Schnittstellenspezifikation

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1 Schnittstellenspezifikation Modbus Parameter Spezifikation für den externen Bus des Güntner Motor Managements (GMM) Version EC (Deutsch) Güntner AG & Co. KG Controls Development Güntner AG & Co. KG Hans-Güntner-Straße Fürstenfeldbruck Phone: / Page 1 of 15 17/02/2011

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Protokoll Rahmen Schnittstellenparameter Register Übersicht Holding Register Stellgröße für Drehzahl in % Betriebsart Automatik intern Automatik extern analog Automatik extern Bus Slave extern analog...6 Slave extern Bus Regelparameter Kp Regelparameter Ti Regelparameter Td1...7 Regelparameter Kp2 (z.z. noch nicht implementiert) Regelparameter Ti2 (z.z. noch nicht implementiert) Regelparameter Td2 (z.z. noch nicht implementiert) Regelsystem-Umschaltung Sollwert Sollwert Watchdog Verwendetes Kältemittel Modbus Adresse Input Register Anzahl der Motore des GMM Zustand der digitalen Eingänge des GMM Funktion Stromeingang AI1 (4..20mA) Rohwert AI Skalierter Wert AI1 (abhängig vom gewählten Kältemittel) Funktion Stromeingang AI2 (4..20mA) Stromeingang AI2 (4..20mA) / Rohwert Skalierter Wert AI2 (abhängig vom gewählten Kältemittel) Funktion Widerstandseingang Widerstandseingang AI3 / Rohwert Skalierter Wert AI3 (GTF210) Funktion Spannungseingang AI4 (0..10V) Spannungseingang AI4 (0..10V) / Rohwert Spannungseingang AI4, skalierter Wert Status Handsteuerung Stellwert Handbetrieb Angabe Typ für Regler (EC, SinCon, PhaseCut etc.) Aktueller Energieverbrauch einzeln oder gesamt Temperatur der Motore Fehler/Alarme Wärmeleistung Aktuelle Drehzahl der Motore in % der Maximaldrehzahl Aktuelles Luftvolumen in % des Maximalvolumens...15 Page 2 of 15 17/02/2011

3 1 Einleitung Dieses Dokument spezifiziert die Modbus - Parameter des Geräts GMM von Güntner AG & Co. KG. Vorausgesetzt wird die Kenntnis der allgemeinen Modbus - Spezifikationen: - MODBUS over Serial Line Specification & Implementation guide V1.0 - MODBUS Application Protocol Specification V1.1 Die Dokumente sind im Internet erhältlich über modbus.org Die oben genannte Modbus - Spezifikationen bildet die Basis für dieses Dokument und hat volle Gültigkeit mit Ausnahme der in diesem Dokument beschriebenen Einschränkungen. Das GMM erhält über die externe Modbus-Schnittstelle von einer übergeordneten Regelung Vorgaben, welche das GMM in seinen Registern übernimmt und daraufhin regelt. Des Weiteren werden Informationen über die Modbus-Schnittstelle nach außen zur Verfügung gestellt z.b. Istwert in Druck und Temperatur. Die übergeordnete Regelung liefert z.b. folgende Informationen: - Sollwertvorgabe in Druck oder Temperatur - Sollwert 1 in bar oder Temperatur - Sollwert 2 in bar oder Temperatur Page 3 of 15 17/02/2011

4 2 Protokoll Rahmen Die Übertragung von Daten mittels dem in dieser Spezifikation festgelegten Modbus - Protokoll erfolgt ausschließlich in einer als Master - Slave - System definierten Umgebung. Der geordnete Datenverlauf wird vom Master bestimmt. Auf dessen Befehlsanfrage hat ein Slave zu reagieren! Deshalb ist bei dem Aufbau einer Anlage darauf zu achten, dass es nicht zu einer Doppelvergabe einer Slave - Adresse kommt. Als Übertragungsmedium wird vorzugsweise eine Twisted - Pair - Leitung nach RS485 - Standard eingesetzt. Es wird nur der RTU Übertragungsmodus unterstützt (siehe MODBUS over Serial Line Specification & Implementation guide V1.0, Kapitel 2.5.1) 2.1 Schnittstellenparameter Folgende Schnittstellenparameter werden verwendet: Diese Parameter müssen bei allen Bus-Teilnehmern identisch konfiguriert sein. RS485 Standard (Modbus RTU) 9600 Baud (8 Datenbits, No Parity, 1 Stopbit) Die Terminierung erfolgt beidseitig, die Abschirmung wird nur auf Seite des Masters aufgelegt. Page 4 of 15 17/02/2011

5 3 Register 3.1 Übersicht Folgende Liste gibt eine Übersicht über alle Parameter. Die Funktion der Parameter ist in den folgenden Kapiteln beschrieben Modbus-Adresse Funktion Holding Register D000h Stellgröße für Drehzahl in % D001h Betriebsart D002h Regelparameter Kp1 D003h Regelparameter Ti1 D004h Regelparameter Td1 D005h Regelparameter Kp2 (z. Z. noch nicht implementiert) D006h Regelparameter Ti2 (z. Z. noch nicht implementiert) D007h Regelparameter Td2 (z. Z. noch nicht implementiert) D008h Regelsystemauswahl (z. Z. noch nicht implementiert) D009h Sollwert 1 D00Ah Sollwert 2 D00Bh Watchdog D00Ch Verwendetes Kältemittel Input Register D100h D101h D102h D103h D104h D105h D106h D107h D108h D109h D10Ah D10Bh D10Ch D10Dh D10Eh D10Fh D110h..D120h D131h..D140h D151h..D160h D170h..D180h D181h..D190h D200h Anzahl der Motore des GMM Zustand der digitalen Eingänge des GMM Funktion Stromeingang AI1 (4..20mA) Rohwert AI1 Skalierter Wert AI1 (abhängig vom gewählten Kältemittel) Funktion Stromeingang AI2 (4..20mA) Rohwert AI2 Skalierter Wert AI2 (abhängig vom gewählten Kältemittel) Funktion Widerstandeingang AI3 (GTF210) / Rohwert Skalierter Wert AI3 (abhängig von der gewählten Funktion) Funktion Spannungseingang AI4 (0..10V) Rohwert AI4 Skalierter Wert AI4 (abhängig von der gewählten Funktion) Status Handbetrieb Stellwert Handbetrieb Regler-Typ Leistung (einzeln und gesamt) Temperatur der Motore Aktuelle Drehzahl Fehler/Alarme Momentane Dehzahl in % der maximalen Geschwindigkeit Momentanes Luftvolumen in % des maximalen Luftvolumens Page 5 of 15 17/02/2011

6 3.2 Holding Register Stellgröße für Drehzahl in % D000h (hexadezimal) Mit diesem Parameter kann über Modbus ein Stellwert vorgegeben werden. Der Stellwert gibt die Stellgröße für die Drehzahl im Bereich von 0,0 100% an. Dieser Parameter wird nur verarbeitet, wenn die Betriebsart 5 (Slave Extern BUS) gewählt wurde (siehe 2.3 Betriebsart) Betriebsart D001h (hexadezimal) Mit diesem Parameter wird vorgegeben in welcher Betriebsart das GMM-System arbeiten soll. Der GRC unterscheidet folgende Betriebsarten, welche im Service-Menü eingestellt werden können. Die jeweilig zuletzt eingestellte Betriebsart ist gültig. Dabei ist es z.b. auch möglich die Betriebsart über einen Schreibzugriff des externen Busses zu ändern, auch wenn z.b. die Betriebsart Automatik intern eingestellt ist. Achtung: Der Handbetrieb setzt in allen Fällen die eingestellte Betriebsart außer Kraft Automatik intern Es wird auf den im Menü konfigurierten Sollwert geregelt Automatik extern analog Es wird auf den Sollwert geregelt, welcher über einen analogen Eingang vorgegeben wird. In der IO-Konfiguration wird eingestellt, welcher analoge Eingang als Sollwert interpretiert wird Automatik extern Bus Per externen Bus können Parameter vorgegeben werden, u. a. kann auch der Sollwert übergeben werden, auf den geregelt wird. Hierbei wird der externe Sollwert in das gleiche Register geschrieben, welches auch per Menü eingestellt werden kann, allerdings ist die Änderung des Sollwertes per Menü nicht möglich. In diesem Falle erfolgt ein Hinweis, dass diese z. Z. nicht möglich ist. Sollte die Kommunikation zum externen Bussystem ausfallen, erfolgt die Regelung weiterhin auf den zu letzt eingestellten Wert Slave extern analog Der Regler setzt das externe analoge Signal 1:1 in einen Stellwert um. In der IO-Konfiguration wird eingestellt, welcher analoge Eingang als Stellwert interpretiert wird. Page 6 of 15 17/02/2011

7 Slave extern Bus Per externen Bus können Parameter vorgegeben werden, u. a. kann auch der Stellwert übergeben werden, welcher 1: 1 ausgegeben wird. Sollte die Kommunikation zum externen Bussystem ausfallen, erfolgt eine Regelung auf den Sollwert, welcher per externen Bus vorgegeben wurde bzw. im Menü eingestellt wurde. (Notfunktion) Folgende Betriebsarten stehen zur Auswahl: Parameter Betriebsart 0 Automatik Intern 1 Automatik Extern analog 2 Automatik Extern BUS 3 Slave Extern analog 4 Slave Extern BUS Regelparameter Kp1 D002h (hexadezimal) Mit diesem Parameter wird der Verstärkungsfaktor Kp des PID-Reglers für den Notbetrieb (s. Watchdog) angegeben. Falls die Modbus-Kommunikation zum Master-Gerät gestört ist, wird mit diesen Parametern die Regelung weitergeführt. Die Übertragung erfolgt im Integer-Format als 16 Bit Wert. Aus diesem Grund wird der Wert mit 10 multipliziert, um eine ausreichende Genauigkeit (1/10) zu gewährleisten. Der Defaultwert hängt vom Wärmetauschertyp ab. Der Wertebereich beträgt 0, , Regelparameter Ti1 D003 h (hexadezimal) Mit diesem Parameter wird der Integralwert Ti des PID-Reglers für Normal und Notbetrieb (s. Watchdog) angegeben. Falls die Modbus-Kommunikation zum Master-Gerät gestört ist, wird mit diesen Parametern die Regelung weitergeführt. Wird Ti = 0 gesetzt, so entspricht dies einer Deaktivierung des I-Anteils. Der Defaultwert hängt vom Wärmetauschertyp ab. Der Wertebereich beträgt s Regelparameter Td1 D004 h (hexadezimal) Mit diesem Parameter wird der Differentialwert Td des PID-Reglers für den Normal- und Notbetrieb (s. Watchdog) angegeben. Falls die Modbus-Kommunikation zum Master-Gerät gestört ist, wird mit diesen Parametern die Regelung weitergeführt. Wird Td = 0 gesetzt, so entspricht dies einer Deaktivierung des D-Anteils. Der Defaultwert ist 0. Der Wertebereich beträgt s Page 7 of 15 17/02/2011

8 3.2.6 Regelparameter Kp2 (z.z. noch nicht implementiert) D005 h (hexadezimal) Regelparameter Ti2 (z.z. noch nicht implementiert) D006 h (hexadezimal) Regelparameter Td2 (z.z. noch nicht implementiert) Regelsystem-Umschaltung Zur Zeit noch nicht implementiert. D008 h (hexadezimal) Sollwert 1 D009 h (hexadezimal) Mit diesem Parameter wird der Sollwert 1 angegeben auf den die interne Regelung des GMMs regeln soll. Die Interpretation des Wertes (Druck od. Temperatur) erfolgt durch die Einstellungen im Service- Menü des GMM. Folgende Wertebereiche gelten: Druck Temperatur : 1,0.. 50,0 bar (nur wenn als Kältemittel die Auswahl bar getroffen wurde) : 0, ,0 C Der Wert wird mit 10 multipliziert, um eine ausreichende Genauigkeit (1/10) zu gewährleisten Sollwert 2 D00A h (hexadezimal) Mit diesem Parameter wird der Sollwert 2 angegeben auf den die interne Regelung des GMMs regeln soll. Die Interpretation des Wertes (Druck od. Temperatur) erfolgt durch die Einstellungen im Service- Menü des GMM. Folgende Wertebereiche gelten: Druck Temperatur : 1,0.. 50,0 bar (nur wenn als Kältemittel die Auswahl bar getroffen wurde) : 0, ,0 C Der Wert wird mit 10 multipliziert, um eine ausreichende Genauigkeit (1/10) zu gewährleisten. Page 8 of 15 17/02/2011

9 Watchdog D00Bh (hexadezimal) Wertebereich s Mit diesem Parameter wird die Zeitspanne angegeben, nach der die interne Regelung des GMM, nach einem Modbus-Kommunikationsausfall, die Regelung übernehmen soll. Die Zeit wird in Sekunden nach Erhalt der letzten Modbus-Nachricht gezählt. Der Wert 0 deaktiviert den Watchdog Verwendetes Kältemittel D00Ch (hexadezimal) Mit diesem Parameter wird vorgegeben mit welchem Kältemittel die Anlage betrieben wird. Dies ermöglicht, anhand der im GMM hinterlegten Kennlinien, die Umrechnung Druck <-> Temperatur. Folgende Kältemittel stehen zur Auswahl: Wert Kältemittel 0 Bar 1 R134a 2 R290 3 R404A 4 R407C 5 R410A 6 R507 7 R717 (NH3) 8 R723 9 R744 (CO2) 10 R Modbus Adresse D00Dh (hexadezimal) Dieser Parameter setzt die Modbusadresse, unter der das GMM angesprochen warden soll. Nach dem Setzen der neuen Adresse muss das GMM resettet werden (Spannungsversorgung Aus/Ein) 3.3 Input Register Mit dem Befehl: 01h 04h D1h 00h 00h 10h C8h FAh hat man die Möglichkeit die Register D100..D10F als Feld auszulesen. Die Antwort ist dann 37 Bytes lang Anzahl der Motore des GMM D100 h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich die Anzahl der Motore (Ventilatoren) des GMM auslesen. Page 9 of 15 17/02/2011

10 3.3.2 Zustand der digitalen Eingänge des GMM D101 h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich der Zustand (High od. Low) der digitalen Eingänge (DI1, DI2, DI3) des GMM auslesen. Daten Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Highbyte X X X X X X X X Lowbyte X X X X X DI3 DI2 DI1 X : undefiniert DI1..DI3 : die drei digitalen Eingänge des GRC Funktion Stromeingang AI1 (4..20mA) D102h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich auslesen, welche Funktion der Stromeingang AI1 hat. Die Funktion kann man im Service-Menü des GMM einstellen. Wert Funktion 0 keine Funktion 1 Istwert 2 Stellwert Slave 3 Sollwert 1 4 Sollwert Rohwert AI1 D103h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich der Rohwert des analogen Eingangs AI1 des GMM auslesen. Der Analogeingang hat einen Strombereich von 0..25mA. Der Wert wird mit 10 multipliziert, um eine ausreichende Genauigkeit (1/10) zu gewährleisten Skalierter Wert AI1 (abhängig vom gewählten Kältemittel) D104h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich der Wert des analogen Eingangs AI1 auslesen. Die Interpretation des Wertes (Druck oder die über das Kältemittel berechnete Temperatur) erfolgt durch die Einstellungen im Service-Menü des GMM. Folgende Wertebereiche gelten: Druck Temperatur : 1,0.. 50,0 bar (nur wenn in der Kältemittelauswahl die Auswahl bar getroffen) : 0, ,0 C Die Übertragung erfolgt im Integer-Format als 16 Bit Wert. Der Wert wird mit 10 multipliziert, um eine ausreichende Genauigkeit (1/10) zu gewährleisten. Page 10 of 15 17/02/2011

11 3.3.6 Funktion Stromeingang AI2 (4..20mA) D105h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich auslesen, welche Funktion der Stromeingang AI2 hat. Die Einstellung kann man im Service-Menü des GMM durchführen. Wert Funktion 0 keine Funktion 1 Istwert 2 Stellwert Slave 3 Sollwert 1 4 Sollwert2 5 Außentemperatur Stromeingang AI2 (4..20mA) / Rohwert D106h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich der Rohwert des analogen Eingangs AI2 des GMM auslesen. Der Analogeingang hat einen Strombereich von 0..25mA. Der Wert wird mit 10 multipliziert, um eine ausreichende Genauigkeit (1/10) zu gewährleisten Skalierter Wert AI2 (abhängig vom gewählten Kältemittel) D107h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich der Wert des analogen Eingangs AI2 auslesen. Die Interpretation des Wertes (Druck oder die über das Kältemittel berechnete Temperatur) erfolgt durch die Einstellungen im Service-Menü des GMM. Folgende Wertebereiche gelten: Druck Temperatur : 1,0.. 50,0 bar (nur wenn in der Kältemittelauswahl die Auswahl bar getroffen) : 0, ,0 C Der Wert wird mit 10 multipliziert, um eine ausreichende Genauigkeit (1/10) zu gewährleisten Funktion Widerstandseingang D108 h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich auslesen, welche Funktion der Widerstandeingang AI3 hat. Die Funktion kann man im Service-Menü des GMM einstellen. Wert Funktion 0 Keine Funktion 1 Istwert 5 Außentemperatur Page 11 of 15 17/02/2011

12 Widerstandseingang AI3 / Rohwert Z.Z. nicht benutzt Skalierter Wert AI3 (GTF210) Adresse : D109 h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich der skalierte Wert (auf den Temperatursensor GTF210) des Einganges AI3 auslesen. Hierfür muss im Service-Menüs die entsprechende Einstellung durchgeführt werden Funktion Spannungseingang AI4 (0..10V) Adresse : D10A h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich auslesen, welche Funktion der Spannungseingang AI4 hat. Die Einstellung kann man im Service-Menü des GMM durchführen. Wert Funktion 0 keine Funktion 1 Istwert 2 Stellwert Slave 3 Sollwert 1 4 Sollwert Spannungseingang AI4 (0..10V) / Rohwert Adresse : D10Bh (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich der Rohwert des analogen Einganges AI4 des GMM auslesen. Der Analogeingang hat einen Spannungsbereich von 0..10V. Der Wert wird mit 10 multipliziert, um eine ausreichende Genauigkeit (1/10) zu gewährleisten Spannungseingang AI4, skalierter Wert D10Ch (hexadezimal) Zur Zeit nicht genutzt Status Handsteuerung Adresse : D10Dh (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich auslesen, ob der GMM auf Handsteuerung eingestellt ist. Wert Funktion 0 Handsteuerung aus 1 Handsteuerung ein Page 12 of 15 17/02/2011

13 Stellwert Handbetrieb Adresse : D10E h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich der Stellwert der Handsteuerung in % auslesen Angabe Typ für Regler (EC, SinCon, PhaseCut etc.) Adresse : D10Fh (hexadezimal) Dieses Register beschreibt den am GRC (GMM) angeschlossenen Typ der Motorregelung. Folgende Motorregelungen sind möglich: 00h = EC-Controller 02h = SinCon 03h = StepControl (zukünftig) 04h = PhaseCut (zukünftig) FFh = keine Motorregelung Aktueller Energieverbrauch einzeln oder gesamt D110h..D120h (hexadezimal) Aus diesem Register lässt sich die Leistung einzelner Motore oder die Gesamtleistung des GMM auslesen. D110h : Gesamtleistung in [W] D111h..D120h : Einzelleistungen der Motore in [W], wobei D111 = Motor 1.. D120 = Motor Temperatur der Motore D131h..D140h (hexadezimal) Aus diesen Registern lassen sich die Temperaturen (Motor- und Elektronikinnenraumtemperatur) der einzelnen Motore auslesen. D131..D140 : D131 = Motor 1.. D140 = Motor 16 Es werden insgesamt 2 Bytes zurückgegeben: Byte1 : Motortemperatur Byte2 : Elektronikinnenraumtemperatur Aktuelle Drehzahl D151h.. D160h (hexadezimal) Aus diesen Registern lassen sich die aktuellen Drehzahlen der einzelnen Motore auslesen. D151 = Motor 1.. D160 = Motor 16 Page 13 of 15 17/02/2011

14 Fehler/Alarme Adresse : D170h.. D180h (hexadezimal) Aus diesen Registern lässt sich der Zustand des GMM und der Motore auslesen. Aus dem Register D170 können die Zustandsinformationen für das GMM ausgelesen werden. Des Weiteren gibt es für jeden Motor ein Einzelregister mit motorspezifischen Zustandsinformationen. D170 : Systeminformationen GMM D171 : Motor 1 D180 : Motor 16 Allgemeiner Systemzustand des GMM: D170 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Highbyte GeräteErr X X X X X X X Lowbyte X X X ErrorAI4 ErrorAI3 ErrorAI2 ErrorAI1 ErrorAI1: ErrorAI2: ErrorAI3: ErrorAI4: GeräteErr: Störung des Stromeinganges AI1 Störung des Stromeinganges AI2 Störung des Widerstandseinganges AI3 Störung des Spannungseinganges AI4 Gerätestörung, ALLE Ventilatoren gestört Allgemeiner Systemzustand der Motore: D171- D180 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Highbyte X X X SKF ZwKrUnter ZwKrÜber Brems IntTemp Lowbyte Hallgeber FalscherMot MotBlock Kabelbruch AllgFehler Netz ElekTemp MotorTemp FalschMot: MotBlock: Kabelbruch: AllgFehler: Netz: ElekTemp: MotorTemp: Hallgeber: IntTemp: Brems: ZwKrUnter: ZwKrÜber: SKF: Falscher Motor bzw. VT-Nummer passt nicht zum System Motor blockiert RS485-Kabel unterbrochen, keine Kommunikation mit dem Motor möglich Allgemeiner Fehler, dieses Bit wird bei jedem Fehler gesetzt Netzausfall (oder Phasenausfall bei Drehstrombetrieb, bei Einphasenmotoren wird unter Umständen nur SKF gesetzt) Elektronikinnenraum überhitzt Motor überhitzt Hallgeberfehler des Motors Elektronikinnenraum überhitzt Gesetzt bei Fremdantrieb in Gegenrichtung Zwischenkreisunterspannung Zwischenkreisüberspannung Kommunikationsstörung zwischen Master und Slave Controller (kann auch Netzausfall bedeuten) Wärmeleistung noch nicht implementiert Page 14 of 15 17/02/2011

15 Aktuelle Drehzahl der Motore in % der Maximaldrehzahl D181h.. D190h (hexadezimal) Aus diesen Registern lassen sich die aktuellen Drehzahlen der einzelnen Motore in % der Maximaldrehzahl auslesen. D181 = Motor 1.. D190 = Motor Aktuelles Luftvolumen in % des Maximalvolumens D200h (hexadezimal) Aus diesen Registern lässt sich das aktuelle Luftvolumen in % des Maximal-Luftvolumens auslesen. Page 15 of 15 17/02/2011