny jest protokół wyższego poziomu, taki jak Modbus RTU. Jest to sprawdzony protokół komunikacji szeregowej oparty na architekturze master-slave i szeroko stosowany zarówno w automatyce budynkowej, jak i przemysłowej. W ramach tego protokołu każde urządzenie w magistrali ma swój indywidualny adres, na który reaguje w momencie, gdy zostanie wywołane przez jednostkę nadrzędną. Pozostałe urządzenia ignorują komunikat, jeżeli adres nie odpowiada ich przypisanemu identyfikatorowi. Warto pamiętać, że z uwagi na ograniczenia fizyczne RS-485 liczba urządzeń typu slave powinna być ograniczona do 32, aby zapewnić stabilność komunikacji.

Łączenie wielu sterowników OPTA w jednym systemie

Przykładowym zastosowaniem omawianych urządzeń może być połączenie dwóch sterowników Finder OPTA w celu wymiany danych – jeden pełni wówczas funkcję mastera, a drugi działa jako slave. Do obu urządzeń należy doprowadzić napięcie z zakresu 12...24 V DC oraz połączyć je interfejsem RS-485. Tego typu konfiguracja pozwala na decentralizację logiki sterowania oraz łatwe rozbudowanie istniejącego systemu bez konieczności ingerencji w całą instalację. Na przykład jedna OPTA może sterować linią produkcyjną, druga odpowiada za proces paletyzacji, ale obie muszą się ze sobą komunikować w czasie rzeczywistym. Można również rozszerzyć system o kolejne jednostki slave, gdzie każda OPTA zbiera dane, realizuje logikę sterowania i przekazuje informacje do głównego sterownika (urządzenia nadrzędnego). Taka architektura zmniejsza ilość okablowania, upraszcza diagnostykę oraz ułatwia rozdzielenie zadań pomiędzy różne urządzenia.

Fotografia 2. Dzięki dostępnym modułom rozszerzeń możliwości sterownika OPTA są w zasadzie nieograniczone

Biblioteki programistyczne i kod komunikacji w Arduino

Dla sterowników OPTA w wersji z Arduino Pro dostępne są biblioteki ArduinoModbus.h oraz ArduinoRS485.h, które oferują funkcje służące m.in. do inicjalizacji serwera RTU, odpowiadania na zapytania, ustawiania parametrów połączenia, odczytywania bitów czy udostępniania rejestrów do odczytu i zapisu. Użytkownik może w prosty sposób zaimplementować zarówno kod dla mastera, jak i dla slave’a, uwzględniając identyczne parametry transmisji po obu stronach.

Integracja z licznikami energii Finder 7M

Oprócz łączenia sterowników, port RS-485 pozwala także na podłączenie zewnętrznych urządzeń, takich jak liczniki energii elektrycznej z serii 7M firmy Finder. Są to liczniki z certyfikatem MID, wyposażone w wyświetlacze LCD, które poza pomiarem zużycia energii w kWh oferują również odczyt wielu parametrów chwilowych, takich jak napięcie, natężenie prądu, moc czynna i bierna, częstotliwość oraz kierunek przepływu energii. Liczniki te znajdują zastosowanie m.in. w stacjach ładowania pojazdów elektrycznych czy instalacjach mieszkaniowych i komercyjnych, gdzie analiza zużycia prądu staje się coraz ważniejszym elementem efektywnego zarządzania energią.

Zbieranie i wizualizacja danych energetycznych

Urządzenia z serii 7M dostępne są w wersjach jedno- i trójfazowych, obsługują komunikację Modbus RTU, a dzięki wbudowanemu modułowi NFC można je konfigurować i odczytywać z poziomu aplikacji mobilnej Finder Toolbox. Jeśli jednak zależy nam na bardziej zaawansowanej analizie zużycia energii, interfejs RS-485 umożliwia pobieranie danych z liczników bezpośrednio do urządzeń z serii OPTA. W wersji z Arduino dostępna jest dedykowana biblioteka Finder7M.h, która upraszcza proces konfiguracji i odczytu parametrów z liczników. Zgromadzone przez sterownik dane można następnie przesłać do chmury Arduino, gdzie możliwa jest ich wizualizacja w postaci dashboardów i wykresów, prezentujących aktualne i sumaryczne zużycie energii.

Obsługa liczników w Codesys – prosta konfiguracja, czytelne wyniki

W przypadku OPTA z oprogramowaniem Codesys proces konfiguracji komunikacji z licznikami energii serii 7M przebiega również w sposób logiczny i przejrzysty. Całość sprowadza się do kilku podstawowych kroków, które można zrealizować bez konieczności pisania skomplikowanego kodu. Na początku należy skonfigurować port szeregowy COM jako master Modbus RTU i określić podstawowe parametry komunikacji, takie jak prędkość transmisji, liczba bitów danych, parzystość oraz liczba bitów stopu – zgodnie z ustawieniami licznika. Kolejnym krokiem jest dodanie urządzenia slave w Codesys i nadanie mu adresu zgodnego z tym ustawionym w liczniku. Następnie wskazujemy odpowiednie adresy rejestrów, z których chcemy odczytywać dane. W Codesys, w przypadku rejestrów przechowujących wartości zmiennoprzecinkowe (typu REAL), istotne jest właściwe ustawienie kolejności bajtów – tak aby odczytane dane były poprawnie interpretowane przez Codesys. Po zakończeniu konfiguracji można przejść do testów komunikacji, uruchamiając program i obserwując w czasie rzeczywistym wartości odczytywane z licznika. Dzięki temu Finder OPTA z Codesys staje się nie tylko sterownikiem, ale również inteligentnym węzłem pomiarowym, umożliwiającym dokładną analizę zużycia energii w instalacjach jedno- i trójfazowych.

OPTA w praktyce – wydajna, skalowalna, przyszłościowa

Interfejs RS-485, w połączeniu z protokołem Modbus RTU, czyni Finder OPTA niezwykle wszechstronnym narzędziem w nowoczesnych instalacjach automatyki. Możliwość integracji z różnorodnymi urządzeniami, elastyczność programowania oraz opcje rozbudowy czynią z niej kompaktowe, ale bardzo funkcjonalne rozwiązanie do zastosowań zarówno w przemyśle, jak i w automatyce budynkowej. W dobie rosnących wymagań względem energooszczędności, elastyczności systemów i ich skalowalności, mini PLC Finder OPTA wnoszą znaczną wartość dodaną, a ich wdrożenie przynosi realne korzyści techniczne i ekonomiczne. 

Firma: Finder Polska sp. z o.o.
AUTOR
Źródło
Elektronika Praktyczna czerwiec 2025
Udostępnij
Zobacz wszystkie quizy
Quiz weekendowy
cykl Silniki krokowe w praktyce
1/8 Wraz ze zmniejszeniem napięcia zasilania silnika szczotkowego DC o połowę w stosunku do napięcia znamionowego, moc silnika i moment obrotowy zmniejsza się:
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"